高速永磁同步电机(High-Speed Permanent Magnet Synchronous Motor,HSPM)以高功率密度、高效率、高紧凑性、高可靠性、动态响应快的优势,成为近年来电机领域内的热门研究对象。本论文针对HSPM在电磁—力—热方面的特殊问题,以多物理场综合设计及其优化方法为核心内容,开展一系列相关研究。本论文结合国内外研究现状从HSPM的损耗计算及抑制技术、热管理技术、转子支承技术、转子动力学分析和基于多物理场的优化方法等方面展开研究,并给出了基于多物理场的HSPM多目标优化设计方法:首先,对高速电机的特殊设计方法进行研究,建立一个HSPM多物理场综合设计体系。为与多物理场优化结果敏感度分析进行对比,研究了电机主要参数对功率密度和效率的影响规律,并在此基础上建立了电机电磁模型,给出了初步的电机方案。其次,对HSPM的损耗计算及抑制方法进行了研究,分析了电机损耗与电频率间的变化规律。通过分析电机内部的传热方式,搭建了HSPM的简化热网络模型。对HSPM的冷却结构进行设计与优化,采用电磁—流体耦合的方式研究电机的温度分布情况。此外,采用有限元分析与理论分析相结合的方法,对转子强度进行了分析计算。应用有限元方法分析了护套厚度、护套与永磁体间过盈量、护套搭边长度等关键参数对转子应力分布的影响规律。在此基础上,对转子动力学进行分析,计算转子的临界转速,评估了转子强度和动力学稳定性。通过有限元分析方法,研究温度分布对电机应力的影响,给出热—力耦合规律。最后,基于ANSYS有限元平台与多物理场综合设计的初始模型,结合电磁计算、损耗计算、温升计算和转子应力计算,分析并给出了HSPM多物理场多目标优化设计的目标函数和约束条件,采用了NSGA-Ⅱ算法实现了HSPM的优化计算。结果表明,基于多物理场多目标优化设计方法可有效改善HSPM功率密度和效率,提高计算精度和效率。