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航空作动装置通过执行飞行控制系统的指令实现舵面的偏转，从而调整飞行器的飞行姿态和轨迹，其性能的优劣直接影响到飞行器的运行品质。直线作动器作为航空作动装置的核心部件，克服其在机械卡死、机械磨损、可靠性不足等方面的弊端是本领域亟待解决的技术难题。本文基于磁力传动技术，对兼具高可靠性、高推力密度的磁力丝杠直线作动器（Magnetic Screw Linear Actuator，MSLA）开展研究。将MSLA与永磁电机集成设计，构建磁力丝杠集成电作动器（Magnetic Screw Integrated Electric Actuator，MSEA），为MSEA在航空航天等高要求领域的应用奠定理论和实验基础。本文的研究内容涉及磁力丝杠传动技术、新型拓扑结构设计、螺旋磁路等效、磁场调制机理、解耦式集成设计以及实验验证等方面，主要研究成果包含以下几个方面：
1.基于MSLA的结构特点，对螺旋磁路结构进行研究。建立解析数学模型，剖析MSLA力能密度的提升原理。揭示MSLA的运行机理，指出“转矩-推力”、“角度-位移”的转化原则。推导MSLA功率方程、电磁推力方程，确定影响力能密度的关键参数，为MSLA的一般性优化设计提供理论依据和技术参考。
2.分析对比不同拓扑结构MSLA的工作原理、推力密度、电磁效率、不可逆退磁以及机械应力。为了进一步提升MLSA的力能密度，开展内置式、聚磁式MLSA拓扑结构研究。揭示不同充磁方式、磁极装配对MSLA电磁性能的影响，为MSLA的新型拓扑结构设计提供思路。
3.研究了螺旋磁路的等效设计，在保证永磁材料高剩磁的前提下，提出分段磁体燕尾齿结构和表嵌式结构。实现了螺旋磁路高精度、高机械强度的设计，降低了永磁体的分段数量和加工复杂度，解决了高性能螺旋磁路制造困难的问题，为MSLA的实验测试奠定基础。
4.基于磁场调制机理，提出磁场调制式MSLA结构，进一步保证了MSLA的力能密度。剖析了磁场调制式MSLA的运行机理，阐明了三维螺旋分布的磁场与磁导的作用效果，分别研究了磁场调制式MSLA结构在圆周方向和直线方法的磁场调制机理，为实现MSLA的多自由度运行提供参考。
5.研究了MSEA的集成设计方案，形成一种在机械上耦合、磁路上解耦的新型集成结构。阐述了永磁电机的选型与设计原则，分析了磁体充磁方向、机械装配、轴承选型等关键因素对MSEA电磁性能的影响。剖析磁力耦合传动中存在的非线性阻尼现象，建立MSEA的等效数学模型，分析MSEA的动态性能。
6.加工制造表贴式MSLA样机，并搭建了测试平台，实测了表贴式MSLA的推力性能和“角度-位移”关系。随后，加工了MSEA样机，并搭建软硬件实验测试平台，实测了作动系统的反电势、推力、转矩以及动态往复等特性，验证所研究的MSEA设计的正确性。
1.基于MSLA的结构特点，对螺旋磁路结构进行研究。建立解析数学模型，剖析MSLA力能密度的提升原理。揭示MSLA的运行机理，指出“转矩-推力”、“角度-位移”的转化原则。推导MSLA功率方程、电磁推力方程，确定影响力能密度的关键参数，为MSLA的一般性优化设计提供理论依据和技术参考。
2.分析对比不同拓扑结构MSLA的工作原理、推力密度、电磁效率、不可逆退磁以及机械应力。为了进一步提升MLSA的力能密度，开展内置式、聚磁式MLSA拓扑结构研究。揭示不同充磁方式、磁极装配对MSLA电磁性能的影响，为MSLA的新型拓扑结构设计提供思路。
3.研究了螺旋磁路的等效设计，在保证永磁材料高剩磁的前提下，提出分段磁体燕尾齿结构和表嵌式结构。实现了螺旋磁路高精度、高机械强度的设计，降低了永磁体的分段数量和加工复杂度，解决了高性能螺旋磁路制造困难的问题，为MSLA的实验测试奠定基础。
4.基于磁场调制机理，提出磁场调制式MSLA结构，进一步保证了MSLA的力能密度。剖析了磁场调制式MSLA的运行机理，阐明了三维螺旋分布的磁场与磁导的作用效果，分别研究了磁场调制式MSLA结构在圆周方向和直线方法的磁场调制机理，为实现MSLA的多自由度运行提供参考。
5.研究了MSEA的集成设计方案，形成一种在机械上耦合、磁路上解耦的新型集成结构。阐述了永磁电机的选型与设计原则，分析了磁体充磁方向、机械装配、轴承选型等关键因素对MSEA电磁性能的影响。剖析磁力耦合传动中存在的非线性阻尼现象，建立MSEA的等效数学模型，分析MSEA的动态性能。
6.加工制造表贴式MSLA样机，并搭建了测试平台，实测了表贴式MSLA的推力性能和“角度-位移”关系。随后，加工了MSEA样机，并搭建软硬件实验测试平台，实测了作动系统的反电势、推力、转矩以及动态往复等特性，验证所研究的MSEA设计的正确性。