1 引言
1.1 课题研究的背景与意义
悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性地连接起来。[1]其作用是在汽车行驶过程中传递车轮和车架之间的力和力矩，并缓和地面给车架的冲击载荷，衰减震动，保证汽车行驶的操纵稳定性和汽车的平顺性，以保证行驶安全性和车内人员的乘坐的舒适性。
随着社会的发展和人民的生活水平提高，人们对汽车的操纵稳定性和平顺性也越发重视，传统的被动悬架因为自身的局限性无法满足要求，而主动悬架的悬架系统的刚度和阻尼特性能根据汽车的行驶条件（车辆的运动状态和路面状况等）进行动态自适应调节，如通过作动器，实时向悬架系统输入一个可控的主动力，使悬架系统始终处于最佳减振状态，有效改善车辆行驶平顺性和操纵稳定性。因此，相比被动悬架，主动悬架更加符合当代社会的需求。
主动悬架主要包含执行机构和控制策略两大部分。其中，执行机构又称作动器，一般有液压执行机构、各种电动机作动器[2]等；而控制策略一般有最优控制、预瞄控制、鲁棒控制、模糊控制、神经网络[3]等，这些控制策略已经广泛应用于主动悬架之中。作动器作为主动悬架的核心组成之一，其性能的优劣直接影响着汽车的操纵稳定性和平顺性。因此对作动器的研究就至关重要。
随着电磁技术的发展，电机技术和主动悬架的作动器相结合，学者们开发出了电磁作动器。电磁作动器在电动机模式时，可以实现对悬架的主动控制；而电磁作动器在发电机模式时通过馈能电路可以实现车身振动能量回收利用，弥补了主动悬架能耗大，结构复杂等不足。[7]目前电磁悬架的研究多集中在采用何种控制算法，而对作动器的研究较少。针对这一点，本文设计一款圆筒型永磁同步直线电机，通过建立其数学模型，再进行电机初级尺寸、结构设计计算，并利用有限元软件Ansoft建立悬架作动器有限元模型，对其进行电磁场有限元仿真，得出作动器磁场分布情况。探讨作动器输入电压、运行速度、齿槽开口大小等结构参数对输出力的影响关系。
1.2 电磁悬架的国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1995年，日本茨城大学机械工程系学者Okada[4]等人设计了一种新的汽车悬架能量再生主动控制系统。将永磁直线交流电机作为再生能源和主动控制悬架来提高减振能力，并应用于四分之一汽车模型。利用LQ控制理论计算了理想力，根据理想控制力和执行器力之间的差值按比例驱动PWM开关。通过实验验证了该方法的有效性，并对其阻尼性能进行了测试。
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