磁齿轮啮合型双转子永磁电机(以下简称磁啮合电机)是一种由永磁无刷直流电机和调制型磁力齿轮深度融合形成的低速大转矩直接驱动电机。它结构简单、运行平稳、可靠性高,能耗低、维护成本小,与一般直接驱动电机结构不同,其可在较小直径尺寸、较少磁极对数和齿槽数量情况下,实现低速运行状态下的大扭矩输出。磁啮合电机在家用电器、新能源汽车、工业自动化、机床直接驱动等方面都有广阔的应用前景。对磁啮合电机的分析,要采用既分解又综合的方式。将磁啮合电机等效分解为无刷直流电机和磁力齿轮,依照两者独立性分析内部作用;同时又要分析两者的相互影响和相互作用,将其综合成磁啮合电机整体进行研究。本文围绕磁啮合电机做了以下工作:1.基于电磁理论,分析调制型磁力齿轮气隙磁密和磁场调制原理,分析磁啮合电机结构特点和运行过程,利用解析方法研究电枢与双转子作用下内外气隙磁通分布和电机工作原理。2.建立电机有限元模型,分析电机气隙磁密和谐波组成,研究电机矩角特性;对电机齿槽转矩进行理论分析,得到齿槽转矩影响因素,定量分析电机气隙大小、调磁极片等效宽度、连接桥厚度、永磁体材料等对齿槽转矩大小的影响;建立槽数相同、极数不同的电机有限元模型,研究槽数与极数最小公倍数对齿槽转矩的影响;建立包含Halbach永磁阵列的电机模型,与径向充磁电机进行气隙磁密、矩角特性、齿槽转矩等方面的对比。3.将电机分解为电枢-高速转子组件和考虑弹性作用的双转子组件,构建电枢-高速转子组件的相电压方程、电磁转矩方程和运动方程,将考虑弹性作用的双转子组件适当简化,建立高速转子和低速转子的动力学方程。4.利用MATLAB/Simulink建立由受控电压源、PI控制模块、逆变器模块、电枢-高速转子模块等组成的电机闭环控制系统,比较全闭环控制系统和半闭环控制系统的优劣,利用全闭环控制系统分析电机在突加负载转矩、线性负载转矩、过载等情况下的动态响应。5.在理论分析、有限元分析和动力学分析的基础上,设计并制作完成两台有效长度不同的磁啮合电机样机,并利用样机进行空载启动等实验。