在很多工业应用领域,电气传动系统需要包含齿轮箱、离合器等机械变速机构,但是齿轮箱等机械装置的引入降低了系统的可靠性,增加了额外的损耗,降低了系统的效率。因此,对于低速运行要求,采用低转速的电机实现直驱可以有效提高系统的效率,直驱技术也是当今电气驱动的发展方向之一。磁场调制式永磁电机利用永磁齿轮的磁场调制原理,具有永磁齿轮的齿轮效应,适合于低速大转矩的直驱应用场合。本文首先介绍了磁场调制原理,并且通过有限元方法对永磁齿轮进行了仿真计算,验证了磁场调制原理的准确性。然后提出了一种轴向磁通磁场调制式永磁电机,并进行了设计仿真计算和参数优化,根据优化设计结果试制了一台轴向磁通磁场调制式永磁电机样机。最后搭建实验平台,采用永磁电机的矢量控制方法对样机进行了空载、负载、堵转等实验,达到了原理验证、样机试制、控制策略研究及控制器设计实现等目标。此外,根据磁场调制式永磁电机的特点,本文提出了一种通过在定子槽内放置测量绕组,通过测量绕组的端电压获得转子位置信号与转速信号的方法。从理论上推导了该方法的有效性,并通过2维有限元方法进行仿真计算,验证了理论推导的正确性,获得了较好的测量效果。