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开关磁阻电机(Switched relunctance motor, SRM)相比于传统异步电机，其结构简单坚固、起动转矩高、各相独立运行、控制方式灵活多变，适合于多种应用领域，尤其在极端环境中具有更高的可靠性与容错性。但电机固有的特殊结构导致其工作时通常会产生较大的转矩波动，从而引发噪音与振动，所以抑制开关磁阻电机的转矩脉动问题是扩展其应用范围的关键环节。本文重点研究了一台三相12/8极SRM的设计、结构优化及其相应调速系统的控制参数优化。
首先基于对开关磁阻电机的相关理论和设计原理的阐述，设计了SRM初始模型的结构参数。对开关磁阻电机的一般结构和运行原理进行了简要说明，对其基本方程和线性数学模型进行了详细梳理。基于以上对SRM的理论分析及其基本结构参数设计理论，得到三相12/8极SRM的初始结构参数，并基于Ansoft软件开展了SRM的有限元仿真计算。
其次，根据初始模型输出转矩特性提出了针对SRM定、转子凸极结构的改进方案并加以优化。依据初始SRM模型的有限元仿真结果，对造成SRM输出转矩波动幅度大的原因进行了解析，针对原因提出了一种新型定、转子凸极结构，确定新结构的主要设计参数并对其进行了参数化分析。以减小转矩脉动率的同时尽量增大平均转矩为优化目标，由有限元分析所得的样本数据建立优化目标与设计参数之间的代理模型，采用Pareto遗传算法对新结构的设计参数进行多目标优化；利用模糊集合理论的相关原理从优化所得的Pareto前沿面中择优选用。将结构优化所得的SRM与初始SRM输出性能进行比较，证明新结构能够使输出转矩脉动率下降53.3%。
最后，在结构优化的基础上，对其建立了完整的调速系统并对系统中相关控制参数展开了多目标优化。针对拓扑结构优化所得的SRM，在MATLAB/Simulink中建立其相应的电流斩波控制系统，发现调节控制系统中的开通角与关断角可以缓解系统输出的合成转矩在电机换相期间的波动程度。遂以控制参数开通角、关断角为优化参数进行上述的多目标优化过程，得到最合适的开通角与关断角。将控制参数优化前后的开关磁阻电机调速系统(SRD)输出特性对比，可以发现优化后的SRD能够在电机结构优化的基础上将转矩脉动率进一步降低39.7%且不影响转矩平均值，验证了控制参数优化的可行性。
首先基于对开关磁阻电机的相关理论和设计原理的阐述，设计了SRM初始模型的结构参数。对开关磁阻电机的一般结构和运行原理进行了简要说明，对其基本方程和线性数学模型进行了详细梳理。基于以上对SRM的理论分析及其基本结构参数设计理论，得到三相12/8极SRM的初始结构参数，并基于Ansoft软件开展了SRM的有限元仿真计算。
其次，根据初始模型输出转矩特性提出了针对SRM定、转子凸极结构的改进方案并加以优化。依据初始SRM模型的有限元仿真结果，对造成SRM输出转矩波动幅度大的原因进行了解析，针对原因提出了一种新型定、转子凸极结构，确定新结构的主要设计参数并对其进行了参数化分析。以减小转矩脉动率的同时尽量增大平均转矩为优化目标，由有限元分析所得的样本数据建立优化目标与设计参数之间的代理模型，采用Pareto遗传算法对新结构的设计参数进行多目标优化；利用模糊集合理论的相关原理从优化所得的Pareto前沿面中择优选用。将结构优化所得的SRM与初始SRM输出性能进行比较，证明新结构能够使输出转矩脉动率下降53.3%。
最后，在结构优化的基础上，对其建立了完整的调速系统并对系统中相关控制参数展开了多目标优化。针对拓扑结构优化所得的SRM，在MATLAB/Simulink中建立其相应的电流斩波控制系统，发现调节控制系统中的开通角与关断角可以缓解系统输出的合成转矩在电机换相期间的波动程度。遂以控制参数开通角、关断角为优化参数进行上述的多目标优化过程，得到最合适的开通角与关断角。将控制参数优化前后的开关磁阻电机调速系统(SRD)输出特性对比，可以发现优化后的SRD能够在电机结构优化的基础上将转矩脉动率进一步降低39.7%且不影响转矩平均值，验证了控制参数优化的可行性。