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汽车工业的飞速发展，带来了严重的能源与环境问题，大力推进传统汽车节能减排和新能源汽车产业化，成为当前汽车产业亟须解决的重大课题，也是推动汽车产业可持续发展的紧迫任务。新能源汽车产业化是不久的将来汽车节能减排的重要发展趋势，然而在当前过渡发展时期，传统汽车的节能减排更具实际应用价值。

电磁驱动配气机构相比传统发动机内的凸轮驱动配气机构，能实现气门运动规律在运行范围内的全柔性化调节，使得发动机以最佳性能运行在各工况下，可显著提升发动机的动力性和节能环保性能。电磁驱动配气机构的核心驱动部件为电磁直线执行器，其能耗的高低和性能的优劣将直接影响到电磁驱动配气机构的配气系统能耗、高速运动下的适应性以及长时间稳定工作的可靠性等技术指标，进而影响到发动机的动力性和燃油经济性。因此，对电磁直线执行器的能耗及其降耗散热技术的研究具有重要的理论研究意义和实际应用价值。

本专著涉及发动机可变技术、直线电机应用、电磁原理、能量转换与传热等方面的内容，覆盖基础学科领域较广，且在国内外同领域内具有一定的先进性和创新性，可为电磁驱动配气机构及直线驱动装置领域的研究提供技术参考。

本专著获得国家自然科学基金青年项目（51605183）和江苏省高校自然科学研究面上项目（16KJB460004）的资助与支持，在此表示感谢。

至此，对所有为完成本书提供帮助和支持的专家和学者们表示由衷的感谢！

由于著者水平有限，书中难免会有疏漏或欠妥之处，恳请读者批评指正。

著者 

2016年12月

1绪论1

1.1概述1

1.2电磁驱动配气机构的研究现状2

1.3电磁直线执行器的发展及研究现状4

1.3.1直线电机的发展概述4

1.3.2直线电机的研究现状5

1.3.3电磁直线执行器的能耗研究7

2电磁直线执行器的能耗构成分析11

2.1电磁直线执行器的能量转换过程11

2.1.1电磁驱动配气机构的基本结构11

2.1.2电磁直线执行器中的能量转换12

2.1.3能耗构成及分类13

2.2能耗的数学模型13

2.3电磁直线执行器的电磁场有限元分析17

2.3.1有限元仿真软件17

2.4本章小结22

3电磁直线执行器的能耗变化研究24

3.1电磁直线执行器的能耗分布24

3.2变工况下电磁直线执行器的能耗分析26

3.2.1变发动机转速的能耗分析26

3.2.2变过渡时间的能耗分析28

3.3影响电磁直线执行器能耗的因素29

3.3.1铜耗的影响因素分析29

3.3.2铁耗的影响因素分析30

3.4电磁直线执行器的堵动测试试验31

3.4.3堵动状态下铁耗的规律探究35

3.4.4试验与仿真的对比36

3.5本章小结36

4电磁直线执行器的降耗方案研究38

4.1内芯切槽方案38

4.1.4方案的综合评价42

4.2磁瓦拼接方案42

4.2.1电磁直线执行器的永磁体布置形式43

4.2.2等效磁荷法建立磁场分布模型44

4.2.3拼接方案的效果对比46

4.2.4层次分析法确定最优方案48

4.2.5最优方案的试验验证50

4.3软磁材料优化选择方案51

4.3.1常用软磁材料的性能对比52

4.3.2铁钴合金与低碳钢对执行器性能的影响对比52

4.3.4方案的综合评价54

4.4降耗方案的综合分析55

4.5本章小结57

5电磁直线执行器的热分析58

5.1.1电磁直线执行器中热的产生58

5.1.2热传递的方式58

5.1.3总传热过程及总传热系数60

5.1.4电磁直线执行器中复杂的热交换60

5.2电磁直线执行器的温度场仿真64

5.2.1电磁场温度场的耦合64

5.2.3导热系数及对流换热系数的确定66

5.3电磁直线执行器的温升分布及变化规律66

5.4电磁直线执行器温升变化的影响因素69

5.4.1环境温度对执行器温升的影响69

5.4.2对流换热系数对执行器温升的影响71

5.5本章小结72

6电磁直线执行器的温升测试73

6.1温升测试方案73

6.2测温仪器与试验装置74

6.2.1测温仪器的选择74

6.2.2温升测试台架及装置75

6.4强制风冷措施的探究77

参考文献81

主要符号说明82