高速电机具有功率密度高、效率高、体积小等优点,在很多领域中得到了广泛的应用。然而,在某些特殊的应用场合要求电机在短时间内输出极限功率,这类电机在设计方法和思路上与传统的电机不同,在损耗、温升方面也与普通高速电机有着明显的差异。本课题以两台泵用电机作为研究背景,研究轻质化、高速、大功率永磁同步电机的关键技术。首先,本文研究了电机的负载运行矢量图,分析永磁同步电机极限功率无法提高的原因,研究限制电机极限输出功率的主要因素;基于课题应用需求,完成了高速永磁同步电机极限输出功率的计算,并得到极限输出功率状态下的电机设计方法;建立电机全尺寸参数化模型,分析电机主要参数对功率密度的影响,最终得出了电机的设计方案,利用有限元仿真软件对其进行验证。其次,针对驱动器中PWM变流装置产生的高频时间谐波,研究其对电机电磁、损耗及温升的影响规律,并着重对各部分损耗进行分析。对于铜损,针对高频谐波引起的集肤效应,研究其对电机相电阻的影响;对于铁损,引入谐波系数对传统的Bertotti公式进行了修正,可以快速计算考虑时间谐波下的电机铁损;对于转子涡流损耗,建立电机直角坐标系下的计算模型,计算考虑时间、空间谐波下的永磁体及护套的涡流损耗;对于电机的电磁转矩特性,分析时间谐波对输出转矩波动的影响。然后,为了得到电机在极限转矩条件下的最大运行时间,对电机暂态温度场进行了研究。建立了电机温度场仿真模型,计算了各部分之间的导热系数,并完成了电机暂态温度场的分析计算,得到了电机各部分的温升曲线;分析了谐波以及损耗系数对电机温度场的影响,验证电机的安全性及设计参数选取的合理性。最后,在前文分析的基础上,制作出了电动泵样机,搭建了试验平台,完成了电机电磁性能的测试。根据电机空载及负载性能的测试结果,分析了计算值与实验结果存在误差的原因,验证电机在实际应用中的性能。