微型涡轮发动机(MTE)是未来微小型无人机、导弹、单兵飞行器的高效动力装置，还可以独立或与燃料电池结合，发展成为高能量密度的分布式电源系统，在军事和民用领域具有十分广阔的应用前景。微型涡轮发动机在实际应用中，需要为其附件系统及飞行器的电子设备提供电能，因此有必要开发一种灵活、轻便、高效率的发电机与涡轮发动机相匹配。但微型涡轮发动机转速高，工作环境恶劣，普通电机难以胜任与其匹配，而超高速电机由于自身的特点，应用于微型涡轮发动机中具有显著的技术优势。超高速电机在航空航天驱动、高速加工、飞轮储能等军事和民用领域具有十分广阔的应用前景，发展潜力巨大。永磁电机凭借其功率密度高、结构简单坚固、高速性能优异，可靠性高、容错能力强、在恶劣环境下适应性好等特点在工作环境恶劣的超高速领域中的应用具有显著的技术优势。但超高速运行时，该电机在本体结构、高效驱动、损耗温升和转子保护等方面还存在许多技术难题，制约了该电机在相关领域的发展和应用。本文着重从高速永磁电机本体结构及设计理论、功率变换器及控制器的优化设计入手，通过技术创新解决了该电机超高速运行所面临的诸多技术难题。根据微型永磁发电机传统的经验公式并结合磁路法，初步确定满足技术指标要求的发电机的外形尺寸、结构、装配方式、定转子材料等。利用有限元分析软件Ansoft Maxwell12分析了发电机的空载磁场，在空载磁场后处理中得到发电机的磁场分布、气隙磁密、空载输出电压以及空载损耗参数，对不同结构尺寸，不同定子材料发电机的上述电气参数进行了比较。从电机定子绕组型式、定子槽型结构、定转子齿数的匹配等角度优化电机的结构设计，减少了电机定子绕组漏抗，研究了定子斜槽削弱高次谐波技术。对于发电机定子、转子损耗计算及散热设计进行了初步分析，利用有限元分析软件ANSYS在静态磁场计算的基础上，基于定子铁心材料的B P特性，得到定子中的损耗分布，基于涡流场模型得到了转子中涡流损耗的分布。同时，本文为高速永磁发电机开发了相匹配的宽输入电压范围恒压输出的DC/DC功率变换器，其主电路为BUCK变换器，辅助电源为单端反激式开关电源（Flyback Converter），首先对变换器的基本拓扑和原理进行了介绍，并通过分析和比较，分别采用了电压控制模式与峰值电流控制模式实现了PWM的控制，然后给出了变换器主要参数的设计方法。最后，在理论分析的基础上，加工了一台体积为31cm3的永磁同步发电机样机和一台500W DC/DC功率变换器样机。