随着轮毂电动汽车的发展,需要轮毂电机具有更高的功率密度和转矩密度,但是随之会带来功率损耗过高等问题,使得电机温升过高,电机整体过热。电机温度过高不仅会使得电机绕组绝缘层损坏、降低电机寿命,还会造成永磁体不可逆退磁,严重影响车辆的安全行驶性能。因此,正确计算分析轮毂电机驱动系统的温度场分布、设计高效的冷却结构对延长轮毂电机的使用寿命、提高整车性能具有重要意义。(1)本文在总结了国内外对轮毂电机热性能分析和散热结构的研究现状之后,以轻型车用的3.5kW外转子永磁同步轮毂电机样机为研究对象。首先运用Maxwell电磁场仿真软件建立了轮毂电机电磁有限元模型,并将仿真得出的空载特性和负载特性与样机的实际参数进行对比,验证了所建的电磁场分析模型的正确性,为轮毂电机电磁损耗分析做准备。(2)选择了 8个经典轮毂电机装车运行工况,分析了电机各部件电磁损耗的具体数值和变化规律,为轮毂电机温度场仿真分析提供较为准确的热源数据。(3)运用ANSYS瞬态温度场仿真模块分析了自然风冷条件下额定工况和最高过载工况的轮毂电机温度场特性。在保证计算精度的情况下,先对轮毂电机的定子槽绕组、绝缘层和定子硅钢片等复杂结构进行了等效与简化,并计算了各部件的散热边界条件。经过求解计算得出了此轮毂电机在自然风冷条件下冷却效果是不理想的,冷却方式需要改进。最后通过温升试验结果和仿真计算结果的对比,验证了仿真计算方法的正确性。(4)为轮毂电机设计了 Z行水道的冷却结构,运用热-流耦合仿真的方法对比了不同水流速下的水道冷却效果,给出最优冷却设计方案。最后通过仿真计算,验证了所设计的冷却结构的冷却效果能够满足轮毂电机运行时的温升要求。