机械调磁式永磁同步电动机属于可变磁通永磁同步电机的一种,是利用附加的机械装置改变永磁体产生的固定磁场的新型电机。本文对一类旋转磁极式机械变磁通永磁电机(Rotary PMs Mechanical Flux-Varying PM Synchronous Machine,RPMFVPSM)进行研究,先以适合于该装置调磁的一种拓扑结构——双层永磁体内置式永磁同步电机(Interior Permanent-Magnet Synchronous Motor,IPMSM)拓扑进行电磁特性优化,之后提出了了另一种不同的拓扑方案——单层永磁体IPMSM,并对这两种拓扑结构的电磁特性作对比,最后得出较优的拓扑结构。在了解该类型RPMFVPSM的工作原理及结构尺寸的基础上,利用有限元方法与运动方法对该拓扑结构进行了电磁特性、机械动力学特性、温度场特性三者的联合仿真。本文研究成果对传统永磁同步电机气隙磁场难以灵活调节提供了一种思路,并对可变磁通永磁电动机在工业范畴内的拓展具备了重要的研究意义和工程运用价值。本文具体研究工作及主要成果如下:(1)双层永磁体内置式永磁同步电动机电磁性能优化。提出适合于该机械调磁装置调磁的一种双层永磁体结构,并针对该拓扑从永磁体厚度、隔磁桥宽度、定子槽口宽度与定子斜槽等方面对其电磁性能进行优化求解,从而确定了该电机的结构参数。(2)不同方案电磁特性对比及单层永磁体IPMSM电磁特性分析。提出了适合于该机械调磁装置调磁的不同方案,并从不同的极槽配合、不同的永磁体层数两方面进行了电磁特性对比分析,从而确定了适合于该调磁装置调磁的较优的一种拓扑结构——8极48槽单层永磁体内置式永磁同步电机,并对该结构运行于三种转速下的电磁特性进行研究,从而为该结构的样机制作奠定了结构基础。(3)附加机械调磁装置动力学仿真与电机本体弱磁特性研究。基于虚拟样机动力学分析软件ADAMS,研究了调磁装置中弹簧形变长度、齿轮旋转角度两者对电机转速的关系,并得出了永磁体旋转角度与转速的变化规律,计算了电机在永磁体分别旋转0 deg.、30 deg.、60 deg.三种状态下的电磁特性,有限元仿真结果证实了该类型新型机械调磁电机的弱磁性能,从而证明了新型附加机械装置实现变磁通的合理性。(4)电磁场与温度场耦合仿真计算。通过设计软件Solidworks搭建电机三维有限元模型,利用电磁场有限元软件ANSYS Maxwell分析了电机在空载与额定负载工况下三种转速下电枢绕组铜耗、硅钢片铁心损耗和永磁体涡流损耗,利用多物理场仿真软件ANSYS Workbench对电机三维磁热仿真结构进行有限元计算,进一步研究了电动机内部温度场分布规律。