永磁力矩电机是一种具有低转速大转矩、过载能力强、响应速度快、可直接与负载相连等优点的永磁同步电机。随着永磁材料,电力电子技术以及控制理论的发展,永磁力矩电机受到了越来越广泛的关注。然而永磁力矩电机却存在一个显著的问题—转矩脉动,严重影响了其在低速以及直接驱动系统中的推广应用。针对这一问题,本文主要研究了一种Bread-loaf型磁极结构的永磁力矩电机,通过分析、设计以及齿槽转矩的优化,从电机本体结构上实现了永磁力矩电机的低转矩脉动。首先,简要介绍了永磁力矩电机的基本原理,电磁设计与磁场分析方法。对永磁力矩电机转矩脉动的产生机理做了详细分析讨论。同时介绍了目前抑制永磁力矩电机转矩脉动的方法。然后,针对Bread-loaf型磁极结构的永磁力矩电机的空载气隙磁场进行了解析分析。采用由简到繁,逐步计算的研究思路。先利用分离变量方法对Breadloaf型磁极结构的永磁力矩电机无槽空载气隙磁场进行了解析计算。再利用许-克变换方法考虑齿槽效应,解析计算了实际电机的空载气隙磁场。对比有限元仿真,验证了解析模型的正确性。详细分析了Bread-loaf型磁极结构的相关参数对电机空载气隙磁场的影响,分析表明了此类结构的磁极产生的气隙磁场波形的正弦性更好。其次,利用Maxwell张量法解析计算了Bread-loaf型磁极结构永磁力矩电机的齿槽转矩,利用有限元仿真验证了解析模型的正确性,并针对相关参数对电机齿槽转矩的影响做了详细分析,分析表明了此类结构的磁极对电机齿槽转矩的变化产生了非常大的影响。故以此模型为目标函数,应用基本遗传算法进行了多参数优化,优化后的齿槽转矩得到了显著削弱。最后,根据上述的分析,设计了低转矩脉动的机器人关节用永磁力矩电机。详细介绍了电机的电磁设计方案。利用本文提出的方法对电机的电磁性能和转矩波动进行了分析和设计,并试制了样机。利用磁滞测功系统对样机的工作特性进行了测试,测试的结果表明利用本文提出的方法,可显著抑制齿槽转矩和转矩脉动,也表明该方法的有效性和可行性。