永磁同步轮毂电机因具备高速大扭矩的能力被越来越广泛应用于特种车辆上,特种车辆工作环境恶劣,轮毂电机在运行时可能会发生各种故障。在各种故障类型中,当属短路故障类型多样,危害严重。电机短路时,轻者带来较大转矩波动、局部温升和振动剧烈等问题,重者烧毁电机甚至整个电机驱动系统。切断故障相甚至故障供电模块不能根本上解决问题。如何准确地检测故障的发生,以及如何设计电机使其具有一定的短路故障承受能力是当前电机领域的研究热点。本课题针对电机短路故障时的短路电流、转矩性能、电磁力波及振动特性等方面进行研究,提出模块化轮毂电机方案。主要工作包括以下几个方面:首先,针对电机可能发生的短路故障类型,包括端部短路故障和匝间短路故障等,分析电机在故障状态下的短路电流和转矩性能的变化;针对匝间短路故障,建立并绕导线匝间短路故障模型,并分别从接触电阻阻值、短路发生的位置和短路匝数等三个角度分析匝间短路故障下短路电流和转矩性能的变化。其次,基于电机正常运行状态下的电磁力波解析过程,分析并推导电机单相端部短路故障下电磁力波的表达式,对比两种状态下电磁力波谐波成分和振动特性的变化;分析电机故障状态和正常状态的电流、电磁力波和转矩等参数的变化,可以为故障检测提供研究方向。继而,为了提高电机的容错性,需对短路故障检测,由于匝间短路故障发生频率高且故障初期特征不明显,因而重点研究匝间短路故障的检测方案;研究对比包括检测线圈、电磁参数和振动特性在内的三种检测方案对匝间短路故障的检测效果,针对最难检测的相邻导线短路位置接近时的匝间短路故障,分析三种检测方案的检测精度,并最终讨论三种检测方案的优势和不足之处。最后,针对模块化电机对短路故障的承受能力,分别从槽口、容错齿宽度和绕组结构等定子参数,极弧角度、极弧偏心距、磁肋宽度和V型磁极夹角等转子结构参数两个角度分析电机短路故障电流和转矩性能的影响因素,选择以牺牲最少电机输出为代价来最大程度抑制短路电流的容错方案;针对电机单相端部短路故障和匝间短路故障,提出了多种容错策略,分析对比不同容错策略下电机转矩性能、电磁力波和振动特性的变化规律,选取最适合的容错策略。