高速发电机具有功率密度大、体积小、效率高等优点，其应用受到越来越多的重视。尤其是高速发电机与燃气轮机直接相连组成发电机组，中间不带减速机构，可大大降低系统体积，提高系统效率。该种发电机组可应用于“分布式”小型电厂、独立的或者移动式备用电源，具有较高实用价值。永磁转子式高速发电机由于具有结构简单、不需励磁、效率高和能量密度大等优点成为高速发电机设计时的首选。 高速发电机转速很高，无论在机械性能方面，还是电磁性能方面都与低速电机有较大不同，本文主要内容就是围绕高速永磁发电机的设计特点从以下几个方面展开的： 首先，对高速电机因高转速引起的一系列问题进行了研究，提出了解决相关问题的措施。定子设计主要从定子铁耗、绕组型式、冷却系统等几个方面进行研究，提出了一种特别适于燃气轮机驱动发电的空气冷却方式。转子方面，主要对转子结构、永磁材料性能、极对数选取、防护罩性能等方面进行了研究。此外对适于高速发电机的轴承进行了分析，重点介绍了具有较大发展潜力的主动磁轴承的工作原理。 其次，对转子带防护罩的高速永磁发电机数学模型进行了推导，介绍了利用有限元法对电机磁场进行分析的方法，并运用有限元软件对一台样机的参数进行了仿真，包括电机磁场分析、空载电压波形、单边磁拉力、负载转矩以及轴向力等方面的内容。 论文的第三部分着重研究了高速发电机组的控制方法。分析了高速发电机组控制系统的工作原理，研制了一套控制系统，并对高速永磁发电机进行了初步的实验研究。