在机床伺服系统中,直线电机直接驱动可以省去中间的变换环节,具有高精度、高速度、长行程等特点。法向力是引起电机推力波动的主要原因之一,本文对影响法向力的因素,以及减小法向力波动的措施进行了系统的研究。首先根据永磁电机和直线电机的特点,总结了永磁直线同步电机的电磁方案设计原则,并提出了设计方案。磁阻力是引起直线电机推力波动的主要原因,电磁设计方案应能有效较小磁阻力引起的推力波动,所以将磁导调制理论与分数槽理论相结合,应用于直线电机的设计之中。对产生法向力的原因进行了分析。法向力主要由永磁体与铁心之间的法向力、永磁体与行波磁场之间的法向力、永磁体与机床床身之间的法向力构成。研究了不同功角、不同电流,不同气隙条件下法向力的性质、平均值、以及法向力的波动幅值。功角不同时,永磁体与行波磁场之间的法向力可以为吸引力、排斥力或者没有吸引力。分析了电流对法向力的影响与功角有着较大的联系,不同功角时,随着电流的增加,对法向力可能产生增强或者减弱的不同作用效果。研究了采用不同的电磁设计方案来减小法向力或者法向力波动。从理论上分析了通过采用磁导调制理论设计直线电机、优化直线电机两边端错开相位角,以及采用两单元电机等措施可以显著的减小法向力的波动。通过有限元方法验证了理论分析的正确性。没有孤立的研究减小法向力波动的措施,在进行法向力分析的同时,同步观察磁阻力引起的推力波动的变化情况,以选取更优的设计方案。