轴向磁通永磁涡流耦合器具有无接触传递转矩、补偿转矩脉动、动态过程平稳以及从动侧转速可调等特性，可以作为联轴器、阻尼器、制动器和调速器使用，广泛应用于化工、风电、车辆等领域。永磁涡流耦合器的使用会给传动系统带来诸多优点，但也会降低从动侧的转速，增加额外的转动惯量，所以永磁涡流耦合器在设计时除了要保证传动系统可以正常运行外，还要求永磁涡流耦合器具有较高的效率和较小的转动惯量以减小对原传动系统性能的影响，这就需要对永磁涡流耦合器进行优化设计。论文通过建立永磁涡流耦合器的等效电路模型，研究了永磁涡流耦合器的稳态和动态性能，并借助永磁涡流耦合器的等效电路模型提出了永磁涡流耦合器的优化设计方法。具体工作归纳如下:
　　1)提出了一种基于等效电路模型的永磁涡流耦合器稳态解析模型。通过将铜盘转子等效为一系列的线圈绕组，建立了永磁涡流耦合器的磁链方程、电压方程和转矩方程，并在稳态条件下对上述方程进行求解，得到了永磁涡流耦合器的稳态转矩公式，证明永磁涡流耦合器的最大转矩与静态磁通密度、等效电阻和等效电感有关，解决了现有稳态解析模型无法通过结构参数直接预测永磁涡流耦合器最大转矩的问题。
　　2)提出了一种基于等效电路模型的永磁涡流耦合器瞬态解析模型。通过在暂态条件下求解永磁涡流耦合器的磁链方程和电压方程，得到了永磁涡流耦合器的瞬时转矩公式，并结合刚体的运动方程研究了永磁涡流耦合器的动态特性。因为考虑了涡流磁场的退磁作用，该解析模型不受转差速度的限制，解决了现有瞬态解析模型只适用于研究低转差速度下永磁涡流耦合器动态特性的问题。
　　3)通过粒子群优化算法对永磁涡流耦合器的结构参数进行了优化设计，借助永磁涡流耦合器的等效电路模型建立了新的目标函数，并增加了对永磁涡流耦合器最大转矩的设计约束，可以保证在最大转矩与拖动电机相匹配的前提下提高永磁涡流耦合器的效率并降低转动惯量，解决了现有永磁涡流耦合器优化设计方法只考虑提高效率而忽略耦合器的容量、不能从根本上改善永磁涡流耦合器性能的问题。
　　4)通过永磁涡流耦合器的等效电路模型，对结构参数与最大转矩间的关系进行了研究，提出了一种永磁涡流耦合器的迭代设计方法，可以在设计范围内遍历的搜索满足最大转矩要求的设计参数，并采用适应度函数对设计参数的优劣进行评价，从而得到全局最优的结构参数。解决了现有永磁涡流耦合器设计方法中依赖智能优化算法，寻优过程随机性强，容易陷入局部最优，无法保证得到全局最优设计方案的问题。