高速电机有很多优点,最突出的特点就是高转速、高功率密度、体积相对较小等,并且可以直接与负载相连接,省去了连接装置,降低成本,能够大幅度降低振动噪声,还可以提升电机工作的效率。正是因为以上的特点,使它们可以很好的应用在高速金属切割机、机床电主轴电机、一些制冷系统等场合。因此,本文主要研究一台高速永磁同步电动机,它的额定功率为24kW,额定转速为20000r/min。主要分析包括电磁设计、转子强度分析、损耗与温度场计算分析等。主要研究内容如下:首先,依照高速电机本身的特点对它的定子、转子进行设计分析,其中包括转子结构的选取、定子内外径的选取、转子铁心长度的选择、气隙长度和护套厚度的选择、极槽配合的选择、以及各部件材料的选取等。主要是对该台24kW、20000r/min的高速永磁同步电动机采用有限元的方法进行电磁设计,具体对电机各部件的尺寸进行选取,并且运用Ansoft软件分析它的空载和负载特性,证明电机设计的准确性。然后,对该台电机进行转子强度的设计分析。由于高速电机本身高转速的特点,其转子在高速运行时会承受相当大的拉应力,为保证高速电机安全稳定运行,要采用一种护套对永磁体进行保护,同时永磁体和护套之间采用过盈配合的方式,这种护套大多采用碳纤维材料或者不导磁的合金材料,使永磁体在电机运行时不受损坏,并且确保电机的稳定运行。主要在弹性力学理论和有限元接触理论的基础上,对该台电机的转子三维模型进行建立,然后通过ANSYS Workbench对高速永磁电机转子进行有限元仿真,对比了不同静态过盈量、合金护套厚度、材料温度特性等因素对转子强度的影响,同时校核了该模型护套及永磁体的强度,并对高速永磁电机转子机械设计规律进行了总结。并且这种对于转子强度计算方法以及转子结构的设计在样机中得到了应用。此外,对该电机的定子铁心损耗进行有限元仿真计算;并运用解析法对高速电机的绕组铜耗进行计算;同时对该电机建立三维模型,并采用Ansoft有限元的方法对永磁体以及护套的涡流损耗进行研究。最后,采用机壳水冷的冷却方式对该电机进行冷却处理,并在此情况下采用有限元的方法对该电机的各部件温度进行仿真计算,保证温度值都处在理想范围内。