作为石油钻井平台的关键部件,顶驱电机的性能直接关系到钻井的工作效率。为解决传统顶驱电机存在的转矩密度低、体积大等问题,基于永磁游标电机自身多谐波工作的特性,本文结合顶驱电机具有低速大转矩及一定过载能力的要求,设计了表贴式永磁游标电机,并制作了样机。同时为了满足不同调速工况下电机的高效运行,提出一种具有新型串联磁路的混合永磁游标电机,通过调节调磁绕组的电流,改变低矫顽力永磁体的磁化状态,从而实现电机的气隙磁通调节,解决了传统顶驱电机在弱磁时损耗高、逆变器容量大等问题。主要研究内容如下:（1）针对表贴式永磁游标电机基本结构,利用等效磁路法详细分析了该电机的磁场调制工作原理,说明了其具有低速大转矩特点的本质在于基波磁场和调制谐波磁场共同参与机电能量转换,并通过与传统永磁同步电机的对比分析,说明了此类电机在顶驱机组应用中具有省略变速齿轮箱,提高装置转矩密度的优越性。（2）根据顶驱机组的运行工况,制定了游标电机的设计指标,并推导了电机的转矩与主要尺寸的关系式,为电机的主要参数选取提供了理论依据。基于有限元法,探究了极比、极槽配合对漏磁的影响,分析了裂比、齿宽、槽深、永磁体厚度以及极弧系数等参数与转矩、空载反电势之间的关系,以输出转矩为目标进行主要结构尺寸优化设计,在此基础上制作了实验样机,实验测试结果证明了设计方案的正确性。（3）提出了一种新型串联磁路混合永磁游标电机,分析了调磁绕组在对低矫顽力永磁体进行充去磁时气隙磁通的变化,运用有限元优化了低矫顽力永磁体的尺寸,对其在弱磁情况下的电磁特性进行了分析,并与原样机进行了对比,验证了其实现对气隙磁通调节的合理性。本文开展基于新型永磁游标电机的研究工作,为提升顶驱机组性能提供了新的选择方案,同时也为其它低速大转矩电力传动以及直驱式发电系统设计提供了参考依据,具有一定的实用价值。