双机电端口电机是一类多功用一体化的新式电机，含有至少两个转子和两套绕组，用于完结多个机械端口与电端口间功率传输及分配，和两个机械端口转矩与转速的解耦操控，具有紧凑性好、集成度高和多端口协同运转的优势，在风力发电、新能源轿车、混合动力船只等范畴具有较好的运用潜力。 华中科技大学电气与电子工程学院的梁子漪、曲荣海、陈智、任翔、李大伟，在2022年第19期《电工技能学报》上撰文，首要介绍双机电端口电机的根本结构与作业原理，扼要剖析其完结多功用的办法；接着依照结构特征和作业原理，分类梳理了有刷和无刷双机电端口电机在拓扑结构上的研讨和立异，总结了各自的优缺陷；然后从解耦操控、才能办理和动态及稳态优化三个方面介绍了双机电端口电机操控办法；最终对双机电端口电机的研讨方向和开展趋势进行了展望。

  近年来，跟着新能源发电、新能源轿车、混合动力船只等新式范畴的开展，经过多个机械与电气端口协同运转，以完结丰厚功用的驱动电机体系，成为新的研讨方向。例如，混合动力轿车中，驱动体系不只需求完结发动机、蓄电池与车轮之间的机电能量转化，还需求和谐三者的能量分配，以确保发动机一直运转于最优功率区，一起体系输出适宜的转矩和转速，使车辆在不同路况和行进状况下安稳运转。现在，工业界遍及选用“多个电机+机械部件”的组合来构成多机电端口体系，以完结机电能量转化和多运动状况解耦。但是，这类组合存在部件较多、体积大、质量大、牢靠性低、保护频频等问题。

  为了处理以上问题，研讨人员提出了双机电端口电机（Dual Electrical Port-Dual Mechanical Port, DEP-DMP），用一台电机代替“多个电机+机械部件”的组合，具有紧凑性好、集成度高、多端口协同输出的优势，得到日益广泛的重视。双机电端口电机能够等效为一个功率传输电机与一个转矩调理电机的复合，在功用上能完结多个端口间的功率传输与分配，和两个机械端口转矩、转速的解耦操控。

  本文首要介绍了双机电端口电机的端口特性、拓扑特色和作业原理；然后回忆了有刷和无刷双机电端口电机的开展进程，剖析了各个拓扑结构的优缺陷，介绍了不同双机电端口电机的操控战略和能量办理办法；最终对双机电端口电机的开展进行了展望。

  双机电端口电机示意图如图1 所示，其间电端口为答应电功率输入或输出的绕组结构，u和i别离标明绕组的电压和电流，机械端口为答应机械功率双向活动，且含有一个运动自在度（即转矩和转速可独立操控）的转子轴，T和Ω别离标明转子的转矩和转速。从端口特性看，这类电机具有两个机械端口，且均能进行机械能量的输入和输出。一起，为了使两个机械端口的转矩和转速解耦，需求装备两个能发生不同极对数、转速磁场的电端口对两个机械端口进行操控与调理。因而，双机电端口电机包括两个机械端口和两个电端口。

  需求阐明的是，本文所述双机电端口电机的电端口要求有电功率的传输，且每套绕组能独立操控。因而，直流电机、电励磁同步电机、感应电机等具有两套绕组，但其间一套为励磁绕组，用于树立气隙磁场，而没有电功率输入或输出的电机均视为单电端口电机。

  此外，多相电机的多套绕组内通入的电流相同，发生电枢磁场的极对数和转速持平，未完结独立操控，也不看作独立的电端口。一起，机械端口要求有机械功率的传递。因而，为了进步电机转矩密度而提出的双转子电机和磁齿轮复合电机，在运转过程中一个转子轴空转，没有机械功率的输入或输出，实质上进行机械能量传递的机械端口仅有一个，因而，二者均未被视为双机械端口电机。

  根据电机功用，将用于功率传输与转速解耦的双机械单电端口电机和用于转矩调理的惯例单机械单电端口电机有机结合，即得到多功用一体化的双机电端口电机。详细的作业原理及特征总结如下：

