永磁无刷直流电动机具有转动惯量小、控制简单、动态性能好等优良特性,因此在航天、机器人、空调等许多领域得到了广泛应用。本文针对空调压缩机,设计了无刷直流电动机以及相应的控制系统。首先,齿槽转矩的最小化一直是永磁电机研究的难点和重点。为了削弱永磁无刷直流电动机的齿槽转矩,文章利用能量法和傅立叶分解法进行分析,提出了减小齿槽转矩的最佳槽极配合。研究表明:当定子槽与转子极的最小公倍数为2pz,最大公约数为1时,能使齿槽转矩最小。在此基础上,文章选择了近似极槽永磁无刷直流电机进行分析,进一步研究了近似极槽无刷直流电机极弧长度对齿槽转矩的影响,提出了取得最低齿槽转矩时极弧长度的确定方法。并利用有限元法对其进行了验证,证明提出的方法是正确有效的。其次,针对空调压缩机用无刷直流电机,并考虑到降低电机振动和噪音问题,课题设计了永磁无刷直流电机两台:普通型6极36槽和多极少槽型8极9槽电机。借助Ansoft软件设计,将两种电机进行分析比较,结果表明:近似极槽的多极少槽电机,并选择适当的极弧系数,能大大降低齿槽转矩,近而减小电机转矩波动,降低电机的振动和噪音。综合考虑,近似极槽多极少槽型电机在空调压缩机中是可以使用的。最后,无传感器控制技术是无刷直流电机控制领域研究的热点,本无刷直流电动机控制系统采用PIC18F4580芯片,详细讨论了在去掉位置传感器的情况下无刷直流电机如何换相以及速度的提取,并且进行了相应的系统硬件设计。为了提高电机的调速性能,本文采用速度、电流的双闭环控制,并给出了其实现方法。样机初始方案设计,Ansoft软件辅助设计及比较,PIC单片机控制系统设计,是本文的重点。通过这三部分,本文完成了空调压缩机用无刷直流电动机的优化设计及其相应控制系统的应用。