errors, a model is developed to analyze load distribution of ball screw with errors in various load conditions are theoretically investigated. Negative errors makes the load on ball or guiding grooves in corresponding position smaller, even there is no contact in the position when the negative errors reaches certain value. Positive error makes the load bigger. If error heights are assumed to be normally distribution random, the load distribution without error is average value of that in random-error contact. It is valuable for equilibrating load distribution to correct nut groove. The simulation results show that model proposed in this paper is significant to study characteristics of ball screw with regard of errors.

本文提出了计算表面电机气隙磁通量密度分布的分析方法。首先，建立了表面电机磁场的分析模型，给出了磁标量位的拉普拉斯方程以及一系列边界条件。然后用分离变量法获得了永磁体在气隙中产生的磁场强度和磁通量密度的分析表达式。最后将分析结果与实验结果进行对比，证明了分析方法的正确性。为进行表面电机对比研究、优化设计和机械动力学建模提供了基础。

表面电机是应用于微米/纳米制造和超精密加工中的定位装置。应用有限元方法，提出了表面电机的磁场分析方法。首先应用ANSYS的电磁部分建立了表面电机的二维有限元模型。然后根据磁场和电流的基本关系，应用面电流模拟方法，建立了永磁体的数学模型，并计算了它的相对磁导率。在此基础上，结合表面电机基本结构，定义所用材料的基本属性，采用ANSYS的平面单元PLANE13和远场单元INFIN110对模型进行网格划分，并在气隙处对网格进行加密。网格的边界条件满足狄利克莱（Dirichlet）边界条件。根据表面电机的通电方式给与永磁体位置相对应的绕组加电流密度J，电流方向与Z轴平行。最后，通过ANSYS的后处理器，获得了表面电机的气隙磁场通量线和磁感应强度分布图。对某些点的磁感应强度值与用传统的解析方法所得到的结果进行比较，其结果基本吻合。为进行表面电 机的动力学分析与设计制造提供了依据。本文提出的数值解法，也同样适用于永磁直线电机。

A method of optimal design for minimization of magnetic density ripple in Surface Motor without Finite Element Analysis (FEA) data is described. By using motor geometric parameters obtained by this optimal design method, magnetic density ripple minimized and force maximized motor is developed and tested by experiment.