端部非重叠绕组的无铁芯永磁同步直线电机(Ironless Permanent Magnet Linear Synchronous Machine,ILPMLSM)因结构简单、推力波动小、响应速度快而广泛用于各种半导体设备、机床加工中心等精密加工场合,但推力密度低这一缺点同样明显。采用Halbach永磁阵列、非对称双层绕组的ILPMLSM(DWILPMLSM)不仅能够提高推力密度,而且也保持了结构简单的优势。本文围绕9线圈6磁极DW-ILPMLSM展开研究。首先,介绍了DWILPMLSM的绕组设计原则、工作原理和数学模型。由于双层绕组上下不对称,而且初级绕组两端非闭合,导致电枢电流存在非周期性。为了分析这个非对称性和非周期性结构对电磁特性的影响,本文提出一种改进的二维解析模型。该模型在传统的子域法、等效磁化电流法基础上求解空载磁场,针对电枢磁场引入“虚拟周期性初级”对双层绕组每层分别求解。最终推导出反电势、电磁推力、法向力及电感参数的数学表达式,具体分析了DW-ILPMLSM推力波动、法向力波动的来源及电感不对称带来的影响。最后通过有限元(FE)仿真和样机实验结果,验证了所提出分析模型的准确性。该解析模型计算时间远小于有限元仿真,有助于对该类电机进行快速优化设计。