直驱永磁电机以其直接驱动负载、低损耗、高力矩密度和高控制精度等优越性能,成为机器人直驱系统的核心部件之一。本文设计一台机器人用外转子直驱永磁电机(ORDDPMSM),适用于智能设备加工的并联机器人。本文对机器人用ORDDPMSM进行电磁设计、极槽配合、特性分析及多目标优化研究。论文的主要研究内容如下。1.初步确定了机器人用ORDDPMSM的电磁参数。根据机器人驱动系统中电机的工作特点和实际需求,本文拟设计一台27槽24极的机器人用ORDDPMSM,分析了电机的设计过程,研究了主要电磁参数以及极槽配合方式的选取原则,初步确定了电机的主要电磁参数。2.建立了有限元模型,分析了ORDDPMSM在不同极槽配合方式下的性能。根据电机电磁参数,建立有限元模型,在空载状态下,计算了气隙磁密分布,分析了空载反电势及其谐波含量和齿槽转矩;在额定转矩和最大转矩的工作状态下,对比分析了电磁转矩、效率、功率因数和力能指标;在不同负载的工作状态下,对比分析了在不同极槽配合方式下的电机性能。有限元计算结果表明,ORDDPMSM的极槽配合方式选择合理,各项指标也基本满足设计要求。3.采用单一变量法分析了ORDDPMSM结构参数对电机性能的影响。选取极弧系数、永磁体磁化方向长度、气隙长度、定子槽开口宽度和定子轭厚度等对电机性能影响较大的结构参数作为单一变量,就结构参数对电磁转矩、转矩波动、效率和力能指标的影响进行分析,得出各个结构参数对电机性能的影响程度,为电机的多目标优化设计提供了一定的参考价值。4.提出了一种改进的模糊田口法(IFBTM),对ORDDPMSM进行多目标优化设计。采用分层方法建立多层模糊规则库,使IFBTM解决了原有模糊田口法在多目标优化过程中不适用于四个及以上目标函数的问题。分别采用田口法、模糊田口法和IFBTM对ORDDPMSM进行多目标优化设计,得到总体性能最优的一组电机结构参数组合,建立了有限元模型,对比分析了优化前后电机性能。仿真结果表明,IFBTM具有有效性和正确性,有效地提高了电机的整体性能。