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电驱动系统因其高效率、低重量和简单的结构而在汽车行业中慢慢的变重要，许多电驱动系统已经为汽车应用而开发，包括车辆前部电机的集中式系统，以及每个轮毂上都有电机的轮毂系统。
轮毂直接驱动电机是推动轮式车辆的最简单、最轻的方法，但由于车轮质量增加的车辆悬架性能降低，轮毂电机的质量是一个主要问题。
减轻这种担忧的低质量电机还一定要有高扭矩密度以提供直接驱动应用所需的高扭矩。
为了减少电机质量，可以在轮毂驱动的转子上添加永磁体，以在不增加绕组尺寸的情况下增加磁通密度，但包括稀土金属的高性能永磁体价格昂贵且容易损坏，由于这些原因，并由于其简单性和可靠性，轮毂开关磁阻电机是不错的选择。
要将开关磁阻电机用于轮毂，必须提高扭矩密度，已经提出了几种新的开关磁阻电机设计来提高扭矩密度。
包括具有最佳径向磁通定子极，轴向磁通定子极，双定子和更多转子极的电机产生了最佳设计。
但它们基于现有的拓扑，提出的新型双定子拓扑结构迫使磁通量沿产生高扭矩和高能量转换效率的方向通过转子，但由于其内部转子配置，很难应用于轮毂电机。
但额外的转子极也显示出降低峰值电机扭矩，尽管有一些已经生产了具有高转矩密度的开关磁阻电机，但没开关磁阻电机可以与永磁电机的转矩密度竞争。
有几个因素导致开关磁阻电机的转矩密度低于永磁电机的转矩密度，包括磁滞损耗、磁饱和和更高的绕组电感。
使用新的相位配置能够大大减少磁滞损耗，但是通过避免磁通反转来减少磁滞损耗的现有设计也比具有磁链反转的机器占用更大的体积。
通过使用更少的绕组匝数和更高的电流密度，可最小化绕组电感的大小，或者能够最终靠实施具有动态开关角度的控制器来降低绕组电感对相电流的影响。
鉴于上述因素，需要一个全面的电磁现象模型来识别能增加转矩密度的开关磁阻电机设计特征。
开关磁阻电机模型能够正常的使用多种技术开发，包括磁等效电路，麦克斯韦应力张量和有限元分析。
但为了促进设计过程，模型应适用于各种电机，磁等效电路模型可以很容易地修改以应用于各种电机。
但这些过程需要事先了解磁通分布和机器参数，麦克斯韦应力张量不需要确切的磁通分布知识，可用于需要高精度的模型。
但在具有复杂几何形状的电机中，其计算可能很困难，有限元分析可用于复杂的几何形状，但有限元分析过程的维持的时间可能很长。
因此这些技术中的每一种都可用于分析开关磁阻电机性能，但没有一种技术能提供产生具有最大扭矩密度的设计所需的所有信息。
很少有现有作品包含可以从这些技术中获得的基于物理的信息，也没有一套综合的设计考虑因素来利用这些基于物理的信息。
开发一种具有高扭矩密度的新型轴向磁通开关磁阻电机，这种电机具有独特的相位配置，因此具有低磁滞损耗，它还具有较长的恒定功率范围，因为它使用简单的模糊控制技术。
通过计算每个电机速度下的最佳开关角度来提高平均扭矩，与使用单一建模技术设计和优化的现有拓扑结构相比，该拓扑是使用混合技术设计的。
设计过程分为三个部分：第一部分，麦克斯韦应力张量用于选择轴向磁通开关磁阻电机配置。
在第二部分中，磁等效电路用于检查轴向磁通开关磁阻电机的动态行为，最后有限元分析用于研究电机性能的精确测量值。
这些测量值稍后用于生成动态仿真，所提出的拓扑结构允许转子相对于定子垂直移动，因此导致每相电感的变化。
这种设计特征在中首次提出，和控制这种变化的方法，但直接减少这些变化的设计技术从未得到解决。
几何设计参数能够正常的使用经验或物理方程定性描述，经验设计方程可用于几种标准化电机。
但它们对小的设计修改不敏感，尽管它们可能包括堆栈长度、极数、外半径和背铁饱和点，电机设计的物理方法响应所有设计修改，包括磁极形状、间隙形状、绕组几何形状、驱动电流和相位激活策略。
并可用于选择设计本身，出于这个原因使用物理方法设计了一种新颖的分体转子定子轮毂电机。
