【摘要】针对应用于石油钻井平台的 510 kW 盘式交流永磁同步电机，对盘式交流永磁同步电机进行了建模，并分别从空载、负载、电感角度进行了三维电磁场仿真。建模中考虑了模型的对称性和周期性，将整体模型简化成 1/4 模型，从而显著减少了仿真的计算量。在电机空载状态下，得到了空载磁通密度分布，分析了永磁体极弧系数、槽口宽度和极槽配合对齿槽转矩的影响，通过优化，在永磁体极弧系数取 0.85、槽口宽度取 5 mm、极槽配合取 18 槽 16 极时，得到了最小的齿槽转矩 30.64 N·m，这将有利于降低转矩波动，从而减小电机的振动和噪声，提高系统的控制精度和品质。在电机负载状态下，分析了不同电流激励源和内功率因数角下的电磁转矩波形：在恒转矩区，当相电流为 550A、内功率因数角为 22°、额定转速为 1 600 r/min 时的电磁转矩为 3.115 kN·m；在恒功率调速区，当相电流为 550A、内功率因数角为 41°、转速为 2 000 r/min 时，电磁转矩为 2.577kN·m；在过载工作区，当相电流为 1 140 A、内功率因数角为 47°、额定转速为 1 600 r/min 时，电磁转矩为 4.756 kN·m，电机达到 1.5 倍过载。与同体积的其他电机相比，该电机的电磁转矩密度有显著提高，内功率因数角调整裕度也较大，能满足过载能力要求。此外，结合电机空载和负载求得的参数，绘制了盘式电机矢量图，求得同步电感值为 0.31 mH。