本文对用于磁悬浮飞轮储能系统的轴向磁通盘式永磁直流无刷电机进行了研究，提出设计、分析及控制的方法。所设计并制作的电机具有类似传统的永磁直流无刷电机优良的运行特性。它不仅满足了飞轮储能系统特殊的机械安装要求，有效利用了机壳空间，而且四象限运行要求，使飞轮电池储能系统兼具电动/发电的功能。另外，与传统永磁直流无刷电机相比，轴向磁通盘式永磁直流无刷电机具有高额定转矩、低转动贯量的特点；在高速运行时永久磁铁抗离心力的能力强。本文主要从两方面入手完成电机设计、分析工作。第一，从轴向磁通盘式永磁直流无刷电机的五个基本机械参数入手设计电机的结构尺寸，这种方法保证电机在满足机械安装要求的同时，能够尽量减少漏磁通、增大功率密度和效率；第二，盘式永磁直流无刷电机具有特有的三维结构，如果按照传统方法将其简单地化为两维结构进行分析，势必造成较大的误差，根据这个特点，本文的主导思想就是利用三维的方法对电机的各项参数和性能进行分析计算。利用电磁场理论推导出轴向磁通盘式永磁直流无刷电机气隙磁场的解析表达式，并根据解析表达式计算并绘制出气隙磁场的三维分布图。基于传统电机理论，从基本电磁关系入手，推导出电机在六脉冲方波及正弦波运行下的数学模型，根据模型对电机进行了动态和稳态仿真。利用三维有限元法对电机的空载气隙磁场和负载气隙磁场进行的分析、计算和对比，结果证明了在进行轴向磁通盘式永磁直流无刷电机气隙磁场和运行特性分析时不计电枢反应的合理性。同样利用三维有限元分析法，计算出了电机的电感矩阵、反电势、每极磁通等，为电机的仿真提供了必要的参数。最后，利用由MC33035为核心制作的全硬件驱动电路，对电机进行了运行测试，测试结果表明电机的设计符合要求，并验证了本文提出的轴向磁通盘式永磁直流无刷电机的气隙磁场分析模型和电机的动态及稳态数学模型的正确性。通过本文的工作，完成了轴向磁通盘式永磁直流无刷电机完整的设计、分析及驱动方案，为今后有志于此方面工作的研究者提供了必要的参考。