新机器看起来与简单的轴向磁通开关磁阻电机没有根本区别，但对其尺寸的修改允许通过新的激活策略独特地利用背铁，传统电机不允许转子和定子之间的垂直运动。
尽管有一些作品讨论了这种机器的控制，传统电机还利用连接转子极的“轭”，并允许磁通量从一个极流到下一个极。
径向配置中确实存在没有磁通反转的机器，但这些设备比具有磁通反转的同类设备占用更大的体积。
由于没有轭，具有上述功能的机器比类似的轴向磁通装置占用的体积更小，并且在定子中没有磁通反转。
通过将基于规则的滤波器应用于电机几何形状的离散版本，从时不变等效电路导出瞬态轴向磁通开关磁阻电机行为的动态模型，等效电路是使用积分电感函数产生的，但由于气隙的磁导率要大得多。
通过网格线细分，每个面积单位将称为网格单位，从每个有源定子极的表面，穿过气隙、转子极、下一个定子极，然后回到原始定子极，从每个网格单元的一条磁通路径被追踪。
当计算出磁通路径的磁阻、磁通总量和扭矩后，转子通过一个网格单元的弧旋转，然后重新再启动该过程。
当转子旋转一整圈时，转子的垂直位置沿向上的径向矢量递增，为了确定垂直位移对磁阻、磁通和扭矩的影响。
改进的田口方法使用灵敏度和正交阵列的原理来减少优化中考虑的电机参数数量，否则对于大多数计算方式来说，这些参数将太多。
所有其他电机尺寸要么被表述为相关参数，要么通过改进的田口方法从优化中消除，要么由轮毂应用的几何约束确定。
轴向磁通电机热模型的热量输入能够正常的使用磁动势归一化，这种归一化将允许进一步计算分析的结果应用于具有固定磁动势的一系列设计
归一化允许设计过程关注磁通密度，而不是特定的设计参数，由于现在可以将具有相同磁动势的多个设计视为相同，因此在设计过程中需要的数值计算迭代次数更少。
使用归一化热输入的热模型能够正常的使用线性等效电路开发，建立了描述电机每个子部件位置的节点结构，节点通过代表传导的热阻连接，每个节点还包含一个电容元件。
该电容元件表示该子组件的热容，能添加其他元素以考虑对流或辐射，轴向磁通开关磁阻电机模型围绕两个轴对称，允许整个电机的子部分代表整个机器。
使用归一化模型输入，还能够正常的使用有限元分析为各种设计生成一组标准化数据，此有限元分析过程可以在二维或三维中执行，尽管过去许多作品都使用过二维有限元分析。
但是将二维有限元分析用于轴向磁通电机是有问题的，因为它们在垂直于磁链流动方向的平面上旋转。
在每个区域内应用适当的电流密度，最后，指定一个四面体有限元分析网格，其最小分辨率等于或小于最小气隙的尺寸。
垂直位移用于将电压输出设定点调整到提供最佳扭矩的值，并减少由于转子大位移引起的纹波，控制器输出的电压偏移用于修改驱动器节气门输入电压，并在转子移位的情况下恢复峰值扭矩。
模糊控制器与砰控制器配合使用，可最大限度地减少开关角度之间的相电流，在单脉冲模式下，低速时需要电流斩波，以减轻纹波，这与具有宽速度范围和高扭矩要求的其他直接驱动应用一致。
新的轴向磁通开关磁阻电机拓扑结构的特点包括短磁通路径、轴向磁通、外转子配置、分离式转子定子耦合以及定子中无磁链反转。
与标准轴向磁通开关磁阻电机相比，根本改进是更大的背铁磁通路径，绕组每匝的磁阻更低，使用混合建模技术创建了新拓扑的综合模型。
使用积分电感计算代替传统的电感计算或磁导率计算，使用基于积分电感函数的数字代码而不是有限元分析对瞬态电机行为进行建模，这些差异使新的建模技术更加准确。
与其他用于轮毂应用的开关磁阻电机拓扑相比，仿真表明，新型轴向磁通开关磁阻电机具有更高的质量扭矩密度和相当的体积扭矩密度，尽管连续运行的热性能尚未得到评估。
此外有限元分析计算表明，即使气隙更大，新拓扑结构的ECE也比其他同类电机更高，不过效率相似。
这表明该拓扑结构适用于低速、高扭矩应用，因此新的轴向磁通开关磁阻电机拓扑结构可用于轮毂直驱电动汽车，或用于需要高扭矩和高耐用性组合的其他应用。
未来的工作可以集中在改进优化过程上，包括瞬态分析、积分电感函数的非线性调整以及更好的控制设计。