研究方向
直线电动机的研究目标是提高电动机性能，满足应用要求。直线电动机的主要性能包括速度、加速度、推力及其波动、定位精度、重复定位精度、机械特性（速度-推力特性）、瞬态性能（速度响应）和热特性等。
作为一种机电系统，要提高性能无非可从结构和控制两方面着手。
结构设计
直线电动机包括初、次级磁路结构以及支撑、传感测量、冷却、防尘、防护等机械结构。
磁路设计
磁路设计最重要的任务是使电动机的推力和推力波动达到设计要求。
电动机内磁场分布的计算是磁路设计的基础。由于结构的特殊性，使得直线电动机存在端部效应，引起磁场的畸变，同时使用硅钢片等软磁材料来聚合磁路，媒质边界曲折交错、磁路复杂、非线性强。如果采用传统的等效磁路法或图解法进行计算，将会产生较大的误差，甚至是不可能的。因此目前普遍采用数值解法—主要是用有限元法（FEM）来计算直线电动机的磁场分布，从而进一步计算推力及其波动以及垂直力等性能。目前市场上已经有很多优秀的电磁场FEM软件可供选用，所以用FEM计算直线电动机电磁场的关键点在于建立精确的有限元模型。减少推力波动是磁路设计的一个重点也是难点。推力波动产生的原因有：初级电流和反电动势存在高次谐波、气隙磁密波形非正弦、齿槽效应、端部效应等。通过优化永磁铁的形状和排列方式、降低永磁励磁磁密、初级采用无铁心和多极结构、增加槽的数目、加大气隙等措施可以减小推力波动，但某些措施会造成其它性能的减弱，所以设计时应综合考虑设计要求，达到最佳效果。
机械结构设计机械结构涉及的问题很多，在这里我们只强调一下对冷却系统的研究，因为这个问题很容易被忽略。其实热特性是直线电动机的一个重要特性，同一型号的电动机有冷却时的推力峰值是无冷却时的两倍，所以电动机冷却系统的好坏对电动机的性能有很大的影响，从冷却系统着手进行优化设计是提高电动机性能的一条捷径。电动机热特性的分析一般也采用有限元法，在计算结果的基础上对冷却进行优化设计。
控制技术的研究
控制技术是直线电动机设计的另一个重点和难点。
直线伺服系统运行时直接驱动负载，这样负载的变化就直接反作用于电动机：外界扰动，如工件或刀具质量、切削力的变化等，也未经衰减就直接作用于电动机：电动机参数的变化也直接影响着电动机的正常运行：直线导轨存在摩擦力：直线电动机还存在齿槽效应和端部效应。这些因素都给直线电动机的控制带来困难。控制算法中必须要对这些扰动予以抑制或补偿，否则容易造成控制系统的失稳。
总体来说，控制器的设计要达到以下要求：稳态跟踪精度高、动态响应快、抗干扰能力强、鲁棒性好。不同的直线电动机或不同的应用场合对控制算法会提出不同的要求，所以要根据具体情况采用合适的控制方法。目前直线伺服电动机采用的控制策略主要有传统的PID控制、解耦控制，现代控制方法如非线性控制、自适应控制、滑模变结构控制、H∞控制、智能控制如模糊控制、人工智能（如人工神经元网络系统）控制等。
可以看出，直线电动机的控制算法运算量大，而且在高速加工进给系统的实际应用中实时性很强，因此对整个数控系统提出了很高的要求。要满足这种要求，在优化控制算法的同时，还应采用高性能的硬件。在高速加工中心进给系统中通常采用全数字驱动技术，以PC作为基本平台，DSP实现插补和伺服控制。
虽然直线电动机的控制比旋转电动机难度大得多，但他们的电磁特性和运行原理基本相似，而旋转电动机的伺服控制技术已发展得比较成熟。所以在实验研究阶段，为了尽快建立实验系统，以验证设计的可行性，我们也可以将旋转电动机的伺服控制器改造成直线电动机的伺服控制器，这样可以降低研制的成本和周期，对开发专用的直线电动机伺服控制器也有指导意义。
试验研究理论研究是设计的基础，但要确定电动机的性能，归根到底还要靠具体的试验。旋转电动机的性能试验技术已经很成熟，并且已经标准化，但直线电动机的性能试验还没有统一的方法。因此研究高效精确的直线电动机性能试验方法也是一个很重要的课题，对理论研究也有促进作用。试验研究的关键点在于各项参数如速度、加速度、静态力、动态力、位移、温度等的准确测量，如果需要还要设计专门的试验台。根据理论计算的结果进行设计方案优化，在此基础上制造出样机，然后通过对样机进行性能试验，验证设计的正确性。一台性能优良的直线电动机往往要经过多次反复计算、试验才能制造出来
