作为一种健康环保、成本低廉的交通方式,电动自行车的需求量越来越大。高性能电机是影响电动自行车制造成本和总体性能的关键部件。开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)具有成本低廉、结构简易、容错性好、调速范围宽和启动转矩大的优点;外转子SRM直接驱动轮毂,减少传输损耗,非常适合搭载于电动自行车上。但SRM高度磁饱和、磁链非线性以及切换的通电方式,使其转矩性能较差。通过优化SRM结构参数可以有效改善其性能,增大输出转矩,减少脉动。因此,电动自行车用外转子开关磁阻电机的结构优化具有非常重要的工程实际意义。本文首先介绍了SRM的工作原理,理论分析了SRM的转矩输出特性以及转矩脉动的原因,通过有限元仿真进一步给出了样机模型单相励磁时的转矩、磁链、磁力线和磁密分布情况。其次,对SRM结构优化。根据电动自行车用外转子SRM的设计要求和初始样机参数,采用一极多齿的外转子SRM结构,通过等效磁路法分析了每个定子极多齿拓扑的转矩性能,给出极弧角和转子极数的设计依据;同时,分析了SRM最常用的绕组连接方式,采用各相绕组正向串联、先串后并的绕线方式。利用有限元法计算分析转矩性能与电机损耗,结果表明相比于传统电机,改进的新型电机在不同励磁电流、不同转速下均具有更好的转矩性能和更高的能量密度,电机损耗也有所下降。再次,对SRM参数优化。先确定SRM参数优化的目标函数、变量及约束条件,利用灵敏度分析给优化参数降维。之后,通过D最优设计选取样本点,利用有限元仿真得到样本点的转矩与脉动数据,建立三阶PR响应面模型,得到平均转矩和脉动的响应面函数,进而对电机参数进行基于改进的NSGA-II的多目标优化,实现平均转矩最大化以及脉动最小化。对优化所得的Pareto最优解集进行基于模糊集合理论的解集选优,确定最终的参数变量取值,并对优化前后的SRM模型进行电磁场仿真。结果表明,优化后的SRM的转矩输出特性得到了一定的改善,在尽量抑制转矩脉动的前提下输出的平均转矩增大。最后,采用分段PWM电流斩波控制进行SRM低速段的调速控制,设计PWM控制信号调节模块,并通过Simulink对SRM模型进行仿真。