无铁心永磁直线同步电机(IPMLSM)具有推力波动低,响应速度快和易于控制等优点,被广泛用于精密定位系统中,例如激光测试平台和芯片制造设备等。但是,由于无铁心结构导致IPMLSM推力密度降低。为了提高推力密度,磁极通常可以采用双边型结构和Halbach结构以增大气隙磁密。绕组还可采用分布式端部重叠绕组,但其端部结构复杂,导致制造与安装困难。为了提高推力密度并简化绕组结构,本文提出了一种新型双层绕组IPMLSM(DW-IPMLSM),其磁极采用双边型Halbach结构,而绕组采用两层端部非重叠集中绕组。首先,本文介绍了一种9线圈6磁极新型DW-IPMLSM的拓扑模型,对比不同绕组结构的绕组系数;其次,采用遗传算法优化了结构参数,获得了优化方案;再次,详细对比分析了电机的电磁性能;然后,基于矢量控制算法和无位置传感器控制算法设计了对该样机的控制策略。最后,制造了样机平台,并通过实验验证了分析结果。结果表明,所提出的DW-IPMLSM适用于奇数线圈结构,不仅避免了端部重叠分布绕组复杂的端部结构,缩小了电机体积,而且有效提升了推力密度,适用于连续运行系统和精确定位系统中。