横向磁通电机的主磁路所在平面垂直于电机运动方向,实现了电负荷和磁负荷之间的解耦,可以通过减小极距,增加极数的方式来进一步提高电机的力密度。横向磁通直线电机集成了横向磁通电机高力密度和直线电机直接驱动负载做直线运动的特点,适合于应用在低速直线直驱领域。本文针对传统横向磁通直线电机内部空间利用率不足的缺点,提出一种具有双边永磁励磁结构的横向磁通直线电机,即双交替极横向磁通直线电机（Dual-Consequent-Pole Transverse Flux Linear Motor,DCP-TFLM）,对其结构原理、数学模型、设计方法、力特性以及温升特性等方面展开研究。基于最小磁阻原理,分析了空载时初、次级永磁体磁通分布,结果表明在双交替极横向磁通直线电机中,初、次级永磁体都能产生与绕组交链的有效磁通。采用气隙磁势-磁导的分析方法对电机气隙磁场进行分析,得到电机气隙磁密随动子运动的分布规律,并计算得到与绕组交链的永磁磁通变化规律。采用磁路法分析了电机主电感和漏电感,并通过有限元法计算了一个电周期内绕组电感随电流幅值变化的分布规律。推导了电机的电压方程、推力方程和运动方程,从而建立了双交替极横向磁通直线电机的数学模型。通过三维有限元法对电机空载气隙磁场进行分析,得到气隙磁场分布规律,结合理论计算,定义了电机的气隙磁场调制系数,用以描述永磁体磁势和气隙磁导分布对气隙平均磁密幅值的影响,总结了极距、气隙以及永磁体厚度变化对气隙磁场调制系数的影响规律。采用横向漏磁系数考虑了电机主磁通沿横向平面传播时漏磁影响,总结了不同气隙下横向漏磁系数的变化规律。提出了基于推力密度最大化的电磁设计方法,分别分析了电机主要尺寸参数、初级参数和次级参数的确定方法,并研制了一台实验样机。对双交替极横向磁通直线电机的电磁力特性展开研究,分析了电机定位力、磁阻力和电磁推力特性。由于电机相邻初级齿上永磁体错位一个极距排列,使得初级齿上电磁特性具有错位互补的特点。研究了空载磁链和反电势的分布特性,总结了永磁体厚度和齿宽系数对电机相反电势中谐波分布的影响规律。根据定位力产生机理不同,采用基于傅里叶级数的特性分析法分别研究了电机齿槽定位力和端部定位力的分布特性,总结了主要结构参数对电机定位力影响规律,为改善电机定位力提供理论依据。对电机磁阻力分布特性进行研究,发现在双交替极横向磁通直线电机中磁阻力主要产生推力波动而对输出推力无贡献。通过与传统横向磁通直线电机和永磁同步直线电机的对比分析,研究了双交替极横向磁通直线电机的过载能力和推力密度特性,结果表明该电机过载能力较差,但在低电流密度下能够获得较大的输出推力。在双交替极横向磁通直线电机中,初级侧同时存在绕组和永磁体,过高的工作温度会使得绕组绝缘材料以及永磁体性能受到影响,特此展开对双交替极横向磁通直线电机温度场的研究。分析了初、次级铁心内磁密的变化规律,采用时域法对铁心损耗进行计算,从而可以考虑到电机运动速度变化对铁心损耗分布的影响。研究了不同电流密度和不同动子运行速度下,电机损耗的分布规律。分析了电机动子上表面散热系数的计算方法,给出了各散热面对流换热系数的计算表达式。通过温度场的计算发现,电机温升主要集中在初级绕组上,而初级铁心和初级永磁体上温度分布规律相同。