高速永磁电机(HSPMM)具有效率高、功率密度大、结构紧凑等优点,在工业驱动、航天航空等领域具有越来越广泛的应用。高速永磁电机较高的供电频率导致电机定子区域产生较大损耗,而电机体积较小,不利于散热,可能导致电机内温升过高,造成转子磁钢不可逆退磁。同时,转子高速旋转带来较大的离心力,对转子强度和永磁体的保护提出了更高的要求。另外,转子的共振可能导致电机的不安全运行。因此,高速永磁电机合理的电磁设计与转子结构研究对电机的安全运行具有重要的意义。本文首先总结了高速永磁电机的研究背景和国内外的研究现状,针对内置高速永磁电机漏磁较大,机械强度差的问题,进行了高速永磁电机的电磁设计和转子结构研究。根据高速永磁电机的特点和设计指标,进行了电机的定、转子结构设计,包括电机主要尺寸确定、转子极数的选择、永磁体材料的选择和定子绕组形式的选择,利用路算公式进行了电磁核算,确定了电机的设计方案。根据电机的设计方案,建立了转子强度等效分析模型,根据转子强度的解析计算公式,计算了额定转速时转子最大应力。建立电机转子强度的有限元分析模型,对比分析了有限元计算结果与解析计算结果。分析了转子磁极结构对转子应力的影响,分析了永磁体分块数及加强筋尺寸对转子最大应力和转子漏磁系数的影响。提出改进的内置转子结构,利用有限元法对新型转子结构的转子强度和电磁性能进行了验证,分析了电机转速对转子应力的影响。根据改进的转子结构方案,建立了转子刚度的简化分析模型,进行了转子刚度的解析计算,计算得到转子系统的最大变形量。建立转子刚度的有限元分析模型,对比分析了有限元计算结果与解析结果。建立转子系统的动力学模型,进行了转子结构的模态分析,计算得到转子各阶固有频率和临界转速。分析了转子结构对临界转速的影响,得到一阶临界转速随轴伸长度的变化规律。