永磁同步直线电机（Permanent magnet synchronous linear motor,PMSLM）兼具永磁电机和同步电机的优点,因其体积小,效率高而得到广泛应用。在潜油系统中使用PMSLM作为其动力装置,摆脱了传统采油系统中间复杂的机械传动环节,使得采油效率得到极大提升。目前潜油直线电机在实际工况下存在推力小,推力波动大,电机温升过高等问题,严重抑制了其在油田中的推广和使用。本文针对上述问题,结合正在研发的“潜油直线电机往复泵系统设计”项目,开展新型的潜油PMSLM的电磁结构方案设计,优化等方面的研究,主要内容包括:（1）介绍了本文的研究背景以及直线电机的发展现状,并基于“潜油直线电机往复泵系统设计”项目需求,确定采用多个圆筒形结构PMSLM串联组合的方式实现大推力,并满足稳态温升要求的设计方案。（2）完成了满足大推力和稳态温升要求的单元PMSLM和多初级PMSLM的电磁结构设计,使组合电机的电磁推力由单元PMSLM的5k N提升到100k N。首先阐述了PMSLM的工作原理,进行了单元PMSLM的电磁结构设计,并采用有限元法进行仿真验证,得到满足需求的初始电磁结构方案。为验证设计方案的合理性,通过建立单元PMSLM的物理模型,采用了解析法和有限元法进行气隙磁场的分析。基于移位移相原理进行双初级PMSLM的设计,并建立单元PMSLM和双初级PMSLM的热分析模型,并采用ANSYS Workbench软件中的稳态热分析模块进行了PMSLM温升的计算,计算结果满足要求。（3）完成了单元PMSLM和双初级PMSLM的推力波动原因分析以及减少推力波动的优化设计。首先进行了推力波动的理论分析,解析计算齿槽力和端部力,得出影响PMSLM推力波动的主要结构参数有气隙厚度以及极弧系数等,并建立相应的有限元模型,从抑制齿槽力和抑制端部力两个方面进行PMSLM磁阻力的抑制,通过比较两者的优化方案,给出了优化磁阻力的较优方案。基于此方案,进行了双初级PMSLM的磁阻力优化以及进行举升力60k N和100k N多初级组合式大推力PMSLM的设计,并采用有限元法进行仿真验证,依据仿真结果,得出多初级PMSLM的推力与单元PMSLM的推力的关系式,为后续PMSLM的测量结果比较提供理论依据。（4）完成了双初级PMSLM实物样机的集成,并进行了磁阻力和电磁推力参数的测量。首先进行了双初级PMSLM的三维结构设计,针对潜油系统的特殊要求,进行PMSLM特殊工艺材料的选取,PMSLM引出线和电缆连接结构设计和密封设计,并进行双初级PMSLM的实物样机的集成,完成了相关参数的测量。