超精密短行程直线电机温度场分析及温升抑制

摘要

针对超精密短行程直线电机具有高推力密度、近零散热的工况特点,提出一种双边表贴式水冷结构从而达到抑制绕组温升及对热源进行热屏蔽的目的.首先,通过传热学公式与有限元模型相结合方式建立冷却结构的散热模型;在此基础上,建立短行程直线电机热网络模型,通过对该模型分析提出增加导热支路方法来抑制电机侧表面温升,有限元仿真计算结果表明侧表面温升得以有效抑制(10℃降至2℃以内).最终,通过样机实验验证了绕组在连续通以电流密度为19A/mm2的电流时,表面最高温升在2℃以内,实现超精密短行程直线电机的近零散热.研究结果不仅为超精密直线电机提供了一种有效的冷却方案,并且建立起的温度场模型为该类电机的优化设计提供了理论依据.