永磁同步直線電動機與同步旋轉電動機有許多相似之處,都是將電能轉換為機械能的電力裝置。當永磁直線電動機的初級三相繞組通人對稱三相交流電時,便會在氣隙中產生沿直線方向移動的行波磁場,在此行波磁場的作用下,次級的永磁體便力圖產生定向的直線運動,但由于次級固定,反作用力作用在初級動子上,使其做直線運動。然而,旋轉電動機的鐵心構成了圓環形的閉合磁路,而水磁直線電動機的定子鐵心磁路是長直的,兩端開斷,所以,所產生的縱向磁通分布如圖4~40
所示。很明顯,在初級兩端斷開處得磁通分布與中間部位的磁通分布不同,不但磁場較弱,而且發生了嚴重畸變,這就是所說得端部效應。由于鐵心及放置在槽中的繞組在兩端處不連續,所以各相之間的互感不相等,即使在初級繞組中供給三相對稱的交流電壓,也不會產生對稱的三相電流,這就形成了所謂的正序正向行波磁場、負序反向行波磁場合零序脈振磁場。后兩類磁場在次級運行過程中將產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稱了,仍然會由于
鐵心斷開而產生相對初級不移動的脈振磁場。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、反向磁場存在的現象,我們稱其為靜態縱向端部效應。引起永磁直線電動機推力波動的原因有多種:初級電流和反電動勢存在高次諧波、氣隙磁密波形非正弦性、齒槽效應、端部效應等,但直線電動機所特有的端部效應是最主要的影響因素。

端部效應可分為縱向端部效應和橫向端部效應兩類。
(1)縱向端部效應。縱向端部效應是由于繞組和鐵心為有限長而引起的特殊現象 進一步_可分為靜態縱向端部效應和動態縱向端部效應。靜態縱向端部效應對直線電動機的特性影響****,為敘述方便,簡稱為端部效應。靜態縱向端部效應會增加直線電動機的附加損耗,降低直線電動機的效率和引起推動的波動。
動態縱向端部效應是由于有限長的初級和無限長的次級之間的相對移動而產生的動態縱向端部效應會使直線電動機的端部氣隙磁場更加畸變,使靜態縱向端部效應加強。它會進一步增加電動機的附加損耗、降低效率和推力的波動。
(2)橫向端部效應。直線電動機的初級和次級的寬度都是有限長的,通常次級比初級寬一些,這種特點所產生的影響為橫向端部效應。
橫向端部效應使次級的電阻率增加,以及在次級上產生不穩定的偏心力。
對于永磁直線電動機,由于短初級縱向端部及次極永磁體的存在,即使在電動初級繞組不通電流的情況下,也存在著明顯的縱向端部效應力,這種情況,稱為空載端部效應力,它是引起推力特性波動的主要成分。空載端部效應力與短初級鐵心幾何尺寸、端部長度、氣隙長度、電動機極距、永磁體極寬等諸多因素相關。
直線永磁電動機的空載端部效應推力波動圖如圖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果。由圖可知,在三相繞組不通電流的情況下,波動力中只有一個低頻分量為電動機端部效應波動力,并且推力的平均值近似為零.
iq=4A和iq=8A時的直線永磁電機的推力特性圖分別如圖4—42和圖4-43所示。由圖可知,波動曲線的趨勢是一致的,平均推力隨電流增加而增加兩種方法的計算結果隨電流的增加而有偏差,并且波動推力的峰值隨電流的增加而增加,即波動的大小隨電流的大小而變化波動力曲線中含有一個低頻分量,以及寄生在其上的高頻分量 低頻分量為電動機端部效應波動力,而高頻分量則為齒槽效應波動力,高頻分量可以通過短初級斜槽及分數槽繞組等措加以削弱.
由以上各圖分析可知,直線永磁電動機的端部效應是引起推力波動的主要由原因而且是位移的周期性函數,由直線永磁電動機端部效應引起的推力波動的大小、合形狀,與初級電流的大小及鐵心的飽和程度有關。而且永磁直線電動機端部效應影響的大小,嚴格說來還與動子運動速度有關,其中空載端部效應占主要成分,這 也正是永磁直線電動機的主要特點之一。

永磁直線電動機端部效應的直接表現是電磁推力的周期性波動,破壞了推力平穩性。消除端部效應的措施有多種,可以在電動機的端部加專門的補償繞組,但這會增加電動機的重量和成本,控制上的難度也會增加;可以增加電動機的極數,來減小各繞組間阻抗的不對稱,抑制推力波動;可以加補償電氣元件,使三相繞組的阻抗對稱,減小推力波動。
對于抑制電動機推力波動的其他方法,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;采用分數槽繞組,也可以削弱推力波動;利用特殊的永磁材料及排列方式,產生特殊的磁場,可以很好地減小諧波,減小推力波動。
對于永磁直線電動機,磁路是影響端部效應的主要因素;采用多極方式,齒寬排列不相等方式,改變齒槽寬度方式,不等極數的方式和改變電動機兩端部磁導的方式,都將有效地削弱端部效應,減小推力的波動。另外,增加電動機初級兩端的齒寬的方法可以削弱端部效應的低頻分量影響,減小推力的波動。
端部效應是直線電動機特有現象。除此之外,直線電動機與旋轉電動機之間可以找到對應得相似關系。旋轉電動機旋轉速度ω對應直線電動機直線運動速度v且有關系式ω=(πτ)v;推動旋轉電動機運動的動力為轉矩,對應于直線電動機的推力。因此兩者具有相似的數學模型和機械運動方程式。