  （1）双机械单电端口电机：其三个端口别离命名为机械端口1、机械端口2和电端口1。两个机械端口与外部负载相连，它们的转矩、转速等特性由外部负载决议；经过两个机械端口间气隙磁场的电磁耦协作用，将机械端口1的功率直接传递到机械端口2。电端口通入正弦沟通电，供给两个机械端口的转差功率，坚持三个端口间的能量平衡，然后使两个机械端口的转速解耦。但此刻，两个机械端口的转矩坚持安稳的比值，未解耦。

  （2）单机械单电端口电机：其端口命名为机械端口1和电端口2。电端口一般坐落停止的定子上，通入正弦沟通电，发生与机械端口1磁场极对数和转速相同的电枢磁场，然后输出安稳的电磁转矩。

  （3）机械端口1一起存在于两个电机中，会发生两个电磁转矩，因而，机械端口1输出的转矩为两个等效电机电磁转矩的代数和。

  机械端口2输出的转矩仅由双机械单电端口发生。操控单机械单电端口电机在机械端口1上发生的转矩，能够完结两个机械端口转矩的解耦。

  有刷双机电端口电机大多含有两个转子和一个定子。其间，双机械单电端口电机由内、外转子构成，内转子上放置一套三相绕组，内转子绕组经过电刷集电环与变频器衔接；单机械单电端口电机由定子和外转子构成，定子上放置另一套三相绕组。有刷双机电端口电机的首要差异在于外转子结构，包括双/单层永磁体式、笼型导条感应型和磁阻式。

  2002年，瑞典皇家理工学院的C. Sadarangani教授团队在有关文献中提出首台具有能量分配与无极变速功用的电机，并将其命名为四象限换能器（Four Quadrant Transducer, 4QT），如图2所示。四象限换能器的外转子内、外侧外表均嵌入永磁体，因而，本文根据其结构特征将其称为外转子双层永磁体有刷双机电端口电机。其间，外转子、外转子内层永磁体、内转子与内转子绕组构成双机械单电端口电机；定子、外转子外层永磁体与外转子构成单机械单电端口电机。

  将四象限换能器运用于混合动力轿车中，内转子与发动机相连，外转子与车辆负载相连。此刻双机械单电端口电机将发动机输出功率传递给车辆负载，并供给发动机与负载间转速差，以完结两个机械端口的转速解耦；单机械单电端口电机用于调理外转子输出转矩，供给当时运转工况下车辆负载所需转矩与发动机输出转矩之差，以完结两个机械端口的转矩解耦。

  该团队加工制作了一台30kW试验样机，证明了该电机组成的混合动力体系能够使发动机在车辆负载所需的一切转速和转矩下以最佳功率运转，但内转子绕组中存在较大环流，导致内转子发热严峻。随后，该团队对四象限换能器的损耗和冷却进行研讨，树立了热传导模型，并提出了逼迫风冷体系和改善型水冷体系。

  2005年，美国俄亥俄州立大学Xu Longya教授团队在有关文献中提出外转子单层永磁体的有刷双机电端口电机，如图3所示。该拓扑仅外转子改动，外转子的双层永磁体合并为单层，且永磁体嵌入外转子铁心中。从电机功用上看，外转子单层永磁体的有刷双机电端口电机与双层拓扑的功用相同，均能够完结能量传递与分配和两个机械端口的转矩、转速解耦操控。

  有关文献根据端口特性将这类电机概括总结为双机械端口（Dual Mechanical Port, DMP）电机，并给出了这类电机的通用结构：DMP电机包括三个部件，其间恣意两个部件旋转作为机械端口，最终一个部件停止作为电气端口。为了进一步进步电机转矩密度，研讨人员提出了切向励磁永磁外转子和嵌入永磁体磁障外转子有刷双机电端口拓扑。

  2004年，荷兰代尔夫特理工大学M. J. Hoeijmakers教授团队在有关文献中提出外转子感应型有刷双机电端口电机，如图4所示，外转子上的永磁体被笼型导条代替，构成两台感应电机复合的结构。外转子感应型有刷双机电端口电机的功率传输和转矩调理均运用电磁感应原理完结。有限元核算和样机试验成果证明：该电机运用于城市公交中，能够有用进步轿车燃油运用功率，但笼型导条一起参加内、外转子的转矩调理和功率传递，导致电机损耗较大、电磁耦合严峻。

