无齿轮球磨机驱动系统采用永磁同步直驱电机,代替了传统异步电机加减速箱的传动方式,具有节能、可控性强、工作效率高的特点。本文以无齿轮球磨机为研究目标,分析了无齿轮球磨机用的永磁同步电机工作特性,对定子、转子结构进行优化设计,并对永磁同步直驱电机的控制策略进行研究,具体内容包括以下内容:首先是无齿轮球磨机用的永磁同步直驱电机优化设计,通过分析绕组磁动势,设计了磁动势谐波含量较小的分数槽绕组形式;分析了不同磁极弧度下的齿槽转矩特性,使电机的齿槽转矩得到削弱;应用flux2D有限元仿真软件分析电机空载反电势、气隙磁密以及对定子齿的磁密分析,验证定转子结构设计的合理性;运用静态场法对电机电感进行了计算;对比正弦波和方波两种情况下转矩特性,验证该电机能输出满足负载要求的电磁转矩。在该电机结构的基础上,建立永磁同步电机的数学模型,对永磁同步电机控制策略进行分析。针对传统直接转矩控制下,永磁同步电机直接转矩控制磁链和转矩脉动较大,电流波形谐波含量高的特点,将逆变器的6个有效空间电压矢量在解耦坐标系下进行解耦。以电机转子磁链为基准重新划分扇区,以转矩响应优先的原则重新确定开关表,省去了复杂的磁链估计和角度运算,不需对磁链进行限幅,仍能维持电机的稳定运行。与传统直接转矩控制策略相比,通过电压矢量直接控制转矩,能在保持转矩快速响应同时,获得较好的定子电流。最后,通过仿真,验证了该方法的正确性和有效性。本文首先根据电机基本理论分析了影响电机性能的重要参数。最后,制作额定功率150KW、额定转速23.8r/min的永磁同步电机样机,以DSP28335为主控芯片设计控制软件和硬件,并对样机进行现场调试,验证本文无齿轮球磨机驱动方案的正确性和可行性。