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工业机器人经过近六十年的发展，已被越来越多的领域所应用。近年来，随着工业机器人性能指标的提高，我国人工成本的增加及政府政策，工业机器人迎来了良好的发展机遇。目前，我国工业机器人所用的核心零部件包含高精度减速器、伺服电机等大部分依赖进口。研究并开发出适合工业机器人用的永磁伺服电机对我国机器人产业发展和工业自动化有着十分重大的意义。本文的研究内容来源于2014年广州市产学研协同创新重大专项＂基于产业链面向机床自动化生产的工业机器人研发与应用示范＂，其中一项重要任务是设计和试制一款用于工业机器人的2.0kW永磁同步伺服电机，要求比同类型尺寸台达电机的过载倍数提高10％。 首先，本文阐述了永磁同步伺服电机的结构与数学模型，根据机器人用永磁同步伺服电机特点与要求确定了电机主要尺寸及气隙，对定、转子冲片进行了分析设计，对定子绕组类型进行了对比分析；通过绕组分析得出，新型单双层绕组结构比单层绕组和双层绕组结构的跨距小，有利于减少用铜量及降低热负荷，同时可以满足3.3倍的过载要求；采用RMxprt计算完成了一款2.0kW、8极36槽永磁同步电机的电磁方案，并给出了部分计算结果。 其次，利用有限元软件Maxwell对所设计电机进行了有限元仿真和计算，仿真了电机的空载、负载运行工况；对3.5倍过载下的磁密云图及输出转矩与过载电流关系进行了分析，分析表明，电机在3.5倍过载下并未严重饱和。对永磁体在电枢反应下是否退磁进行了核算，对电机在额定及3.3倍过载时的运行工况进行了温度分布计算，分析出了在3.3倍过载下，电机最多可运行71秒，满足机器人短时3.3倍过载的要求。推导齿槽转矩表达公式并对电机齿槽转矩进行了优化分析；重点研究了分段斜极与磁极偏心对电机的影响，结果表明分段斜极与磁极偏心都可以有效的削弱齿槽转矩并抑制转矩脉动，但同时也会使输出转矩幅值降低。 最后，通过试制样机，完成了空载、过载试验，最高转速测试，温升与噪声试验。过载倍数与最高转速都达到了项目要求，且其它参数也符合交流伺服电机通用规范。并将试验数据与计算数据进行了对比，对比结果表明计算值与试验值十分吻合，误差在5%以内，验证了本设计方法的正确性。