永磁同步直線電動(dòng)機(jī)與同步旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)有許多相似之處，都是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電力裝置。當(dāng)永磁直線電動(dòng)機(jī)的初級(jí)三相繞組通人對(duì)稱三相交流電時(shí)，便會(huì)在氣隙中產(chǎn)生沿直線方向移動(dòng)的行波磁場(chǎng)，在此行波磁場(chǎng)的作用下，次級(jí)的永磁體便力圖產(chǎn)生定向的直線運(yùn)動(dòng)，但由于次級(jí)固定，反作用力作用在初級(jí)動(dòng)子上，使其做直線運(yùn)動(dòng)。然而，旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的鐵心構(gòu)成了圓環(huán)形的閉合磁路，而水磁直線電動(dòng)機(jī)的定子鐵心磁路是長(zhǎng)直的，兩端開斷，所以，所產(chǎn)生的縱向磁通分布如圖4～40
所示。很明顯，在初級(jí)兩端斷開處得磁通分布與中間部位的磁通分布不同，不但磁場(chǎng)較弱，而且發(fā)生了嚴(yán)重畸變，這就是所說(shuō)得端部效應(yīng)。由于鐵心及放置在槽中的繞組在兩端處不連續(xù)，所以各相之間的互感不相等，即使在初級(jí)繞組中供給三相對(duì)稱的交流電壓，也不會(huì)產(chǎn)生對(duì)稱的三相電流，這就形成了所謂的正序正向行波磁場(chǎng)、負(fù)序反向行波磁場(chǎng)合零序脈振磁場(chǎng)。后兩類磁場(chǎng)在次級(jí)運(yùn)行過(guò)程中將產(chǎn)生阻力和增加附加損耗。退一步講，即使采取了一些措施使三相電流對(duì)稱了，仍然會(huì)由于
鐵心斷開而產(chǎn)生相對(duì)初級(jí)不移動(dòng)的脈振磁場(chǎng)。上述由于鐵心斷開所引起的各相繞組互感不等及脈振磁場(chǎng)、反向磁場(chǎng)存在的現(xiàn)象，我們稱其為靜態(tài)縱向端部效應(yīng)。引起永磁直線電動(dòng)機(jī)推力波動(dòng)的原因有多種：初級(jí)電流和反電動(dòng)勢(shì)存在高次諧波、氣隙磁密波形非正弦性、齒槽效應(yīng)、端部效應(yīng)等，但直線電動(dòng)機(jī)所特有的端部效應(yīng)是最主要的影響因素。
端部效應(yīng)可分為縱向端部效應(yīng)和橫向端部效應(yīng)兩類。
(1)縱向端部效應(yīng)。縱向端部效應(yīng)是由于繞組和鐵心為有限長(zhǎng)而引起的特殊現(xiàn)象 進(jìn)一步_可分為靜態(tài)縱向端部效應(yīng)和動(dòng)態(tài)縱向端部效應(yīng)。靜態(tài)縱向端部效應(yīng)對(duì)直線電動(dòng)機(jī)的特性影響****，為敘述方便，簡(jiǎn)稱為端部效應(yīng)。靜態(tài)縱向端部效應(yīng)會(huì)增加直線電動(dòng)機(jī)的附加損耗，降低直線電動(dòng)機(jī)的效率和引起推動(dòng)的波動(dòng)。
動(dòng)態(tài)縱向端部效應(yīng)是由于有限長(zhǎng)的初級(jí)和無(wú)限長(zhǎng)的次級(jí)之間的相對(duì)移動(dòng)而產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)縱向端部效應(yīng)會(huì)使直線電動(dòng)機(jī)的端部氣隙磁場(chǎng)更加畸變，使靜態(tài)縱向端部效應(yīng)加強(qiáng)。它會(huì)進(jìn)一步增加電動(dòng)機(jī)的附加損耗、降低效率和推力的波動(dòng)。
(2)橫向端部效應(yīng)。直線電動(dòng)機(jī)的初級(jí)和次級(jí)的寬度都是有限長(zhǎng)的，通常次級(jí)比初級(jí)寬一些，這種特點(diǎn)所產(chǎn)生的影響為橫向端部效應(yīng)。
橫向端部效應(yīng)使次級(jí)的電阻率增加，以及在次級(jí)上產(chǎn)生不穩(wěn)定的偏心力。
對(duì)于永磁直線電動(dòng)機(jī)，由于短初級(jí)縱向端部及次極永磁體的存在，即使在電動(dòng)初級(jí)繞組不通電流的情況下，也存在著明顯的縱向端部效應(yīng)力，這種情況，稱為空載端部效應(yīng)力，它是引起推力特性波動(dòng)的主要成分�？蛰d端部效應(yīng)力與短初級(jí)鐵心幾何尺寸、端部長(zhǎng)度、氣隙長(zhǎng)度、電動(dòng)機(jī)極距、永磁體極寬等諸多因素相關(guān)。
直線永磁電動(dòng)機(jī)的空載端部效應(yīng)推力波動(dòng)圖如圖4—41所示。圖中曲線是分別采用虛功和麥克斯韋張力法而得到的結(jié)果。由圖可知，在三相繞組不通電流的情況下，波動(dòng)力中只有一個(gè)低頻分量為電動(dòng)機(jī)端部效應(yīng)波動(dòng)力，并且推力的平均值近似為零.
