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非晶合金高速电机其具有高效节能、加工精度高等优点而广泛应用于生产实际,如数控雕刻机和高速离心机等。高速永磁电机运行在复杂多物理场耦合的条件下,涉及到电磁场分布、结构力学、材料力学、热稳定性等方面。本文从高速永磁同步电机的电磁特性和机械结构特性出发,在时步有限元法的基础上,利用两款有限元分析软件Maxwell ANSOFT和ANSYS Workbench,分别对该高速永磁同步电机进行电磁场分析和电磁-机械应力耦合场的分析。首先,利用Maxwell ANSOFT建立11KW高速永磁同步电机的2D时步有限元分析模型,将Halbach阵列应用于永磁电机中,用时步有限元仿真软件得到空载稳态情况下不同的Halbach充磁角度对应的气隙磁密波形,总结出充磁角度与各次谐波的变化关系。接着,为了减小4极表贴式永磁电机气隙磁场中谐波含量过高所带来的性能下降问题,提出Halbach磁体阵列与组合型磁极相结合的转子结构,基于时步有限元计算软件,利用田口法正交试验,以谐波畸变率THD和气隙磁密基波幅值大小为评价标准,优化设计该电机转子结构参数。优化参数包括：磁钢厚度、组合磁极的磁极配比、Halbach充磁夹角、弱磁极材料的矫顽力大小。优化后获得较好的空载气隙磁密,提高了电机的稳态运行性能。通过对比优化前后气隙磁通密度谐波含量,验证了该优化方法的有效性。然后,为了校核在多物理场环境的综合作用下,高速永磁同步电机转子是否满足机械强度和塑性要求,在ANSYS Workbench软件平台中对高速永磁同步电机转子的电磁-机械应力耦合场进行研究,结果表明永磁体护套的强度足以保护转子磁钢。讨论了转子永磁材料随着温度升高导致的空载电动势下降的问题。最后,分别选择型号为DW470的硅钢片和非晶合金材料作为定子铁芯,用有限元法对两台电机的定子铁耗进行对比,验证了非晶合金材料在高频条件下损耗较低的优越性能。论文的研究工作为提高高速永磁电机的性能打下良好基础。