永磁体磁性齿轮相对于传统的机械齿轮具有无摩擦、噪音低、振动小等优点,适用于无需润滑、可靠性高、维护困难的场合。磁性齿轮非接触式传动特性适用于高密封性、高毒性、高污染、高腐蚀等液体运输过程,同时可以精确的确定所能传递的最大转矩,无回差,过载时发生滑转,具有过载保护功能。目前国内外学者对径向调制磁场的磁性齿轮研究较多,传动力矩的计算公式比较复杂,存在一定程度上的误差,轴向耦合永磁体磁性齿轮通过平行充磁和对立磁极面轴向耦合的方式避免了径向永磁体径向耦合磁密集肤效应的缺点,提高了转矩密度。本文结合磁性齿轮的研究现状,首先说明轴向耦合永磁体磁性齿轮的特点、传动原理,并设计出轴向耦合永磁体磁性齿轮三维模型。以普通的齿轮传动模型为基础,通过力学分析,建立了轴向耦合永磁体磁性齿轮传动模型,讨论模型具有非线性方程的求解方法,通过Simulink对其传动过程进行仿真分析验证传动的稳定性。其次分别采用离散法和等效面电流法分析了永磁齿轮传动机构的磁场,并通过建立磁力耦合的数学模型推导出转矩计算公式,并对部分影响参数与传动力矩的关系进行理论分析。再应用FEMM软件对耦合磁场进行仿真分析,得到磁性齿轮的磁齿结构和空间结构中不同的参数与气隙磁密和磁场力大小关系以及耦合路径上气隙磁密的波动,从而对理论分析结果进行验证。最后通过对轴向耦合永磁体磁性齿轮传动实验台的设计和分析,并通过实验对部分理论计算和仿真结果进一步验证。本文对轴向耦合永磁体磁性齿轮提出了比较完整的设计方案并推导出力矩计算方法,通过磁场仿真得到结构设计的优化方案,同时完成轴向耦合永磁体磁性齿轮传动实验台的搭建,对轴向耦合永磁体磁性齿轮的制造及应用具有一定的指导意义。