近些年来,由于高性能的钕铁硼、钐钴等稀土永磁材料的出现,使得永磁同步电机的性能得到了极大的提升,而且永磁同步电机具有高功率密度、高效率、体积小、低噪音等众多优点,使其广泛应用于工业生产中。由于永磁同步电机的优越性能和强大的需求,高性能的永磁同步电机的设计开发成为国内外学者的研究热点。本文主要设计了一台额定功率15 kW、质量20 kg以内、短时间工作制的专用特种永磁同步电机。阐述了高功率密度永磁同步电机的结构、工作原理及其特点,分析了电机在设计时与普通电机设计的不同之处。在本设计中,由于电机的功率密度比较高,所以电机的温升问题非常严重。由于电机工作时间比较短,所以并未对电机设计特殊的散热方法,允许电机在比较高的温度下短时间工作。这样在对电机进行电磁设计的同时,考虑电机耐高温能力,采用了大量的耐高温材料,从而保证电机在较高温升的情况下,仍然可以继续正常工作。根据永磁同步电机的设计原则,对永磁同步电机的主要尺寸、绕组、槽极数选择、永磁体和定子槽型等进行了初步设计。通过有限元分析软件MagNet对所设计的永磁同步电机建立电磁场仿真模型,对电机的静态磁场、绕组反电动势、齿槽转矩、稳态运行进行了仿真,得到了所设计的永磁同步电机的电气特性结果,同时结合软件仿真结果,多次对永磁同步电机的整体设计进行相应的优化,最终确定电机的电磁设计方案。本设计的电机功率密度达到了0.906kw/kg,而且电机未采取特殊的散热方法,所以本电机的温升问题非常严重。虽然在设计时已经采用了耐高温材料,但是高功率密度永磁同步电机设计成功与否,还需要对电机的温升进行分析。介绍了热传学基本理论,包括热传递的三种基本方式：热传导、热对流和热辐射；以及热传学中的热容和热阻的概念。针对引起永磁同步电机电机温升的各种损耗进行了分析,主要包括定子铁芯损耗、绕组铜耗、机械损耗和永磁体涡流损耗。最后通过温度场仿真软件ThermNet建立永磁同步电机的温度场仿真模型,通过与MagNet进行磁热耦合仿真,分别对所设计的高功率密度永磁同步电机在空载和额定负载情况下的温度场进行了仿真分析,并对仿真得到的电机温升情况进行了分析。