随着我国装备制造业的快速发展,高速电机在各大领域得到了广泛应用。由于高速电机具有体积小、效率高、便于维护等特点,但由于转子速度高、绕组电流和铁心磁通频率高、功率密度和损耗密度较高等特点,高速电机在电磁设计、转子强度、高速轴承选取等方面存在许多普通电机所不具有的特殊问题。在此背景下,将新材料应用于高速电机以此来提高电机的综合性能,特别是非晶合金材料广泛应用于高速电机应重点考虑的问题。本课题针对5kW、20000r/min非晶合金高速永磁电机,分别研究了电机转子机械强度和电机的电磁性能。首先,针对表贴式高速永磁电机的转子强度问题,设计了碳纤维保护措施,并提出了一种混合保护措施;比较分析了电机转速、运行温度、护套厚度、装配过盈量等对转子应力分布的影响,并对混合保护措施和碳纤维在冷态下的转子应力进行了比较分析;分析了不同永磁体结构的优缺点;推导了解析解方法并与有限元对比。其次,对于内置式电机,研究如何减小隔磁桥的应力,通过增加隔磁桥的数量,将应力分散到多个隔磁桥上提高转子的安全系数;计算了永磁体不分段和分段数目不同时的电磁性能和转子强度;设计了一台电机转轴并且验证了设计的合理性,并分析了转子结构对临界转速的影响。最后,针对非晶合金高速永磁电机的电磁设计特点,本文基于一台5kW、20000r/min的高速永磁电机,从电机反电动势、气隙磁密、齿槽转矩三方面分析不同极槽配合的利弊并选择一种极槽配合,结合转子极间加导磁材料的转子结构降低固有电压调整率。分析了定转子结构参数对电磁特性的影响,包括极数、槽数、气隙大小、极弧系数等,总结了相应的规律,确定了电磁设计方案,通过温升计算验证电磁设计的合理性,并编写了高速电机电磁计算程序界面。