环境问题和能源问题目前已成为阻碍中国可持续发展的绊脚石。随着全球石油资源的日益短缺以及汽车尾气排放所造成的大气污染的日趋严重,发展新能源汽车、实现从传统汽车到纯电动汽车的转型将有效地解决能源短缺以及环境污染问题。轮毂电机驱动电动汽车省略了差速器等传动机构,整车结构简化,传动效率提高,在底盘可操纵性以及转向灵敏性等方面具有明显优势,因此必将成为纯电动汽车领域的主打产品。轮毂电机既要满足汽车多工况行驶需求,还要受到安装空间和工作环境的限制,因此其一般具有较高的转矩/功率密度,能够承受高温、振动等恶劣的工作条件,但相应地,电机单位体积产生热量增加,电机整体温升增大。但由于其直接安装于轮毂内部,空气流通不畅,热量难以及时散出,对绝缘层以及永磁体的性能产生影响,降低电机寿命,对轮毂电机及车辆的安全运行造成威胁。因此准确计算电机损耗、分析电机温度场分布、设计高效的冷却系统,是降低电机温升、保证电机安全稳定运行的首要工作。论文主要研究内容如下:(1)轮毂电机驱动系统结构介绍及电机损耗分析。首先,介绍了轮毂电机驱动系统结构以及轮毂电机的结构参数及性能参数;其次,借助电磁分析软件Ansoft Maxwell计算轮毂电机在不同工况下的铁芯损耗、绕组损耗以及永磁体涡流损耗,并计算出各部件的生热率作为热载荷,为后续温度场特性分析奠定基础。(2)不同车速下轮毂电机驱动系统空气流场特性的研究。基于流体力学基础,以一辆后驱轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,在建立关键零部件及整车模型的基础上,对不同车速下整车空气流场特性进行分析,得到轮毂电机周围的空气流场特性及车速对其流场特性的影响规律。同时,根据流场分析结果计算不同车速下轮毂电机各表面的对流换热系数,为后续计算轮毂电机的温度场特性提供准确的边界条件。(3)不同冷却方式下轮毂电机驱动系统温度场特性的研究。基于确定的热载荷以及对流换热系数,通过采用自然冷却、并联型冷却水道、轴向型冷却水道、螺旋型冷却水道等不同的冷却方式来对轮毂电机驱动系统进行热特性分析,分别对额定工况、极限工况下采用不同冷却方式的轮毂电机驱动系统进行分析,从最高温度以及各部件温差两方面来比较各种冷却方式的冷却散热效果,得到适合于轮毂电机驱动系统的冷却结构。(4)轮毂电机驱动系统冷却结构优化设计。基于设计实验,采用多元回归方程以及粒子群算法,以冷却结构进水口流量,进、出水口直径,水道数目,水道高度以及水道肋板厚度为优化变量,以额定工况下绝缘层最高温度、永磁体最高温度以及绝缘层温差为优化目标对其进行优化设计,从而确定轮毂电机驱动系统最终冷却结构,并通过优化前后温度场对比分析,对优化结果进行验证。此外,需针对最终选定的冷却结构对极限工况下运行的轮毂电机驱动系统进行热特性分析,验证其满足运行要求。