本文根据数控机床主轴驱动的要求以及永磁同步电机发展的现状,提出了用永磁同步电机驱动数控机床主轴这一崭新的课题,并围绕主轴驱动永磁同步化的主要障碍——永磁同步电机的“弱磁”问题,从电机电磁结构和控制方法两方面进行了深入的研究。全文共九章,可分为六个部分。第一部分研究永磁同步电机“弱磁”的本质、方法、“弱磁”性能与电机参数的关系,主要包括一、三、四、五等章的有关内容。其中第一章详细介绍和分析永磁同步电机的“弱磁”问题;第三章研究理想“弱磁”型永磁同步电机( E0=XdIN)参数和调速特性的关系,介绍了优化的“弱磁”运行控制方法;第四章研究实际永磁同步电机(E0>XdIN)的“弱磁”运行,推导了理想“弱磁”条件的电磁负荷表达式,研究了电机“弱磁”性能与凸极性的关系,并给出一个说明“弱磁”控制的图示方法;第五章研究永磁同步电机的控制性能与凸极性的关系。第二部分(第六章)研究适合于永磁同步电机“弱磁”的电磁结构。首先分析“弱磁”对电机主要尺寸参数及电磁负荷的要求,然后比较各种普通永磁转子结构、复合永磁转子结构“弱磁”性能、防永磁体去磁性能的优劣,最后比较了各种磁阻转子结构交、直轴电感的情况。第三部分(第七章)介绍“弱磁”型复合转子永磁同步电机的关键性设计技术。其中包括均匀气隙电机正弦波永磁场的产生技术;均匀大气隙电机电抗的计算方法(针对复合转子永磁段);复合转子永磁电机永磁段的电枢计算长度;交轴磁通路障型磁阻转子结构在任意电枢电流幅值和相位下交、直轴饱和电感的有限元计算方法;具有多种槽形的正弦混相绕组槽漏抗的计算方法;复合转子永磁电机的电磁设计方法以及转子两部分的比例优化等等。第四部分(第八章)研究复合转子永磁同步电机考虑交、直轴饱和相互影响的数学模型及其参数辨识方法。第五部分(第九章)为复合转子永磁同步电机“弱磁”扩速的实验研究。第六部分(第二章)详细介绍作者为了应用有限元方法计算交轴磁通路障型磁阻转子段电感以及永磁场而在电磁场有限元计算方面所做的工作及开发的自动剖分技术——平面任意复杂多连域的快速Delaunary三角化技术——一个时间与要求的剖分单元数成线性关系、与区域复杂性无关的自动剖分方法。