随着化石能源的短缺和环境污染的日趋严重,新能源汽车已成为国内外学界与工业界的关注热点。目前,新能源汽车的动力类型主要包括纯电动、混合动力、燃料电池三种。增程式电动汽车作为混合动力电动汽车的一个分类,具有行驶里程长、燃油节省率高以及充电桩依赖性低等优点。但是,由于串联型动力系统同时需要发电机与驱动电机,极大地占用了车辆空间,同时也增加了动力系统的复杂性及控制难度等。为解决上述问题,本文提出了一种集发电机与驱动电机于一体的复合型磁通切换永磁电机,不仅增加了动力系统集成度,而且节省了内部占用空间,为增程式电动汽车增程器的发展提供了一条新路线。论文主要内容与创新点如下:1.总结归纳国内外新能源汽车动力系统种类及其优缺点。系统分析国内外燃油增程式电动汽车动力系统种类及其缺陷,并概述了双转子电机的研究状况与进展。2.分析复合磁通切换永磁电机(Compound flux-switching permanent magnet machine,简称CFSPM电机)的结构特点与工作原理。首先,分析CFSPM电机内、外电机的基本结构;进而,研究并揭示CFSPM电机内部气隙磁场调磁原理,阐明永磁磁场与电枢反应磁场作用关系及转矩产生机理。阐述电机运行原理,包括内电机发电运行时的发电原理与外电机电动运行时的电动原理。3.建立三相CFSPM电机数学模型。通过对CFSPM电机内、外电机电枢绕组电感的耦合分析,提出内、外电机电磁完全解耦需满足的条件。进而,将复杂电机模型简化为两个独立三相永磁电机的数学模型,为后续分析与控制提供理论基础。4.分析CFSPM电机内、外电机的磁场耦合现象。首先,根据内外电机定子齿相对位置,定义了三种定子齿关系,即串联齿、并联齿及独立齿;其次,根据内、外电机定子齿相对位置,选用四种具有代表性的电机结构进行分析,阐述了四者不同的磁场耦合机理,进而提出耦合程度量化方法,在此基础上,研究电枢反应磁场对内、外电机磁场耦合的影响,阐明电枢反应磁场可忽略不计;再其次,研究永磁磁场耦合对电机性能的影响;最终,阐明内、外电机定子齿数的最优组合。5.提出CFSPM电机内、外电机功率分配准则。首先,分别推导内、外电机及复合电机的功率尺寸方程;其次,根据复合电机几何结构,推导内、外电机体积匹配关系,结合功率尺寸方程,提出内、外电机功率分配准则。6.提出CFSPM电机优化设计方法。首先,在绕组互补性基础之上,提出内、外电机最优齿槽配合原则;其次,定义十个关键尺寸系数,并对关键尺寸系数进行优化,给出尺寸参数最优设计选择范围。7.完成CFSPM电机样机制造与实验验证。采用杯形外转子、L型支架、隔磁环开组装孔及气隙再加工等方式以保证电机加工精度及安装可靠性。测试内电机发电性能与外电机电动性能,并完成内、外电机永磁磁场耦合实验。