无人机主推进永磁电动机（Main Propulsion Permanent-magnet Motor，简称MPPM）要求具有较高的力能密度（包括功率密度和转矩密度）。同时无人机的飞行工况复杂，分为地面滑跑、起飞爬升、巡航、降落和着陆五个阶段。电机在爬升阶段时力能密度最高，在巡航阶段初期时温升值最高。高力能密度及复杂工况给电机设计和分析带来新问题，本文围绕无人机主推进高力能密度永磁电动机的关键技术展开研究，主要内容如下：根据MPPM对体积和重量的要求以及热负荷达到普通电机5倍的特殊性，本文着重研究了超高力能密度永磁电动机设计方法。在理论上，研究了电机结构参数对电机力能密度影响，对比不同极数、极弧系数、永磁体厚度和电机尺寸对气隙磁密、交直轴电抗和齿槽转矩的影响。对MPPM磁路结构进行了优化设计，分析对比不同隔磁桥、转子外圆的不均匀气隙、永磁体位置对电机的气隙磁密、空载感应电势的影响，给出了MPPM基本优化设计方法。并研究了高频高磁密下MPPM铁心损耗计算方法，重点考虑局部磁滞回环对磁滞损耗的影响，引入设定局部磁滞环的损耗系数K min，给出高电磁负荷下铁心损耗修正系数计算公式。高力能密度将导致电机温升提高，温升将成为考核主推进电机的重要指标。为提高力能密度MPPM采用开启式结构，通风散热效果好，但冷却空气雷诺数超过10000，流体强紊流特点增加了温度场计算的复杂性。本文针对电动机开启式结构特点，根据流体力学及传热学理论，考虑了高频下的集肤效应对铜耗的影响，建立强风冷却条件下流固耦合物理模型与数学模型，研究了MPPM温度场给出主要固体部件及流体的温度分布，并分析主要部件温升随工况变化曲线。研究给出了不同热负荷状态下，不同爬升时间和爬升角度，MPPM温升特性，从理论和实践上，给出了无人机MPPM热负荷设计范围为30005500A2/cm·mm2，为主推进电动机热负荷设计提供理论参考。MPPM的超高力能密度，对机械强度和振动提出了更高的要求。本文基于弹性力学理论，建立了主要部件的机械强度计算模型，并分析了不同飞行工况下的应力分布。根据应力分析结构，研究了端盖支撑筋对机壳机械强度的影响，基于模态分析理论对MPPM进行振动特性分析，基于弹性矩阵理论对不同频率下的振型进行了分析。从系统的角度，考虑无人机实际运行中气流波动造成振动的频率，研究MPPM的振动频率和质量参与系数，给出避免发生共振的方法。成功研制MPPM样机，完成首飞试验测试。对样机进行了地面、风洞与飞行试验。样机性能指标：重量20kg，功率25kW，转矩100N·m，力能密度6.25kW·N·m/kg2，远远高于国内水平。飞行试验中温升最高值出现在巡航初期，机壳最高温升89.49K，铁心最高温升105.07K。对比分析MPPM各飞行工况下仿真结果、风洞试验数据和飞行试验数据，证明了理论分析的正确性。