无轴承无刷直流电机是在无刷直流电机中引入悬浮绕组实现的一种新型电机,它结合了无轴承电机和无刷直流电机的特点,具有高转速、高效率、高功率密度、无摩擦、无污染、无需润滑、免维护、运行寿命长等优点,可以同时实现转子的悬浮与负载的驱动,具有广阔的应用前景。本文围绕无轴承无刷直流电机的结构设计、有限元分析、运行控制及数字控制系统等方面展开研究,所做主要工作如下：　　 ⑴介绍了一种无轴承无刷直流电机绕组配合形式,在此基础上,深入分析了无轴承无刷直流电机的旋转机理和悬浮机理,总结了转矩绕组与悬浮绕组导通状态随转子位置的变化规律,建立了电机转矩部分和悬浮部分的数学模型,并通过有限元分析验证了悬浮力数学模型的正确性,为控制系统的建立提供了理论依据；　　 ⑵对无轴承无刷直流电机样机进行结构设计,验证了样机的悬浮性能,并以铁心长度、绕组匝数、永磁磁极径向厚度及极弧系数为优化变量对样机转矩部分进行了优化设计；分析了永磁磁极的厚度、极弧系数、气隙大小、转子外径尺寸及两绕组匝数比对样机悬浮性能的影响；研究了样机转矩绕组与悬浮绕组之间的耦合程度,并对磁饱和及转矩绕组电流对悬浮力生成的影响作了分析,得到悬浮绕组和转矩绕组的最佳电流取值范围；确定了样机径向悬浮力和偏心磁拉力数学模型的系数,并推导出样机的稳定悬浮条件；　　 ⑶设计了无轴承无刷直流电机的控制系统,其中转矩部分采用转速与电流的双闭环控制,悬浮部分采用电流跟踪控制；搭建了其Matlab仿真模型,通过仿真证明了所采用悬浮控制策略的正确性及样机悬浮绕组与转矩绕组的自解耦特性；　　 ⑷应用TMS320F2812 DSP构建了样机的数字控制系统,介绍了系统的主要硬件组成,并针对无轴承无刷直流电机的特性,对其控制系统软件部分进行了设计,给出了主要功能模块的实现流程图。