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电气化已经成为先进交通领域的重要技术特征和发展方向,电机系统是电气化交通运载装备动力和能量转化的核心部件。稀土永磁电机具有高效高功率密度的特点,但制成后永磁磁场难以调控,导致电机高效率运行范围窄、高速弱磁控制失效反电势冲击大、故障灭磁困难等问题。本文针对永磁电机调磁技术开展关键技术攻关与创新工作,研究高功率密度永磁同步电机多励磁源转子磁分路调磁技术,提出并分析新型多励磁源转子磁分路调磁型永磁同步电机（flux-regulating permanent magnet synchronous machine,FRPMSM）结构拓扑,探索研究了其运行机理与电磁设计方法、损耗产生机理及抑制方法、多水道冷却方法、拼装式模块化转子结构补强方法、特征电流跟随型电流协调控制策略等关键技术。论文的主要研究工作包括以下几个方面:阐述了永磁同步电机的基本原理与特点,其功率密度的提升可通过提高运行转速和转矩密度实现,提高转矩密度的关键在于提升电磁负荷。从永磁材料的发展、电机拓扑结构、冷却系统三方面总结了高功率密度永磁同步电机发展现状。讨论了永磁同步电机调磁技术定义,基于转子励磁型同步电机结构总结了不同调磁技术的特点。概述了多励磁源转子磁分路调磁结构与工作原理,总结了其拓扑的发展与演变,提出了新型多励磁源转子磁分路调磁方法与结构拓扑。基于磁链产生机理及其对输出性能的影响分析,总结了多励磁源转子磁分路FRPMSM的励磁配比原则。建立了综合考虑饱和特性与漏磁特性的三维等效磁网络模型,开发了快速计算软件;基于该模型并结合等效磁阻计算方法,提出了径/轴向多磁通路径电机二维等效有限元建模方法,提高计算效率的同时保持了较高的计算精度。基于多励磁源转子磁分路FRPMSM的快速等效计算模型与永磁同步电机多目标优化设计方法,建立了多励磁源转子磁分路FRPMSM设计流程,完成了100k W车用新型多励磁源转子磁分路FRPMSM电磁设计。针对新型多励磁源转子磁分路FRPMSM的损耗分布和三维温度场进行研究,提出了机壳水道和端盖水道相结合的多水道冷却方法。研究了不同运行工况下新型多励磁源转子磁分路FRPMSM的转子涡流损耗分布情况与抑制方法。提出的机壳水冷和端盖水冷相结合的冷却方法有效解决了转子温升问题,在峰值转速工况下,使得转子永磁体的最高温度由170.1℃降低至135.2℃,提升了电机高速运行功率输出能力和可靠性。考虑到多励磁源转子磁分路FRPMSM转子结构复杂,对电机电磁力、转子高速离心力、总体结构等展开了全面系统的分析。研究了多励磁源转子磁分路FRPMSM的电磁力分布特性,提出了拼装式模块化转子结构增强方法,建立了三维多物理场分析模型,详细分析了永磁体、转子铁心等转子部件的应力分布情况,并对转子参数进行多目标优化分析,通过实验验证了模块化转子结构及分析方法的有效性。总结归纳了永磁同步电机特征电流对弱磁调速能力的影响规律以及不同工况下对电感特性的要求。研究了多励磁源转子磁分路FRPMSM电感特性理论分析方法,通过快速等效计算模型与三维有限元模型仿真分析了其电感变化规律。基于电感变化规律与磁链调节特性,结合特征电流定义,分析了新型多励磁源转子磁分路FRPMSM特征电流调节特性,并提出了特征电流跟随型电流协调控制策略,通过仿真分析和实验测试验证了特征电流跟随控制策略能够提升多励磁源转子磁分路FRPMSM高速运行区域的功率输出能力。