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高速数控机床是装备制造业的技术基础和发展方向之一,其技术水平的高低和数量的多少体现的是一个国家制造业水平的高低。永磁同步电主轴作为高速数控机床的核心部件,与其他类型的电主轴相比,具有以下优点:功率密度和功率因素高、功率体积比更大、转动惯量更小、调速范围更广以及启停响应精度更高等。虽然永磁同步电主轴具有诸多优点,但仍存在一些影响其动态性能的问题值得研究和讨论,其中一种就是不平衡磁拉力。齿槽转矩是由于电主轴的自身结构产生的,它会引起电主轴振动,进而导致气隙偏心,产生不平衡磁拉力,影响电主轴的动态性能。本文是在国家自然科学基金项目《混合驱动电主轴驱动性能及智能控制研究》（项目编号51405209）、横向科研项目《高速高精密永磁同步电主轴的研发》（项目编号KYH17002）、江苏省高校自科重大项目（项目编号19KJA510001）、江苏省研究生创新项目（项目编号SJCX181060）的资助下,对永磁同步电主轴进行了本体结构优化仿真分析和研究,主要做了以下几个方面的工作:为了提升永磁同步电主轴的动态性能,本文对永磁同步电主轴不平衡磁拉力的机理进行了研究。首先根据电磁理论建立不平衡磁拉力载荷模型,然后以Fourier级数的形式对气隙磁导进行展开,其次对定转子表面作Maxwell应力积分得到不平衡磁拉力的解析表达式,最后提出通过削弱齿槽转矩抑制不平衡磁拉力,提升电主轴的动态性能。为了达到抑制不平衡磁拉力并改善电主轴动态性能的目的,首先分析了永磁同步电主轴齿槽转矩的产生机理,阐述了几种齿槽转矩的分析方法。其次给出了基于能量法的齿槽转矩的解析表达,然后运用傅里叶级数的方法分析了齿槽转矩的表达式,最后简述了永磁同步电主轴齿槽转矩削弱的三类方法。在分析了齿槽转矩与极弧系数关系的基础上,首先提出了一种极弧系数及磁极偏心组合优化的方法。然后以4极36槽表贴式永磁同步电主轴为例,建立了电主轴有限元模型,对极弧系数及磁极偏心作参数化求解。最后通过对仿真结果的分析,验证了极弧系数及磁极偏心组合优化方法的正确性与有效性。在分析了齿槽转矩与槽口宽度关系的基础上,首先提出了一种基于不同槽型的槽口宽度优化的方法,然后根据4极36槽表贴式永磁同步电主轴结构参数,建立有限元模型,对槽口宽度作参数化求解。最后对比分析仿真结果,证明本优化方法对削弱齿槽转矩、抑制不平衡磁拉力及提升电主轴动态性能是有显著效果的。