电机是可以将清洁能源电能直接转换成机械能的动力装置,传统应用中的电机多为各种旋转交直流电机。永磁同步电机和其他传统电机相比,具有更高的功率密度和运行效率,因此越来越受到人们的青睐。在一些特定的领域,如:大型望远镜驱动系统、机器人关节以及雷达指向机构等扫描系统中,不需要电机驱动负载完成360°的圆周运动,负载只需要在某一特定角度绕轴心线不断做往复运动。针对这一特定领域,结合轴向磁通盘式电机的高转矩密度,本文提出了一种双定子轴向磁通永磁弧形电机(Arc-Linear Axial Flux Permanent-Magnet Synchronous Machine,AL-AF-PMSM),并对线形电机电磁性能进行了详细的研究,具体研究内容如下所述:针对轴向磁通电机复杂的磁路结构,结合数值分析里复化Simpson公式离散积分的思想,提出了基于复化Simpson公式的二维等效模型法,将AL-AF-PMSM复杂的三维模型转化为一系列二维直线电机模型来研究,并通过与三维有限元仿真结果对比验证了该方法的正确性。对线形电机里空载齿槽转矩与极槽配合之间的关系进行了深入的理论研究,提出了反向槽结构用来削弱线形电机里的齿槽转矩波动。通过添加补偿绕组的方式消除了该反向槽结构引起的三相空载反电动势不对称,并将此反向槽结构及补偿绕组应用在对AL-AF-PMSM转矩特性优化上。采用双定子配合的方式削弱AL-AF-PMSM里的边端力矩波动:1)调整每个定子铁心角度,削弱每个定子所产生的边端力矩波动;2)保持每个定子铁心角度不变,调整它们所引起边端力矩的相位,使之相互抵消进一步削弱边端力矩波动。针对AL-AF-PMSM里转子边端和定子边端靠近时,次边端效应引起负载转矩波动骤增的情况,优化了转子边端永磁体的形状,从而优化了所研究AL-AF-PMSM的平稳运行范围。测量分析双定子直线电机样机的空载定位力以及增加补偿绕组前后的空载反电动势,通过实验验证了理论分析的正确性。