高速永磁同步电主轴由于具有功率密度高、结构紧凑、效率高、输出力矩特性稳定等显著优点,近年来在高速机床领域应用越来越广泛。但随着高速加工技术对永磁同步电主轴的高转速和高功率密度要求越来越高,其内置电机定转子的散热越来越受到结构尺寸小等因素的制约,电机定转子和轴承发热难以在有限的空间内有效散发。电主轴温升高,一方面会引起主轴热伸长和热变形,导致加工精度降低,另一方面将会导致电机转子永磁体产生不可逆退磁。因此开发高效散热的高速电主轴定子和转子冷却结构,已经成为开发高速永磁同步电主轴亟需解决的瓶颈难题。本论文的主要研究工作如下:（1）设计开发了6k W/60kr/min高速永磁同步电主轴样机,以该样机为研究对象,根据传热学和计算流体力学理论,充分考虑流固耦合面处的对流传热过程,建立了电主轴稳态温度场分析计算模型,提出基于计算流体力学（CFD）和有限元的单向流固热耦合模型求解方法,实现了高速永磁同步电主轴稳态温度场的精确数值仿真。（2）研究了电主轴定子冷却结构参数及冷却介质参数对散热效率的影响。揭示了定子螺旋冷却套材料、冷却套槽宽度、冷却油入口压力、入口温度和环境温度等对定子温度的影响规律。通过优化冷却结构参数及冷却系统参数显著提高了电主轴定子的散热效率。（3）研究了电主轴转子轴芯空心轴冷却结构、冷却介质参数对转子温度的影响规律。研究表明,轴芯空心轴冷却可以有效控制电主轴转子温度,通过优化轴芯空心轴孔尺寸、冷却介质参数可以实现电主轴转子散热效率与结构强度的最佳平衡。（4）搭建了高速永磁同步电主轴温度实验测试台,将理论研究与实验数据进行对比,验证运用单向流固热耦合法计算高速电主轴稳态温度场的准确性以及所提散热效率优化方案的有效性。研究表明:实验获得的电主轴各部件温度与理论仿真温度的相对误差在15%以内,满足一般工程应用的需要。本文实现了高速电主轴稳态温度场的精确仿真,对高速永磁同步电主轴研发设计、温度场分析以及散热效率优化具有重要参考价值。