起动/发电机是航空起动/发电系统中的核心。对于航空起动/发电机来说,电动时应满足涡轮发动机的起动转矩和起动功率,发电时应满足负载两端的输出功率和输出电压,同时电机还需要实现体积小、重量轻、散热好以满足全电飞机的实际载重要求和航空环境温度要求。而永磁同步电机凭借其高功率密度、高转矩输出、体积小、结构简单、质量轻、效率高等优势,十分宜于航空领域的应用,在航空高压直流电源系统中有着良好的前景。本文对高功率密度航空永磁起动/发电机的设计及优化展开了分析研究,具体的工作内容如下:首先,按照课题设计要求完成了高功率密度航空永磁起动/发电机的本体设计:对电机材料的选取以满足航空环境条件;绕组与槽型设计优化了电机槽满率;比较了不同极槽配合下的电机性能,最终确定电机采用整数槽分布绕组结构;比较不同转子结构,最终确立了转子“一”字型结构,提升了电机的出力能力。并针对整数槽电机齿槽转矩较大问题,提出了两种优化方案,并最终选用转子分段斜极的方案,优化了电机的齿槽转矩和反电势。其次,利用有限元法对永磁起动/发电机在电动和发电工况下的电磁性能进行了仿真验证。在发电工况下,搭建了电机有限元模型与不控整流负载的联合仿真电路,对不同发电转速和不同发电功率下的永磁起动/发电机进行了谐波分析并研究了三相桥式不控整流负载对永磁起动/发电机的影响。最后,对永磁起动/发电机不同工况下的绕组铜耗、定子铁耗、永磁体涡流损耗做出了损耗分析,总结了电机在不同工况下的损耗占比。除此之外还分析了整流负载电路中,滤波电容对电机谐波和损耗的影响,提出了抑制永磁体涡流损耗的具体措施,优化了电机损耗,提升了电机效率。