Este estudio investiga el impacto de la estructura del rotor, la selección de materiales y los métodos de refrigeración en el rendimiento de motores de ultra-alta velocidad, revelando leyes de variación del rendimiento bajo acoplamiento de campos multifísicos. Considerando las restricciones de frontera mecánica, proponemos un método de diseño de optimización basado en un modelo de acoplamiento de campos multifísicos. Utilizando un diseño experimental MaxPro, se obtienen muestras iniciales y se ajustan utilizando un modelo de Kriging. Luego se aplica el algoritmo NSGA-2 para la optimización, empleando el Error Máximo Absoluto Relativo (RMAE) y el Error Absoluto Promedio Relativo (RAAE) para la evaluación de la precisión. El modelo de Kriging se actualiza de manera iterativa en función de los resultados de la evaluación hasta que se logra el diseño óptimo. Este método mejora el rendimiento del motor, asegura las condiciones de frontera mecánica y reduce la carga computacional. Los resultados experimentales muestran mejoras significativas en eficiencia y densidad de potencia. Este estudio proporciona apoyo teórico y orientación técnica para el diseño de motores de ultra-alta velocidad y ofrece nuevas ideas para la investigación y desarrollo de motores relacionados. El trabajo futuro explorará algoritmos de optimización más eficientes e inteligentes para avanzar continuamente en la tecnología de motores de ultra-alta velocidad.