近年来,轴向磁场永磁（Axial-Flux Permanent-Magnet,简称AFPM）电机因结构紧凑、效率高、转矩密度大等优点在电动汽车驱动领域广受关注。该电机结构多样,其中单定子单转子（Single-Stator Single-Rotor,简称SSSR）结构和单定子双转子（Single-Stator Double-Rotor,简称SSDR）结构是当前的研究热点。定子无轭部分段电枢（Yokeless and Segmented Armature,简称YASA）结构是SSDRAFPM电机的一种特殊结构。YASA结构没有定子轭部,显著减轻了定子重量和铁损,提高了功率密度和效率,十分适合轮毂驱动。本文以YASA结构AFPM电机为研究对象,设计并分析了一台YASA电机的电磁性能。此外,对SSSR-和SSDR-AFPM电机进行了性能对比,主要包括转矩输出、损耗和调速范围等。建立了YASA电机的热网络模型,并进行了温度场计算。最后通过对实验样机的测试,完成了对分析研究的验证。本文的具体研究内容如下:首先,针对AFPM电机三维模型占用内存多,计算耗时长的问题,介绍了一种等截面法模型,并以YASA电机为例进行了相关误差分析和验证。基于三维有限元和等截面法,将Taguchi法应用于YASA电机的优化设计中,并根据得到的敏感度分析结果,针对性的优化电机性能参数。最后,详细分析了优化后电机的性能,包括空载反电动势、齿槽转矩、轴向磁拉力和负载转矩等。其次,对当前普遍研究的SSSR-和SSDR-AFPM电机进行了性能对比,其中SSSR结构包括SSIM（Single-Stator Single-Rotor Model I,简称SSIM）和SSIIM（Single-Stator Single-Rotor Model II,简称SSIIM）两种结构。本文对SSIM、SSIIM和YASA电机的转矩输出能力和损耗大小进行了对比,推导分析了考虑饱和的电磁转矩表达式,从解析方程出发分析了SSIM、SSIIM和YASA电机的过载特性。本文采用Taguchi法对SSSR-AFPM电机进行了优化设计,并对比研究优化后的SSSR-AFPM电机和YASA电机的电感特性、调速能力以及转矩输出能力。比较了NN充磁SSDR-AFPM电机、NS充磁SSDR-AFPM电机和YASA电机的电磁性能。最后,构建了YASA电机热网络模型,详细介绍了各部件热网络构建过程和热阻计算方法,着重分析了气隙热阻和机壳表面对流换热系数。通过有限元法得到电机损耗,将损耗导入热网络中求解温升。有限元结果和热网络模型均被实验测试结果验证。