永磁游标电机具有转矩密度高、结构简单等优点，在电动船舶、风力发电等低速大转矩驱动领域应用广泛。为进一步提高永磁游标电机的转矩密度，采用气隙磁场调制理论研究永磁游标电机的转矩特性。通过分析永磁磁场和电枢反应磁场谐波的有效耦合过程，揭示永磁游标电机转矩产生机理。根据电机结构参数与磁动势、磁导分布的关系，确定待优化参数，结合响应面法和遗传算法对电机转矩性能进行多目标优化设计。采用麦克斯韦应力张量法定量分析气隙磁场各次谐波对电磁转矩的贡献。结果表明，永磁游标电机电磁转矩仅由单一气隙磁场工作谐波产生。在此基础上，研究关键结构参数对气隙磁场调制效应和电机转矩性能的影响，为该类电机的拓扑结构创新及其转矩性能提升提供了理论依据。