近二十年来,磁场调制型同心磁齿轮的出现使得磁性齿轮得到飞速发展,特别是近几年出现的旋转调制型同心磁齿轮比传统的硅钢片调制型同心磁齿轮转矩传递能力得到非常大幅度的提升,正在成为新的研究热点。旋转调制型同心磁齿轮利用旋转磁化圆筒代替传统的固定硅钢片调制块,显著地增强了调制块对磁场的调制效应,也成为这类磁齿轮转矩密度大幅度提升的关键。然而,确定自由旋转的磁化圆筒的旋转方向和角度是旋转调制型同心磁齿轮的理论分析、性能仿真计算和设计的前提,并且是这类磁齿轮研究的主要难点之一。另一方面,旋转调制型同心磁齿轮的内外转子和旋转磁化圆筒上都需要使用永磁体,针对如何配置这些永磁体以实现转矩性能的最优化,目前还缺乏相关的研究工作。针对一台旋转调制型同心磁齿轮,本文采用了二维有限元分析与具有预设处理的 Broydon-Fletcher-Goldfarb-Shanno（BFGS）算法相结合的方法,求解磁齿轮运行过程中旋转磁化圆筒的旋转方向和角度,并在此基础上计算磁齿轮形成的磁力转矩。为了进一步提升该磁齿轮的转矩传递能力和经济性,本文分别以最大转矩和单位体积永磁体产生的最大转矩为目标,采用多种群遗传算法与嵌套其中的有限元和BFGS算法,对该磁齿轮的永磁体结构进行优化设计。多种群遗传算法对具有多峰性质的内外转子和磁化圆筒永磁体厚度优化问题进行了求解,在此永磁体厚度配比的基础上,本文又优化了内外转子的极弧系数,并分别对主、副磁体段宽度固定与可变的内转子Halbach阵列结构进行了优化设计。本文为具有不同永磁体结构和充磁方式的旋转调制型同心磁齿轮设计了一套完整的电磁分析、计算和优化方法。通过比较和分析不同类型的永磁体最优结构和充磁方式条件下的转矩传递能力、转矩脉动性能和气隙磁通密度谐波,本文为下一代高性能旋转调制型同心磁齿轮的设计积累了一定的知识和经验。