作为卫星飞轮驱动电机,无刷直流电动机具有显著的优点,特别是电枢无铁芯的外转子结构无刷直流电动机,其效率高、线性度好、结构灵活、有效载荷高、可控性强.该文以小卫星飞轮用无刷直流电机的研制为背景,对电机的系统设计、特性仿真、控制特点、损耗发热和绕组温升等问题进行了研究.在电机的系统设计中,针对主动航天器姿态控制常用的飞轮控制姿态方案,给出了飞轮系统的技术要求,介绍了飞轮电机结构的设计特点,用有限元法对电机的磁场、瞬态特性进行了仿真,进行了电磁设计与分析,给出了电机的设计方案,实验结果表明了计算的正确性.对飞轮电机的控制特点进行了分析,并比较了反接制动和能耗制动特点,对电机的控制系统进行了仿真,根据仿真分析设计的PI控制器能有效地控制电机电流,从而实现对电机的转矩进行伺服控制的目的.分析了转矩控制方式下电机的功率、能量平衡关系.指出了电机控制器的具体结构,控制器能够对电机进行转矩控制.在分析计算电机损耗的基础上,用热路法和有限元法计算了电机绕组的温升,实验验证了计算结果的正确性,同时验证了所设计的电机在最大功耗情况的温升不超过允许限值.