轮毂电机驱动由于结构紧凑、传动链短、传动高效、车辆内部空间利用率高等优点而成为未来电动汽车的一种重要驱动方式。然而,在路面激励和电磁力的共同作用下,四轮毂电机电动汽车可能存在复杂的机-电-磁-固耦合振动,影响四轮毂电机电动汽车的平顺性和舒适性,因而有必要研究四轮毂电机电动汽车在多工况多振源耦合激励下的振动特性。外转子永磁同步电机矢量控制建模和非稳态谐波电流分析。基于外转子永磁同步电机的数学模型,建立了外转子永磁同步电机矢量控制仿真模型,揭示了谐波电流的幅频特性。开展了外转子永磁同步电机非稳态谐波电流试验研究,验证了非稳态谐波电流的时频特性。研究结果表明:谐波电流主要由低次谐波电流(6h±1)fc和逆变器开关频率边带谐波电流k1fs±k2fc组成,非稳态工况下谐波电流频率与电机转速表现出明显的阶次特征(6h±1)pn/60和k1 fs±k2pn/60(其中fc为基波电流频率,fs为逆变器的开关频率,k1和k2为正整数,h=0,1,2,3....,p为电机极对数,n为电机转速)。周向偏心外转子永磁同步电机磁场和电磁力解析建模分析。建立了定子和转子坐标系下周向偏心外转子永磁同步电机气隙磁场和电磁力的解析计算模型,在磁场未饱和的情况下,将永磁体磁场和电枢反应磁场叠加,得到不考虑开槽效应的外转子永磁同步电机气隙磁场。应用复数相对磁导法,得到开槽的外转子永磁同步电机气隙磁场,通过麦克斯韦应力张量法得到外转子永磁同步电机的电磁力。应用磁导修正系数法,得到静态偏心和动态偏心外转子永磁同步电机的气隙磁场和电磁力。研究结果表明:定子坐标系下,静态偏心和动态偏心导致外转子永磁同步电机气隙磁场的空间阶次出现了±1阶成分,电磁力的空间阶次出现了±1和±2阶成分,静态偏心不影响外转子永磁同步电机气隙磁场和电磁力的频率特性,动态偏心使外转子永磁同步电机气隙磁场的频率成分出现了±fr成分,fr为机械转频,电磁力频率成分增加了±fr和±2fr成分;转子坐标系下,静态偏心和动态偏心对外转子永磁同步电机气隙磁场和电磁力空间阶次的影响与定子坐标系下一致,转子坐标系下动态偏心不影响外转子永磁同步电机气隙磁场和电磁力的频率特性,静态偏心使外转子永磁同步电机气隙磁场的频率成分出现了±fr成分,电磁力频率成分增加了±fr和±2fr成分。倾斜偏心外转子永磁同步电机磁场和电磁力解析建模分析。建立了定子和转子坐标系下倾斜偏心外转子永磁同步电机的气隙磁场和电磁力的解析计算模型,基于周向偏心的磁导修正系数,建立了倾斜静态偏心和倾斜动态偏心磁导修正系数,应用磁导修正系数法得到倾斜静态偏心和倾斜动态偏心外转子永磁同步电机的气隙磁场和电磁力解析计算模型。研究结果表明:定子和转子坐标系下倾斜静态偏心和倾斜动态偏心对外转子永磁同步电机气隙磁场和电磁力空间阶次和频率特性的影响分别与定子和转子坐标系下静态偏心和动态偏心对外转子永磁同步电机气隙磁场和电磁力空间阶次和频率特性的影响一致,倾斜偏心对气隙磁场和电磁力幅值的影响与周向偏心不同。四轮毂电机电动汽车纵向-垂向耦合振动特性研究。基于四轮毂电机电动汽车纵向-垂向耦合振动力学模型,建立了四轮毂电机电动汽车纵向-垂向耦合振动数学模型和仿真模型,分别研究了在路面激励、路面和电磁力耦合激励下四轮毂电机电动汽车的纵向-垂向耦合振动特性。研究结果表明:随着路面不平度的增大,四轮毂电机电动汽车的车身俯仰角、车身垂向振动加速度、电机偏心量的幅值增大较明显;非平稳工况下,轮毂电机电磁力激励会引起四轮毂电机电动汽车阶次振动,振动频率与轮毂电机转速表现出明显的低谐波阶次hpn/60和逆变器开关频率边带谐波阶次k1fs±k2 pn/60,具体表现为车身2阶、6阶以及18阶阶次振动,车轮定子部分的2阶、6阶、18阶以及频率为fs±3fc、2fs±2fc和2fs±6fc的阶次振动。四轮毂电机电动汽车垂向振动试验研究。以一辆四轮毂电机电动汽车为试验对象,测试了不同车速、不同路面以及加速工况下四轮毂电机电动汽车的垂向振动,验证了本文建立的四轮毂电机电动汽车纵向-垂向耦合振动模型的准确性。研究结果表明:路面不平度和车速增大时,四轮毂电机电动汽车垂向振动加速度的幅值增大,电磁力激励会引起四轮毂电机电动汽车的阶次振动。