早在19世紀(jì)末與20世紀(jì)初就有人從事直線電機(jī)的研究，但當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平有限，未能獲得成功。直到20世紀(jì)50年代中期，控制技術(shù)、材料技術(shù)的飛速發(fā)展和新型控制元器件的不斷出現(xiàn)，直線電機(jī)的理論和應(yīng)用都獲得了新的發(fā)展。特別是近10年來，由于高速、精密機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的需要，使直線電機(jī)的優(yōu)越性充分體現(xiàn)出來，直線電機(jī)的研究重新成為熱點(diǎn)領(lǐng)域。了解直線電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，對開展新型直線電機(jī)研究是非常必要的。

    由于直線電機(jī)/結(jié)構(gòu)的特殊性，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的理論不能直接應(yīng)用到直線電機(jī)上，也使直線電機(jī)的分析變得更為復(fù)雜。為此，進(jìn)行了大量的研究工作，提出了各種理論分析方法。主要有:直接解法、分層理論與傅立葉法、有限元法、邊界元法等。

    直接解法是由Shtuman和Aranov為解決邊界效應(yīng)問題而提出來的，它從三維Maxwell方程出發(fā)，經(jīng)過簡化，推導(dǎo)出一維方程的解。后來Gieras等用一種簡化的等效電路來描述上述直線電機(jī)入端的端部效應(yīng)。Wilkinson還提出了一種更為詳細(xì)的分析方法，他根據(jù)直線感應(yīng)電機(jī)的入端端部效應(yīng)建立了氣隙磁密方程。

目前直線電機(jī)的解析研究集中在一維穩(wěn)態(tài)方面，主要有磁路法、磁場解析法、等效磁網(wǎng)絡(luò)法、等效電路法等。它一般是將電機(jī)理想化，即取電機(jī)的一個(gè)極距為求解區(qū)域，將繞組和永磁體等效成正弦電流層，忽略鐵芯開端和邊端效應(yīng)、補(bǔ)償繞組、端部半填槽、三相繞組實(shí)際不平衡等因素的影響.基本上是沿用旋轉(zhuǎn)電機(jī)的分析方法，在實(shí)際使川中存在較大的誤差。

 分層理論分析方法是山Gullen和Button首次提出，后來由Grieg等人發(fā)展起來的一種二維磁場分布解法. Oberret等人在二維分層方法革礎(chǔ)上發(fā)展起來的三維分層法，用Fourier雙級數(shù)法來摸擬直線電機(jī)的縱向和橫向邊緣效應(yīng)。這兒種分層理論分析方法只考慮了次級鐵芯的飽和，而沒有考慮初級鐵芯飽和。1993年Idir等人提出了一種既考慮初級鐵芯的飽和，又考慮次級鐵芯飽和的分層理論分析方法。

 有限元法非常適合于求解直線電機(jī)的電磁場方程。有限元法首先將電機(jī)的求解區(qū)域進(jìn)行剖分，二維情況下剖分成一系列連續(xù)的三角形或四邊形單元，三維情況下剖分成一系列連續(xù)的六面體單元，單元節(jié)點(diǎn)上的矢最磁位A按照預(yù)先假設(shè)的變化方式進(jìn)行計(jì)算，然后從Maxwell基本方程出發(fā)，導(dǎo)出一組以磁場矢量磁位A為變量的偏微分方程。目前，采用二維有限元法計(jì)算直線電機(jī)的電磁場分布和工作特性己得到較廣泛的應(yīng)用；隨粉計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和有限元法本身的改進(jìn)，三維有限元法也被越來越多地應(yīng)用于直線線電機(jī)的分析計(jì)算。應(yīng)用有限元法直接由直線電機(jī)內(nèi)的磁場分布求解其電氣參數(shù)，突破了傳統(tǒng)方法將場簡化為路的局限性，使計(jì)算方法得到了發(fā)展。

直線電機(jī)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是由Laithwaite于1965年提出的品質(zhì)因數(shù)G。它是表示直線電機(jī)電路與磁路耦合程度的質(zhì)量因數(shù)，具有多種定義形式。然而，對于高速直線感應(yīng)電機(jī)來說，品質(zhì)因數(shù)大井不能保證電動機(jī)產(chǎn)生最大推力和最高效率，于是Boddia等提出了最佳品質(zhì)因數(shù)的概念。

為了精確計(jì)算直線電機(jī)的電磁特性參數(shù)、輸出力，優(yōu)化電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，縮短開發(fā)周期，降低設(shè)計(jì)制造成本，必須通過對場的分析，才能使計(jì)算較準(zhǔn)確。直線電機(jī)設(shè)計(jì)過程中考慮較多的是采用各種措施來降低端部效應(yīng)的影響。如在直線電機(jī)初級繞組的端部槽中，采用全填滿的繞組形式提高電機(jī)的性能；也有采川精確分析端部效應(yīng)的方法，為直線電機(jī)設(shè)計(jì)提供參。

目前，在直線電機(jī)的設(shè)計(jì)研究中，一個(gè)非常活躍的研究方向就是引入了各種數(shù)值算法和優(yōu)化算法，對直線電機(jī)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)。如:從場-路結(jié)合的觀點(diǎn)采用混合罰函數(shù)法對直線電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，目標(biāo)函數(shù)為單位體積產(chǎn)生的推力;考慮各種因素影響，采用多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行直線電機(jī)設(shè)計(jì)，采用Hook-Jeeves法對直線電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，目標(biāo)是直線電機(jī)的力能指標(biāo)最大，對直線電機(jī)的其他性能指標(biāo)引入約束條件，約束處理采用外點(diǎn)罰函數(shù)法，采用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)對直線電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，電機(jī)部分的計(jì)算采用有限元法，對二維有限元法計(jì)算大氣隙直線電機(jī)的磁場分布的局限性，提出三維有限元計(jì)算的數(shù)學(xué)物理模型和計(jì)算方法等。