现代高档数控机床对直线进给伺服系统的性能提出越来越高的要求,研究直线伺服电机直接驱动技术具有很重要的意义。本论文分析了机床用大推力永磁直线伺服电机的推力波动原因,基于有限元电磁场计算理论进行了直线电机电磁场及推力波动计算,根据计算结果进行了大推力直线电机的电磁设计和机械结构设计。采用ANSYS对电磁场进行有限元分析,计算出磁场分布和力。端部效应、齿槽效应、法向力是引起永磁直线伺服电机推力波动的主要原因,大推力直线伺服电机端部效应、齿槽效应更为显著,推力波动更为严重。为了削弱永磁直线伺服电机的推力波动,本文采用了基于磁导调制的永磁直线伺服电机设计方法,电机的初级采用开口槽,利用齿槽磁导与端部磁导相调制,使总磁导波均匀分布在奇数个永磁体磁极内。将磁导调制方法与分数槽绕组理论有机结合应用于永磁直线伺服电机的设计中,有效地削弱了永磁直线伺服电机端部效应引起的推力波动。另外,从直线电机生产工艺的要求出发,针对大推力永磁直线伺服电机的生产特点,进行了直线电机的机械结构设计。初级绕组采用单齿集中成型线圈,具有短距与分布效应,且有工艺性好、绕组端部短、推力密度高的特点。本文还介绍了磁悬浮工作原理及系统组成,在分析电磁悬浮力的基础上,建立了磁浮进给系统的单铁数学模型,对所建立的模型在平衡点附近进行了线性化处理,获得系统状态方程和传递函数。在此基础上设计出PDF控制器,利用MATLAB进行了仿真。