机电液耦合器能够实现机械能、电能、液压能三种动力的任意相互转化与耦合,克服了发电机、电动机、斜盘式液压泵或液压马达、电动机-液压泵组合系统等动力装置体积大、结构松散、能量转换效率低、适应性差等缺点。为了使其结构更加紧凑,本文提出一种无气隙表贴式永磁同步机电液耦合器的新型结构,对其电机部分进行受力分析和结构优化,验证这种新型结构的可行性,并为其结构改进提供理论依据。研究了电机的电磁场特性。对传统表贴式永磁同步电机和无气隙表贴式永磁同步电机分别建立电磁场分析模型,进行了有限元仿真分析,经过比较,无气隙的结构使电机的磁密变高,反电动势值提高,同时降低了电机的齿槽转矩值和转矩波动值,提升了电机的运行稳定性。进行了转子的应力场分析。建立电机转子的三层结构模型及其强度理论的解析模型,对传统表贴式永磁同步电机转子和无气隙表贴式永磁同步电机转子分别进行了应力场的有限元仿真分析,结果表明它们的受力均满足转子强度的安全要求。研究了过盈量与护套厚度对转子应力的影响,过盈量对两种结构的电机转子的转轴等效应力、永磁体径向压应力、永磁体切向压应力、护套径向压应力、护套与永磁体间的接触应力的影响趋势是一致的;护套厚度对传统表贴式永磁同步电机转子的受力影响更大。基于响应面法优化了转子的结构参数。选取护套与永磁体之间的过盈量和护套厚度为优化变量,选取转子的受力为优化目标,通过目标驱动优化得到最优的参数组合方案。优化后的转轴等效应力、永磁体径向压应力、永磁体切向压应力以及护套等效应力均有所减小,护套与永磁体之间的接触应力满足传递扭矩的要求。研究了转子系统的动力学特性。基于优化结果建立无气隙表贴式机电液耦合器转子的动力学特性分析模型,仿真得到了转子系统在轴承刚性支承与弹性支承时的振型、固有频率、临界转速以及坎贝尔图,计算得出临界转速的避开裕度均大于20%的安全范围,不会发生共振现象。分析了轴承刚度对转子系统临界转速的影响,随着轴承支承刚度的增大,转子系统前两阶的临界转速基本没有变化,三阶临界转速逐渐增大。