随着能源紧缺和环境污染的日益突出,清洁、环保的新能源电动汽车越来越受欢迎,而探索能实现更高的功率密度/转矩密度、高转速的永磁同步电机是电动汽车行业发展一直追求的目标。在传统单层永磁体内置式永磁同步电机基础上,结合电机转子结构具有设计多样性的优势,本文提出了一种双层永磁体内置式永磁同步电机（Inter Permanent Magnet Synchronous Machine with Double-layer PMs,简称IPMSM-DPM）。本文以电动汽车用IPMSM-DPM为研究对象,在了解IPMSM-DPM磁路工作原理的基础上,对IPMSM-DPM拓扑结构进行了解析、优化设计以及多物理场模拟仿真,确定最终尺寸参数并展开样机试验研究。论文主要研究内容和取得的成果如下:（1）IPMSM-DPM结构及气隙磁密解析计算。为了准确、快速的获得气隙磁密波形,本文针对IPMSM-DPM电机采用等效磁路法对其气隙磁密进行解析计算;考虑到定子开槽效应的影响,通过改进的卡特系数对气隙长度修正,最后通过有限元数值分析验证了解析法的有效性。（2）IPMSM-DPM有限元分析及优化。首先,采用有限元方法对本文提出的IPMSM-DPM电机进行空载电磁场仿真分析,用以检验电机定、转子铁芯各部分磁力线和磁密是否分布合理以及漏磁情况等。其次,选取了电机转子铁芯的隔磁桥间距Rib、永磁体深度O2、定子槽口宽度Bs0以及永磁体斜极角度作为四个重要结构尺寸参数,对电机齿槽转矩、径向电磁力、输出转矩以及永磁体退磁进行了优化计算与分析。结果表明优化后的IPMSM-DPM电机最大输出转矩满足电机峰值转矩要求,电机永磁体在设定的瞬时大电流下,不会发生永久退磁风险。（3）IPMSM-DPM多物理场仿真。运用有限元电磁软件计算IPMSM-DPM电机发热源（铜损、铁损）参数,同时在Ansys Motor-CAD和Workbench软件中搭建多物理场仿真模型;通过软件仿真获得电机在不同工况下电机各部件的温升、形变分布情况以及电机模型的各阶模态频率。最后,将电磁场中仿真得到的径向电磁力,耦合到结构场中进行谐响应分析,获取了IPMSM-DPM在不同工况下的振动加速度频谱特性。仿真分析结果表明,IPMSM-DPM电机损耗越大,温升越高;转子铁芯强度能满足电机峰值转速下的应力要求;电机的固有频率随着模态阶数的升高而增大;通过将电磁力波激振频率值与结构模态固有频率值对比,分析得到IPMSM-DPM产生共振风险较低。（4）样机设计制造与试验研究。根据本文优化后的IPMSM-DPM结构尺寸参数和材料,绘制电机二维工程图纸并制造样机,搭建样机测试平台。对样机进行测试空载反电动势和输出转矩试验,验证IPMSM-DPM优化设计的有效性。