就铁路牵引动力的发展来说,经历了直流牵引电机、交流牵引电机、永磁电机的过程,永磁电机又包括永磁同步电机和无刷直流电机;交流传动系统是现阶段我国重点研究应用的方向,但其在国外已非常成熟;无刷电机既具有交流电机的结构紧凑的特点,又具直流电机优越的调速性能和机械特性;为实现我国铁路跨越式发展,本文对永磁无刷直流电机进行了探讨。永磁无刷直流电机由电动机本体、转子位置传感器和电子开关线路组成。本文首先介绍了其组成结构、工作原理、电枢绕组的连接方式和电子换向、转子位置传感器及无刷直流电动机的正反转实现。永磁无刷直流电机的设计原则是提高无刷电机的能量密度、降低电机的自身重量。电机气隙磁场的波形不是规则的梯形波,计算时要进行系数修正。推导了直槽、斜槽结构的反电势和考虑IGBT通态电阻的电压平衡方程。根据麦克斯韦方程组和永磁无刷直流电机内的磁场情况,得出简化的无刷电机内磁场的基本方程。引入辅助的位函数-矢量磁位A,使磁通和磁力线分布更方便地求出。对电机三维空间模型进行简化,使二维平面场中泊松方程变为标量形式,降低了计算量。本文结合永磁无刷直流电机的设计原则和有限元分析理论,通过MagneForce软件设计出一款永磁无刷直流电机。确定了电机定子参数:外径、内经、槽数,电机转子参数:外径、内经、极数,磁钢厚度、磁钢宽度和磁钢材料,电机轴长以及气隙宽度,定子绕组3相“Y”型,驱动电路参数,有限元参数设置。最后,本文对电机的电枢反应、永磁体充磁方向对无刷直流电机磁场的影响、反电势与齿槽关系、电感与电机电流及电机功率关系、电机的转矩波动及抑制方法、电机的瞬态特性进行了仿真。