挤压类食品机械通过辊筒的相对运动对所需加工的胚料进行挤压加工。传统的食品挤压机由异步电机和减速机组合的形式工作,效率低,维修成本高。本论文提出的外转子永磁直驱电机的转子外表面与辊筒的内壁以键的形式连接,通过外转子的旋转直接带动辊筒转动。这种传动形式效率高,占用空间小,维护成本低,在实际工作中可以节约成本,提高产量。本文对挤压类外转子永磁同步电机的设计方法进行了研究。因为电机为外转子结构,绕组中产生的热量不易散发,而电机带动的滚筒长时间进行胚料的挤压摩擦,致使电机工作时环境温度较高,为90℃左右,所以本论文在设计电机时通过合理地选取电机的尺寸、热负荷及永磁体,有效地降低电机在高温工作条件下的温升。通过合理选择每极每相槽数,极大地降低电机在低速转动时产生的谐波。之后通过使用ANSOFT有限元软件对设计出的电机进行二维电磁仿真,得到样机的磁密分布云图、空载反电势等结果,进而验证了样机电磁方案的可行性。针对食品挤压电机的电磁方案,需要对电机进行温度场计算,确保电机各部分的温度在合理范围。本论文对食品挤压机稳态运行时的损耗及散热系数进行了计算,使用Bretotii算法计算了电机的铁耗,通过一系列的推导得到水冷形式的散热系数。根据计算结果,对电机进行了三维稳态温度场仿真分析,得到了食品挤压机的三维稳态温升分布,进一步验证方案的可行性。因为外转子电机不易添加编码器,无法提供矢量控制中所需的转子位置和即时转速,所以挤压电机在遇到突加负载时速度得不到即时调节,对产品的质量造成影响。课题针对设计的外转子样机,设计了无传感器矢量控制系统。通过采用脉振高频电压注入算法,估算出电机转子位置和即时转速,实现了对食品挤压电机的矢量控制。最后,根据电机的设计方案,生产了一台挤压机样机。通过对样机绕组端部进行温升实验,验证了有限元温度场计算方法的准确性,证明本电机可以在高温工况中稳定运行。之后对食品挤压电机的控制系统进行Simulink仿真,通过对电机的变速控制及突加负载控制仿真,验证了该矢量控制系统的动态性能及抗干扰能力,证明该控制系统可以即时、稳定地使食品挤压电机实现低速矢量控制。