直流电机是一种采用电刷装置使电流进行物理换向的传统电机。与感应电机、同步电机相比,由于其调速性能优秀,起动性能良好,控制简单,供电质量稳定,目前在汽车运输工具、发电系统、玩具模型制作等等领域上有着广泛的应用。但与此同时,由于采用了物理换向,电刷换向器装置将带来磨损、电火花、噪声等机械、化学多方面的故障问题。电机的性能指标也因此直接和换向性能紧密相关。换向是一个集物理、电化学、电磁等多学科内容的现象,难以准确描述。随着直流电机技术经济指标的提高和专用直流电机的研制,现阶段换向理论在处理相关问题时显得极为乏力。这亟需人们在换向问题上有更深层次的认识。本论文主要就永磁直流电机换向的数学模型以及换向引起相关问题的模型进行了研究。针对一台汽车风扇用永磁直流电机分别建立了基于Ansoft Maxwell有限元仿真的换向数学模型和充分考虑电刷接触电阻的换向数学模型。前者使用与所有类型的直流电机,使用起来方便快捷;后者受电刷类型约束较大,计算过程相对繁琐,但准确性较高,适用于精度要求高的场合,比如电火花分析。结合换向数学模型,本文分别针对了直流电机的电磁传导干扰、电刷磨损情况和电刷噪声问题进行了模型研究。根据传导干扰测量原理,结合换向模型和电机EMC高频仿真模型,建立了直流电机传导干扰的电路数学模型。通过和实验比较验证了模型的可靠性。对于电刷磨损问题,本文根据有限元理论和磨损理论提出了载流情况下的电磨损率计算公式,同时建立了电机常用电刷磨损率的数据库以便查询。电刷噪声模型研究上提出了通过对换向器受力仿真分析探求电刷摩擦噪声的频率分布情况。本文在最后利用Visual Basic编制了永磁直流电机换向设计的CAD程序。此程序将上述研究内容归纳总结,在软件上使研究内容实用化。