陀螺电机是为陀螺仪提供所需角动量的重要元件，是保证陀螺精度和寿命的关键。随着稀土永磁材料、电力电子技术和现代控制技术的迅速发展，稀土永磁无刷直流电机成为新型机电一体化电机。它具有转速高、可靠性高、质量轻、体积小等众多优点，正逐步成为陀螺电机的首选。本文工作主要围绕稀土永磁无刷直流陀螺电机的设计与稳速技术研究展开的。　　本文首先介绍了永磁无刷直流电机的系统组成和工作原理，分析了电机本体的结构组成，建立了电机的场路耦合模型，为后续的磁路法设计、有限元仿真分析及驱动控制器的选择提供了理论依据。　　针对陀螺电机应用场合的特殊性，分析了陀螺电机的特点和设计准则;进而把普通永磁无刷直流电机的设计方法和陀螺电机的设计准则相结合，依据等效磁路法，完成稀上永磁无刷直流陀螺电机的磁路设计和结构设计。鉴于陀螺电机的大角动量要求，电机采用外转子结构，并把电枢设计成轴向尺寸短、径向尺寸长的扁平状。进一步对电磁负荷、主要尺寸、永磁体尺寸及其工作点、气隙长度、齿槽尺寸、损耗、角动量等方面进行了详细地分析和计算，由此得到的陀螺电机尺寸和参数基本满足技术指标要求。　　考虑到等效磁路法计算的快速性和电磁场有限元法计算结果的精确性，本文采用场路结合法实现对陀螺电机磁路设计的有限元校核。具体过程为:依据磁路法计算结果在Maxwell3D中建立电机三维有限元模型并对其进行三维空载磁场和负载磁场仿真，再借助软件的后处理功能对电机各部分的磁密、空载漏磁系数、反电势、电流、转速和转矩等若干性能参数进行了详细地计算和分析。结合有限元仿真结果对磁路法设计的尺寸参数进行校核优化。相关的样机测试结果证明Maxwell的三维仿真计算结果是有效的，可作为电机性能分析和样机制造的依据。　　作为新型机电一体化电机，稀土永磁无刷直流陀螺电机与控制器的配合使用才能正常工作。针对陀螺电机的大转动惯量引起的转速调节延迟以及起动电流大的问题，控制算法选择分段PI子函数和软起动子程序。分段PI有利于实现陀螺电机高精度的稳速控制。软起动有利于降低起动电流。测试结果表明起动可靠、起动时间短、转速稳定度高。