尽管径向磁场永磁电机获得了广泛应用,但是结构上的固有缺陷,使得其在一些特殊场合的应用受到了限制。随着新型科技产品的出现和特殊领域的应用需求对电机的结构和性能提出了更高的要求。同时新材料的发现和新技术的涌现为新型电机的出现创造了可能。轴向磁通永磁电机具有结构紧凑、轴向尺寸短、效率高、功率密度大等优点,尤其是在轴向尺寸有限的场合,优越性更加明显。本文设计了一台微型的轴向磁通无刷直流电机,并研制样机开展实验研究。本文在分析轴向磁通电机现有拓扑结构的基础上,选择单定转子的拓扑结构。采取与径向磁场电机相类似的分析方法,提出轴向磁通电机的等效磁路模型,并从该模型出发推导了轴向磁通永磁电机的基本电磁关系,最终完成了电机绕组设计和总体尺寸设计。电机的尺寸确定后,本文借助有限元分析软件ANSYS Maxwell对电机模型展开有限元分析。单定转子的轴向磁通电机存在不平衡的轴向力,对于电机的轴承的设计至关重要。在静磁场分析中重点研究了气隙厚度、永磁体厚度以及极弧系数对于轴向力和电磁扭矩的影响,为后续轴承设计提供重要的参考数据。在瞬态分析中采用场路耦合仿真的方法,模拟电机动态性能。针对轴向磁通电机有限元分析计算量大的问题,本文采用Quasi-3D方法对轴向永磁电机进行建模与分析。从无槽轴向磁通电机模型出发,采用Quasi-3D建模方法将轴向磁通电机转化成直线电机模型,并借鉴直线电机的研究方法在直角坐标系下推导轴向磁通永磁电机的磁场解析表达式。然后考虑槽效应和末端效应,推导了轴向磁通电机的齿槽转矩,在此基础上分析了分数槽绕组、极弧系数以及槽口宽度对于齿槽转矩的影响,并对槽宽和极弧系数进行优化设计。为了验证理论分析的正确性,本文在分析了现有轴向磁通电机加工工艺的基础上,采用分体制造的方法,研制了一台微型单定转子轴向通无刷直流电机样机。为了对样机开展实验研究,本文设计和搭建了轴向力和电机性能测试平台。分别进行了轴向力测量、电机空载及负载实验,经过数据的分析与对比,得到了电机轴向力以及电机动态性能的基本数据。