目前混合动力汽车凭借其动力总成配备优良、能量利用率高和低污染的特点,成为新能源汽车中的佼佼者。其驱动电机内的滑环和电刷结构会在车辆正常运行时带来潜在的交通隐患。当行车中需要输入励磁功率或励磁电流变大时,电刷和滑环相接触的部分会带来电阻值的急剧上升,使其温升迅速提高,带来结构上的不稳定。有时会伴随着电机内部环火现象的发生;滑环和电刷在行车中会给车载电子控制单元带来很大的电磁干扰,严重时会使控制部分失灵;由于电刷本身材质的劣势,其会在电机运行时带来细微碳粉的扩散现象,严重时会发生短路,造成更为严重的后果。为解决上述几大问题,本文在结合感应耦合电能传输(Inductively Coupled Power Transfer,ICPT)技术的基础上,利用其在无电气接触时可以进行能量传输的优势,将其应用于电机无刷励磁,最大限度的避免电刷和滑环对电机运行带来的不良影响。本文以感应耦合电能传输技术为依托,松耦合旋转励磁变压器(Loosely Coupled Rotating Excitation Transformer, LCRET)为核心,设计一种新型无刷励磁系统,即非接触式励磁异态系统(Contactless Excitation Heterogeneous System,CEHS),该系统所设计的电机本身取消电刷和滑环等装置,在真正意义上实现无刷励磁,同时其还具有减轻电机重量、提高可靠性、降低成本、带来更为简单的电机结构以及更宽的调速范围的优势。本文着重对电机无刷励磁、感应耦合电能传输技术两部分的国内外研究现状、应用领域和最新发展进行详细介绍。给出非接触式励磁异态系统无刷励磁的整体结构,依据其运行机理设计出机电一体化安装方案;建立松耦合旋转励磁变压器毗连型和嵌入式两种绕制拓扑物理模型、磁阻模型和等效电路模型。针对松耦合旋转励磁变压器进行优化设计,给出全耦合理想状态和带有励磁电感的模型;阐述磁化电感和漏电感计算过程,对含有漏感的磁路进行详细的分析,给出松耦合旋转励磁变压器的漏感模型和互感模型;给出毗连型绕制方式的优化设计;给出更为合理明确的耦合系数的定义和有损模型;采用利兹线作为绕线给出毗连型和嵌入式实际绕制方案。通过ANSOFT MAXWELL仿真平台对非接触式励磁异态系统和无线电能传输之间的等效性进行验证;在此基础上给出非接触式励磁异态系统的最优绕制拓扑。针对漏感带来的效率问题,通过MATLAB仿真平台,采用基波分析法(First Harmonic Approximation,FHA),对非接触式励磁的异态系统的不同谐振补偿策略进行详细的性能分析。对比各种谐振补偿的增益和性能,给出最为适合的非接触式励磁异态系统的谐振补偿策略。针对非接触式励磁异态系统松耦合复杂的谐振控制问题,采用广义状态空间平均法(Generalized State Space Averaging,GSSA)进行建模,简化由于松耦合旋转励磁变压器带来的电路模型复杂程度,并对其合理性进行验证。在此基础上采用自抗扰技术(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)控制算法对非接触式励磁异态系统谐振补偿进行控制,仿真结果验证ADRC在谐振控制上的可行性。针对非接触式励磁异态系统机电一体化,全面设计非接触式励磁异态系统的半桥逆变部分、全波整流部分、谐振补偿部分。搭建非接触式励磁异态系统的试验样机,主要对两部分的试验进行测试验证:对不同拓扑下松耦合旋转励磁变压器的输出特性,在实验的角度证明所设计最优绕制拓扑的准确性。最后给出发电特性、效率曲线、温升曲线等实验结果和相应的结果分析,验证所设计的非接触式励磁异态系统的可行性。最后对本文的主要研究工作和创新性成果进行归纳总结。非接触式励磁异态系统在不占用电机额外的体积、不改变原有电机的主体结构的同时,真正意义上实现电机的无刷励磁。同时可令电机结构更加紧凑、提高电机的可靠性、减轻电机重量、带来更宽的调速范围,该励磁系统既可应用于电励磁无刷电机中,还可应用于复合励磁无刷电机中,为无刷励磁提供新的思路。