永磁同步电机因其功率密度高在各个高效电机领域有广泛的应用,铁氧体永磁同步磁阻电机因其价格便宜可持续性好成为了研究重点。目前主要研究方向为大功率分布绕组电机,集中绕组电机鲜有研究。集中绕组电机具有端部短、铜耗低、槽满率高、容错能力强、嵌线工艺简单,但其不能采用短距绕组降低谐波,电磁性能差,本文研究了铁氧体集中绕组电机在小功率伺服系统的应用。本文首先调研了铁氧体永磁同步磁阻电机、伺服电机转矩特性优化、电磁振动和噪声的国内的发展和研究现状,提出本文的研究目的及意义,并介绍了本文工作安排。接着给出了铁氧体集中绕组伺服电机设计要求,利用电机电磁设计公式和有限元优化仿真得到了电机的基本尺寸。为了降低集中绕组的谐波,比较分析了三种极槽配合的电磁性能得到了较好的极槽配合,以此为基础结合铁氧体电机转子结构复杂的特点,对转子磁钢层数、磁钢张角和层间距离进行优化研究,极大降低了伺服电机的转矩脉动。解析推导得出磁极偏移能降低电机齿槽转矩,利用有限元扫描仿真方法得到了最优的磁极偏移角。从转矩性能、退磁特性、性价比多个方面对比分析了铁氧体集中绕组和分布绕组,得出在小功率伺服电机领域更适合采用集中绕组的结论。随后对集中绕组电机的定子模态进行分析,得到不同阶次的模态频率。分析了集中绕组的空间径向力波,发现其含有极对数次低阶径向力波,是集中绕组电机电磁振动大的原因。研究了空载和负载两种工况下磁钢张角和磁极偏移角度对低阶径向力波的影响,对降低集中绕组电机的电磁振动和噪声有指导意义。比较分析了集中绕组和分布绕组的电磁振动和噪声特性,不同工况下集中绕组的电磁振动加速度大,但其噪声要小。最后根据前面的研究成果制作了一台1.5kW的铁氧体伺服电机样机,并对样机进行了空载反电势实验、齿槽转矩测量实验、模态实验,将实验结果和仿真结果进行对比分析,验证了有限元仿真方法的正确性和分析结果的可靠性。