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由于稀土永磁材料供应不稳定、价格较高和高温时易发生不可逆退磁现象,而铁氧体永磁具有供应稳定、成本低的独特优势,铁氧体永磁同步电机逐渐成为稀土永磁同步电机的一种替代方案,被广泛应用于如高档汽车电机、摩托车启动电机、电动工具马达、家用电器和办公设备等领域。近年来高性能铁氧体永磁材料的涌现,为提高铁氧体永磁同步电机性能提供了一个可能。基于此,铁氧体永磁同步电机受到了国内外研究人员的青睐。结合等效磁路法和有限元法,本文主要对如何提高铁氧体永磁同步电机的转矩密度和增强抗不可逆退磁能力进行研究,主要内容如下:为克服铁氧体永磁由于剩磁较低所产生的气隙磁密较小的缺点,本文提出一种偏“V”型内置式永磁同步电机。相较于传统“V”型结构,该结构电机所容纳永磁体的体积更大,所产生的气隙磁密也更大。先对一款3k W永磁同步电机进行初始设计,然后对电机建立空载磁路模型以计算气隙磁密,并用有限元仿真进行验证。通过参数化扫描得到改进参数的方案,其气隙磁密幅值达到0.6T,约为稀土永磁同步电机磁负荷的66%～75%。表明了采用偏“V”转子结构的铁氧体永磁同步电机的磁负荷能提高到较高的水平。本文利用冻结磁导率法计算交直轴电感,建立电枢反应交直轴磁路模型,利用参数化扫描分析各参数对交直轴电感及其差值的影响,间接分析了对磁阻转矩的影响。通过对电机转矩成分的分析发现,磁阻转矩及其比重随电流的增大而增大,交直轴电感差越大对提高负载较大时的转矩作用越大。当电流低于峰值电流时,永磁转矩比重高于50%。针对铁氧体永磁同步电机的不可逆退磁问题,本文先建立铁氧体永磁的退磁模型,通过参数化分析电流及其角度和各参数对不可逆退磁发生率的影响。为增强抗不可逆退磁能力,本文改善了转子中磁障形状,结果表明改善磁障形状后不可逆退磁发生率明显降低。同时减小了气隙磁密和交直轴电感,其中对气隙磁密影响较大,对交直轴电感影响较小。本文最后利用遗传算法对电机的平均转矩、转矩纹波和不可逆退磁发生率进行优化。通过确定优化目标、优化变量和约束条件,建立了优化设计的数学模型,并得到优化设计流程图。利用MATLAB和Maxwell联合仿真进行优化。与初始设计相比较,平均转矩提高了23%,不可逆退磁发生率下降到1.4%,转矩纹波稍有增大。通过分析永磁转矩和磁阻转矩的分量,发现优化后在电流较小时提高的分量主要是永磁转矩,电流较大时提高的分量主要是磁阻转矩。从而提高了不同电流作用下的平均转矩。由此表明了优化结果取得良好的效果。与等体积的钕铁硼永磁同步电机相比,本设计电机转矩密度达到前者的73.4%,而所用永磁体的总成本仅为其6%,表明了本设计电机在保持较高转矩密度的同时降低了成本。