现代工业及生活的发展进步对电机性能和质量的要求越来越高,传统电机因轴承存在机械摩擦而在性能上受到诸多限制。因此,为提高电机性能以及应对某些特殊工作场合,无轴承电机逐渐兴起,在生命科学、化工制药、航空航天等领域拥有可观前景。无轴承永磁同步电机具有无摩擦、损耗小、效率高等优势,将高磁导率的非晶合金材料应用于无轴承永磁电机定子铁心中,能够进一步降低电机铁耗,提升电机效率。本文针对非晶无轴承永磁同步电机进行了设计与仿真实验,具体研究内容如下:首先,回顾了无轴承电机的研究历史以及非晶合金材料的出现和发展,分析了现下无轴承电机的研究热点和非晶合金在电机中的使用现状。在此基础上,为追求更高性能,提出将无轴承电机技术与非晶合金材料相结合,设计了非晶无轴承电机,选用结构简单且效率高的永磁电机,同时为简单化制造工艺并减小绕组所占空间,电机采用单绕组结构。其次,分析了无轴承电机工作原理及电机中的电磁力特点,解释了电机内部两种极对数相差1的磁场产生悬浮力的原理,确定了电机定子绕组中的悬浮和转矩电流表达式,并设计了电机的基本结构。推导了同步坐标系下计及转子偏心状态的电感矩阵,最后具体列出电机数学模型。对于电机的电磁场有限元分析,采用ANSYS软件对本文研究的无轴承永磁同步电机建模,观察通入各组电流时的磁场分布,计算永磁体等效电流值大小,对电机转子所受径向力进行分析,分别观察可控悬浮力和单边磁拉力的特性表现,验证悬浮力模型的准确性,并通过仿真对比电机铁心分别为硅钢材料和非晶合金材料时电机的性能,发现非晶无轴承电机齿部磁感应强度更高、导磁性能更好,同时效率更高,尤其在电机高转速区优势更为明显,铁耗也更小,验证了非晶材料作为电机铁心的优越性。最后针对单绕组结构电机的控制方法,借鉴多相电机多控制自由度的优势,设计了基于转矩与悬浮双平面内进行电压控制的空间矢量脉宽调制技术,将转矩与悬浮功能在一套绕组中同时实现,最后在Matlab/Simulink中搭建电机本体及其控制系统整体模型并进行仿真,验证该方法的正确性。将非晶合金应用于无轴承电机定子后进一步提高了电机性能,对控制算法的改进设计借助多相电机优势巧妙地解决了单绕组无轴承电机的解耦控制问题。通过对本研究的继续深入,将为无轴承电机的多样性发展做出贡献。