有限转角电机在航空航天、机器人等高精度电气伺服系统中均有着十分重要的作用,其具有可靠性高、结构简单以及易于控制等优点。本文的研究对象为等极槽有限转角电机,针对该电机的转矩特性、运行特性、铁芯损耗、流体场和温度场等问题进行了研究。针对齿槽式有限转角电机宽运行区间内,转矩波动大以及功率密度低等问题,定子材料采用高饱和软磁合金材料。为了获得优化过程中所需的各个参数的权重系数,进行了电机不同定子参数关于转矩特性的灵敏度分析。基于遗传算法,以增大电磁转矩、减小齿槽转矩和运行区间内的转矩波动为目标,对有限转角电机进行了结构优化。通过有限元计算,将优化前后的电机进行了电磁性能的比较。在常规有限转角电机线性数学模型的基础上,提出了考虑磁场饱和的电机精确数学模型,该模型可以考虑磁链、转矩以及电感随绕组电流和转子机械位置的变化。同时利用上述模型搭建了有限转角电机位置跟随模型从而获得绕组电流信息。将绕组电流信息注入到有限元计算软件中,探究在不同摆动频率与摆动幅度下有限转角电机铁芯损耗变化规律。针对有限转角电机工作时定转子间流体流动十分复杂的特点,建立了基于多参考系方法的有限转角电机流体场计算模型。探究不同情况下,定转子间流体流动规律,计算流体平均流速。有限转角电机转子位置随时间正弦变化,转子在不同摆动幅度和摆动频率下,转子和定子之间的热交换十分复杂。通过顺序耦合的方法,以电磁场所计算的热源和流体场所计算的气隙平均流速为基础,通过有限元方法对不同情况下有限转角电机温度场进行研究,探究温度场分布规律。