随着数控加工技术不断的要求实现高速和超高速化、精密和超精度化，永磁直线同步电动机(PMLSM)直接驱动技术在精密定位领域中得到了广泛的应用。直线电机伺服系统与传统的“旋转电机+滚珠丝杠”进给方式相比，虽然消除了机械传动链所带来的一些不良影响，但由于其本身的结构特性，要求在设计时努力提高电机推力和推力密度，采取各种有效措施减少直线电机的推力波动，否则零传动将失去原来所希望的意义。本文围绕PMLSM关键技术的研究展开，所做工作主要包括以下几个部分：首先，为了减少电机的体积，提高推力密度，对目前广泛应用的多极、少齿的结构和绕组进行了分析研究。合理的设计PMLSM的结构和绕组，归纳总结了这种特殊绕组在直线电机中的应用，并把这种绕组推广到一般化。对PMLSM的空载反电动势波形进行谐波分析，证明了这种绕组具有高的基波绕组因数和较低的谐波含量。其次，针对直线电机的齿槽效应和端部效应引起的Detent Force提出了一些优化措施。利用集中绕组分数槽和磁导调制相结合的方法对齿槽间的磁导波进行移相调制，有效的消除齿槽力。对直线电机固有的端部效应，提出了优化初级长度的方法对两端部磁导的相位进行调制，优化了初级长度，有效的削弱了端部作用力。在优化初级长度的基础上，提出了两单元段间相移的办法进一步削弱了端部作用力。在以上工作的基础上，得出了一个极距下的Detent Force的波形图。最后，通过单元电机的比较，得出了这种特殊绕组电机的参数计算方法。实测空载反电动势值与理论值比较，误差在1％以内。推导出了PMLSM的电磁功率及推力方程等；在讨论了力角特性的基础上，重点深入分析了频率对电磁功率与推力的影响和在矢量控制状态下电机的运行特性。编制了电磁计算程序，对电机进行了矢量控制有限元计算。开发出了一台永磁直线同步电动机。