电主轴是数控车床的核心功能部件。永磁同步电主轴相比于异步电主轴具有转子原理上不发热、效率高、功率密度大、动态响应快等优点，在轴类零件的粗精车加工中具有广泛用途。为满足低速粗车和高速精车加工需求，要求永磁同步电主轴同时具备低速大扭矩特性和高速弱磁扩速性能，这使得永磁同步电主轴电机设计具有自身特征，如转子内孔宜尽量大，铁心长度宜尽量短以确保轴系刚性，但导致惯量大。目前，在永磁同步车床电主轴电磁设计及性能优化方面的研究尚不充分，亟需深化研究。　　本文基于等效磁路法，采用MATLAB开发了永磁同步车床电主轴电磁设计程序。采用开发程序设计了一款功率20.9kW/1000rpm永磁同步车床电主轴电机电磁方案，研究揭示了气隙长度、定子绕组参数、转子磁路结构、永磁体几何参数等对电机稳态电磁性能的影响规律，实现了电机稳态电磁性能的优化。　　为提高永磁同步车床电主轴工作平稳性和加工质量，采用有限元分析了定子槽口宽、定子斜槽、极弧系数及转子磁路结构、永磁体磁化方向长度和隔磁桥厚度等对电机齿槽转矩的影响规律，揭示了齿槽转矩产生的电磁机理，提出了通过优化结构参数抑制电机齿槽转矩的具体途径。　　为实现永磁同步车床电主轴动态特性优化，提高加工精度和效率，建立了基于逆变器供电的正弦波永磁同步电机系统动力学模型，分析了模型特征，提出了针对模型的高效数值算法，并在MATLAB基础上通过自主编程实现了永磁同步电机动态过程仿真。采用建立模型和提出算法研究了电机启动特性、升速特性和负载特性。研究表明:S曲线升速方式相比于抛物线升速方式，电机升速过程平稳，转速和力矩波动较小;在相同负载条件下，电机额定转速的力矩波动最小。　　参与搭建了永磁同步车床电主轴实验台，实验测试了电主轴不同转速条件下的空载电流。研究表明:电主轴空载电流实测值与理论计算值两者误差不超过15％，从而验证了本文所建立的电机数学模型的有效性。　　本文研究工作对永磁同步车床电主轴电机电磁设计、性能优化和齿槽转矩抑制具有一定参考价值。