永磁无刷直流电机因具有机械特性好、转矩质量比高以及构造简单等特点,在航空航天领域有着广泛的应用。复杂的应用环境对无刷直流电机驱动系统的性能提出了更高的要求。然而传统设计方法效率低、改型设计缺少验证手段、关键技术难以积累、缺少相应系统级仿真模型。随着计算机仿真技术的快速发展,通过计算机仿真技术来辅助电机的特性分析和参数优化设计,成为目前电机系统设计和验证的重要方法之一。现有的对无刷直流电机建模的研究只对其某一个方面的问题进行建模和仿真,难以从整个电机的系统层面对多领域耦合的问题进行研究和分析。针对这些问题,本文基于Modelica对航天器用无刷直流电机设计计算方法和数字化仿真验证进行研究,并利用该方法完成某电机初步设计、验证和优化。主要工作如下:首先,本文详细介绍了无刷直流电机的结构特点和工作机理,进而推导了其数学模型。以此为理论基础,以模块化、可扩展、可重用、参数化为原则,利用自顶向下分解、自底向上建模的方法,基于Modelica语言建立了无刷直流电机的多领域组件模型库和电机系统模型。为下一步对初步设计而来的电机进行模型仿真做好准备,也可作为组件应用到更复杂的驱动系统中。分析了无刷直流电机结构参数、绕组参数、电路参数、磁路参数以及电机特性参数的计算方法和公式。在此基础上,利用Modelica语言的陈述式特性建立了无刷直流电机的设计参数计算模型,以便于利用计算机解决其参数计算过程中大量繁复的数值计算。并利用该设计参数计算模型计算出满足某需求的无刷直流电机参数。最后针对计算所得的电机参数,利用无刷直流电机系统的多领域模型设计实验进行仿真,分析了其包含空载特性、启动特性、工作特性、机械特性以及调速特性等在内的运行特性曲线,为电机的设计提供参考。在分析了无刷直流电机的转矩脉动组成的基础上,针对电子换相导致的转矩脉动,设计仿真试验确定提前导通的重叠换相方法的最佳重叠角度,减小了电机转矩脉动幅度。