轴向永磁游标电机具有高转矩密度和轴向结构紧凑等优势因而在低速直接驱动领域备受关注。为了进一步提高功率因数和功率密度,轴向永磁游标电机的发展呈现出多层化的趋势。轴向永磁游标电机的圆盘状转子在巨大且不平衡的轴向电磁力作用下会产生轴向平移和偏转的趋势,甚至发生定转子贴合事故,使得电机难以平稳运行。此外,研究表明轴向电磁力是轴向永磁游标电机运行噪声的主要来源之一。因此本文以径向结构相似的轴向永磁游标电机四类基本模型为研究对象,对其所受轴向电磁力进行分析和优化,并在不同模型之间进行比较。本文搭建单定子单转子永磁体表贴式和内嵌式轴向永磁游标电机的三维和二维有限元模型并进行轴向电磁力分析和比较,以及通过解析法推导两种模型轴向电磁力密度和整体轴向电磁力的表达式。之后通过理论和仿真研究径向结构相似的轴向永磁游标电机所受电磁力沿径向分布。本文对单定子单转子永磁体表贴式和内嵌式轴向永磁游标电机分别进行轴向电磁力优化。首先通过理论分析选取数个对轴向电磁力敏感的电机结构参数作为优化变量并分析优化变量对目标函数输出转矩、整体轴向电磁力和轴向电磁力密度峰值的影响。其次,基于优化变量合理变化区间的仿真数据库,构造优化变量和目标函数之间的克里金预测模型,并应用遗传算法在预测模型中寻优,最后通过有限元仿真进行验证。为了验证多层结构对轴向永磁游标电机整体轴向电磁力的抑制,本文还搭建双定子单转子永磁体内嵌式和表贴式永磁游标电机的三维和二维有限元模型,以及通过仿真分析和解析法推导研究两种模型轴向电磁力密度和整体轴向电磁力,最后进行四类轴向永磁游标电机基本模型之间电机性能和轴向电磁力的比较并得出结论。