初级永磁型直线电机是一种新型永磁直线电机，由于高成本的永磁体和电枢绕组均放在初级短动子，而次级长定子结构简单，仅由导磁铁心组成。因此，该类电机不仅具有直线永磁同步电机功率密度高、效率高的优点，而且具有直线开关磁阻电机定子结构简单、成本低、可靠性高等优点，可为长距离驱动系统中提供一种高效、低成本的驱动方案，具有较好的应用前景。　　本文以磁通切换永磁(flux-switchingpermanentmagnet，简称FSPM)电机和双凸极永磁(doublysalientpermanentmagnet，简称DSPM)电机为研究对象，提出了磁路互补型、模块化直线磁通切换永磁电机(complementaryandmodularlinearFSPM，简称CMLFSPM电机)和磁路互补型、模块化直线双凸极永磁电机（简称CMLDSPM电机）。研究了CMLFSPM电机的基本结构、设计理论、控制策略等关键理论与技术问题。试制了实验样机，进行了实验分析和验证，为该电机在如轨道交通、高层楼宇电梯、矿井提升系统、军事装备、工厂运输系统等长距离驱动系统的应用奠定了基础，同时也为数控机床、精密仪器等驱动系统提供一种低成本、高性能解决方案。　　论文主要研究成果包括以下几个方面:　　1.为克服现有LFSPM电机结构上的缺点，提出了磁路互补型、模块化直线磁通切换永磁(CMLFSPM)电机结构和设计原则。在一台12/14极FSPM电机基础上，设计了一台CMLFSPM电机，利用有限元法分析了该电机的电磁特性并与现有LFSPM电机进行了比较研究。研究结果表明，该CMLFSPM电机不仅具有传统LFSPM电机结构上的优点，同时还具有如下特点:三相绕组磁路对称，三相反电动势正弦且幅值相同，互感小，容错能力强，定位力小，磁阻推力波动小，生产和加工方便（模块化结构）。　　2.提出了满足“磁通切换”原理、任意初级/次级极距比（τm/τs）单个“E”型模块结构设计的通用原则，在此基础上提出了两类模块化LFSPM(modularLFSPM，简称MLFSPM)电机结构设计的一般方法。所提出的通用原理和研究方法，摆脱了由旋转FSPM电机直接展开来设计LFSPM电机方法的限制，不仅为设计任意极距比MLFSPM电机提供了理论依据，而且有利于理解“磁通切换”电机的本质原理，拓宽磁通切换电机的研究范围。　　3.基于所提出的MLFSPM电机结构设计的通用原则和设计方法，提出了极距比近似为1、不同结构的MLFSPM电机，并比较了其结构和电磁特性，选取了最优极距比。研究结果表明极距比τm/τs=13/12的电机具有较好的电磁特性，为设计极距比近似为1的最优MLFSPM电机提供了参考。　　4.首次揭示了极距比τm/τs=3的LFSPM电机可由一台4/6极整距绕组的DSPM电机展开得到，分析了FSPM与DSPM电机的内在联系，研究结果不仅便于理解和分析极距比τm/τs=3的LFSPM电机，同时也为研究旋转FSPM电机和DSPM电机提供了分析方法。基于所提出的通用原则和设计方法，提出了极距比τm/τs=3不同结构MLFSPM电机并分析比较了其电磁特性，得到了τm/τs=3时的最优结构，并与极距比τm/τs=13/12的最优结构进行比较，进一步选取了最优极距比。研究结果表明极距比τm/τs=13/12的电机具有较好的电磁特性。所得到研究结果为根据不同应用领域设计MLFSPM电机的极距比提供了参考。　　5.建立了磁路互补型、模块化直线磁通切换永磁(CMLFSPM)电机的功率尺寸方程，提出了CMLFSPM电机的主要尺寸参数的通用设计程序。以一台τm/τs=14/12的CMLFSPM电机为例，推导了其输出功率尺寸方程，并根据电机的设计要求，确定了电机的初级、次级主要结构尺寸，永磁体尺寸及电枢绕组参数，并完成了实验样机设计。　　6.推导了磁路互补型、模块化直线磁通切换永磁(CMLFSPM)电机dq坐标系下的数学模型，基于MATLAB/Simulink建立了CMLFSPM电机的及驱动控制系统的仿真模型。在此基础上分析了该电机的稳态特性，并完成了该CMLFSPM电机在不同负载时的速度闭环控制、不同位移给定是的位移闭环控制系统仿真研究。为分析CMLFSPM电机在不同控制算法下的驱动控制系统性能提供了良好的仿真平台。　　7.构建了基于dSPACE的CMLFSPM电机数字驱动控制系统。设计了驱动电路、保护电路、软件模块，为该类电机驱动控制系统的实验验证奠定了软件和硬件基础。完成了CMLFSPM电机系统的运行特性测试。对其稳态特性、不同负载时的速度闭环控制、不同给定位移时的位移闭环控制实验研究，实验结果与理论分析和仿真计算具有较好的一致性。研究结果表明，该类电机具有动态响应快，速度波动小，推力及定位力小，位移误差小，定位精度高等特点，为该类初级永磁型直线电机的进一步研究和实际应用奠定了基础。　　8.摆脱了旋转DSPM电机的限制，提出了磁路互补型、模块化直线双凸极永磁(CMLDSPM)电机的设计方法。利用有限元法分析了一台CMLDSPM电机的电磁特性并与直接将DSPM电机展开得到的直线结构进行了比较研究。研究结果表明，CMLDSPM电机不仅具有双凸极型初级永磁直线电机结构上的优点，同时还具有如下特点:双极性磁链、电感脉动小、反电动势对称、定位力小、磁阻推力波动小、BLAC运行模式特性好（推力波动小）、永磁体利用率搞、生产和加工方便等优点，为设计双凸极型初级永磁直线电机提供了理论依据。