磁场调制电机具有较高的转矩密度和低额定转速,在直驱领域受到了越来越多的关注。本文介绍了磁场调制型磁齿轮电机的发展现状,然后对双磁场调制磁力齿轮机（DFM-MGM）进行了如下研究工作:首先,对DFM-MGM的运行原理进行研究。结合DFM-MGM的机械结构和磁路结构,介绍DFM-MGM的磁场调制机制及运行原理,通过分析三层气隙内磁密分布及各次谐波含量讨论辅助调制环的引入对电机磁路和性能上的影响。其次,建立DFM-MGM的非线性数学模型。由于电感会受到外转子的凸极效应影响。采用全析因子试验法选取273个样本点并搭建DFM-MGM的有限元仿真模型进行计算,得到绕组磁链、电感与绕组电流及外转子角度的关系,并结合多项式回归模型和傅里叶级数分别建立电感与双转子永磁磁链的非线性数学模型,分析多项式阶数及傅里叶次数对数学模型精度的影响,对模型精度和复杂度进行折衷。然后,对内外转子的电磁转矩进行了解耦。DFM-MGM稳定运行时两个转子的磁场具有相等的旋转速度及恒定的相位差。利用双d-q旋转坐标系将电机内外转子的永磁磁链叠加为双转子合成永磁磁链,得到与传统永磁同步电机相似的电磁关系,并根据永磁同步电机的惯例写出DFM-MGM的非线性电磁方程,利用内外转子磁链也合成磁链的相位关系分别求得他们的电磁转矩。最后,根据DFM-MGM的磁路及双转子运动特点列写内外转子的运动方程,通过MATLAB建立DFM-MGM的仿真模型,分析DFM-MGM工作在电动机与磁齿轮两种模式的稳态和动态特性,计算出不同工况下内、外转子的转矩及转速响应。DFM-MGM的内、外转子磁场在不同的相位差下合成磁链的幅值会产生变化,会间接影响反电势的幅值,结合余弦定理求得了反电势幅值与内外转子磁场相位差的关系。仿真与实验相结合证明了所采用的双d-q旋转等效模型的正确性。本文所做的研究为磁场调制型永磁电机非线性建模与控制提供了一套完整的参考方案。在基于双dq同步旋转坐标系下对内外转子的电磁方程和机械方程的解耦过程同样适合其他类型的磁场调制电机及多端口电机,对其他磁场调制电机的建模与控制研究具有重要的参考价值。