永磁电机相比于电励磁电机有着明显的优势,具有结构简单、效率高、体积小和运行可靠等优点,已广泛运用于航天、国防、工农业和日常生活中。电动机系统节能工程要求推广高效率低能耗的钕铁硼永磁电机,取代低效率高能耗的用电设备,对永磁电机的优化设计提出了更高的要求。首先,本文研究了永磁无刷直流电动机的结构组成和工作原理,根据磁路法设计了一款24V,20W的小型永磁无刷直流电动机的初步方案。运用有限元软件对该设计方案建立模型,对磁路法设计的参数进行校核,验证了漏磁系数等经验参数选取的正确性。其次,本文从定子和转子结构两部分对电机方案进行优化分析。通过仿真研究了定子齿宽与磁密饱和程度的关系,发现增大定子齿宽可以有效降低磁密饱和程度且对电机的输出特性影响很小。在转子结构研究中,对四种转子结构的电机进行对比研究,以两种表贴式结构对比分析了永磁体形状对电机性能的影响,也分析了表贴式与两种内置式转子结构的区别。最后,运用有限元软件对改进方案在二维场和三维场中的磁场分布和电磁特性进行分析,在三维场中研究了端部磁场分布,并对影响换向转矩波动的因素进行仿真分析。本文对样机的负载特性进行测试,并与仿真结果进行对比,两者基本符合,验证了方案的正确性。