随着工业生产技术水平的提高,对数控机床、仿真平台等传动机构的精度要求越来越高,永磁力矩电机以其低速直驱的显著特点得到越来越多的应用。永磁力矩电机的主要输出是转矩,具有很好的线性度和快速反应能力。特别是永磁力矩电机在某些特定场合下,甚至是堵转的工作状态下,仍可以正常输出较大的转矩。但在输出大力矩的工作状态下,转矩特性线性度和转矩波动容易受到电机磁路饱和的影响。本文针对永磁力矩电机的工作原理和转矩特性进行了研究,从数学模型的推导寻求出一种简单验证磁路饱和程度的方法。通过对永磁力矩电机的设计特点进行分析,就削弱大力矩输出下的磁路饱和问题研究出相应的参数优化设计,同时分析了电机的损耗和温度场概况,并针对性的设计出了一种通用的水冷槽结构设计方案,最后根据相应的实验来验证了仿真分析的正确性。本文通过对永磁力矩电机数学模型的建立,简要分析了其工作原理和输出特性,得出研究永磁力矩电机输出转矩特性的方法,提出了在大力矩工作条件下电机磁路必然饱和的问题。根据相应的设计指标完成了一系列尺寸永磁力矩电机的电磁设计,并结合ANSYS MAXWELL软件对其进行模型仿真,依据仿真结果验证设计的合理性与可行性。结合软件仿真得出的转矩特性,选取了多种参数优化设计方法来削弱永磁力矩电机磁路的饱和,改善永磁力矩电机的输出特性,降低永磁力矩电机转矩波动,并最终得到具体的优化设计方案。永磁力矩电机在大力矩输出的同时往往具有较高的电磁负荷,由于永磁力矩电机的应用场合限制,其本身尺寸往往较小造成散热不便,因而局部温升较为突出。本文简要分析了永磁力矩电机的损耗、发热和温度计算,并参考国内外各式水冷电机水冷设计方案,研究了冷却水流量、流速、水冷槽结构等因素对温升和散热的影响,设计并改进出适合永磁力矩电机的冷却槽结构方案。最后在实验室现有的条件下设计样机并搭建电机测试平台,利用转矩测量仪等设备进行实际的力矩特性和相应参数测算,验证了计算和仿真结果的正确性。