随着电力电子器件、永磁材料、微机、新型控制理论和电机理论的发展,无刷直流电机的技术优势逐渐凸显,近年来在各种驱动、伺服和控制领域得到了迅速的推广应用。大功率无刷直流电机在国外已经成功应用于对系统效率、可靠性要求较高的场合,在国内,近年来也引起了广泛兴趣。本课题对大功率无刷直流电机进行预研,以两台无刷直流电机样机为研究对象进行分析和电磁设计研究。首先计及电枢绕组电感,从分析换相过程入手,建立了三相星型六状态工作模式下,电压源型无刷直流电机的数学模型,并基于此模型,通过仿真和实验,对该种无刷直流电机的电磁转矩系数、反电势系数、机械特性和电枢等效电阻等进行了深入研究,分析表明电枢绕组电感对上述各系数和特性存在较大影响,因此在大功率无刷直流电机设计和分析中,电枢绕组电感必须予以考虑。其次,本文对等效磁路法、电磁场有限元法和等效磁网络法以及它们在无刷直流电机电磁设计中的应用进行了比较研究,提出了采用有限元法计算漏磁系数、计算极弧系数、电枢计算长度和气隙系数,然后把它们应用到等效磁路法中进行空载特性计算,而采用电磁场有限元法分析负载特性的场路结合法。以此为基础,编制了无刷直流电机电磁设计软件,并将其应用于两台样机的设计,通过与电磁场有限元法计算结果和实验数据进行对比,验证了该方法的准确性。最后对两台样机的电枢反应及其影响进行了仿真和实验研究,分析发现q 轴电枢反应是影响切向磁化结构的无刷直流电机性能的主要因素,设计中需采取措施抑制q轴电枢反应的影响。