目前,国内对于轨道交通设备的性能要求不断提高,具有高效能、排放低以及污染小等特点的直线电机驱动轨道交通系统得到了大力发展。但随着交通行程增加等多种情况的出现,如何保证直线电机在大气隙条件下仍然具有较大推力和更好稳定性是目前研究的热点。本文在新型结构电机—磁障耦合初级永磁单边励磁直线电机（MBCPPMUELM）的基础上应用Halbach永磁体阵列结构,并采取三种优化方法充分改善直线电机在大气隙、长行程工作条件下推力不足的问题,使直线电机在长行程轨道交通系统具有更广阔的应用前景。首先,提出了本课题研究意义、新型结构电机和Halbach永磁体阵列。分析总结了直线感应电机、直线开关磁阻电机和永磁直线电机应用于轨道交通驱动系统的优缺点,新型MBCPPMUELM可较好地解决上述三种电机在该领域所面临的问题。最后归纳总结了Halbach永磁体阵列的原理、研究现状和类型,提出本文基于Halbach分布的磁障耦合初级永磁单边励磁直线电机（H-MBCPPMUELM）。其次,介绍H-MBCPPMUELM的结构和工作原理。综合考虑永磁体极对数、次级磁障凸齿数以及绕组极对数在20种配合方案下的绕组因数与气隙磁密谐波含量,确定合适的极数配合。再次,对电机进行磁场分析与计算。根据材料特性将H-MBCPPMUELM划分为气隙子域、永磁体子域和初级定子槽子域三部分,由泊松方程、拉普拉斯方程和傅里叶公式得到各个子域的表达式;基于电机磁动势磁导模型,对H-MBCPPMUELM的气隙磁密进行解析分析。经过推导获得H-MBCPPMUELM的推力及功率表达式,明确影响电机推力的关键结构参数,确定H-MBCPPMUELM的样机电磁设计方案。最后,在理论分析的基础上分析四种Halbach永磁体阵列的组合方式,利用有限元软件分析各组合方式对18/20H-MBCPPMUELM电磁性能的影响,确定适用于18/20H-MBCPPMUELM的Halbach永磁体阵列。对电机进行调制比优化、槽极数优化和初级铁心轭部附加导磁块优化,对比分析三种优化方案下的电磁性能参数,确定电机最佳调制比值范围、槽极数配合方案和附加导磁块大小。整体优化后四种类型的H-MBCPPMLM的推力较MBCPPMLM均提高了12%以上、推力脉动较优化前均减小了20%以上,从而证明了优化方法的可行性,为磁障耦合初级永磁直线电机的进一步推广提供了借鉴。