内置式永磁同步电动机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM)因其体积小、可靠性好、易于弱磁等优点,已在交流调速系统中占据越来越重要的地位。本文在阐述永磁同步电动机弱磁扩速及控制策略研究近况的基础上,针对弱磁难的问题,从电机的磁路设计和控制策略两个方面展开研究。首先从利于弱磁的角度出发,选择IPMSM作为研究对象,在Clark和Park坐标变换以及永磁同步电机数学模型的基础上,介绍了矢量控制以及电压空间矢量脉宽调制技术的原理及方法,并详细分析了各种矢量控制策略的优缺点；其次,针对高扩速能力的IPMSM进行电磁结构的优化设计和尺寸的计算,从增大直轴电感的角度出发,利用Ansoft软件深入分析定子槽型、绕组结构、气隙长度和永磁体参数对弱磁性能的影响,在初步确定电机尺寸的基础之上,利用模拟退火算法对其气隙磁密和齿槽转矩进行相应的优化分析,最后给出符合设计要求的电机技术参数；再次,借助Maxwell2D有限元分析软件对设计的IPMSM进行动态和稳态性能的分析,给出一种静态场交直轴电感计算的新方法,并通过分析电机瞬态场计算结果中磁力线分布情况、感应电势及电流曲线、输出转矩曲线,验证了所设计电机结构和尺寸的合理性；最后,针对传统的外部电压环弱磁控制,考虑高速运行时电机参数变化对电流PI控制器的影响,在电流环加入电压前馈解耦补偿,然后用变速积分PI控制器和模糊自整定PI控制器替代外部电压弱磁环中传统的PI控制器,去磁电流△id的仿真结果验证了这两种PID控制算法都能够减小超调,改善控制系统的弱磁性能,其中变速积分PI控制器对系统动态性能的改进更为明显。