与传统电机相比，高速永磁同步电机能够直接与高速负荷相连，具有效率高、结构紧凑、功率密度大、转动惯量小、动态响应性能好等优点。在电机高转速运行过程中，普通机械轴承产生的机械损耗通常较高，这大大降低了设备的运行效率，因此具有无接触、无磨损、无需润滑、高速度、高精度特点的磁悬浮轴承在高速电机领域被广泛关注。本文以磁悬浮轴承支撑的高速永磁同步电机为研究对象，对高速电机设计与分析、高速电机转子强度分析、径向-轴向组合型磁轴承设计优化等关键问题进行了研究，主要包括以下内容:(1)针对高速永磁同步电机本体及其主动型磁悬浮轴承支撑系统进行了研究和设计。首先对额定功率为250kW、额定转速为26000rpm的永磁同步高速电机进行了综合设计，包括主要尺寸的确定、槽极配合的选择、定转子结构的设计、各部分材料的选择等，并采用有限元仿真软件对所设计的高速电机进行了电磁分析，包括空载特性分析和负载特性分析;其次以该电机各类损耗为热源，进行了温度场分析，验证了设计的有效性;再次对支撑该电机悬浮旋转的主动型磁轴承进行了设计分析;最后完成了磁悬浮支撑高速电机的样机试制。
　　(2)采用理论分析和有限元验证相结合的方法对高速永磁同步电机的转子结构强度进行了研究。首先，对高速永磁同步电机表贴式转子结构的强度进行了理论分析研究，以文中所设计的高速电机为例，进行了转子应力解析计算;然后，采用有限元方法对转子强度进行了仿真分析，与理论分析计算进行了对比，验证了解析计算的准确性和转子设计计算的简洁性;接下来，以解析模型为基础，建立了GUI转子强度计算软件，大大简化了转子护套设计流程;最后，对转子应力随温度、转速、静态过盈量、保护套厚度等多个因素的影响进行了具体分析。
　　(3)对新型径向-轴向组合永磁偏置磁轴承进行了基于磁路模型和三维电磁场有限元的分析研究和优化设计研究。相比于普通的径向磁轴承和轴向磁轴承分体应用，径向-轴向组合式混合磁轴承尽管结构较为复杂，但是体积小，成本低，在高速电机领域具有很好的应用前景。首先对一种新型径向-轴向组合磁轴承进行了结构原理分析，并且采用补偿线圈，解决了磁轴承控制磁通不平衡的问题;然后在考虑磁轴承漏磁和铁芯非线性磁导率的影响下，对磁轴承进行了较为精确的磁路模型建立，并在此基础上对电磁力进行了解析计算，通过与有限元进行对比，验证了解析计算的准确性，大大简化了组合型磁轴承的设计;最后以磁路模型为基础，在满足槽满率、磁密等约束条件前提下，以体积、径向承载力和轴向承载力为优化目标，采用粒子种群优化算法对磁轴承主要设计参数进行了多目标优化，从而获得了最优设计，并利用有限元分析软件验证了优化效果。