随着全球资源短与环境污染问题的严重,电动汽车的发展在全球范围受到了各个国家政府的重视。电机是电动汽车三项核心技术之一,轮毂电机因为其内置于车轮轮毂并直接驱动车轮的方式,具有集成度,轻量化等优点,成为电动汽车主要研究方向之一。随着对电动汽车要求的不断提高,国家及社会对轮毂电机的各类性能提出了更高要求,因此研究轮毂电机性能的提升是十分必要的。本文基于有限元与实验结合的方法,对轮毂电机功率密度及散热进行研究。基于课题组研究电机的基本结构与参数,在有限元软件Maxwell中建立本体有限元模型;在Simplorer中搭建SVPWM策略下di=0双闭环控制外电路模型,并进行了场路耦合联合仿真,研究电机本体模型在空载启动、负载启动、稳态运行加载多种工况下的动态性能。利用轮毂电机性能台架实验进行了效率测量实验,通过实验与仿真效率map图的对比,验证所建立的电机本体有限元模型正确性,进行了电机本体二维有限元模型在空载、负载下初始性能评价。为了提升电机功率密度性能,研究了永磁体结构采用分块式Halbach阵列对电机性能的影响,计算了每极分块数不同的Halbach阵列电机的多个性能。结果表明,合适的每极分块数能使Halbach阵列对电机输出转矩等性能达到提升的作用,并最终确定了本电机Halbach阵列的最优每极分块数,基于该结构研究了永磁体材料、永磁体厚度、气隙宽度与定子槽开口宽度对电机电磁性能的影响。采用田口局部优化算法,以输出转矩,齿槽转矩和转矩波动为优化目的,研究各参数对研究电机性能目标影响占比,进行参数最优化选取;再对选取的最优化电机进行建模仿真。通过与原电机对比发现,最优化电机在牺牲少量质量的前提下,反电动势与磁链正弦性得到改善,额定输出转矩与效率均得到了提升,空载与负载气隙磁密基波幅值得到增加且谐波畸变率得到下降,功率密度相比于原电机得到了提升。由于轮毂电机安装位置特殊,其温度分布较为集中,所以建立了最优化电机的冷却系统与温度场三维仿真模型,基于Ansys Workbench仿真软件进行了流场分析与温度场分析。通过温度场的分布情况可知,电机最高温度出现在定子绕组部位,其平均温度也高于其他部件,但是低于电机最高温度要求。额定工况下永磁体温升对电机功率密度影响较小,说明该冷却系统下电机温升合理性,改进后电机能正常运行。