本课题所研究的调制转子内置式轴向磁场调制型双转子电机(InteriorModulating-Rotor Axial-Magnetic-Field-Modulated Double-Rotor Machine,IMRAMFMDRM)采用纯电磁方案取代传统混合动力汽车如丰田Prius中的行星齿轮机构,避免了行星齿轮机构固有的振动噪声、磨损和维护等问题。轴向拓扑结构能够实现高功率密度,有利于减小变速系统体积;调制转子内置式结构有利于降低永磁转子不平衡磁拉力,同时避免调制转子采用镂空结构,提高了机械强度和加工工艺性,具有较强的工程实用性。本文的主要研究内容包括以下几个部分:首先,对IMR-AMFMDRM的基本工作原理进行了理论分析。基于磁场调制原理对IMR-AMFMDRM进行了理论分析,推导出IMR-AMFMDRM的转矩关系式与转速关系式。利用三维有限元仿验证了理论分析的正确性,对比分析了传统结构与调制转子内置式结构中间转子的不平衡磁拉力。其次,建立了IMR-AMFMDRM的二维解析模型。基于永磁体能量不变原则推导出等效二维解析模型几何尺寸的计算公式,采用子域法进行了磁矢位方程求解,推导出内外层气隙磁密分布表达式,以及相绕组磁链、反电动势,电磁转矩与轴向磁拉力等电机性能参数的解析表达式。通过三维有限元仿真评估了二维解析模型对气隙磁密分布以及电机性能参数计算结果的准确性与一致性。利用二维解析模型和三维有限元仿真研究了不同极对数匹配方案对齿槽转矩、电磁转矩与转矩波动的影响,得到最佳极对数匹配方案。最后,通过三维有限元仿真分析了二维解析模型计算误差产生的原因,利用三维有限元仿真结果对二维解析计算结果进行了修正,使二维解析模型将端部漏磁因素考虑在内,通过三维有限元仿真对比分析了二维解析法与改进的二维解析法的计算精度。对比分析了三维有限元仿真和改进二维解析法在电机几何尺寸参数变化时计算结果的变化规律,建立了基于改进二维解析模型的电磁转矩优化算法,并通过有限元仿真验证了优化算法的可行性与优化结果的准确性。