近年来,无铁芯永磁盘式电机由于其具有轴向尺寸短、功率密度高、过载能力强、无齿槽转矩等一系列优点,而备受关注。国内外学者们也提出许多盘式电机的创新型结构,主要目的是来降低盘式电机的能耗,提高电机的效率,并通过降低齿槽转矩进而来降低噪声振动产生的负面影响。本文提出了一种磁悬浮盘式电机,用于对电机有扁平结构要求的无人机上。驱动电机采用中间转子结构的无铁芯永磁盘式电机,该电机定子部分无铁芯,绕组绕制成盘后进行环氧树脂灌胶;转子永磁体做成分段斜极结构并胶制成盘。在建立模型对该盘式电机进行能效仿真后,再对其进行结构优化,去掉单边定子做成单转子单定子无铁芯永磁盘式电机,采用磁悬浮悬架技术解决其存在的单边力问题,并对磁悬浮悬架部分与盘式电机进行磁场干涉分析,确定了无人机驱动部分的最小质量。最后对设计出的盘式电机进行磁场与振动噪声的耦合分析。主要内容如下:第一章介绍了盘式无铁芯永磁同步电机的研究背景及意义,讨论了盘式电机的结构分类以及各类盘式电机的应用场合,并分析了盘式电机的国内外研究进展。第二章介绍了无铁芯永磁盘式电机的基本结构和特点,介绍了常用于盘式电机的几种永磁材料,并对电机的永磁体进行了理论设计计算;介绍了绕组损耗产生的机理,并对盘式电机的定子绕组进行了理论设计计算。第三章介绍了电机电磁场的理论基础,提出了有限元分析法的基本概念,给出了无铁芯永磁盘式电机的三维模型,介绍了盘式电机的主磁路结构,并对无铁芯盘式电机的磁路进行了设计计算。第四章对中间转子结构的无铁芯永磁盘式电机的定子、绕组、永磁体等结构参数进行设计计算建模,对盘式电机在电枢、永磁体等处的结构进行设计优化,建立了无铁芯盘式电机的三维模型,对无铁芯盘式电机进行电磁分析;又利用有限元分析软件对其进行空载反电势仿真、磁链仿真、转速仿真、转矩仿真、损耗仿真和效率仿真,并对比仿真结果与理论设计计算结果,证明了设计的无铁芯盘式电机理论上的可行性;并对无铁芯盘式电机进行了温度仿真。第五章在综合分析设计的中间转子结构无铁芯永磁盘式电机的基础上,对已实现预期功能的盘式电机进行质量优化,引进了单定子单转子结构盘式电机的概念;建立了单定子单转子无铁芯永磁盘式电机的三维模型,并对单定子单转子盘式电机进行单边力计算分析;针对单边力的解决方法,引进了磁悬浮技术理论,引进磁悬浮悬架结构;分析了盘式电机与磁悬浮悬架之间的磁场干涉问题,保证磁悬浮无人机的质量要求;最后完成了无人机核芯模型的搭建以及实物的制作。第六章分析了振动噪声产生的原因机理,并对单定子单转子无铁芯永磁盘式电机进行模态分析与电磁振动耦合有限元分析;通过分析得到振动速度曲线与振动位移曲线进而确定该电机在设计上的可行性。通过对涵道无人机用盘式电机进行设计以及质量优化,最终得出质量轻、转速高、效率高的一种单定子单转子盘式电机,并通过仿真证明其设计的可行性。