本文首先介绍了直线电机的发展历史和研究现状。圆筒直线电机消除了直线电机普遍存在的横向端部效应,且其封闭性圆筒结构使其可以在工作条件恶劣的特殊领域应用。圆筒型开关磁阻直线电机兼具圆筒型直线电机和开关磁阻电机的优点,应用前景十分广阔。本文基于有限元软件FLUX进行三维有限元分析,对四种结构相似的横向磁通圆筒型开关磁阻直线电机进行结构优化和对比研究,选取其中性能最优的结构,分析其磁场分布和静态电磁特性,为其进行进一步的研究和优化奠定基础。采用传统的单参数灵敏度分析方法,以输出电磁力为目标对电机的结构参数进行了单目标优化。然而传统的单参数灵敏度分析方法解耦了各个设计参数,忽略了它们对电机性能的共同作用,分析流程较为主观。本文进而采用田口算法对电机的结构参数进行了综合灵敏度分析,与传统的单参数灵敏度分析结果进行了对比,证明了基于田口算法的分析方法更加客观和全面。从应用层面考虑,仅考虑输出电磁力会导致优化目标过于单一。根据直线电机系统需求特性和开关磁阻电机的固有特性,将电机输出电磁力、电磁力的平滑系数和电机电磁力密度作为多目标优化的三个目标,给出了基于田口算法的多目标优化方案。采用层次分析法构建了判断矩阵,进而得到三个电机设计目标的权重系数,最终构造了多目标优化的评价函数。将多目标优化的过程和基于田口算法的优化过程结合,得到了电机的最优设计方案。最后,对样机进行了实验,测试样机的输出电磁力、电磁力的平滑系数和电机电磁力密度,并与有限元仿真和MATLAB/SIMULINK的仿真结果进行了对比分析,同时将横向磁通与纵向磁通圆筒型开关磁阻直线电机的样机进行了实验对比,通过实验验证了仿真模型设计和分析的准确性,证明了该横向磁通圆筒型开关磁阻直线电机的优越性,进一步证明了所提出的基于田口算法的多目标优化方案的可靠性。