电动汽车是未来汽车研究和发展的主要方向,具有广阔的市场前景。电动汽车驱动系统关键技术的发展也将成为研究的热点。采用轮毂电机驱动的电动汽车,有利于汽车轻量化、集成化和结构布置的合理化,比其他形式的电动汽车更具有优越性。本文以电动汽车永磁同步轮毂电机为研究对象,对轮毂电机进行设计研究。其主要研究内容和结论如下:(1)根据轮毂电机的技术要求给出轮毂电机的电气性能指标,分析了常见的轮毂电机驱动方式、转子磁路结构模型、确定电动汽车轮毂电机为表面插入式外转子永磁同步电机。根据永磁材料的性能,确定轮毂电机的永磁材料为钕铁硼永磁材料NdFe35。分析设计了轮毂电机主要尺寸,永磁体参数及其充磁方式,建立定子冲片几何模型、定子绕组模型。(2)基于量子遗传算法对设计研究的轮毂电机进行优化设计。采用Matlab编写轮毂电机优化设计程序,选取对轮毂电机性能影响较大的8个参数作为优化设计变量,确定轮毂电机有效质量、功率损耗、材料成本作为优化目标,运用量子遗传算法对电机进行优化分析。优化结果显示,电机有效质量,功率损耗,材料成本减少,电机效率提高,性能较优。(3)永磁同步轮毂电机为研究对象,对轮毂电机进行电磁场特性分析。轮毂电机空载磁场分析结果显示:电机存在一定漏磁现象和磁通密度饱和区域;负载磁场分析结果显示:电磁转矩与转速在稳定后波动较小。同时计算了轮毂电机的铁芯损耗为180W、定子绕组损耗为790W,永磁体涡流损耗为45W,电机效率90.24%Nη(28),结果表明轮毂电机电磁设计合理,满足电机设计要求。(4)建立了轮毂电机电磁热耦合仿真模型。对轮毂电机额定负载下瞬态温度场进行分析计算,得到电机运行不同时刻的温度分布,结果显示电机绕组温度远高于其他部分,永磁体和转子温度相对较低。轮毂电机负载试验结果显示电机在额定负载时效率为89.22%,与仿真结果基本一致,试验验证了有限元模型的正确性以及电磁设计的合理性。轮毂电机负载温升试验表明电磁热耦合模型的正确性以及电机水冷散热效果较为合理,能够满足电机正常工作。