高速电机的高转速和高功率密度的优点使其能够有效降低材料使用率,节约成本,同时高速电机能够直连于负载,省去中间的变速装置,进而使得工作系统所产生的噪声和相应的摩擦损耗得到有效的降低,使得工作机构的传动效率得到提升。由于高速电机的这些优势使得其在多个领域中均具有良好的应用前景,具体包括储能飞轮机构、循环制冷应用、高转速磨床加工、新型纺织等。与此同时,高速电机的这些特点使其相对于传统电机而言,在研究设计方面存在着一些传统电机没有的技术上的难点,因此本文对一台150k W、20000r/min的高速永磁同步电机进行研究分析,主要对电机的三个技术方面进行研究,分别为电机的电磁设计方面、损耗计算方面、温度计算方面。主要的研究内容可分为以下三个部分。首先,根据高速电机的特点来完成其定转子结构的选取与设计同时完成其主要尺寸参数的计算,通过对电机的定子铁心结构、绕组分布、铁心材料、转子极数、转子外径和长度、永磁材料等各个部分进行分析,并结合有限元分析软件对高速永磁电机进行电磁设计,进而使电机的各部分参数尺寸和材料得以确定,之后通过建立二维场的有限元仿真模型对所研究的电机进行特性仿真分析,得到电机相应的特性曲线,验证设计内容是否合理。其次,对所设计的高速电机进行损耗计算,具体工作内容为进行电机定子铁心磁化特点的研究分析,以此为基础构建将谐波及旋转磁化的影响均考虑在内的定子铁耗计算模型,凭借所建的模型来完成所设计电机的定子铁耗的解析计算,同时将得到的解析结果与有限元仿真所得铁耗结果进行对比验证;根据绕组铜耗的解析公式对所设计电机的绕组铜耗进行计算;在有限元流体场中构建风摩损耗的计算模型,对构建的电机风磨耗的分析模型进行仿真计算,同时以转子转速和转子表面粗糙度为影响因素对电机风摩损耗进行相应分析;在二维场中进行永磁体涡流损耗的仿真计算。最后,对所设计的电机进行温度场计算,建立了一种电机冷却模型,应用有限元法在三维流体场中建立电机温度分析模型,并对温度进行计算。之后应用磁热耦合的分析方法建立电机温度场分析模型,考虑温度变化对电机各部分材料属性的影响,综合分析电磁场与温度场之间的相互影响,进一步计算出与实际运行情况更为接近的温度分布结果。