برای موتورهایی که برای محیط‌های خلاء طراحی شده‌اند، چالش‌های اصلی عایق‌سازی و اتلاف حرارت است. به دلیل عدم وجود جابجایی هوا در خلاء، گرمای تولید شده در حین کار نمی تواند به راحتی از طریق وسایل معمولی دفع شود و افزایش دمای سیم پیچ را به یک محدودیت حیاتی تبدیل می کند. در نتیجه، بهینه سازی جامع در مورد طراحی الکترومغناطیسی، انتخاب مواد و ساختارهای حرارتی مورد نیاز است. مواد عایق سیم پیچی نه تنها باید دارای درجه حرارتی بالایی باشند، بلکه باید فراریت و سازگاری با خلاء کم را نیز نشان دهند تا از مسائلی مانند خروج گاز یا تخریب عملکرد عایق در طول عملیات طولانی مدت جلوگیری شود. به طور همزمان، ساختار داخلی باید تولید گرمای غیر ضروری را به حداقل برساند و گرما باید به طور موثر از طریق رسانش پوششی و مسیرهای حرارتی بهینه شده به بیرون منتقل شود تا از عملکرد پایدار در خلاء اطمینان حاصل شود.
محیط های خلاء الزامات سخت گیرانه تری را بر قابلیت اطمینان مواد و سازه های موتور تحمیل می کنند. گریس‌ها، چسب‌ها و برخی مواد غیرفلزی خاص که در موتورهای استاندارد رایج هستند ممکن است در خلاء دچار تبخیر، تجزیه یا تغییرات عملکردی شوند که به طور بالقوه باعث کاهش طول عمر موتور یا حتی آلوده شدن کل سیستم خلاء می‌شود. بنابراین، انتخاب مواد برای موتورهای خاص خلاء، گازهای خروجی کم، مقاومت در برابر افراط‌های دما، و پایداری طولانی‌مدت را در کنار طرح‌های هدفمند برای اجزای حیاتی مانند یاتاقان‌ها، مهر و موم‌ها و روتورها در اولویت قرار می‌دهد. در مورد سیستم های بلبرینگ، روش های روانکاری مناسب باید بر اساس سطوح خلاء، سرعت چرخش و دمای عملیاتی انتخاب شود. در صورت لزوم، روانکاری جامد یا روان‌کننده‌های مخصوص تحت خلاء برای کاهش اثرات اصطکاک و سایش استفاده می‌شود.
علاوه بر این، عملکرد الکترومغناطیسی، کنترل سرعت، و پایداری عملیاتی طولانی‌مدت جنبه‌های حیاتی طراحی هستند. شرایط عملیاتی در خلاء به طور قابل توجهی با شرایط موجود در جو متفاوت است. بنابراین، پارامترهایی مانند شکاف‌های هوا، مدارهای مغناطیسی، مشخصات سیم‌پیچ و ساختارهای روتور باید به دقت مطابقت داده شوند تا تلفات در حین برآوردن گشتاور خروجی و الزامات سرعت به حداقل برسد. برای موتورهای خلاء با سرعت بالا، توجه ویژه ای باید به استحکام مکانیکی روتور، تعادل دینامیکی و مسائل ارتعاشی مرتبط با عملکرد با سرعت بالا، با کاهش خطرات از طریق ماشینکاری دقیق و بالانس دینامیکی معطوف شود. در کاربردهای عملی، یک رویکرد طراحی جامع شامل عواملی مانند سطوح خلاء، ویژگی‌های بار، دمای عملیاتی و چرخه‌های کاری برای اطمینان از ارائه عملکرد مورد نیاز موتور و حفظ قابلیت اطمینان بالا و عمر طولانی، ضروری است.
