工业机器人取代传统人工劳动力已成为中国制造业转型发展的新趋势。我国已经成为最大的工业机器人市场,但高端机器人大部分依赖进口,我国伺服电机、精密减速器、伺服驱动器等关键技术落后。研究工业机器人用伺服电机对推动我国工业机器人产业发展和劳动密集型企业转型升级具有重要意义。本文的研究内容来源于2014年广州市产学研协同创新重大专项“基于产业链面向机床自动化生产的工业机器人研发与应用示范”,主要研究任务为设计和试制一款用于工业机器人的1.0kW永磁同步伺服电动机,该型工业机器人将用于机床自动化生产中。首先,对永磁同步伺服电机的结构特点和工作原理进行分析,及提出工业机器人对伺服电机的特殊要求,对永磁伺服电机的过载性、调速性和转矩波动性进行分析。然后,文章介绍运用“场路结合法”设计和分析工业机器人用永磁伺服电机。首先根据项目要求和永磁电机设计原则对电机定转子结构及尺寸、绕组型式和槽极配合等进行合理设计,初步确定电机的电磁设计方案。然后使用RMxprt对电机方案进行核算,使用有限元方法对电机进行仿真分析及使用Maxwell 2D软件确定优化电机气隙磁密和削弱齿槽转矩的方案,最终确定电机的设计方案,文章着重对采用的单双层绕组方案进行介绍和分析。最后根据方案制作样机并进行测试和分析,测试结果表明样机的技术规格和性能特性满足项目设计要求,转矩波动小,过载能力达到要求的3.3倍,超速倍数达到要求的1.5倍。最后,对本文的研究设计工作进行总结,提出一些具有参考价值的永磁伺服电机设计经验,指出产品和设计过程中存在的不足之处及对下一步工作进行展望。文章针对工业机器人用电机在过载性、转矩波动性等方面具有的特定要求,采用一种结合单层绕组优点和双层绕组优点的单双层绕组,改善工业机器人用电机的电动势、磁动势及效率和成本,提高电机的过载能力和降低转矩波动。同时通过设置不等厚磁极削弱电机的齿槽转矩,其永磁磁极的最佳不等厚程度由Maxwell 2D软件确定。本文对于永磁同步伺服电机的设计具有一定的参考价值。