纵贯世界轨道交通车辆电力牵引系统的发展，从以前的直流电机传动到现在普遍应用成熟的交流电机传动，再到下一代先进的永磁电机直接驱动，一共发展了三代驱动方式：
第一代直流传动方式，从轨道交通有电力牵引开始到20世纪70年代；
第二代交流传动方式，上世纪70年代到21世纪初；
下一代永磁同步电机（PMSM）直接驱动方式，从本世纪初开始进入研究和试用阶段，预计将在2012年左右形成产业化，并普遍应用于高速列车、重载货运机车和城市轨道交通车辆，从而取代第二代交流传动方式。
什么是永磁直驱式牵引系统（PMSM）：以前采用的交流传动需要一个变速齿轮机构来将电机的转距传递到轮轴上，而采用永磁同步电机可以将电机整体地安装在轮轴上，形成整体直驱系统，即一个轮轴就是一个驱动单元，省去了一个齿轮箱。永磁直驱牵引系统和交流传动牵引系统相比，有着无以伦比的优异特性：
（1）PMSM起动牵引力大；
（2）PMSM本身的功率效率高以及功率因素高；
（3）PMSM直驱系统控制性能好；
（4）PMSM发热小，因此电机冷却系统结构简单、体积小、噪声小；
（5）PMSM允许的过载电流大，可靠性显著提高；
（6）在高速范围中电机噪声明显降低；
（7）系统传动损耗明显降低，系统发热量小；
（8）系统采用全封闭结构，无传动齿轮磨损、无传动齿轮噪声，免润滑油、免维护；
（10）整个传动系统重量轻，簧下重量也比传统的轮轴传动的轻，单位重量的功率大；
（11）由于电机采用了永磁体，省去了线圈励磁，理论可节能10%以上；
（12）由于没有齿轮箱，可对装向架系统随意设计：如柔式装向架、单轴转向架，使列车动力性能大大提高。
为什么不能把普通交流电机直接做在轮轴上呢？这是因为交流电机固有的力矩特性使之在最高额定转速的时候才能输出最大转矩，而永磁同步电机可以在一个很宽的转速范围内输出恒定的最大转矩。因此交流电机必须采用齿轮箱进行减速；而永磁同步电机有输出恒定转矩的特性，所以可以直接驱动。
拥有世界轨道交通技术最先进的德、日、法已经在研制下一代永磁直驱牵引系统的高速列车，预计在2010年前后投入市场。
（1）德国铁路股份有限公司将在2012年前后购置新一代ICE4高速列车，这种列车取消了传统的齿轮传动，采用永磁同步电机直接驱动的牵引系统。
（2）法国阿尔斯通公司AGV动力分散型高速列车将采用永磁同步电机驱动，其电力牵引系统已经被设计成 “VVVF-PMSM一对一模式”，也就是永磁同步电机牵引所需要的一个逆变器驱动模块对应一个电机的要求。AGV的转向架是具有法国特色的铰接式。
（3）日本将对现有窄轨铁路进行全面的提速改造，同时正在实施NEXT250（21世纪时速250公里的窄轨高速列车）项目，该项目将采用永磁同步电机直接驱动的低重心低重量大功率的单轴独立车轮转向架牵引系统。日本计划将在现有新干线上采用以永磁同步电机直接驱动的新型高速列车DDM。
采用永磁同步电机直接驱动式牵引系统需要解决以下几大核心技术：
（1）需要与永磁直驱牵引系统配套的同频高耐压逆变器系统，同时此逆变器系统是独立分散控制型，也就是轴控逆变器（VVVF-PMSM），不存在主牵引逆变器这个概念了。而且由于电机永磁体固有的磁通，使列车在惰行时会产生不可消除的反向感应电势，所以需要采用先进控制方法和关键器件来消除惰行电势；
（2）电机控制采用先进空间矢量控制法；
（3）大功率永磁同步电机技术；
（4）无齿轮全封闭直接驱动式轮对空心轴架悬式转向架技术。