为了提高产品的生产效率,转杯纺纱的革新不断在迭代,作为转杯纺纱驱动系统的核心部件,驱动电机性能好坏直接决定了整个驱动系统性能高低。本文在传统转杯纺纱驱动电机的基础上,提出一种新型转杯纺纱高速外转子无槽非晶合金驱动电机,并运用理论分析计算与有限元仿真分析相结合的方法对新型非晶合金驱动电机进行结构设计,进而通过电磁场分析与电磁振动分析对设计电机的性能进行研究与验证,主要研究内容与工作成果如下:(1)根据转杯纺纱驱动系统的要求,结合电机工作环境以及参数要求,对电机本体结构进行设计,确定非晶合金驱动电机总体设计方案。研究的关键问题包括:电机主要尺寸的确定、电磁负荷的确定、气隙长度的选择、极数和槽数的选择、永磁体材料和尺寸的选择、导线选择、定子转子设计等。(2)介绍了仿真软件Ansoft Maxwell的解析基础,并使用该软件在静态、空载瞬态与负载瞬态三种工况下对电机进行电磁仿真分析,以验证电机设计方案的可行性。同时,将其在空载工况与负载工况下的铁心损耗与硅钢电机进行比较,在理论上验证非晶合金电机替代传统硅钢电机的优越性。(3)利用Ansoft Maxwell软件仿真分析高速非晶合金驱动电机负载稳态运行时气隙磁密以及电磁力,并将非晶合金驱动电机以及硅钢电机负载稳态运行时径向气隙磁密和径向电磁力进行对比分析,证明非晶合金驱动电机径向气隙磁密以及径向电磁力均大于硅钢电机。(4)非晶合金材料具有硬度高、薄而脆和受机械振动的影响大等特点,因此除了需要关注高速外转子无槽非晶合金驱动电机电磁性能和节能指标,还需要研究其定子振动变形。本课题计算非晶合金定子铁心振动的各阶振型和固有频率范围,并与传统硅钢电机进行对比;采用Ansoft Maxwell与Ansys Workbench的联合仿真对非晶合金定子铁心进行磁固耦合分析,将径向电磁力施加于定子表面,以X,Y,Z方向定子最大加速度以及最大位移为衡量指标,分析了非晶合金定子铁心的电磁振动特性,并将分析结果与传统硅钢电机进行对比,发现在使用两种不同材料时,曲线变化趋势一致。但在相同频率下,非晶电机在各个方向上的形变量和加速度均大于硅钢电机。