电磁直线驱动装置作为驱动元件,能够直接将输入的电能转换为直线运动的机械能,满足于直线运动、大驱动力和平稳进给等应用场合,得到了广泛的关注。电磁直线驱动装置的动静态特性、损耗和温升特性是影响直线驱动领域稳定性的关键因素,现有对电磁直线驱动装置的研究方法相对离散,多追求静态大驱动力、动态高响应等输出特性,忽略了损耗和温升特性对驱动装置可靠性的影响分析,无法系统地获悉输出特性与可靠性之间的相互关系,进而不能很好地指导驱动装置的设计。针对上述问题,论文通过理论分析、仿真计算及试验对比相结合的研究方法,对研究对象电磁直线驱动装置进行参数优化及性能研究,系统、深入地分析了电磁直线驱动装置的动静态特性、损耗特性和温升特性间的相互关系及影响因素,为电磁直线驱动装置降损、温升补偿及进一步深入研究和规模化应用奠定了基础。本文的具体工作和研究内容如下:(1)完成了电磁直线驱动装置的构型设计与参数优化。以满足直驱式AMT换挡机构的驱动要求和有限的安装空间为切入点,明确了电磁直线驱动装置的设计指标;介绍了驱动装置的工作原理,完成了对电磁直线驱动装置的构型设计及材料的选择;建立了基于JMAG软件的电磁直线驱动装置有限元模型,明确了参数优化目标;引入驱动力最大波动率作为检验驱动力波动量的指标,综合考虑了驱动装置的峰值驱动力和驱动力最大波动率,考虑了驱动装置的结构紧凑型和可靠性,优化设计了各部件的结构尺寸。参数优化后的驱动装置轴向高度为124mm,直径为104mm,满足驱动装置的安装条件;峰值驱动力可达到1255N,驱动力最大波动率为22%,驱动行程为±12mm,满足驱动装置的性能需求。(2)分析了电磁直线驱动装置的动静态特性。以参数优化后的结构尺寸为实际尺寸,完成了电磁直线驱动装置样机的研制;搭建了静态特性测试台架,测试其静态特性,测量的驱动装置峰值驱动力为1201N,对比仿真分析的结果,仿真与试验误差为4.3%,验证了仿真模型的数据可靠性;用静态特性测试台架实际测量并计算的驱动装置的平均电机常数为41N/A;对电磁直线驱动装置的参数进行了测量评估,搭建了阶跃响应测试台架,分析研究了电磁直线驱动装置的动态响应特性,试验数据表明,电磁直线驱动装置响应时间为0.86ms,驱动力上升时间为3.79ms,系统相对稳定。(3)研究了电磁直线驱动装置的损耗特性。明确了电磁直线驱动装置的损耗构成,建立了损耗的数学模型;借助JMAG软件对电磁直线驱动装置无负载工况下的损耗进行了仿真分析;定性和定量的分析了激励电流持续时间、激励电流幅值和激励电流周期对损耗的影响;搭建了损耗试验测试平台,对驱动装置的铁损随电周期的变化规律进行了试验测试,对比仿真结果,最大误差为6.1%,吻合较好,充分验证了仿真模型的可靠性。(4)分析了电磁直线驱动装置的温升特性。研究了驱动装置温升的理论基础;基于JMAG软件温度场模块,分析了设定的特殊工况下驱动装置的温升情况;探究了驱动装置短时工作状态对温升的影响,归纳了因温升造成驱动装置失效的两种判定情况;经过仿真计算得到驱动装置的安全有效激励电流为9A,临界有效激励电流为22A;分析了欠压失效状态下驱动装置的静态输出特性,以不达到高温失效状态为前提,制定了欠压失效状态下的电压补偿方案,为后期温升补偿工作奠定了基础。