目前广泛应用的永磁同步电机往往需要使用市场价格不稳定的稀土永磁材料,而普通电励磁电机需要安装电刷、滑环,或额外的励磁机,使电机结构复杂,不利于保证电机的可靠性。本文提出了一种采用开放式绕组作为定子绕组的无刷谐波励磁同步电机,能够在采用无刷电励磁方案时无需额外的励磁机,具有很好的研究价值。论文对无刷谐波励磁同步电机进行了研究,具体分为以下几个方面:对其励磁原理进行分析;研究电动机的控制和起动方法;提出能改善起动能力的电机优化设计方案;对理论分析的仿真和实验验证。对无刷谐波励磁同步电机励磁电流的产生原理进行了分析,对定子绕组包含不同电流成分时产生的磁动势及其在转子绕组中感应出的电动势进行计算,并分析了定子开槽对转子电动势产生的影响。分析了转子静止时的励磁情况,以及转子不同初始位置对电机励磁产生的影响。利用软件进行有限元分析,对定子电流为不同类型时在转子绕组中产生的感应电动势和励磁电流进行仿真,验证了计算结果的正确性。对无刷谐波励磁同步电动机的控制和起动方法进行了研究。建立电动机的数学模型及控制系统模型以进行控制和起动仿真,验证了控制理论的可行性。此外还分析了不同转子初始位置时电机的起动能力。提出了一种可任意位置起动的无刷谐波励磁同步电动机改进方案,其定子采用双三相绕组。分析了改进后的电机在励磁和控制方法上与改进前电机的异同,以及此方案改善起动能力的原理。此外,利用软件进行有限元分析和起动仿真,对理论分析内容进行了验证。最后搭建了实验平台。通过实验的方式对电机的励磁和控制进行了进一步研究,得到了电机在静止和旋转两种状态下,不同类型的定子电流在转子谐波绕组产生的感应电动势。通过将实验获得的结果和理论计算出的结论进行对比,进一步验证了理论分析的正确性。另外还进行了电机的起动实验。