电-气伺服阀是气动伺服系统的核心控制部件,广泛用于军工、航天及民用设备中。在某些特殊场合,电-气伺服阀的安装位置狭小,这就要求减小电-气伺服阀的体积并提高其功率密度,功率密度升高引起的温升对电动执行装置的响应性能、密封圈的密封性能和阀芯阀套的精密配合有较大的影响,过高的温升甚至会破坏电-气伺服阀,严重影响了电-气伺服阀的可靠性和寿命。因此,研究电-气伺服阀的温度特性并设计冷却结构,对提高电-气伺服阀的综合性能具有重要意义。为了提高电-气伺服阀的功率密度,本文研究了电-气伺服阀的温度特性,使用计算流体力学方法建立电-气伺服阀温度场-流场耦合模型,研究工作压力、电机电流对电-气伺服阀温度特性的影响,在此基础上针对高功率密度电-气伺服阀设计了散热装置。本文研究内容如下:首先,介绍了电-气伺服阀温度特性和冷却结构设计的研究背景和进展,分析了目前温度特性的主要研究方法和优缺点,选择使用计算流体力学法进行研究。介绍了电-气伺服阀温度特性涉及的传热学和流场相关理论,选择强迫对流风冷的方式对电-气伺服阀进行冷却。其次,以现有电-气伺服阀为研究对象,搭建了电-气伺服阀的磁场-热场-流场多场耦合数学模型和实验装置,在不同工作压力、不同电流和固定阀口开度下,研究了电-气伺服阀在工作介质冷却下的温度特性和电磁驱动特性。最后,针对高功率密度电-气伺服阀设计了散热装置,对用于给音圈电机主动散热的散热装置进行了仿真和实验研究,研究了散热装置压缩空气入口位置、入口数量和环形间隙对散热装置散热能力的影响,结果表明散热装置压缩空气入口在中部、入口为4个孔和环形间隙为1mm时的散热能力最好。并对设计的高功率密度电-气伺服阀进行了正弦跟踪响应实验,结果表明设计的高功率密度电-气伺服阀正弦响应的幅值比和相位差满足使用要求。本文在不降低电-气伺服阀响应性能的基础上,增加了小电机的额定推力且降低了稳态温度,提高了电-气伺服阀的功率密度,减小了电-气伺服阀的体积和质量,为电-气伺服阀的优化研究提供了理论支持。