轴向磁场永磁电机(Axial Flux Permanent Magnet Machines，AFPMMs)具有结构紧凑、轴向尺寸短、功率密度高和响应速度快等优点，在空间尺寸受限场合和高精度系统中得到了广泛应用。随着工业4.0时代的开启，新兴的计算机外围、伺服控制等高科技领域都对永磁电机的尺寸、性能各方面提出了更高的要求，因此近年来AFPMM成为了永磁电机领域的研究热点。　　论文在总结国内外现有AFPMM和电机优化设计发展的基础上，对一台80W定子无铁芯AFPM无刷直流电机(AFPM Brushless DC Motor，AFPM-BLDCM)进行了电磁解析法和有限元法的分析及优化设计研究。　　首先，论文从电机的磁场、绕组和损耗三方面分析了定子无铁芯AFPM-BLDCM的基本电磁特性和主要尺寸关系;由气隙磁场区域标量磁位满足的拉普拉斯方程出发，通过假设条件和边界条件，利用分离变量法推导气隙磁密各个分量的解析表达式;此外，由法拉第电磁感应定律，基于单匝线圈的基波感应电动势，推导每相绕组的感应电动势解析表达式。结合上述电磁分析和解析方法，形成一套完整的定子无铁芯AFPM-BLDCM电磁解析方法。　　其次，利用有限元软件Ansoft Maxwell，建立定子无铁芯AFPM-BLDCM的二维和三维模型，在空载和额定负载工况下分别对电机性能特性进行精确的仿真计算。将有限元分析结果与电磁解析方法计算结果进行比对分析，校验电磁解析方法的正确性和高精度性。　　最后，在准确建立定子无铁芯AFPM-BLDCM数学模型的基础上，引入遗传算法，并针对该电机自身的特点，给出改进优化方案，采用标准遗传算法和改进算法分别对电机进行尺寸优化，比较优化结果，并通过有限元软件对结果进行校验分析。对原样机进行实验测试，对比和检验电磁解析方法的正确性，并绘制优化后电机图纸。