相比于传统直升机,电动直升机具有污染排放少、运行噪声小,运行效率高等优点,在未来的城市运输和交通中具有良好的应用前景。永磁同步电机具有高效率,高功率密度等优点,目前被广泛应用于电动汽车与飞机的驱动系统。直驱永磁电机受到了广泛关注,直驱的驱动形式可省去变速箱结构,降低驱动系统的复杂程度和维护成本,提高系统的运行可靠性与稳定性。本文设计了一台用于直接驱动电动直升机主旋翼的永磁电机并对其电磁与温度场特性进行了相关分析研究。本文根据电动直升机的运行特点与设计指标确定了电机的设计要求,提出两种直驱永磁电机设计方案并对两类电机的结构特点进行了介绍说明,利用差分进化算法与有限元分析设计了一定数量的候选电机。对两类电机气隙磁密的特性进行了分析,利用有限元软件对两类电机的损耗、效率、转矩脉动和有效质量等特性进行了分析和对比,确定了最终的电机设计方案并作了进一步的电磁分析。制作了样机并搭建了实验平台,通过实验验证了电机设计与分析的正确性。对电机运行时的各主要损耗进行了分析计算,建立了样机的有限元温度场计算模型,对电机中一些复杂部件进行了等效建模,通过经验公式对重要对流换热系数进行了估算;利用实验设计的思想和温度场模型分析了样机中的绕组最高温度和永磁体最高温度对各对流换热系数的敏感性,通过部分稳态温度场实验结果对模型中的对流换热系数进行了修正并利用电磁-热耦合计算分析了电机在额定运行时的稳态温度场情况。对电机中的铜耗、铁耗与永磁体涡流损耗随电机输出功率的变化情况进行了分析研究,通过电磁-热耦合计算分析了样机在温度限制下的最大输出功率。分析了电机冷却条件改变后的最大输出功率变化情况,探索讨论了后续电机冷却结构的优化方向。