永磁同步电机(PMSM)系统以其良好的转速转矩特性以及低噪音、高效率、宽范围调速等诸多优点,在工农业生产领域得到了广泛应用。随着PMSM技术的不断发展,其内部许多问题需要进一步研究,如PMSM定子铁心损耗问题、永磁体内涡流损耗问题、特定工况下瞬态温升问题、PMSM设计参数的合理选择及损耗分配问题等等。这些问题的深入研究对PMSM的性能提高及优化设计具有重要的意义。PMSM定子铁心损耗计算是否准确不仅直接影响着电机性能的准确分析,而且影响着其温升问题的进一步研究。PMSM的极槽配合关系对其铁心损耗有很大的影响。为了准确地计算PMSM定子铁心损耗,本文基于旋转磁场的正交等效分析,给出了一种综合考虑PMSM旋转与交变磁场的铁心损耗计算方法——椭圆法。该方法较传统的谐波平衡分析法计算铁心损耗更接近于铁耗实测值。采用椭圆法及谐波平衡分析法计算定子铁心损耗,不仅需要确定铁心各剖分单元磁密波形,而且需要傅立叶分析及复杂的后处理计算,不利于电机生产厂进行电机设计时的铁耗估算。因此,本文提出了场与传统公式相结合的PMSM铁心损耗计算方法,其计算值与铁耗实测值也较为接近。另外,以铁心损耗数值计算为基础,研究了PMSM负载电流及电流超前与滞后反电势控制方式对其定子铁心损耗的影响,为PMSM控制策略的选择提供了依据。PMSM永磁体内的涡流损耗计算是PMSM设计中的一个关键性问题。永磁体涡流损耗会使永磁体温度升高,磁性能改变,从而影响电机的运行性能。虽然,现阶段对PMSM转子及其永磁体内的涡流损耗有所研究,但大多数只停留在高速电机的层面上。本文分析了PMSM永磁体内涡流损耗的产生机理,指出了低速空载运行条件下,采用近槽配合及槽开口较大的PMSM永磁体内也会产生较大的涡流损耗。采用有限元数值计算方法进一步计算了空载与负载工况下的PMSM永磁体内涡流损耗,并与实测结果进行了对比分析。说明了极槽配合、永磁体形状、定子槽口尺寸等结构参数对永磁体内的涡流损耗具有一定影响,但极槽配合与槽口尺寸是影响磁极内涡流损耗的主要因素。采用分块拼装式磁极结构可有效地抑制PMSM永磁体内的涡流损耗。PMSM温度升高会影响电机的工作性能,也将直接影响到电机的使用寿命和运行的可靠性,所以对永磁电机的温度场计算十分重要。本文根据传热学与空气动力学理论,以热传导方式等效处理了电机定、转子与气隙之间复杂的对流散热过程,建立了PMSM电磁稳态运行条件下的定、转子全域三维暂态温度场计算模型,给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件,解决了定转子温度场相关联问题。提出了绕组铜耗时变热源及定子铁耗热源空间离散加载方法。该方法更能真实地反映出电机工作时温升情况。PMSM定子铁心损耗及永磁体涡流损耗是引起电机发热的主要原因之一,是否考虑定子铁心损耗及其不均匀分布对电机定子温度场计算结果具有一定影响。定子槽口宽度变化所引起的永磁体涡流损耗变化对转子温度场的影响较大,因此,在实际计算中此部分损耗要尽可能计算准确。本文首次采用了序惯耦合法对电机的短时过载能力进行计算分析,能够更好地指导电机设计,并为电机过载工作时的热状态预估提供了前提条件。针对PMSM的运行特点,本文计算了PMSM长时间工作在堵转及低速爬行工况下的温度场分布情况。通过分析可知,对于PMSM工作在一定的堵转条件下,电机的铜耗与铁耗分配比例尤为重要。本文给出了考虑温升限度的PMSM结构尺寸以及铜铁耗分配的设计方法,推导出了电机温升简单估算公式,并对永磁体温度敏感性所引起的铜铁耗变化做了进一步研究。为优化永磁电机的设计提供了参考依据。