永磁同步电动机具有功率密度高、转矩密度大、过载能力强、效率高、体积小等优点,广泛应用在航空航天、工业机器人、电动汽车等领域。随着我国“2025计划”的进行,工业机器人行业发展迅猛,工业机器人对于永磁同步电动机的要求越来越高,常规设计的电机无法满足机器人行业的高要求。在这种形势下,本文对机器人用永磁同步电动机进行研究设计。阐述了所选题目的研究背景和意义,介绍了机器人用驱动电机的类型以及永磁电机的优势,分析了多款机器人用永磁伺服电机的性能指标。综述了机器人用永磁同步电动机的国内外研究发展情况,主要包括提高过载能力、永磁电机设计、降低损耗与温升等关键技术的研究现状。总结造成国内外机器人发展差距的原因,引出本文主要的研究内容。首先,分析影响永磁同步电动机过载能力的因素。从电磁转矩的基本公式出发,找到影响电机过载能力的参数反电动势和交直轴电抗,对比分析了不同转子磁路结构对电机过载能力的影响,研究定子内径和气隙长度等结构参数对过载能力的影响方式。进而分析得出相关结构参数对于永磁同步电动机过载能力的影响规律。其次,设计了一台机器人用高过载永磁电机。对定子外径、磁路结构、定子裂比、气隙长度等参数进行了详细的对比分析,保证了电机的5倍过载能力的设计要求。还通过极槽配合和不等气隙的方法,在保证输出能力的前提下降低了转矩波动。通过有限元法,对所设计电机进行了仿真分析,得到了空载反电动势、气隙磁密、输出转矩等关键参数的曲线,并且利用输入电流参数化对所设计电机的过载能力进行验证,通过有限元仿真结果显示所设计电机可达到5.26倍过载能力。再次,建立的永磁电机的3D模型,查找计算电机各个部分材料的导热系、密度和比热容。对永磁电机损耗进行计算,并通过永磁体分段对永磁体的涡流损耗进行优化,5倍过载情况下的涡流损耗降低了75.9%。将永磁电机损耗分配到对应位置计算出生热率。在有限元软件中计算得到稳态温度场和瞬态温度场,证明所设计电机各个部分温升在合理范围内。最后,最后对本文研究设计工作进行总结。概括了本文的主要研究内容与结论,提出一些具有参考价值的具有高过载能力的永磁电机的设计经验。