直线电机城市轨道交通是新型的资源节约型技术方式。直线感应电机具有结构简单、成本低的优点，但其效率较永磁电机差；而传统的永磁直线同步电机，需将绕组或永磁体沿轨道全线铺设，增加工程造价。本项目提出一种新型永磁直线电机，其绕组和永磁体均置于车辆侧的初级，而轨道侧的次级仅由导磁性材料组成，兼具高效率、低成本、大推力和强容错。按照计划，开展了电机结构研究、电磁性能分析、优化控制策略、驱动系统等方面的工作，取得了创新性研究成果。提出了多种初级永磁型直线电机系统，降低了电机制造成本和系统运行维护费用，提升了推力密度、容错能力和动静态性能。研究永磁体阵列，提出优化方案，实现了聚磁效应，提升了电机的气隙磁密；运用电枢电流引起的脉动力与定位力互相抵消，抑制了电机推力波动。设计了多种结构磁场调制永磁直线电机，提升了电机的推力密度，优化设计双动子互补结构，合理采用导磁体隔开动子，形成模块化互补结构，在保证电机推力密度同时，提高了电机的容错性能。建立了电机等效磁网络模型、有限元模型、场路耦合电机系统仿真模型，精确计算电机的电磁特性，为先进控制策略的实施提供保障。研制了电机数字控制器，实现了永磁直线电机的闭环控制、直接推力控制、开绕组控制等，综合评估系统性能。相关成果发表SCI收录论文22篇，授权发明专利11项，获国家技术发明二等奖；项目执行期内，负责人获批国家优秀青年基金、江苏省杰出青年基金。 2100433B

开展了城市轨道交通用新型永磁直线电机设计与容错控制研究。该类电机的绕组和永磁体均置于车辆侧的初级，而轨道侧的次级仅由导磁性材料组成，集高效率和低成本于一身。运用附加齿，减小电机的边端效应；提出模块化结构，降低齿槽力；引入容错齿，增强相间独立性；研究容错控制策略，实现系统带故障运行。相关成果发表（含录用）论文29篇，其中SCI收录13篇（11篇为IEEE Transactions期刊），累计SCI影响因子超过27；授权发明专利6项。. 拟开展高推力密度容错式多初级永磁直线电机及其协调控制研究。兼顾推力密度和容错性能，探寻电机优化的边界条件，满足轨道交通领域对电机系统可靠性和力能指标的一致性要求；基于轨道交通直线电机的“多初级、单次级”特性，提出多初级直线电机协调运行的控制策略，提高直线式轨道交通系统的牵引性能，并探索多初级直线电机协调容错运行控制的一般性规律。

直线电机城市轨道交通系统是新型的资源节约型轨道交通模式。直线感应电机具有结构简单、成本低的优点，但其效率和功率因数较永磁电机差；而传统的永磁直线同步电机，需将绕组或永磁体沿轨道全线铺设，增加工程造价。本项目提出一种新型永磁直线电机，其绕组和永磁体均置于车辆侧的初级，而轨道侧的次级仅由导磁性材料组成，集高效率和低成本于一身。本项目旨在开发出结构新颖合理的初级永磁型直线电机结构；探索该类电机电磁参数计算、设计和分析的一般方法；构建基于dSPACE的数字化驱动控制系统实验平台；研究电机优化控制的一般性规律；建立容错控制策略，提高系统可靠性；尝试总结出也同样适用于其它类型直线电机的一般规律和方法。该初级永磁型直线电机及其控制系统的研制成功，将为城市轨道交通领域直线驱动系统提供新的解决方案。不仅具有重要的科学意义和学术价值，而且具有十分广阔的应用前景。

开展了城市轨道交通用新型永磁直线电机设计与控制策略研究。该类电机的绕组和永磁体均置于车辆侧的初级，而轨道侧的次级仅由导磁性材料组成，集高效率和低成本于一身。提出了带附加齿的初级永磁型直线电机，通过在电机端部增加辅助齿，不仅可以补偿其端部绕组的磁路，而且可以减小电机总的定位力；提出了磁路互补型、模块化的初级永磁型直线电机，其初级动子由两个在空间上互差180°的模块组成，具有反电势对称、定位力小、易于加工等优点。针对地铁牵引试验的要求，设计了“双逆变器——电机”结构的地铁牵引试验平台。推导了电流谐波注入法补偿定位力矩的控制策略，通过注入谐波电流，降低了电机的转矩脉动。设计了两电机调速系统的解耦控制器，实现了系统的协调运行。研究了单极性永磁磁链定子永磁型电机的容错控制策略，考虑其梯形波反电势特性，实现了容错运行；研究了双极性永磁磁链定子永磁型电机的容错控制策略，建立了基于转子坐标系的电机数学模型，提出了基于定子磁场定向的容错矢量控制策略；分析了冗余式定子永磁型电机的绕组结构特点以及电磁特性，基于谐波转矩相互抵消的原则，提出了容错控制策略。建立了初级永磁型直线电机驱动控制系统的场路耦合仿真模型，为系统的精确分析提供了良好的仿真平台。设计并制造了初级永磁型直线电机试验样机，基于DSP和dSPACE构建了电机数字驱动控制系统，实验验证了电机在多种工况情况下的高性能运行。共发表论文26篇，其中SCI收录14篇（11篇论文发表于IEEE Transactions汇刊），累计SCI影响因子超过37；授权发明专利6项；相关成果获军队科技进步一等奖、教育部技术发明一等奖、全国优秀博士学位论文提名奖等6项奖励。 2100433B

当今时代，永磁直线电机在高速度、高精度、高载荷的运动控制中应用广泛，同时也带来了更多的模型不确定性和更强的外部扰动问题。因此，兼顾高动态和高精度的运动控制指标，降低上述问题带来的影响是至关重要的。

《有铁芯直线电机推力波动的分析与补偿方法》以尖端精密设备——光刻机中的双工件台系统为研究背景，针对有铁芯直线电机存在的推力波动问题，进行了深入的理论分析和扰动补偿方案研究。

《有铁芯直线电机推力波动的分析与补偿方法》可作为从事精密机电系统研发的科研人员和工程师的参考书。