本论文为无刷直流电机的设计和优化提供了如电磁和热分析等多学科的视角。本文设计了一种拓扑结构的无刷直流电机轻型电动汽车。本论文的第一部分提出了一种无刷直流电机的组态设计的轻型电动汽车。利用解析方法对所构想的电动汽车进行了初步设计。该方法常常用于设计无刷直流电机,从而满足轻型电动汽车应用的特定性能。此外,这篇论文还对初始无刷直流电机原型结构的电磁性能进行了研究。论文的第二部分讲述了基于代理模型对无刷直流电机进行优化。最优化模型为有着一个单目标、2个约束条件、7个设计变量的设计问题的模型。优化的目标是使效率最大化。同时选择定子和转子轭厚、定子外径、定子槽宽、磁体厚度、定子槽深、气隙长度作为设计变量。采用拉丁超立方体采样法和克立格法建立了机器性能的替代模型。采用基于粒子群优化的代理模型技术对无刷直流电机进行优化。运用敏感性分析方法确定重要的独立设计变量。敏感性分析显示独立设计变量从9个减少到7个最为显著。利用有限元技术成功地验证了最优化模型这一结构。与传统的基于有限元分析的优化设计方法相比,基于代理模型的优化设计方法的计算成本较低。论文的第三部分陈述了在电动汽车的设计过程中,预测和提供一个准确的热模型是必不可少的。提高无刷直流电机的热性能是本论文的目标之一。对无刷直流电机进行热分析需要对冷却剂行为和电机内的热机理有深入的了解。热分析是基于对测试电机几何形状、材料和热源（损失）的精确了解而实现的。这篇文章建立了无刷直流电动机的二维有限元模型,计算无刷直流电动机的损失并利用ANSYS-麦克斯韦软件包开发了一个功率损耗模型,用于预测无刷直流电机不同部件的功率损耗。两种热模型（集总参数热网络（LPTN）和有限元（FE））被应用于确定温度分布通过机器,使用motor CAD。模型求解速度为501rpm,平均绕组相电流为145.82A,此时绕组端部最大温度为80°,磁体温度为65°。最后,构想的电动汽车转矩可达190.04N·m,效率高达95.25%。仿真结果表明,该无刷直流电机可以应用于轻型电动汽车的生产中。