伺服驱动技术是数控机床、工业机器人及其它产业机械控制的关键技术。作为伺服系统的核心部件,电机的性能直接关系到伺服系统的品质。交替极永磁(CPPM)电机以其高效率、高转矩密度和低成本的优势,受到伺服系统领域的高度关注。整数槽CPPM电机具有永磁转矩较大、抗退磁能力较强和不存在绕组次谐波等优点。但是,其定、转子磁动势谐波含量高,导致高转矩脉动。与整数槽电机相比,分数槽集中绕组电机具有绕组端部短、反电势正弦度高和可靠性高等优点。但是,分数槽集中绕组永磁电机的绕组磁动势中存在次谐波和齿谐波,会产生局部铁心饱和、高涡流损耗和高转矩脉动。此外,一些分数槽电机会因CPPM转子结构导致气隙磁密不平衡,使得反电势中存在偶次谐波,从而进一步增加了电机的转矩脉动。因此,本文从转矩脉动产生原理出发,揭示基于非对称磁极的CPPM电机低脉动设计机理,降低特定转子磁动势谐波,从而降低整数槽CPPM电机的转矩脉动;通过优化绕组结构降低定子磁动势中的次谐波,从而降低分数槽集中绕组CPPM电机的转矩脉动。基于上述研究,本文获得了以下研究成果:1.简要分析了CPPM电机的研究现状以及抑制永磁电机转矩脉动的方法,强调了抑制CPPM电机转矩脉动的重要性。2.从齿槽转矩、永磁转矩和磁阻转矩三个方面,探明了低转矩脉动整数槽CPPM电机中相邻永磁体极弧系数差与转矩脉动阶次之间的关系,揭示了非对称磁极CPPM电机的转矩脉动抑制机理。3.在获取转矩脉动抑制机理的基础上,提出了一种新型整数槽非对称磁极CPPM电机,并通过有限元仿真验证了理论分析的正确性。4.阐明了分数槽CPPM电机的转矩脉动阶次与定转子磁动势谐波阶次的对应关系,从而提出了一种优化后的六层绕组来降低转矩脉动。接着,采用Halbach永磁体阵列来弥补优化后的六层绕组所带来的转矩损失。5.加工了一台五相整数槽非对称磁极CPPM电机的实验样机,并搭建了相应的实验平台进行测试,得到样机的空载反电势和电磁转矩等波形,验证了理论分析的有效性。