由于人类对于海洋资源的需求,各国开始进行海洋探索,水下机器人应用的越来越广泛,作为水下机器人动力装置的水下推进器也发展迅速,水下推进器的轴端密封方法和螺旋桨设计方法是水下推进器研究的核心部分,密封方法主要分为密封圈密封和机械密封等几种常规密封方式,近些年一些研究人员把永磁耦合器应用在了水下推进器上。磁耦合推进器有密封可靠、工作年限长等优点,本文对磁耦合推进器的关键部分进行了理论研究和实验分析,主要研究了螺旋桨的理论设计和永磁耦合器的性能分析。具体内容如下:首先概述了课题的研究背景、螺旋桨和永磁耦合器国内外的研究现状,介绍螺旋桨和永磁耦合器的基本理论知识,为研究接下来的内容做铺垫;然后介绍磁耦合推进器的整体结构,基于图谱法对螺旋进行理论设计,初步确定螺旋桨的结构参数。对永磁耦合器进行结构设计,确定永磁耦合器的参数。其次基于MRF模型对螺旋桨盘面进行压力分析,对螺旋桨盘面进行形状优化,来提高空泡性能,并且分别分析螺距比和盘面比对螺旋桨性能的影响,优化螺距比和盘面比;然后分析导管与螺旋桨外缘间隙、导管的收缩系数和扩张系数对导管螺旋桨推进性能的影响,选择合适的导管参数。对理论设计的永磁耦合器进行数值仿真分析,通过Ansoft软件建立永磁耦合器的模型,分析磁体厚度、磁体长度、极对数和磁体间隙对传递最大转矩的影响,得出各个参数的优化结果,分析转速和隔离套厚度对涡流损耗的影响,计算出永磁耦合器的涡流损耗。最后将设计的永磁耦合器加工成实物,搭建磁耦合传动转矩测试实验台,分别测试了不同极数永磁耦合器不同转角下的转矩大小,并对10极永磁耦合器进行全周期性转矩测试,测试结果与仿真分析得到的数值吻合良好,验证了理论设计的准确性。搭建推力测试实验台,通过实验测试不同转速下的推力大小,分别记录不同转速下的推力,并与仿真结果进行比较,分析误差产生原因,验证理论研究的准确性,为磁耦合推进器的设计提供了一定的借鉴意义。