  有关文献提出分体式外转子感应型有刷双机电端口电机，以处理电磁耦合严峻、转矩动摇大的问题，研讨成果标明分体式结构比一体式结构具有更高的功率密度、更低的转矩动摇，但功率和功率密度仍显着低于运用永磁体的有刷双机电端口电机。有关文献提出一种外转子混合励磁的感应式有刷双机电端口电机，外转子的外侧放置直流励磁绕组，内侧嵌入永磁体，扩展电机的调速规模，添加了定子绕组的电压调理功用。

  2008年，哈尔滨工业大学崔淑梅教授团队在有关文献中提出外转子磁阻式有刷双机电端口电机，如图5所示。该电机的定子为开口槽结构，槽内放置定子绕组，外转子的两边均有凸极齿，内转子结构不变。外转子磁阻式拓扑具有结构简略、成本低、恒功率运转规模宽等长处，但也存在转矩密度低、振荡噪声大、转矩动摇大等磁阻电机的固有缺陷。

  为了进一步进步外转子磁阻式有刷双机电端口电机的转矩密度，有关文献提出在定子和内转子铁轭上嵌入永磁体的拓扑，该拓扑也可视为两个双凸极永磁电机的复合，具有更高的转矩密度和较低的转矩动摇。此外，磁阻外转子较厚的转子轭部起到较好的屏蔽作用，显着地削弱了电机的磁场耦合效应。有关文献提出在定子和内转子齿部嵌入贯穿的永磁体的拓扑，该拓扑由两个磁通切换永磁电机背靠背复合而成，具有较好的转矩功用和较高的功率。

  有刷双机电端口电机的研讨已趋于老练，其具有作业原理简略、结构紧凑、功率密度高级长处，现有的有刷双机电端口电机拓扑的首要差异在于外转子结构，而其研讨瓶颈首要来源于绕线式内转子结构，详细包括：（1）电刷集电环结构带来额定的冲突损耗，下降电机的牢靠性和功率；（2）内转子的铁耗和内转子绕组的铜耗较高，导致内转子发热严峻，且最内层的转子散热困难；（3）内转子旋转时，绕组的动平衡简略被损坏，发生振荡噪声，并下降电机的牢靠性。

  为了处理绕线式内转子带来的一系列问题，研讨人员提出了非触摸式的无刷双机电端口电机。根据作业原理，能够分为根据爪极结构拓扑、根据电磁感应原理拓扑和根据磁场调制原理拓扑。

  2008年，我国科学院电工所温旭辉教授团队在有关文献中提出根据爪极结构的无刷双机电端口电机，如图6所示。该电机的两个定子和两个转子轴向排布，转子均坐落定子内侧，其间定子1分为三段，每段定子铁心呈“U”型，槽内放置单相绕组；定子2是惯例定子结构，放置一套三相电枢绕组；转子1为爪极结构；转子2两边别离表贴有永磁体。

  从电机结构的视点看，定子1与两个转子构成爪极双机械单电端口电机，起到功率分配与转速调理的作用，定子2与转子2构成惯例单机械单电端口电机，起到转矩调理作用。研讨标明无刷爪极双机电端口电机能够完结能量传输和转速转矩解耦的功用，但转矩动摇非常大且结构杂乱、加工制作困难。

  2009年，华中科技大学黄声华教授团队在有关文献中提出运用无刷双馈电机操控绕组和功率绕组协作代替电刷集电环的无刷双馈型双机电端口电机。该电机可分解为三台电机：绕线转子感应电机、永磁同步发电机和永磁同步电动机。前两者协作进行功率传递和能量分配，后者用于调理输出转矩，完结两个机械端口的转矩、转速解耦。但无刷双馈型双机电端口电机需额定装备馈电体系，导致加工制作杂乱，体系体积分量明显添加。

  2011年，华南理工大学黄向东教授团队在有关文献中提出运用旋转变压器的一次和二次感应线圈代替电刷集电环，完结无刷化的方案。但该无刷双机电端口电机中旋转变压器受供电频率约束，体系功率较低、实用性有限。一起，内转子仍放置有感应线圈，存在散热困难、动平衡易损坏等问题。

