永磁同步电机具有功率密度高、过载能力强、效率高、结构简单、体积小等优点，在工业机器人领域被广泛应用，随着工业自动化的加速发展，工业机器人行业发展迅猛，对机器人用永磁同步电机的要求越来越高，永磁同步电机的过载能力和转矩脉动对工业机器人工作性能有着很大的影响。

电机的过载能力决定了机器人提起重物的能力，影响机器人的工作效率，限制了机器人的应用场合。

转矩脉动会严重影响电机工作的稳定性，降低机器人的工作性能。

在此种形势下，本文对机器人用永磁同步电机进行分析设计，并对永磁同步电机的转矩脉动优化方法进行研究。

首先从永磁同步电机的转矩公式和相量图入手找到了影响电机过载能力的主要因素为电枢绕组电阻、反电动势、铁心饱和程度和交直轴电抗等参数。

并根据要求设计了一台具有 5 倍过载能力的机器人用高过载能力永磁同步电机，对转子结构、极槽配合、定子齿宽、槽口宽度和永磁体厚度进行了详细的对比分析。

通过仿真计算对电机的过载能力和电机温升进行了验证，结果显示电机可以达到 5 倍的过载能力并且电机温升在合理范围内。

其次，利用一种基于迭代思想的多目标优化的方法对电机的转矩特性进行优化，以额定转矩脉动与峰值转矩脉动为优化目标。

根据相关性分析得出各优化参数对优化目标的影响程度，将优化参数分为相关性较低的一级参数与相关性较高的二级参数。

对一级参数选择合适的响应面模型进行优化，对二级参数进行自适应多目标优化，随后再对一级参数进行一次响应面模型优化。

此方法与利用优化算法直接优化相比可以缩短优化时常，并且保证了优化的精度，第二次的响应面模型优化在一定程度上消除了二级参数变化对一级参数造成的影响。

最后，讨论了一种谐波注入永磁体形状优化方法抑制表贴式永磁同步电机转矩脉动，对永磁体轴向截面进行正弦整形的同时加入三次谐波整形，并推导出正弦波和三次谐波最佳比例为 6 比 1，对永磁体无整形、正弦整形和正弦结合三次谐波整形三种情况进行对比。

同时，提出一种利用永磁体分段的方法近似等效替代正弦结合三次谐波整形设计，有效节约永磁体的制造成本。

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