本文设计了一款电动自行车用轮毂电机，该轮毂电机属于永磁直流无刷电机，与市场上常用的低速直驱轮毂电机相比：①具有转速高、反电势强，省电，有效地提高了蓄电池的使用寿命；②输出转矩大，爬坡能力强；③磁极对数少，节省磁钢；④电机体积小，重量轻，功率密度比大，成本低等特点。首先，通过对轮毂电机在工况下的受力分析，确定直流无刷轮毂电机的驱动方案即电机+减速齿轮间接驱动，并对比不同驱动方案特点以及不同结构形式直流无刷轮毂电机性能上的差异。通过受力分析确定轮毂电机的设计参数。其次，通过分析轮毂电机的主要技术指标，进一步计算电机的主要结构尺寸、确定电机的电磁方案、定转子结构。通过磁路法设计模块RMxprt对电机进行建模和仿真分析，完成轮毂电机磁路的优化设计。再次，利用Ansoft有限元电磁设计软件，对电机的电磁场进行有限元分析和仿真。在Maxwell2D模块下进行电机2D模型的建立，分析直流无刷轮毂电机的静态场和瞬态场，静态场下验证电机磁路设计的合理性，瞬态场下验证电机电磁转矩、输出功率等能否达到额定要求；对电机的损耗和调速性能进行有限元分析。最后，针对所设计的轮毂电机的电磁方案，对轮毂电机进行结构设计，制定了原理样机加工方案，进行样机试制，通过试验测试验证了设计方案的合理性并发现其存在的不足之处。在测试中主要进行了空载反电势、温升、负载特性等的测试，样机额定负载点的效率达到了83.4%，与理论设计值85.06%接近，验证了本文的设计方法和设计方案的正确性和合理性。