永磁驱动技术综合应用了机械、材料、电磁学、控制等集成技术，基于此技术研发的产品调速型永磁耦合器系统具有无机械接触传递转矩、隔震减震、过载保护、允许对中误差等特点，广泛应用于石油/石化、煤矿、冶金等工业领域。全文以永磁耦合器为研究对象，就其电磁转矩解析公式推导、新型双边结构电磁及调速装置设计、温度场分析、应用风机负载的调速特性、大功率结构参数优化等方面进行了详细的理论仿真分析及实验验证。首先，结合典型的单边结构永磁耦合器，建立其等效磁路与电路模型，从永磁耦合器工作机理入手，利用磁路、电路欧姆定律以及安培力公式，推导计算电磁转矩解析公式，并给出转矩与气隙大小、转差的特性曲线。此外，在有限元分析的基础上完成一轮小型单边永磁耦合器样机设计与加工，进行解析计算、仿真分析与实验测试三者的对比验证，给出此结构永磁耦合器不足之处。其次，基于对单边型永磁耦合器的机理分析与实验研究，针对其存在的漏磁大与趋肤效应明显等不足导致转矩密度相对较低的问题，提出一种新型磁路串联的双边结构永磁耦合器，给出结构设计思想，在漏磁系数、电流密度两方面与单边结构永磁耦合器进行了对比分析，得出双边结构转矩密度高的优点。但其涡流损耗密度也对应增大，针对此问题从温度场仿真角度入手，对永磁体在系统稳定工作点与最大负载点附近进行温度分析，对其是否发生退磁现象给出结论。再次，为进一步对所提出的双边结构进行深入研究，以实现感应电机带载启动为应用背景，对此结构的调速装置进行设计，并完成一轮双边结构调速型永磁耦合器设计与加工并进行调速功能验证，对其不同气隙下转差—转矩进行实验测试，最终与理论仿真对比分析验证其合理性。对实际样机结构的调速系统进行仿真分析，得出针对风机型负载，节能效果显著。最后，以上述对小转矩等级的双边结构调速型永磁耦合器的研究为基础，完成155kW感应电机上1000Nm永磁耦合器结构参数的优化设计。分析铜盘、永磁体尺寸及气隙长度对永磁耦合器电磁转矩的影响，以满足实际工况的指标要求及提高材料利用率为优化依据，探求转矩密度较高的结构参数。