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传统直线驱动机构往往采用“旋转电机+滚珠丝杠+齿轮箱”的方式将旋转力矩转换为直线推力,影响直线驱动机构的定位精度、响应速度和效率。而永磁直线无刷电机无需运动转换装置,直接提供直线推力,利于提高定位精度以及响应速度。本文重点研究两种永磁直线无刷电机:开关磁通直线电机(FSPMLM)和五相模块化永磁同步直线电机(MPMLSM)。首先,本文对FSPMLM的结构进行说明,并给出具体尺寸参数。分别从FSPMLM空载反电势的产生和永磁体磁场与电枢绕组磁场相互作用产生稳定推力两方面,对FSPMLM的工作原理进行分析。为验证有限元仿真的有效性,研制FSPMLM样机,对空载反电势及空载定位力进行测量,与有限元计算结果进行对比。随后,研究消除FSPMLM推力波动的方法。首先采用边端齿加装边端绕组的方法,推导边端绕组中所加补偿电流的类型,并对补偿电流与补偿力之间的线性关系进行校核。为避免边端绕组与相绕组之间的磁耦合,提出另一种模块化的补偿方法,即边端模块补偿法对推力波动进行补偿,并对两种补偿方法进行对比。其次,FSPMLM永磁体安装于一次侧,挤占绕组空间,影响FSPMLM的推力密度,因此对MPMLSM展开研究。针对五相MPMLSM采用的四种模块类型:平板型C型铁芯模块(PC-Core)、平板型E型铁芯模块(PE-Core)、圆筒型C型铁芯模块(TC-Core)、圆筒型E型铁芯模块(TE-Core),以获得单个模块最大平均推力为目标在相同模块体积下对重要尺寸进行优化;分析铁芯利用率对推力提升的影响。对比四种模块优化后的推力密度,选择TC-Core以及TE-Core组成完整的五相MPMLSM。最后,对五相PC-Core MPMLSM和PE-Core MPMLSM的推力表达式进行推导与分析,并采用不同的方法对两种MPMLSM的特定次推力波动进行消除。对比两种MPMLSM的推力密度、推力波动等电磁特性,选择PE-Core MPMLSM作为最终的电机方案;并对五相PE-Core MPMLSM进行数学建模,分析模块化结构对相绕组间互感的消除作用。依据建立的数学模型搭建位置伺服仿真模型,以验证PE-Core MPMLSM电磁参数的合理性。