在输电铁塔螺栓紧固工作中使用电动扭矩扳手可以输出人力无法达到的大扭矩、提高机械化作业水平、降低劳动作业强度,目前市面上尚无专门针对输电铁塔使用的扭矩扳手,普通的电动扭矩扳手普遍质量较大、转矩小、控制精度低,不适合输电铁塔高空作业及性能要求。因此,本课题针对输电铁塔螺栓紧固要求,旨在开发体积小、重量轻、智能化水平高、适用范围广、扭矩误差小的输电铁塔螺栓扭矩扳手。针对输电铁塔施工环境的特殊需求,要求扳手重量轻、体积小、效率高,便于携带和延长工作时间,论文利用永磁同步电机作为输电铁塔螺栓扭矩扳手的驱动电机。由于输电铁塔螺栓紧固工作对扳手的转矩波动要求高,为了减小电机的转矩波动,论文对永磁电机齿槽转矩进行了专题分析。论文基于能量法解析分析了影响齿槽转矩的因素及实际有效减小齿槽转矩的方法,并通过仿真实验验证理论分析结果;并将优化的转子分段斜极的结构用于输电铁塔螺栓扭矩扳手的驱动电机。论文基于扳手的部分体积限制及短时最高负荷,利用传统磁路方式对永磁同步电机进行了设计,同时通过有限元分析软件对部分重要参数适当优化,仿真结果表明,该电机方案有效地改善了气隙磁场分布、削弱了齿槽转矩,电机整体性能满足技术要求。本文采用了模型预测控制对扭矩扳手永磁电机进行控制。论文基于永磁电机数学模型对整体控制策略进行了模型搭建、仿真分析和控制器软硬件平台设计,最终根据已有实验平台测试控制器软件系统。实验及仿真结果表明,模型预测控制策略具有动态响应快、转矩脉动小的优势;当电机带负载运行时,母线电流保持平稳,波动较小,系统性能良好。