相对于传统的电机加减速器的传动系统,低速大转矩直接驱动电机具有特殊的优点。永磁无刷电机的高效和高转矩密度特点使其在低速大转矩直接驱动领域具有明显优势,本文对低速大转矩直接驱动永磁无刷电机进行了分析和设计研究,主要内容如下:首先,对永磁电机的磁路进行分析,给出其等效磁路图及其简化的等效磁路图,根据等效磁路推导出表面式永磁电机空载漏磁系数的数学表达式,并采用电磁场数值计算方法进行了验证。最后给出空载漏磁系数随永磁电机各尺寸变化的曲线表达式。其次,对在直接驱动永磁无刷电机中具有重要应用价值的每极每相槽数小于等于1的所有绕组型式进行对比研究,比较它们的电感参数、最大功率、齿槽转矩、相电动势波形、磁动势谐波以及单边磁拉力等的差异,提出低速大转矩直接驱动永磁无刷电机的绕组策略和极槽配合原则。再次,介绍永磁无刷电机的弱磁调速方法,采用磁路分析方法,通过对比研究分数槽集中绕组与整数槽绕组永磁无刷电机直轴电感值的差异,给出了分数槽集中绕组永磁无刷电机提高直轴电感从而提高该种电机恒功率弱磁扩速能力的机理。最后,针对一飞轮驱动永磁无刷电机的应用背景,设计制作了分数槽集中绕组永磁无刷电机样机,给出了其计算结果和部分试验结果,样机不但具有较好的性能,而且验证了理论分析结论。