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在人类对宇宙探索过程中,对天文望远镜提出了更高的要求。天文望远镜正朝着探测距离长、精度高以及范围广的方向发展。这就要求与之相应的驱动装置的具备高转矩和高控制精度。本文开展大口径天文望远镜用弧线电机电磁设计研究,采用直驱运行方式,可满足大口径天文望远镜的发展需求。论文分析了国内外研究现状,提出了一种圆筒式弧线永磁同步电机(CAPMSM)。以CAPMSM为研究对象,开展了工作原理、绕组设计、结构优化、力矩波动抑制、电磁特性等方面研究。论文的主要工作包括以下几个方面:(1)介绍大型天文望远镜的发展历史,概述了大口径望远镜的驱动方式的研究现状、大口径望远镜用弧线电机的应用现状以及望远镜用弧线电机的研究难点。(2)对圆筒式弧线永磁同步电机结构和工作原理的分析,给出了圆筒式弧线永磁同步电机的设计步骤,确定了电机的基本尺寸。(3)提出交叉绕组的连接方式解决三相绕组空间不对称问题,通过有限元分析方法验证了交叉绕组的连接方式在抑制力矩波动上有效性。(4)分析气隙长度、槽口宽度、极弧系数等方面对磁阻力矩的影响,提出了基于分数槽结构、单块转子的周向弧线角度、多块转子间的空间弧线角度、Halbach充磁方式等优化方法,达到减小电机力矩波动的目的。(5)对优化后的电机模型进行电磁特性分析,通过有限元仿真验证了优化后的模型,具有更好的转矩特性、更低的空载反电动势的谐波畸变率。