  2011年，英国谢菲尔德大学K. Atallah教授团队在磁场调制型磁齿轮的基础上提出了根据磁齿轮的双机械端口电机，如图7所示。该电机具有三个转子，最外侧接近定子的是操控转子，与定子构成惯例单机械单电端口电机，别的的调制环转子和永磁内转子作为两个机械端口，用于功率传递。因为空转的永磁操控转子能够自在改变，因而两个机械端口的转速能够解耦调理。但是，三转子结构过于杂乱，不利于加工制作，有必要进一步简化。

  哈尔滨工业大学郑萍教授团队发现省去空转的操控转子，也能完结调制环转子和永磁转子的转速解耦，因而在有关文献中提出磁场调制型双机械端口电机，如图8所示。该电机用定子替换了磁场调制型磁齿轮的一个永磁转子，具有单定子、双转子结构。经过特定的极槽协作规划，使磁场调制型双机械端口电机的定子电枢磁场转速和极对数与被替换的永磁转子发生的旋转磁场转速和极对数持平，然后完结安稳的功率和转矩传输。

  该团队试验验证了该电机能够完结功率传递与分配的功用，且具有功率密度高、转矩动摇小的长处。有关文献提出互补结构磁场调制型双机械端口电机，将调制环转子和永磁内转子均分为三段斜极，然后下降齿槽转矩和转矩脉动。有关文献提出内转子为“V”型内置式永磁体的磁场调制型双机械端口电机，功率可达94%以上。

  但是，上述根据磁场调制原理的无刷双机械端口电机，因为仅有一套电枢绕组操控，仅能完结转速解耦，无法完结转矩解耦。为了完结两机械端口转矩和转速均解耦，哈尔滨工业大学郑萍教授在其团队提出的磁场调制型双机械端口电机的基础上，将其与一台惯例永磁同步电机衔接，构成复合结构，并将该结构命名为磁场调制型无刷复合结构永磁同步电机，如图9所示。

  从全体上看，该复合结构电机具有两个机械端口和两个电端口，其间，磁场调制型双机械端口电机用于完结两个转子转速的解耦，惯例永磁同步电机用于完结两个转子转矩的解耦。有关文献提出五盘的轴向磁通磁场调制双机电端口电机拓扑。

  香港大学K. T. Chau教授团队在有关文献中将惯例永磁同步电机嵌入根据磁齿轮的双机械端口电机中，构成根据磁齿轮的无刷双机电端口电机，如图10所示。该电机具有两个定子和三个转子，共四层气隙。从电机结构的视点看，根据磁齿轮的无刷双机电端口电机能够分解为两台永磁同步电机和一个磁场调制型磁齿轮，其间磁场调制型磁齿轮由电机1转子的外侧永磁体、调制环和电机2转子的内侧永磁体组成。该电机功率密度极高，但过于杂乱的结构大大下降了该拓扑的实用性。

  香港理工大学牛双霞教授团队在有关文献中将同轴衔接的惯例永磁同步电机嵌入磁场调制型双机械端口电机中，构成双定子、双转子结构，双定子磁场调制无刷双机电端口电机如图11所示。

  添加的内定子与内转子构成惯例永磁同步电机，用于调理输出转矩。但该电机拓扑仍有三层气隙，电磁耦合杂乱，制作加工较困难。为了进一步削减气隙层数，该团队在双定子拓扑的基础上提出一种双调制拓扑，如图12a所示。双调制型双机电端口电机具有一个定子和两个转子，定子槽内放置两套绕组，内、外转子均为替换极结构永磁转子，相邻永磁体极性相同。

  因为内、外转子上的导磁块被当作调制环，别离与外、内转子上的永磁体发生磁场调制作用，因而被称为“双调制”拓扑。从拓扑结构的视点看，定子绕组1与内、外转子构成双机械单电端口电机，用于功率的传输与分配和两个机械端口转速的解耦操控，定子绕组2与外转子构成惯例永磁电机，用于转矩的解耦操控。

  华中科技大学曲荣海教授团队在有关文献中提出根据磁场调制原理的无刷双机电端口电机，如图12b所示，但单机械单电端口电机由定子和内转子组成，等效气隙很大，导致气隙磁密较小、转矩密度较小。为了进步转矩密度，有关文献提出了一种外转子刺进切向励磁永磁体的磁场调制型无刷双机电端口电机，如图12c所示，其间组成单机械单电端口电机的转子由内转子变为外转子，大幅减小了等效气隙长度，进步气隙磁通密度和转矩密度。

