同步磁阻电机具有功率密度高、调速范围广、成本低等诸多优势,在近年来成为电机领域的研究热点。本文通过对永磁辅助同步磁阻电机拓扑结构的研究,着眼于转矩密度和抗退磁性能的提升,以及电磁振动和成本的降低。首先,本文研究一种轴向分段式永磁辅助同步磁阻电机,它由一段表贴式永磁转子和一段同步磁阻转子在轴向上组合而成。不同于传统的永磁辅助同步磁阻转子,轴向分段式电机的永磁体从转子磁障中移出,单独形成一段永磁转子。因此,永磁体和转子磁障之间不存在尺寸参数上的矛盾,表贴式永磁转子和同步磁阻转子可以在周向上偏移任意角度。显然,周向偏移角度、表贴式永磁转子和同步磁阻转子轴向长度比例以及电枢绕组电流相位角,是影响该永磁辅助同步磁阻电机的重要耦合参数。本文通过对这些参数进行联合优化,设计了一台相较于传统永磁辅助同步磁阻电机转矩密度更高,工艺更便利的轴向分段式永磁辅助同步磁阻电机。其次,考虑到稀土永磁体成本高、供应链价格波动大,以及铁氧体永磁体磁性能较差、易退磁的问题,本文提出了一种新型稀土和铁氧体混合辅助同步磁阻电机。两种永磁体在磁路上呈串联结构,在靠近转子外围的磁障中放置少量稀土永磁体,而内侧磁障中放置铁氧体永磁体,可以显著提高电机的抗退磁能力。分析结果表明,稀土与铁氧体的体积比例在略高于5%时,即可在抗退磁能力、单位转矩的成本等因素之间取得很好的平衡。本文设计了一台稀土体积占比为5.5%的永磁体混合辅助同步磁阻电机样机,并与一台稀土辅助同步磁阻电机和一台铁氧体辅助同步磁阻电机进行了对比研究。有限元分析和实验结果表明:在三台电机电磁性能基本相同的前提下,永磁体混合辅助电机的抗退磁能力显著高于铁氧体辅助电机,而成本低于稀土辅助电机。最后,针对保持旋转对称性的不对称转子结构,研究其对电机转矩脉动和径向振动的抑制作用。通过解析模型,得到了不同对称性转子结构的径向电磁力的表达式,推导了径向电磁力峰值频率和对应空间阶数之间的关系。理论分析、仿真计算和实验研究结果表明,在整数槽绕组下,一些不对称转子结构会减小径向电磁力的非0最小空间阶数,恶化电机的电磁振动,而在分数槽绕组下不会出现这一情况。最后,在整数槽绕组下,推荐使用同时关于d轴和q轴不对称的转子结构;而在分数槽绕组下,可以使用任意保持旋转对称性的不对称转子结构,从而在保证不影响电机径向振动的前提下,尽可能地减小转矩脉动。