相比于有铁心轴向磁通永磁同步电机(Axial flux permanent magnet synchronous motor,AFPMSM),无铁心AFPMSM以其齿槽转矩小、过载能力强、效率高等特点,使其适用于轴向空间有限,同时对功率密度或转矩密度要求较高的应用场合。而定子无铁心结构也带来一些问题:一方面增加了电机等效气隙长度,使得气隙磁密降低,需要对转子结构进行合理设计;另一方面,由于磁场直接作用于绕组,涡流损耗是该类电机主要损耗之一,准确计算并抑制无铁心AFPMSM绕组涡流损耗是该类电机设计的关键。根据无铁心AFPMSM的特点,本文基于采用轮毂电机驱动技术的特种车辆应用背景,对该类电机的电磁设计、绕组涡流损耗特性和计算方法展开研究,主要研究内容包括以下几个方面:首先,研究无铁心AFPMSM定转子盘数、定转子结构和极槽配合的选取对该类电机性能的影响,选用了两定子三转子的多盘结构作为研究对象。研究绕组排布方式对内径嵌线的影响,从空间利用角度给出利兹线参数选取的一般方法,给出无铁心AFPMSM电磁设计的一般原则,结合轮毂电机的应用需求设计无铁心AFPMSM的基本电磁方案。其次,为满足电机高功率密度和高效率的要求,对电机转子结构进行优化设计。以提高空载反电势幅值和正弦性为优化目的,从永磁体和转子支撑结构两方面进行优化设计。研究磁极组合型无铁心电机气隙磁场的三维分布特征,得到气隙磁密不同分量的分布规律。总结一般性规律,得出磁极组合型无铁心电机设计方案,并与普通充磁结构方案进行对比研究。再次,研究利兹线参数对绕组涡流损耗的影响,从损耗角度给出线径选取原则。考虑端部效应影响,采用分环等效直线电机法建立无铁心AFPMSM空载气隙磁场解析模型,提高了气隙磁密分量的计算精度。在此基础上,结合圆形导体涡流损耗计算模型求解涡流损耗,得出绕组涡流损耗分布规律。最后,提出一种采用单根导线等效多股绞合利兹线的三维有限元仿真建模方法。研究不同区域剖分长度对求解精度的影响,给出绕组等效线径的选取与折算方法,分析绕组不同部位涡流损耗分布规律及占比情况。通过三维有限元与解析法结果的对比分析,验证两种求解方法的合理性和可行性。