高频电主轴是高速加工机床中的核心功能部件，它将机床主轴与电机的功能从结构上融合为一体，省去了复杂的中间传动环节，具有调速范围宽、振动噪声小、可快速起动和准停等优点。它不仅具有极高的生产率，而且可以显著地提高零件的加工精度和表面质量，是目前国内外技术竞争的焦点和热点之一。 电主轴关键的功能部件是高速电机的定子和转子。目前国内尚没有系统成熟的专门针对高频电主轴的电机设计方法。作者借鉴传统电机的设计方法，并结合电主轴本身结构和电磁设计上的特点，提出了系统的针对高频电主轴电机的设计方法。在此基础上编写了基于Matlab的电主轴设计计算程序，并以瑞士Ibag公司生产的HF230.4A20 CFHKP型电主轴为设计实例，利用该型号高频电主轴的技术要求，经过设计程序的计算，将得到的设计数据与产品数据进行比较，证实了所提出的设计方法的有效性。 以上述电主轴设计方法为基础，进一步进行了优化设计研究。提出了以电主轴的功率密度为目标函数、以结构上和功能上需要达到的要求为约束条件，以电机参数优化设计为主要内容的优化设计思路，并进行了实例计算。考虑到该优化问题的目标函数非常复杂且涉及到不等式约束、离散变量的处理技术等问题，采用了基于遗传算法的优化计算方法。 针对基于上述设计思想及优化设计算法的设计结果，考虑到高频电主轴驱动的矢量控制特点，本文建立了基于Matlab／simulink的异步型电主轴矢量控制仿真模型，并进行了数字仿真与分析。仿真结果表明所设计的电机的性能指标达到了设计要求。