当前,垂直运输系统已经被广泛应用于生产生活中。相较于传统垂直运输系统,由直线电机驱动的运输系统由于其空间利用率高,速度快,效率高以及提升高度无限制等优势,受到学者的广泛关注与研究。而永磁直线同步电机(PMLSM)由于其较高推力密度与优良的驱动控制性能,成为最适合应用于垂直运输系统中的直线电机。本文针对PMLSM垂直运输系统推力波动大的缺点,从电机结构优化设计角度对其进行了深入研究。首先,基于磁化强度法、能量法以及许克变换法,建立了表贴式PMLSM电磁推力与定位力波动的解析计算模型,分析了PMLSM推力波动产生的原因与变化规律,为进一步电机结构优化提供了参考。随后,针对特定的垂直运输系统使用条件,详细阐述了一台PMLSM初始参数的设计方法,同时,在总结现有PMLSM优化设计方法的基础上,给出了适用于垂直运输系统中的优化方法,使得优化后的电机推力波动大大减小,满足了系统的使用要求。此外,本文还通过有限元计算分析了两种不同绕组形式的PMLSM在垂直运输系统中使用时驱动性能与制动性能的差异,发现相较于双层叠绕组结构,集中式绕组结构电机具有更好的驱动性能,但拥有制动力不足的缺点。考虑到实际系统中拥有机械抱闸装置,故集中式绕组为垂直运输系统的优先选择。最后,针对垂直运输系统电机安装维护困难、制造成本高的缺点,本文提出了一种新型的绕组分段式PMLSM结构,该结构实现了电机的模块化生产与安装,提高了驱动性能与散热性能。通过样机制造与测试,验证了该模块化结构的正确性与可行性。