传统的跑步机驱动系统为永磁直流有刷电机调速,其机械换向结构噪音大且需维护.该研究配合正弦波直流无刷电机系统的设计,提出一种新型跑步机驱动系统的架构,永磁同步电动机经山皮带轮减速再驱动跑步机,从而避免了出机械换向结构所带来的问题并且具有与直流有刷调速同样优异的性能.首先,该文依据跑步机的负载需求,详细的分析了跑步机用永磁同步电动机驱动控制系统的关键技术问题,进而提出了电机本体、驱动控制和机械系统设计中相应的解决措施.针对驱动控制系统对电机本体的要求,研究了定位力矩和反电势波形的改善方法、宽调速永磁同步电机的设计特点,以期从电机结构设计和电磁设计的角度主动地提高电机的运行性能.在简易正弦驱动原理的基础上,实现了三片霍尔效应传感器的混合位置预估方案.该算法具有低成本、高精度、易于软件实现的特点.该文提出采用变结构控制的办法,即通过变反馈控制策略,变导通延时,变调制频率、变调制深度等简单有效的办法来弥补现有控制策略的不足,最大限度的提高系统性能.最后,在电机本体和控制电路的一体化系统设计方面作以尝试,对样机进行仿真和实验,整机联调取得了令人满意的效果.