iq=4A和iq=8A時(shí)的直線永磁電機(jī)的推力特性圖分別如圖4—42和圖4-43所示。由圖可知，波動(dòng)曲線的趨勢(shì)是一致的，平均推力隨電流增加而增加兩種方法的計(jì)算結(jié)果隨電流的增加而有偏差，并且波動(dòng)推力的峰值隨電流的增加而增加，即波動(dòng)的大小隨電流的大小而變化波動(dòng)力曲線中含有一個(gè)低頻分量，以及寄生在其上的高頻分量 低頻分量為電動(dòng)機(jī)端部效應(yīng)波動(dòng)力，而高頻分量則為齒槽效應(yīng)波動(dòng)力，高頻分量可以通過(guò)短初級(jí)斜槽及分?jǐn)?shù)槽繞組等措加以削弱.
由以上各圖分析可知，直線永磁電動(dòng)機(jī)的端部效應(yīng)是引起推力波動(dòng)的主要由原因而且是位移的周期性函數(shù)，由直線永磁電動(dòng)機(jī)端部效應(yīng)引起的推力波動(dòng)的大小、合形狀，與初級(jí)電流的大小及鐵心的飽和程度有關(guān)。而且永磁直線電動(dòng)機(jī)端部效應(yīng)影響的大小，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)還與動(dòng)子運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，其中空載端部效應(yīng)占主要成分，這 也正是永磁直線電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)之一。
永磁直線電動(dòng)機(jī)端部效應(yīng)的直接表現(xiàn)是電磁推力的周期性波動(dòng)，破壞了推力平穩(wěn)性。消除端部效應(yīng)的措施有多種，可以在電動(dòng)機(jī)的端部加專門的補(bǔ)償繞組，但這會(huì)增加電動(dòng)機(jī)的重量和成本，控制上的難度也會(huì)增加；可以增加電動(dòng)機(jī)的極數(shù)，來(lái)減小各繞組間阻抗的不對(duì)稱，抑制推力波動(dòng)；可以加補(bǔ)償電氣元件，使三相繞組的阻抗對(duì)稱，減小推力波動(dòng)。
對(duì)于抑制電動(dòng)機(jī)推力波動(dòng)的其他方法，還有采用斜極或斜槽的方式，可有效地削弱高次諧波和齒諧波；采用分?jǐn)?shù)槽繞組，也可以削弱推力波動(dòng)；利用特殊的永磁材料及排列方式，產(chǎn)生特殊的磁場(chǎng)，可以很好地減小諧波，減小推力波動(dòng)。
對(duì)于永磁直線電動(dòng)機(jī)，磁路是影響端部效應(yīng)的主要因素；采用多極方式，齒寬排列不相等方式，改變齒槽寬度方式，不等極數(shù)的方式和改變電動(dòng)機(jī)兩端部磁導(dǎo)的方式，都將有效地削弱端部效應(yīng)，減小推力的波動(dòng)。另外，增加電動(dòng)機(jī)初級(jí)兩端的齒寬的方法可以削弱端部效應(yīng)的低頻分量影響，減小推力的波動(dòng)。
端部效應(yīng)是直線電動(dòng)機(jī)特有現(xiàn)象。除此之外，直線電動(dòng)機(jī)與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)之間可以找到對(duì)應(yīng)得相似關(guān)系。旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ω對(duì)應(yīng)直線電動(dòng)機(jī)直線運(yùn)動(dòng)速度v且有關(guān)系式ω=(πτ)v；推動(dòng)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力為轉(zhuǎn)矩，對(duì)應(yīng)于直線電動(dòng)機(jī)的推力。因此兩者具有相似的數(shù)學(xué)模型和機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式。
