本文以双V型无铁芯永磁同步直线电机（PMSLM）为研究对象,该电机在改变线圈及永磁体形状的基础上,减少了气隙磁场中高次谐波含量并使得气隙磁场波形达到最佳正弦性,从而减小了电机的推力波动,提高了重复定位精度,因而能够较好的应用于超精定位系统中,但由于缺少铁芯的散热作用,双V型无铁芯PMSLM初级散热较为困难,致使电机初级温升过高,影响激光干涉仪检测精度,造成定位系统误差。因此,设计高效的双V型无铁芯PMSLM冷却系统显得尤其重要。本文研究内容具体如下:首先,本文基于对不同结构流道的分析,结合3D打印技术及双V型无铁芯PMSLM的具体结构和尺寸参数,提出一种一体化的双V型无铁芯PMSLM初级冷却结构。并通过流体场分析,验证了该冷却结构的流通性。其次,在双V型无铁芯PMSLM初级冷却结构设计的基础上,建立电机初级温度场三维简化分析模型。通过计算方法得到其绕组损耗密度,作为温度场仿真的热源。基于等效理论,对初级内部复杂的结构进行等效处理,得到其等效后的各种材料物性参数,赋予分析模型中。根据温度场仿真结果,得到不同入口流速下双V型无铁芯PMSLM初级温度分布,进而分析了不同入口流速对电机冷却结构性能的影响。通过绘制不同流速下初级最高温度曲线,得出最佳流速。再次,设计了双V型无铁芯PMSLM运动方案,采用气浮导轨作为电机的运动导轨,进行了电机与气浮导轨一体化结构设计,完成了初级冷却部件加工、线圈的绕制和灌封以及次级永磁体的安装固定。最后,进行了总体实验方案设计,搭建了双V型无铁芯PMSLM温升实验和了冷却实验平台,并对之进行调试,完成了相关实验。通过冷却实验结果与仿真结果独对比分析,发现其具有一致性,验证了仿真结果的准确性和可靠性。通过冷却实验结果与温升实验结果对比分析,验证了冷却结构的有效性。综上所述,本文针对双V型无铁芯PMSLM进行了冷却系统设计,分析了冷却结构流通性、冷却性能,得到了冷却液最佳入口流速,通过样机实验研究,验证了冷却结构的合理性及有效性,能够大幅降低双V型无铁芯PMSLM初级温升,满足超精定位系统的应用要求,对后续电机冷却系统设计具有现实指导意义。