چکیده: موتورهای هیسترزیس به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود به عنوان یک انتخاب اصلی در برخی از کاربردهای سرعت بالا، نظیر سانتریفیوژها، ژیروسکوپ‌ها و توربوشارژرها مطرح شده‌اند. عملکرد این موتورها بر اساس پدیده هیسترزیس مغناطیسی است. متأسفانه، پیچیدگی‌های مدل‌های دقیق هیسترزیس و تزویج آن‌ها با روش‌های نوین مدلسازی ماشین‌های الکتریکی، باعث شده است که در اکثر تحقیقات گذشته از روش‌های تقریبی برای مطالعه موتورهای هیسترزیس بهره گرفته شود. در این رساله، قابلیت‌های ساختارهای چند طبقه موتورهای هیسترزیس تخت مورد بررسی قرار می‌گیرند. به منظور کاهش تلفات پارازیتیک روتور، بکارگیری استاتورهای با هسته مغناطیسی بدون شیار و بدون هسته مغناطیسی در این ساختارها پیشنهاد شده است. الگوریتمی برای طراحی بهینه موتورهای مورد مطالعه ارائه می‌شود که کاستی‌های کارهای پیشین در آن برطرف شده است. یک رویکرد ابتکاری برای تزویج غیر مستقیم مدل پریساچ کلاسیک هیسترزیس و مدل اجزاء محدود موتورهای مورد مطالعه معرفی شده است. این رویکرد بر اساس تقریب خطی مشخصه هیسترزیس هر یک از نقاط دیسک روتور، بین دو لحظه زمانی متوالی است. به منظور یافتن توزیع دقیق میدان در دیسک هیسترزیس، برای هر یک از مؤلفه‌های فضایی میدان در هر یک از المان‌های مش‌بندی روتور، یک بلوک پریساچ مجزا در نظر گرفته شده است. با هدف کاهش زمان محاسبات، مدل اجزاء محدود با یک مدل انتگرالی جدید از موتورهای مورد مطالعه جایگزین شده است و در نتیجه، روشی دیگر برای مدلسازی این موتورها پیشنهاد شده است. نشان داده می‌شود که روش جدید، ضمن دقت بالا، بسیار سریع‌تر از روش اول است. یک نتیجه مهم به دست آمده از این مدلسازی‌ها آن است که تلفات پارازیتیک در ساختارهای مورد مطالعه بسیار ناچیز است. صحت فرآیندهای پیشنهادی برای طراحی و مدلسازی از طریق ساخت یک موتور نمونه و انجام آزمایش‌های لازم بر روی آن تأیید شده است. قابلیت‌ها و محدودیت‌های موتورهای بدون شیار و بدون هسته با یکدیگر مقایسه شده‌اند. همچنین، با استفاده از یک روش آزمایشگاهی سیستماتیک، ساختارهای مورد مطالعه بر اساس چند معیار مهم با یکدیگر مقایسه شده‌اند. مهم‌ترین نتیجه حاصل از این مقایسه‌ها آن است که مسیر شار محیطی در دیسک‌های هیسترزیس نسبت به مسیر شار محوری برتری دارد.