数控机床是先进制造技术的载体和装备工业的基本生产手段,主轴电机是数控机床的关键执行部件,其性能的好坏很大程度上决定了机床性能的优劣。目前,数控机床主轴电机仍以异步电机为主,但永磁同步电机因其功耗更小、效率更高、体积更小、重量更轻等优点,得到了越来越多的关注。本课题以数控车床主轴用5.5kW永磁同步电机为研究对象,从电机结构、电磁仿真到控制系统仿真、控制系统软硬件设计等方面进行了探讨和研究,建立了永磁同步电机驱动器的相关实验控制平台。论文首先结合电机的使用工况确定了定、转子和绕组的重要参数,通过理论方法对电机电磁参数进行了详细计算,并采用有限元方法分析验证了电机电磁特性。根据设计结果,建立永磁同步电机的三维数字化模型并加工制作实物样机。以矢量控制原理和永磁同步电机的数学模型为基础,在Matlab/Simulink中搭建了基于PI调节器的电机矢量控制系统仿真模型并得到电机额定运行时的转速、转矩和三相电流仿真结果,验证了控制器的正确性。针对所设计的永磁同步电机,以MKV58F1M0VLL24微控制器为核心,构建了完整的控制系统。硬件方面,明确控制系统任务,分别对整流滤波模块、功率驱动模块和核心控制模块三部分电路功能和原理进行分析,在Altium Designer软件环境中设计了相关原理图和PCB图,并制作电路板。软件方面,基于NI公司的LabVIEW虚拟仪器平台设计了上位机监控界面,编写了包括主程序、中断服务程序在内的下位机控制程序,给出软件流程图。最后,通过实验验证,所设计电机和控制系统满足设计要求,装机测试后,机床主轴跳动小于0.01mm,重复定位精度0.001mm,满足使用要求。