单层气隙永磁复合电机(Single-layer gap Permanent magnet Composite Motor,SPCM)是利用气隙处耦合磁场产生转矩的新型动力装置。与现有永磁电机相比,SPCM具有与机械齿轮相同的传动比特性,即其具有低速大转矩特性,所产生的转矩密度是现有永磁电机的4～5倍。本文简述了磁力传动装置的发展历史及永磁复合电机的国内外研究现状,介绍了SPCM的基本结构和运行原理;利用解析法得到了同心式永磁齿轮在没有调磁环时的气隙磁场表达式,并在此基础上推导出添加调磁环后的磁场调制函数;将调磁环引入到永磁同步电机当中,得到了 SPCM的传动比计算公式。建立了输出转速与绕组极对数、定子槽数、电流频率、永磁体极对数之间的数学关系式,为后续章节奠定了理论基础。根据给定的设计要求,参考电机设计手册,设计出了 SPCM的二维结构。通过分析额定功率与电机主要尺寸的参数关系,给出了 SPCM各个参数的计算公式,然后将各项参数输入到Ansoft电磁分析软件中,建立了所需的SPCM二维电磁仿真模型,获得了SPCM转矩、转速及过载保护等工作特性曲线;仿真结果表明了所设计的SPCM具有磁变速特性,其输出特性为低速、大扭矩。通过控制变量法,逐一改变调磁极块的长度、厚度,定子冲片及内转子轭铁厚度等参数,通过Ansoft有限元仿真软件对这些参数进行优化。采用优化后的参数结构,可进一步提高SPCM的转矩密度。另外,针对SPCM输出转速及转矩波动较大等缺陷,通过在转子上增加阻尼条的方式增加转子阻尼,降低了输出转速波动。分析并建立了 SPCM的内部热传导模型,给出了通过SPCM主轴及肋片等方式进行散热的散热结构,优化了 SPCM的内部风路,通过Solidworks三维建模软件,对SPCM进行三维建模,并将所建模型导入Floefd流体热分析软件中进行热仿真与计算;通过所获得的SPCM热分布云图与空气散热流线,结果证明了所设计散热结构的正确性。