永磁无刷电机具有体积小、功率密度大和效率高的特点,因而其被大量应用在高速加工设备中,作驱动电机使用。随着设计转速的提高,永磁无刷高速电机面临不少技术难题,如转子涡流损耗占比大,较大的离心力易使永磁体被破坏等。本文以一台内转子永磁无刷高速电机为研究对象,针对电机的电磁设计、转子涡流损耗和转子强度等几方面面临的技术问题展开研究。主要研究工作如下:首先,对永磁无刷高速电机进行电磁方案的设计。根据电机的性能要求,采用场路结合的方法对电磁方案进行设计。总结了高速电机的设计特点,提出了基于铁心损耗设计磁负荷的方法。利用电磁有限元软件分别对电机的静磁特性、空载特性、负载瞬态特性进行模拟,并验证电机结构的合理性。其次,对永磁无刷高速电机的转子涡流损耗进行分析。通过对比分析,揭示了永磁无刷高速电机的定子槽数、极弧系数和槽口宽度对转子涡流损耗的影响规律。以降低转子涡流损耗为目标,对电机机械结构进行优化。通过对比三种材料作转子保护套的涡流损耗,选择镍基合金材料转子保护套方案。此外,对永磁无刷高速电机的结构温升特性分析。采用解析法对定子铁心损耗和绕组铜损进行计算,并根据各结构的损耗提出水冷和风冷两种电机冷却方案。采用流固耦合分析法,分别对两种冷却方案下电机的温升进行数值模拟。通过冷却参数的优化,提高冷却效果,使得电机结构的温升符合性能要求。最后,对永磁无刷高速电机转子强度分析。为保护永磁体不被破坏,采用护套与永磁体过盈配合且在磁极间嵌入间隔块的转子结构。利用Workbench软件进行转子应力的计算,进而验证转子结构的合理性。在传统热态工况强度分析法基础上,提出了磁热应力场三场耦合的转子强度分析新方法,考虑电磁损耗与热传递对强度的影响,强度分析结果与传统方法相比更符合实际工况。对比分析嵌块材料、护套的径向厚度和过盈量对转子强度的影响,优化转子的结构。