直线运动是工业和生活自动化系统中要实现的一种最基本的运动形式,直线电机的出现给直线运动的实现提供了新的更直接的方法。传统的方式例如气动、液压、珠丝杠等结构复杂、系统运行效率低。直线电机不需要中间的传动装置就可以直接实现直线运动,具有结构简单、高速度、精度高、响应速度快等诸多优点。圆筒形永磁直线电机更是拥有直线电机和永磁电机的双重优点。但圆筒形直线电机也有其缺点,推力波动大的问题直接影响着圆筒形永磁直线电机的伺服性能。本课题来自于国家自然科学基金项目——软磁复合材料的圆筒形永磁直线电机推力波动与材料铁耗特性研究。文中设计了一台圆筒形永磁直线电机,并针对直线电机推力波动形成的主要原因,对电机进行了仿真及优化。课题主要包括以下几个方面:首先,介绍了圆筒形永磁直线电机的工作原理和结构特点。选择合适的电机结构进行电机设计,结合理论分析及计算确定了电机的基本设计方法方案,并通过有限元软件Ansoft创建模型进行仿真,验证电机尺寸的合理性。其次,分析了圆筒形永磁直线电机推力波动产生的主要原因,针对直线电机端部力和齿槽力两个方面对电机进行了研究。阐述了初级长度对端部力的影响,计算出了初级铁心长度,对电机槽口宽度、次级充磁结构等进行了对比研究来减小电机磁阻力,并结合实际加工问题,最终确定了电机的制作方案。将最终方案与基本方案的仿真结果进行对比,验证了新方案对减小电机推力波动的有效性。测试电机的磁阻力,将实测数据与仿真结果进行对比,验证理论及仿真的实际效果。分析实测与理论仿真出现差异的原因,总结样机制作及实验过程的实际经验。最后,提出了这一种新的分析圆筒形直线电机端部力的方法,利用这种方法分析了电机斜端部受力情况,得到最佳的倾斜端部尺寸,并利用有限元仿真对该方法进行了验证。此外还分析了使用斜槽减小圆筒电机推力波动的可行性,并绘制出不同角度的斜槽圆筒形永磁直线电机模型,利用有限元仿真研究斜槽对电机推力波动影响,对比分析了不同斜槽角度对推力波动的影响,得到了最佳的斜槽量。本文对电机的设计及优化为今后设计圆筒形永磁直线电机提供了一定的实验数据和理论指导。