  一起，定子选用割裂齿结构，将定子中的两套绕组进行物理阻隔，并解耦了不同绕组的槽数，使两套绕组均可选用分数槽会集绕组结构，然后缩短电机端部。后续在有关文献中研讨了电机槽极协作以及绕组耦合的问题，有关文献中提出了内转子为磁阻式的结构，如图12d所示，再一次丰厚了双机电端口电机的拓扑办法。

  无刷双机电端口电机省去了电刷集电，进步了电机的牢靠性。根据不同作业原理的电机均能够经过一台或两台电机级联的办法完结多端口间能量传递与分配和两个机械端口转矩、转速解耦。但不同原理的电机也存在一些问题，体现在：（1）根据爪极结构的无刷拓扑，电机结构较为杂乱，加工制作困难，转矩动摇极大；（2）根据电磁感应原理的无刷拓扑，需求额定的馈电设备，导致结构杂乱、加工制作困难，且依然存在绕线式内转子，无法处理散热困难、动平衡易损坏的问题；（3）根据磁场调制原理的无刷拓扑，气隙磁场谐波丰厚，功率因数较低。

  双机电端口电机作为一种随新能源范畴开展而新提出的一类电机，相关的驱动操控研讨在近20年才连续打开，且首要会集在混合动力轿车能量分流体系和风力发电能量分配体系等方面。跟着电机端口数量增多，其操控办法呈现出多自在度、多样化的特色。

  因为双机电端口电机能够视为双机械单电端口电机和单机械单电端口电机的集成，因而能够根据需求完结的功用、运转工况和负载特性，经过解耦别离操控两个等效电机。

  瑞典皇家理工大学C. Sadarangani教授团队、俄亥俄州立大学Xu Longya教授团队和荷兰代尔夫特理工大学M. J. Hoeijmakers教授团队在提出有刷双机电端口电机的拓扑结构与规划办法之后，又相继对各种类型的电机进行了驱动仿真与模仿路途工况操控。有关文献对外转子感应型有刷双机电端口电机进行了建模与操控，如果在整个操控过程中均运用观测器实时预算外转子的磁链，则算法较为杂乱，因而，该团队提出了一种双电流环操控算法来直接操控电机的转矩和气隙磁通。

  西安交通大学王曙鸿教授团队在有关文献中对外转子磁阻式有刷双机电端口电机中的磁路问题进行了评论。在考虑磁路饱满非线性的前提下提出一种变磁路的建模办法，以取得准确的电感特性，并在有关文献中树立了双凸极电机的dq模型，如图13所示，以进行解耦操控的研讨。由此给出了外转子磁阻式有刷双机电端口电机内、外转子解耦的转矩操控战略。

  有关文献对无刷双馈型双机电端口电机的两个机械端口解耦操控进行了盯梢性的研讨，该电机存在两种基波磁场的操控与无刷双馈电机相似，因而能够凭借已有的无刷双馈电机操控办法进行无刷双馈型双机电端口电机的解耦操控，完结内燃机最优功率操控，其操控框图如图14所示。

  哈尔滨工业大学崔淑梅教授团队从操控的视点对外转子感应型有刷双机电端口电机在混合动力轿车上的运用做了进一步的研讨。有关文献运用轿车范畴常用的能量微观表达法对选用外转子感应型有刷双机电端口电机的混动轿车进行了建模，并评论了其路途运转形式与能量办理战略。有关文献将外转子感应型有刷双机电端口电机体系与丰田Prius的2代产品比较，提出了体系的规划、建模和操控的根本办法，并进行了操控算法的比照。有关文献进一步研讨了外转子感应型有刷双机电端口电机体系运用于混合动力轿车无级变速器上的能量办理战略，选用动态规划的办法完结内燃机的最优作业点选取。

