现代高档数控机床对直线进给伺服系统的性能提出越来越高的要求,研究直线伺服电机直接驱动技术具有很重要的意义。本论文分析了机床用大推力永磁直线伺服电机的推力波动原因,基于有限元电磁场计算理论进行了直线电机电磁场及推力波动计算,根据计算结果进行了大推力直线电机的电磁设计和机械结构设计。采用DSP芯片TMS320LF2407A设计制作了直线电机驱动系统模型。端部效应、齿槽效应是引起永磁直线伺服电机推力波动的主要原因,大推力直线伺服电机端部效应、齿槽效应更为显著,推力波动更为严重。为了削弱永磁直线伺服电机的推力波动,本文采用了基于磁导调制的永磁直线伺服电机设计方法,电机的初级采用开口槽,利用齿槽磁导与端部磁导相调制,使总磁导波均匀分布在奇数个永磁体磁极内。将磁导调制方法与分数槽绕组理论有机结合应用于永磁直线伺服电机的设计中,有效地削弱了永磁直线伺服电机端部效应引起的推力波动。另外,从直线电机生产工艺的要求出发,针对大推力永磁直线伺服电机的生产特点,进行了直线电机的机械结构设计。冷却系统采用水冷结构,同时很好地考虑了冷却件的机械加工问题。初级绕组采用单齿集中成型线圈,具有短距与分布效应,且有工艺性好、绕组端部短、推力密度高的特点。基于矢量控制原理,利用TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A构建了机床用永磁直线伺服电机的驱动系统模型,采用三菱公司的IPM模块PM30CSJ060完成驱动。驱动系统模型的硬件电路设计较完善,形成了基本的直线电机矢量控制软件框架,为以后开发先进的控制算法提供了基本的硬件基础与软件平台。