传统上倍捻机多采用异步电机配合皮带的方式进行传动,存在着能耗大、各锭转速不匀、生产不够灵活等缺点,使用永磁电机配合皮带与之相比更为节能,但仍无法避免该种传动方式所固有的缺陷。电锭式倍捻机使用小功率外转子永磁电机直接驱动每个锭子,可缩减传动链,提高纱线产品质量,但直驱后传动系统成本上升,对输出转矩的平稳性也提出了更高的要求。本文围绕倍捻机用外转子永磁电机直驱系统展开研究,主要研究内容如下:采用永磁电机直驱系统取代原有的机械传动系统,在选定的最优极槽配合下对电机输出转矩平均值与转矩波动进行优化,通过解析法分析出显著影响优化目标的参数因子为极弧系数、气隙长度、永磁体厚度、定子槽深、定子槽口宽,然后通过响应面法拟合出优化目标和各优化变量之间的数学关系,再通过进化算法求得优化问题的Pareto前沿,并通过TOPSIS法客观地选择出全局最优解,经过有限元计算验证最终确定了一台可代替异步机加皮带工作的电锭式倍捻机用外转子永磁电机。倍捻机用外转子电机工作频率较高,定子铁耗较大,又因外转子结构使热源位于电机中部,散热较为困难,本文计算电机各部分损耗,在已确定的自然风冷条件下采用等效热网络法对电机各部分温度进行分析,探究微型外转子电机温升与热负荷之间的关系,并验证额定工作点下永磁体不会发生不可逆退磁。本文所研究外转子电机转子线速度较高,对转子机械强度进行了分析。倍捻机工作在棉絮纷飞的污浊环境中,可能对传感器信号传输造成影响,基于此工况研究了基于id=0的永磁电机无位置控制策略,提出使用Sigmoid函数代替符号函数进行削弱抖振的改进型滑模观测器。设计了低速下采用I/F满载起动、采用电流下降法进行切换、中速下采用改进型滑模观测器进行角度估计的三阶段转速控制方案。仿真结果证明电机转速平稳无冲击,且能更好地抑制抖振,稳定性更强。