随着电机及电机控制技术的不断发展,直接驱动负载的电机系统已经开始逐步取代传统复杂传动机械结构的传动系统。作为直驱系统的典型代表,永磁同步直线电机(Permanent Magnet Synchronous Linear Motor,PMSLM)已经成为机床设备改进升级的首选方案。本文围绕着PMSLM设计及其控制系统进行了如下几方面的研究:参考旋转永磁电机的设计方法,推导出了适合永磁直线电机的主要尺寸公式,并针对1台800N的PMSLM进行电磁设计。分析了直线电机分数槽绕组极槽配合的特点,对比3种不同槽型结构对电机的磁场分布、反电势和空载损耗等性能的影响。结合等效磁网络和网孔磁通法,提出了一种PMSLM电感的解析计算方法,并通过有限元验证了该方法的有效性。建立了有限元仿真模型对电机设计方案进行仿真分析,验证了所设计电机可以达到技术指标要求。对PMSLM定位力的削弱进行研究,首先将定位力分解为端部力和齿槽力分别研究。分析了端部力的主要含有偶次谐波,采用优化铁心长度和端部齿不均匀气隙的方法对分别削弱端部力的2次和4次谐波分量,并讨论了斜极削弱端部力的优缺点。对比了单、双层绕组结构对齿槽力、和电感参数的影响,并采用斜极方式来削弱齿槽力。经过优化后,电机的定位力得到了极大的削弱。最后,推导了PMSLM数学模型,建立了Simulink环境下的PMSLM仿真模型。通过仿真分析研究适合PMSLM的矢量控制方法,并采用分析得到的q轴电流前馈补偿的方式来削弱高精度控制时的推力波动,并验证了控制方法的正确性。