永磁超环面电机是一种基于永磁同步电机,引入行星蜗杆传动发展而来的新型广义复合永磁电机,它实现了与减速器集成的直接驱动,有效地把永磁电机和机械传动结合起来,在电力拖动领域有着广泛的应用前景。本文从以下几个方面对永磁超环面电机进行深入研究:首先,介绍了永磁超环面电机的结构组成与运行原理,对该电机的空间螺旋闭合磁路进行了分析。在分析该电机电磁啮合的基础上,采用等效电流法,针对行星轮上永磁齿的瓦片状结构和外定子永磁梁的螺旋变截面结构,运用毕奥-萨伐尔定律,通过分段积分得到该电机内外双气隙磁场表达式;分析了该电机内外双气隙磁场的分布规律,以及螺旋包角和气隙值等设计参数对电机气隙磁场分布的影响,从而得到能够改善该电气隙磁场分布的结构参数。其次,根据永磁超环面电机内定子绕组槽空间螺旋的结构特点,将该电机的齿槽转矩拆分为自转和公转两个分量进行解析计算,为了解决绕组槽螺旋结构造成的槽口变截面问题,在开口槽系数中引入了螺旋升角。在求取该电机齿槽转矩的过程中,对磁共能中磁感应强度和气隙磁导展开成傅里叶级数,通过对磁共能求偏导,得到该电机的齿槽转矩表达式;此外,运用虚位移法求出行星轮单齿啮合所受电磁力,根据自转与公转之间的螺旋角关系,通过多齿叠加,得到该电机输出转矩表达式;分析了结构设计参数:极弧系数、开口槽系数、内定子螺旋包角以及气隙值对该电机齿槽转矩和输出转矩的影响。最后,对一台四极十二槽永磁超环面电机进行有限元仿真;通过仿真结果与解析计算结果的对比分析,验证了本文所建立气隙磁场数学模型、齿槽转矩和输出转矩数学模型的有效性,结构参数对该电机齿槽转矩和输出转矩影响分析结果的可行性,为该电机后续的实验测试提供理论依据。