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汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，帶來了嚴重的能源與環(huán)境問題，大力推進傳統(tǒng)汽車節(jié)能減排和新能源汽車產(chǎn)業(yè)化，成為當前汽車產(chǎn)業(yè)亟須解決的重大課題，也是推動汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的緊迫任務。新能源汽車產(chǎn)業(yè)化是不久的將來汽車節(jié)能減排的重要發(fā)展趨勢，然而在當前過渡發(fā)展時期，傳統(tǒng)汽車的節(jié)能減排更具實際應用價值。

電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)相比傳統(tǒng)發(fā)動機內(nèi)的凸輪驅(qū)動配氣機構(gòu)，能實現(xiàn)氣門運動規(guī)律在運行范圍內(nèi)的全柔性化調(diào)節(jié)，使得發(fā)動機以最佳性能運行在各工況下，可顯著提升發(fā)動機的動力性和節(jié)能環(huán)保性能。電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)的核心驅(qū)動部件為電磁直線執(zhí)行器，其能耗的高低和性能的優(yōu)劣將直接影響到電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)的配氣系統(tǒng)能耗、高速運動下的適應性以及長時間穩(wěn)定工作的可靠性等技術(shù)指標，進而影響到發(fā)動機的動力性和燃油經(jīng)濟性。因此，對電磁直線執(zhí)行器的能耗及其降耗散熱技術(shù)的研究具有重要的理論研究意義和實際應用價值。

本專著涉及發(fā)動機可變技術(shù)、直線電機應用、電磁原理、能量轉(zhuǎn)換與傳熱等方面的內(nèi)容，覆蓋基礎(chǔ)學科領(lǐng)域較廣，且在國內(nèi)外同領(lǐng)域內(nèi)具有一定的先進性和創(chuàng)新性，可為電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)及直線驅(qū)動裝置領(lǐng)域的研究提供技術(shù)參考。

本專著獲得國家自然科學基金青年項目（51605183）和江蘇省高校自然科學研究面上項目（16KJB460004）的資助與支持，在此表示感謝。

至此，對所有為完成本書提供幫助和支持的專家和學者們表示由衷的感謝！

由于著者水平有限，書中難免會有疏漏或欠妥之處，懇請讀者批評指正。

著者 

2016年12月

1緒論1

1.1概述1

1.2電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)的研究現(xiàn)狀2

1.3電磁直線執(zhí)行器的發(fā)展及研究現(xiàn)狀4

1.3.1直線電機的發(fā)展概述4

1.3.2直線電機的研究現(xiàn)狀5

1.3.3電磁直線執(zhí)行器的能耗研究7

2電磁直線執(zhí)行器的能耗構(gòu)成分析11

2.1電磁直線執(zhí)行器的能量轉(zhuǎn)換過程11

2.1.1電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)11

2.1.2電磁直線執(zhí)行器中的能量轉(zhuǎn)換12

2.1.3能耗構(gòu)成及分類13

2.2能耗的數(shù)學模型13

2.3電磁直線執(zhí)行器的電磁場有限元分析17

2.3.1有限元仿真軟件17

2.4本章小結(jié)22

3電磁直線執(zhí)行器的能耗變化研究24

3.1電磁直線執(zhí)行器的能耗分布24

3.2變工況下電磁直線執(zhí)行器的能耗分析26

3.2.1變發(fā)動機轉(zhuǎn)速的能耗分析26

3.2.2變過渡時間的能耗分析28

3.3影響電磁直線執(zhí)行器能耗的因素29

3.3.1銅耗的影響因素分析29

3.3.2鐵耗的影響因素分析30

3.4電磁直線執(zhí)行器的堵動測試試驗31

3.4.3堵動狀態(tài)下鐵耗的規(guī)律探究35

3.4.4試驗與仿真的對比36

3.5本章小結(jié)36

4電磁直線執(zhí)行器的降耗方案研究38

4.1內(nèi)芯切槽方案38

4.1.4方案的綜合評價42

4.2磁瓦拼接方案42

4.2.1電磁直線執(zhí)行器的永磁體布置形式43

4.2.2等效磁荷法建立磁場分布模型44

4.2.3拼接方案的效果對比46

4.2.4層次分析法確定最優(yōu)方案48

4.2.5最優(yōu)方案的試驗驗證50

4.3軟磁材料優(yōu)化選擇方案51

4.3.1常用軟磁材料的性能對比52

4.3.2鐵鈷合金與低碳鋼對執(zhí)行器性能的影響對比52

4.3.4方案的綜合評價54

4.4降耗方案的綜合分析55

4.5本章小結(jié)57

5電磁直線執(zhí)行器的熱分析58

5.1.1電磁直線執(zhí)行器中熱的產(chǎn)生58

5.1.2熱傳遞的方式58

5.1.3總傳熱過程及總傳熱系數(shù)60

5.1.4電磁直線執(zhí)行器中復雜的熱交換60

5.2電磁直線執(zhí)行器的溫度場仿真64

5.2.1電磁場溫度場的耦合64

5.2.3導熱系數(shù)及對流換熱系數(shù)的確定66

5.3電磁直線執(zhí)行器的溫升分布及變化規(guī)律66

5.4電磁直線執(zhí)行器溫升變化的影響因素69

5.4.1環(huán)境溫度對執(zhí)行器溫升的影響69

5.4.2對流換熱系數(shù)對執(zhí)行器溫升的影響71

5.5本章小結(jié)72

6電磁直線執(zhí)行器的溫升測試73

6.1溫升測試方案73

6.2測溫儀器與試驗裝置74

6.2.1測溫儀器的選擇74

6.2.2溫升測試臺架及裝置75

6.4強制風冷措施的探究77

參考文獻81

主要符號說明82