  在磁场调制型无刷双机械端口电机提出后，哈尔滨工业大学郑萍教授团队在有关文献中剖析了该类电机端口转矩、转速等变量之间的联系和详细的操控战略，经过仿真进行模仿混动轿车的能量办理战略研讨。有关文献提出一种根据含糊逻辑操控的能量办理战略。磁场调制型无刷双机械端口电机的能量办理如图15所示。该战略首要针对包括发动机侧的体系能量分配操控。

  跟着电端口的进一步集成，无刷双机电端口电机在操控体系上也完结了一体化。香港理工大学牛双霞教授团队在有关文献中评论了双调制无刷双机电端口电机在同一个程序框架下驱动体系的操控战略，因为两个电端口和两个同心机械端口的存在，需求四个端口协同作用来完结混合动力轿车的变速功用和能量分配。华中科技大学曲荣海教授团队对根据无刷双机电端口电机的混动体系进行了能量办理的研讨，在有关文献中提出了电机和内燃机和谐作业方案，并研讨了多种工况下能量流状况。

  无刷双机电端口电机体系另一类重要的运用则是在风力发电体系中。根据前期相关方面的研讨，双定子无刷双馈感应电机的建模和不同工况下的操控现在已逐步老练。尽管无刷双馈电机中只要一个机械端口，但将功率绕组和操控绕组在操控上相组合能够完结变速恒频发电的作用，本质上是运用多电端口完结功率分流。遭到双馈电机操控原理的启示，双机电端口电机选用相似的操控战略也能完结相应的变速恒频功用。

  有关文献研讨了根据双机电端口电机的双潮流风能转化体系操控问题，将该电机看作是两个永磁同步电机进行操控，一起结合最优速比的最大功率点盯梢操控战略，提出一种双形式功率操控战略，如图16所示。有关文献针对这种电机绕线转子和永磁转子一起旋转时磁场方位难以检测的问题，在内转子操控时提出了根据模型参阅自适应办法的无传感器操控，以完结转子方位辨识。

  香港理工大学牛双霞教授团队对根据无刷双机电端口电机的发电体系也进行了操控战略的研讨。有关文献提出一种用于变速恒频风力发电的无刷双机电端口电机完结功率分流，并给出相应的动态剖析与操控战略。该办法结合了直驱电机和双馈发电机的长处，但结构较为杂乱不利于大规模运用。尔后该团队又提出一种新式的无刷对转功率分流传动体系，如图17所示。

  它将两个机械端口与两个风叶相连，以最大程度地吸收风能，经过操控两组定子绕组完结两个机械端口的转矩操控。比较于传统的风力发电体系，该体系选用双最优速比的最大功率点盯梢操控办法，以到达在给定风速条件下收集到更多风能的作用。

  比利时根特大学的J. Melkebeek教授团队在有刷双机电端口电机操控体系上做了很多研讨。有关文献对外转子感应型有刷双机电端口电机进行了建模与磁场定向操控的研讨，一起将猜测电流操控器引进操控算法中，完结了对电流的高带宽操控，到达快速发生呼应转矩的意图。但是，因为异步笼型电机内部感应磁场比较杂乱，电机参数繁复且不易丈量，实践运用遭到约束。

  进一步地，有关文献将模型猜测操控办法引进该电机中，对电机输出转矩进行了猜测操控，如图18所示。有关文献对该电机的损耗与功率进行了测验与剖析，并将其与传统的机械式无级变速器功率做了比照。选用电励磁的结构将给整个体系引进额定的电刷与集电环，继续的电励磁将带来很多的热损耗，体系功率比较于永磁励磁型的电机较低。

  磁场调制型无刷双机电端口电机的两个机械端口彼此存在磁衔接，即经过磁齿轮衔接了两个转子。电机在其间一个机械端口发生电磁转矩并凭借磁齿轮效应扩大，在另一个转子上输出。但因为两个转子之间的磁场衔接是一种柔性的衔接，因而存在输出转子呼应速度慢的问题。谢菲尔德大学K. Atallah教授初次针对这类问题在驱动办法上做了一些改善，有关文献树立了根据磁齿轮的无刷双机电端口电机根本传递函数，如图19所示。

  将电机转矩传递等效为绷簧体系，并在此基础上提出了状况反应的操控办法来增强转矩传递的呼应速度。进一步地，在有关文献中针对根据磁齿轮的无刷双机电端口电机失步问题进行了操控战略的研讨，在有关文献中提出根据观测器的单方位传感器方案。

