无刷直流电机体积较小、质量较轻,且运行时噪声较小,可靠性较高,因此其常被应用于机器人的相关研究。本课题针对仿人机器人关节用电机,设计了一台无刷直流电机,采用改进差分进化算法对其进行优化,并且制造了一台样机验证电机性能。首先,本课题根据仿人机器人关节用无刷直流电机的特点、设计公式与相关经验,参考其他领域无刷直流电机的相关参数,确定初始设计方案,通过有限元法对所设计电机进行空载及负载特性分析。其次,针对差分进化算法的种群多样性问题提出了改进差分进化算法,通过反向学习策略、新型变异策略和自适应参数三方面对差分进化算法进行了改进,并且采用标准测试函数测试改进前后算法的性能,验证改进方式的可行性。然后,由于无刷直流电机被应用于机器人领域时,希望其功率密度的值可以更大,因此选取重量和最大输出功率作为目标函数,定子齿磁密、定子轭磁密和转子轭磁密为约束条件,采用响应面法替代模型分别拟合目标函数和优化变量、约束条件和优化变量之间的关系式,应用改进差分进化算法对定子外径、铁心长度、极弧系数和永磁体厚度四个参数进行了优化设计,可得优化后电机设计方案。通过有限元法对改进后方案的电机进行空载及负载特性仿真分析,可得电机磁力线分布图、磁通密度云图、电流波形图、转矩波形图等相关图形,通过对比初始方案与改进后方案的电机各方面性能,验证改进差分进化算法对无刷直流电机优化的有效性。最后,为了进一步验证设计方案是否符合要求,根据电机方案的参数值制作一台功率为410W,转速为1700r/min的样机,搭建实验操作平台,对样机进行实验研究,通过相关设备对样机进行测试,可以获得样机的实验数据,进一步证实优化的有效性。