直线电机能够将电能直接转换为机械能,输出直线运动,具有噪音小、结构简单、定位精度高、响应时间短等优点。随着制造业模块化、智能化、集成化发展趋势,直线电机广泛应用于军用电磁弹射器、轻轨电车、自动化加工中心,近年来还被使用在一些高档智能家具中。由于磁路在直线电机的定子铁心前后端部断开,畸变的磁场使电机在运行过程中受到磁阻力的影响,产生推力波动,恶化了电机的运行;同时由于动子铁心齿的聚磁能力,在动子移动过程中,随着铁心齿和永磁体的相对位置改变,吸引力也发生着变化,带来齿槽效应,影响了电机定位精度。因此本文从永磁同步直线电机设计入手,对电机进行了仿真分析和结构优化,主要包括如下几个方面:1.通过理论推导以及经验公式,给出了一套永磁同步直线电机设计的整体流程,对电机的磁场,槽数和极数之间的配比进行了分析。2.建立了永磁同步直线电机端部推力波动和端部法向力波动的数学模型,根据模型,提出采用端部多齿结构抑制电机推力波动的方法,并通过仿真分析进行验证,以一12槽10极直线电机为例,将端部推力波动下降到22.4%。通过比较不同端部多齿结构的磁场分布和工作情况,进一步完善了端部结构优化理论。3.对永磁体斜极结构进行分析,研究了永磁体斜极电角度对电机平均推力以及推力波动的影响,在保证电机95%和90%平均推力的情况下,确定了斜极永磁体电角度选取范围。给出永磁体倾斜角和电角度之间的联系,为斜级永磁体选型提供依据,在此基础上结合永磁体三维温度场,在6槽5极直线电机实例中给出了永磁体最佳倾斜角为81°。4.设计了一平移自动门的直线电机,根据永磁同步直线电机的设计流程,结合抑制电机推力波动的优化分析,给出了具体的设计实例。