传统电机主要有鼠笼式异步电机、绕线式异步电机、永磁同步电机、电励磁同步电机和其他特种电机。鼠笼式异步电机功率因数较低，绕线式异步电机和电励磁同步机存在电刷滑环可靠性差的问题，永磁电机的成本随着稀土材料价格的上涨有较大幅度的提高。因此，开发一种既无刷可靠、又励磁可控的新型高性能交流电机具有重要的应用前景。本文研究的无刷电励磁同步电动机是一种新型的电动机，与常规电动机在结构上有较大不同。该种电动机可以自起动并取消了电刷和滑环，甚至基本免维护，可以应用在一些恶劣的防爆环境条件下。首先，本文在了解无刷电励磁同步电机结构特点及运行原理基础上，对复合转子和径向叠片磁阻转子进行结构设计和耦合能力的研究，比较这两种转子结构对无刷电励磁同步电机磁场调制效果的影响，得出电机耦合能力最好的结构设计方案。其次，对两种不同转子无刷电励磁同步电动机进行了参数计算，路算得到功率绕组和励磁绕组的电阻值；利用Ansoft进行有限元计算，仿真得到电机绕组的电感参数值。详细分析研究了该种新型电动机的动态特性，包括起动性能和牵入同步特性等，分析了在什么情况下牵入同步的时间最短，并且定子电流所造成的冲击最小以及突加负载性能等。最后，设计了一台功率为20kW的6+2极无刷电励磁同步电动机。电机定子的功率绕组采用双层短距分布绕组，励磁绕组采用单层同心式绕组，转子采用磁障转子和笼型转子相结合的复合转子结构。同时计算和分析了该电动机各部分损耗，包括定子铁耗、铜耗，转子铁耗、铜耗等，对如何降低损耗，提高电机效率做了一定的研究，为今后无刷电励磁同步电机的设计提供了理论基础。