无刷直流电动机(BLDCM)广泛应用于工业领域,发展迅速,但是国内生产和制造厂家不多,产品很少,国外的产品占据着绝大部分国内市场,在这种情况下,急需发展中国的BLDCM的产业,首先要提高国内BLDCM的设计水平和生产能力,这就是该课题研究的背景条件.1.传统电动机的电磁设计程序有很高的性能预测精度,而BLDCM则没有现成的程序.论文首先针对稳态仿真模型进行了研究.建立了模型并全面考虑了各种因素,对模型进行了简化,使参数的自定更简化方便.通过仿真证明与实际相一致,已成为系列样机开发进行性能预测的有力手段和基础.2.为提高样机开发的水平和质量,以及它的推广应用,与对BLDCM运行机理和特点深入研究.BLDCM与传统直流电动机(DCM)的不同主要在于换向过程.论文用仿真和实验的方法研究了换向过程对基本特性的影响,集中反映在电动机基本参数的影响上.从对机械特性影响的角度考虑,提出了"换向电阻"的概念,并给出了实例.同时提出了,即使在线性情况下,转矩系数与电势系数也不一致,只有静态(n=0)的转矩系数才与电势系数相等.3.进一步分析和明确了永磁电机绕组电感的特殊性,给出了永磁电动机绕组电感的一般规律和测试方法.在此基础上建立了BLDCM的非线性模型,该模型适用于非线性较为明显的BLDCM的仿真分析.4.研究了BLDCM系列电机中绕组参数变化的相似规律,定义了相应的常数,在此基础上应用BLDCM基本特性仿真预测的方法,建立了系列电机改型绕组设计的工程计算程序,该程序的应用使得生产厂家能针对用户提出的具体要求,快速准确地作出反应,具有很大的实用价值.5.给出了交流伺服电动机系统,包括电动机、功率驱动电路、PWM控制和电源在内的稳态运行完整的等值电路,以及相应的稳态特性的计算程序.实验验证了等值电路和相应计算方法的正确性,为交流伺服电动机稳态性能的预测和电磁性能正确设计奠定了基础.6.分析了电势系数(k<,e1>)对交流伺服电动机基本特性及其他电气性能的影响,提出了以k<,e1>正确取值为基础的交流伺服电动机设计方法,成功地研制出了超小惯量伺服电动机样机.