随着气候、环境和能源问题的日益严重,传统内燃机汽车的替代品——电动汽车的发展越来越快速,轮毂电机驱动方式作为目前最新的电动汽车驱动技术受到了国内外学者的广泛关注。永磁轮毂电机作为轮毂电机驱动系统中最主要的部件,对其功率密度、转矩密度和转矩波动等性能都提出了更高的要求。目前用于永磁轮毂电机的研究主要采用有限元法和解析法,有限元法能够处理复杂结构模型,并且能够结合控制电路分析电机的动态性能,但是周期较长,不便于规律性研究。解析法能够弥补这一缺点,具有计算精度高、周期短的特点。所以本文利用有限元法来对永磁轮毂电机的性能进行研究,利用解析法来分析电磁性能的影响规律并对永磁轮毂电机的结构进行改进,从而提升电机的性能。针对本课题研究的永磁轮毂电机,在分析软件Maxwell中建立了有限元模型,并基于复数形式的傅里叶级数和柯西乘积定理建立了考虑导磁材料相对磁导率的解析模型,运用两种模型分析了永磁轮毂电机的电磁性能。并以有限元模型的预测结果为标准验证了解析模型的准确性。同时在有限元软件Simplorer中搭建了采用SVPWM控制策略和双闭环控制方式的轮毂电机外电路控制模型。基于Simplorer-Maxwell电机驱动系统联合仿真模型,分析了轮毂电机空载起动、加速、加载等动态性能。最后利用永磁轮毂电机试验台架测试了空载反电势和电机效率map等性能验证了有限元模型和解析模型的正确性。利用解析模型计算效率高且能够考虑铁磁材料磁导率的特点,首先研究了磁导率对永磁轮毂电机电磁性能的影响规律。研究表明:随着导磁材料相对磁导率数值的变小,电机空载和负载气隙磁感应强度的径向分量减少,切向分量增加。同时相对磁导率数值的变小也导致磁链、反电势和输出转矩变小,输出转矩波动增大。其次基于解析模型预测了槽开口宽度、极弧系数、气隙长度等结构参数变化对永磁轮毂电机电磁性能的影响规律,并对电机结构参数进行了改进。为了更进一步提高永磁轮毂电机的性能,在结构参数改进的基础上又对永磁体的拓扑结构进行了改进,改为分块Halbach结构。基于解析模型讨论了每极分块数对电磁性能的影响规律,并预测了分块Halbach永磁轮毂电机的性能。研究表明:相较于原始电机,改进后电机气隙磁感应强度基波幅值明显增大,且谐波得到了有效地削减;电机齿槽转矩削减了36.5%;输出转矩平均值增大了21.7%,转矩波动减小到只有3.44%。在相同负载下对比了电机的损耗分布情况,研究发现:采用分块Halbach永磁体结构在进一步提升其电磁性能的同时能够一定程度的减少损耗。最后计算了改进后永磁轮毂电机的效率map图,结果表明:改进后电机的最高效率达到了96%,相比于原始结构提高了3.2%。