  双机电端口电机在混合动力轿车、混合动力船只、风力发电等范畴的运用中有着必定的开展远景。其首要开展趋势如下。

  现有文献中试验样机的转速较低，与混合动力轿车、船只实践运转转速相差3~10倍，有必要进一步进步双机电端口电机的转速。但是，双机电端口电机高速化后面对较多问题，例如有刷双机电端口电机内转子高速后电刷集电环牢靠性更低，散热更困难；无刷双机电端口电机的极对数较高、磁场谐波丰厚，转速进步后，电频率增大，铁耗和沟通铜耗大幅进步，一起操控难度进步。

  因而，需求结合永磁资料和铁磁资料等技能的最新开展，探究适宜的双机电端口电机结构，下降高速后电机的铁耗和沟通铜耗，进步双机电端口电机实用性。在发热和冷却方面，选用多物理场联合仿真核算的办法，树立各部分温升快速有用的剖析和猜测办法，辅导冷却体系的进一步改善。

  双机电端口电机是一种新式多功用一体化纯电气体系，与“多电机+机械部件”的组合比较，转矩和功率输出才能较弱，功率因数较低，在实践运用中需求较大功率容量的操控器材协作，体系体积、分量较大，实用性下降。尤其是无刷双机电端口电机的转矩密度仍低于有刷拓扑，因而，需求规划结构新颖的无刷双机电端口电机拓扑，进一步进步电机的转矩密度或功率密度、增大功率因数。

  双机电端口电机由两种电机复合而成，包括至少两个转子、两套绕组和两个气隙，导致电机内部电磁耦合严峻，电机参数改变杂乱。而双机电端口电机本体正朝着高集成方向开展，内部电磁耦合愈加严峻，因而，需求改善驱动电路和操控算法，从操控侧完结双机械单电端口电机与单机械单电端口电机的解耦，进步体系动态呼应。一起，在风力发电、混合动力体系的运用中，对双机电端口电机牢靠性提出较高的要求，因而，需求研讨方位传感器毛病容错办法、绕组开路下电流操控办法等操控战略，使体系具有较强的容错才能。

  双机电端口电机将用于功率传输与转速解耦的双机械单电端口电机和用于转矩解耦的惯例单机械单电端口电机有机结合，完结了多功用一体化，具有紧凑性高、集成度好、纯电气传动的优势，在新能源发电、混合动力轿车与舰船等范畴具有较强的运用潜力。本文根据结构特征将现有的双机电端口电机分为有刷和无刷两类，并对现有研讨成果进行剖析与概括，总结如下观念：

  1）有刷双机电端口电机具有作业原理简略、结构紧凑、功率密度高级长处，拓扑的首要差异是外转子结构，而需求处理的共性技能难题首要来源于绕线式内转子结构：电刷集电环带来牢靠性问题，内转子发热较严峻、散热困难，旋转绕组动平衡难以确保。

  2）无刷双机电端口电机去掉了电刷集电环、进步了电机的牢靠性，是双机电端口电机的开展趋势。但存在结构杂乱、电磁耦合严峻、气隙磁场谐波丰厚、转矩密度和功率因数还需进一步进步等问题。

  3）双机电端口电机操控方面的研讨首要会集在混合动力轿车能量分流体系和风力发电能量分配体系等范畴，操控体系运转功用和质量进步方面的研讨较少。

  4）进一步进步双机电端口样机转速，处理损耗、冷却散热方面的问题，有助于该类电机在混合动力轿车与舰船中的推广运用。

  5）与机械方案比较，纯电气的双机电端口电机转矩密度和功率因数偏低，导致体系体积、分量较大，因而，研讨进步转矩密度和功率因数的新拓扑是双机电端口电机的一个重要研讨方向。

  6）双机电端口电机是一类复合结构电机，电磁耦合杂乱、功用和运用需求较特别，在一些特定布景下，有很好的运用远景。操控体系的动态功用和容错才能的进一步进步将有助于拓展该类电机的运用规模。

  本文编自2022年第19期《电工技能学报》，论文标题为“双机电端口电机体系总述与开展展望”。本课题得到国家自然科学基金和博士后立异人才支撑方案赞助项意图支撑。

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