TLOM(圆筒型直线振荡电机)具有独特的圆周对称结构,轴承强度和精度要求都比平板电机低,绕组利用率更高,电磁泄漏较小。采用TLOM电机的VEC(振动与电能转换器)可以同时实现EMS(电磁悬挂电机)功能,使VEC实现结构更紧凑,机构磨损更低,参数调整更灵活,系统效率更高,是高效VEC系统的核心部件。TLOM-VEC电机性能受到EST(涡流抑制)问题的限制,EST已成TLOM-VEC的关键问题。建立直线振荡电机基于非周期电感的电感电路模型,推导电压、推力、功率表达式。结果证明线性磁路下表贴式永磁单相电机的运动速度感应电压功率和电流推力功率完全相等,是电机的机电交换功率。电感电压功率是只在电路中振荡,没有传递到动子上;磁阻定位力功率也只在动子方程中振荡,没有传递到绕组上。推导VEC单频振荡系统和双频振荡系统运动方程和等效电路,根据VEC-WEC模型数据计算分析,得双振荡系统最大转换功率为单振荡系统的1.5倍,响应周期带宽为1.9倍,证明双振荡系统有更宽的响应周期带宽。进行TLOM电机选型分析,比较多相电机和单相电机在直线振荡应用中磁场、感应电动势、行程的特点;指出次级部件的永磁极数配置误区并给出替代建议;指出圆筒型直线电机可用奇数槽的特点;归纳比较TLOM电机三种轴承结构,分析不同轴承结构的体积占用情况,提出内嵌多层聚磁通的次级结构,以提高长行程电机的结构强度,减少电机体积。提出3L-HL(三层混合叠片方案),推导其叠片参数,重点推导B-CL和D-CL的叠片有效度、内径间隙、绕组包覆系数、边端系数、叠片体积系数等表达式。案例分析表明3L-HL相比普通单层CL外圈包覆系数增加65%,体积系数增加35%,证明3L-HL有效减小边端,提高体积利用率,另外相比B-CL还有极小的径向间隙和极高的叠片有效度。基于理论与电磁场有限元仿真,比较分析3L-HL与NL、CL等铁心的磁通密度,表明3L-HL磁通密度分布最接近NL分布,最能发挥TLOM电机优点。计算50 Hz时3L-HL样品铁心涡流损耗只有NL的0.5%,3L-HL铁心损耗不足NL的21.3%,涡流抑制效果明显。由损耗分离模型推导等效阻值分离模型。设计制造一台单相永磁TLOM研究样机,电阻0.92Ω,电感3.5 mH,感应电压系数9.8 Vs/m,推力系数9.7 N/A,最大定位力10.9 N,摩擦力5.4 N,发电机与电动机的空载、负载测试数据证明了设计分析的有效性。参数分析表明涡流效应下运行电感和定位力同时受到位置和速度大小方向影响,空载感应电压最大值位置则受到磁滞效应影响。特性分析表明直线振荡发电机自然外特性在低频率、大行程运行时表现好;补偿外特性在频率增大时效果好。电动机则在较大行程时获得较高效率,而仅在特定频率获得最高效率;补偿机械特性能够扩大电动机高效率运行区间,但不能提高最高效率。铁心测试结果表明50 Hz时3L-HL铁心损耗仅为NL的16.4%,且涡流分量极小,与计算分析一致。随着频率提高,涡流抑制效果更明显,但同时需要注意工艺制作,提高散热设计。