高温超导定子无铁芯电机(HTS statorless motor)具有重量轻、比功率大、效率高等优点,成为近年来国内外的研究热点。高温超导带材的载流能力要比普通铜导线高几十倍,使用高温超导绕组能够产生强磁场,更容易制作体积小的大功率电机,但是受铁芯中磁通饱和现象的限制,使得超导绕组中的电流不能够太大,因此无法充分发挥超导电机的优势。为了更好地利用超导绕组产生的强磁场,本文设计了一台去除定子铁芯的小型高温超导电机,并对其进行了电磁场计算和优化设计研究。本文首先阐述了超导电机的应用前景,分析了超导电机的技术优势与市场需求,并介绍了高温超导定子无铁芯电机的国内外研究现状。介绍了高温超导定子无铁芯电机的原理与结构,对去除定子铁芯并且电枢绕组采用鞍形超导线圈的高温超导定子无铁芯感应电机进行了初步设计。介绍了鞍形超导线圈的绕制方法并对超导电枢绕组、转子、冷却系统以及气隙进行了结构设计,最终确定高温超导定子无铁芯电机的初步设计方案。然后,对初步设计的高温超导定子无铁芯电机进行了电磁场计算。在经典电磁场理论的基础上,推导了采用蒙特卡罗方法计算的鞍形超导线圈的磁场公式,并利用有限元分析软件Ansoft Maxwell建立了高温超导定子无铁芯电机二维瞬态场仿真模型,对高温超导定子无铁芯电机空载和负载情况下的电磁特性进行了仿真分析。最后,对高温超导定子无铁芯电机初步方案进行了优化设计,主要研究了转子槽数、鞍型超导线圈的匝数、弯曲半径、超导绕组排列方式以及气隙大小对高温超导定子无铁芯电机性能的影响,得到一种高温超导定子无铁芯电机的优化设计方案。