电静液舵机是一种高精度的位置伺服系统,其主要由舵控制器、舵伺服电机等部分组成。伺服电机作为整个系统的动力来源,要求其具有低振噪、高功率密度及高可靠性。永磁同步电机凭借其高可靠性、高效率等优势在电静液舵机用电机领域得到广泛关注,但是永磁同步电机存在定位转矩,转矩脉动大等缺点,客观上限制了其在舵机领域的推广及应用。为了获得较小的齿槽转矩和转矩脉动,本文从电机本体设计角度出发,对电机的主要尺寸参数、槽极配合进行选取;针对低转矩脉动对转子磁极结构进行优化设计,并利用有限元与解析相结合的方法分析磁极结构变化后各阶次谐波对齿槽转矩分量的影响;基于有限元数值计算法构建永磁同步电机的热分析模型及振动噪声预测模型,对电机的温度场及振动噪声进行仿真计算,验证了电机设计方案对降低电机转矩脉动和电磁振动的有效性。同时设计并加工制造了样机,实验验证了电机设计方案的合理性及对电磁振动噪声分析的正确性。主要研究内容如下:1.根据电静液舵机用电机的技术需求,依据功率尺寸方程确定了电机的主要尺寸参数;针对舵机低振噪的设计要求,对槽极配合、气隙长度、转子磁极结构进行了选择,确定样机初步设计方案。2.研究了面包型磁极在平行充磁状态下对表贴式永磁同步电机齿槽转矩的影响。采用有限元与解析法相结合的方法分析了在偏心磁极结构和谐波注入磁极结构下各阶次谐波对齿槽转矩的贡献,同时比较了两种磁极结构对整数槽和分数槽电机齿槽转矩的影响。利用有限元对电机设计方案的电磁性能进行仿真分析,证明了设计方案的合理性。3.分析了电机设计方案的温度分布,阐述了电机各部件间的热传递原理,并利用Motor-CAD软件对电机进行稳态温度场仿真分析,使电机内的温度合理分布。利用ANSYS workbench仿真分析电磁振动噪声,验证偏心磁极结构对低振噪设计的有效性。4.根据设计方案制造了一台36槽12极的偏心磁极表贴式永磁同步电机的实验样机,搭建了样机实验平台,利用对拖法测试了样机的空载反电势,分析了空载状态下反电势随转速变化的情况。对样机进行振动加速度实验测量,实验结果表明样机的振动加速度幅值较小,设计方案符合要求。