无槽永磁直线电机能够直接将电能转换为直线形式的机械能,具有体积小,推力密度高,无磁阻力,动态响应速度快等优点,在小功率皮革冲孔系统中具有良好的应用前景。但是,无槽型永磁直线电机较大的电磁气隙导致了电机在冲击运动过程中绕组损耗大、散热困难等问题,限制了电机的安全和可靠运行。为此,本文从电机损耗和电机散热两个方面出发,通过理论计算、有限元仿真和样机实验等方法,对无槽永磁直线电机冲击系统特性、电机磁场分布、电机集总参数热网络模型进行了求解和分析,研究降低电机损耗、提升电机散热能力的方法。论文的研究内容与主要结论如下:首先,对比了各类短行程永磁直线电机的电磁特性和结构特点,从而论证了无槽永磁直线电机应用于冲孔系统的合理性与必要性。在此基础上,建立了无槽永磁直线电机气隙磁密以及电磁力的解析计算模型,进一步讨论了无槽永磁直线电机的电磁特点。其次,建立了无槽永磁直线电机冲击运动的数学模型,分别采用解析法和数值法求解了直线冲击系统的系统特性。结果表明,就本文提出的无槽永磁直线电机而言,在获得相同的冲击动能的条件下,减轻电机动子质量和增加电机平均推力系数都有利于减小冲击损耗并缩短冲击时间。此外,系统的冲击效率会随着冲击动能需求的增大而降低。基于上述结论,结合无槽永磁直线电机的磁场分布特点,本文提出了异型铁轭结构的无槽永磁直线电机以减轻电机的动子质量。根据有限元分析和样机实验结果,异型铁轭结构能在减轻动子质量的同时保持电机电磁推力不受影响,为降低系统损耗、提升系统动态响应速度提供了一个可行的方法,同时也验证了系统特性研究的相关结论。最后,基于集总参数热网络模型对无槽永磁直线电机的温升及散热情况进行了分析,根据热网络模型的计算结果,电机表面散热系数较小是限制电机散热能力的一个重要因素,而原电机表面温升高、材料发射率低为提升电机表面辐射散热能力提供了条件与空间。因此,本文采用高辐射系数的碳纳米涂层材料处理电机铁轭表面,热网络模型计算结果和温升实验结果均表明,该方法能够明显增强表面辐射散热,从而有效地降低电机各部件的温升,拓展电机的安全可靠运行范围。本文的研究可为无槽永磁直线电机在皮革冲孔应用中的设计和优化提供参考。