随着能源和环境问题越来越被重视,电动汽车作为清洁环保、效率高、能源可再生与可回收的交通工具取得了快速发展,成为汽车行业发展的主流方向。轮毂电机驱动系统凭其独特的优势成为电动汽车的核心技术之一,是电动汽车驱动系统领域内重要的研究热点和发展方向。然而,由于轮毂电机安装在轮辋内,其体积受轮辋尺寸所限,不能被设计的过大,因此其输出功率有限,难以满足电动车所需的高扭矩;此外,其会增加电动汽车的簧下质量;所以提高其功率密度是急需解决的难题。本文以电动汽车用外转子永磁同步轮毂电机为研究对象进行建模研究,在满足驱动系统需求的前提下,对其功率密度进行研究。首先,本文基于有限元软件simplore和maxwell建立了电动汽车用轮毂电机驱动系统的场路耦合模型,并通过实验台架测得的空载启动、反电动势以及效率map等性能验证了本文所建轮毂电机的有限元模型的正确性和其建模方法的正确性。基于该模型研究了驱动系统的启动、加载、变速等性能,证明驱动系统有较强的启动、加载、变速、动态响应和抗干扰能力。其次,为了能够更加快、方便、精确地对轮毂电机的功率密度进行研究,本文基于傅里叶级数法在二维极坐标下建立了一个表贴式永磁轮毂电机的解析模型,并通过有限元验证了该解析模型的有效性和精确性。该模型不仅计及了电枢槽和齿尖等电机的具体尺寸,而且其计算精度可与有限元媲美。然后,基于本文所建模型,研究了本课题用轮毂电机的结构参数、转子磁路结构和永磁体材料对电机功率密度的影响;此外,在本文所建解析模型的基础上增加辅助槽/齿子域,并进行了有限元验证,然后基于该模型研究了辅助槽参数对齿槽转矩的影响,削弱了电机的齿槽转矩。最后分别以优化后的电机参数和改变永磁材料后的电机参数对电机的综合性能进行了计算,研究结果表明:优化电机参数和改变永磁材料能够使电机在质量几乎不变、效率提升的情况下,功率密度分别提升11.6%和52.4%。最后,基于解析法分析了分段式Halbach阵列永磁电机的磁场分布,并进行了有限元验证。然后基于该解析模型研究了Halbach阵列永磁电机的功率密度,在满足驱动系统需求的情况下,综合考虑了质量、转矩和成本等多方面因素,选取了合适的参数使电机在质量增加极少的情况下,效率和功率密度分别提升了1.5%和28%左右。