动圈式直线压缩机若干关键问题研究
目前电冰箱上广泛使用的制冷压缩机大多数是由旋转电机驱动的往复活塞式压缩机，其中转换机构（曲柄连杆机构）必不可少，但是该机构的引入造成压缩机的整体结构庞大，传递环节增多，传动效率降低，除此之外还带来了摩擦损耗、磨损、噪音等问题。直线压缩机与常规往复式压缩机的基本差异在于没有曲柄连杆机构，减少了相对运动的零件，因而大大减少摩擦损耗，并通过调节电压实现流量调节，在整个可变流量范围内效率都非常高。正是由于直线压缩机具有的这些传统压缩机无可比拟的优点，使其成为未来冰箱压缩机的一个极其重要的研究发展方向。本文围绕动圈式直线压缩机展开了研究工作：
(1)提出了一种由多层长短不一的硅钢片排列而成的磁路结构，这种结构在降低电机涡耗的同时，尽可能地减小了电机的结构尺寸。但传统的等效电路方法和有限元方法很难计算硅钢片间有间隙的铁芯的磁通分布问题。因此针对新磁路结构的特点，提出一种新的考虑铁芯磁阻的磁路模型，对铁芯磁路进行分层处理，铁芯每一层对应一段铁芯、气隙和磁铁，然后通过使总磁阻最小确定各层的磁通。并利用该模型结合机械动力学导出了直线压缩机的动力学和电压方程。在此基础上论文进行了大量的计算工作，分析了磁路结构中的多个关键参数如内外轭铁尺寸、线圈的大小、压缩机余隙、活塞行程以及工作频率等对直线压缩机性能的影响，在此基础上完成了直线压缩机的多参数优化设计。
(2)在分析现有流量调节法的基础上，以压缩机耗功少、效率高为目标，针对双向可控硅控制方法，提出一种新的现阶段更有效的直线压缩机流量调节方法，即余隙行程综合调节法。并通过大量的计算和分析，对流量与行程、余隙的关系以及影响压缩机效率的其它因素进行研究，得到流量调节时余隙和行程的设定方案。通过与余隙容积调节法和行程容积调节法相比较，从效率方面验证了余隙行程综合调节法的高效可行性。除了对流量调节方法的研究外，根据控制系统的需求，设计了以单片机为核心、采用双向可控硅控制的直线压缩机控制系统，包括开机、负荷运行、停机以及压缩机保护等功能，并设计了电路板，编写了相关程序。
(3)在理论分析的基础上，设计制造了一台直线压缩机样机。建立了直线压缩机性能测试实验平台。通过实验测试分析了直线压缩机运行中的各种损耗。实验验证了磁路结构改进后直线压缩机的铁芯损耗有了较大的降低。通过控制电路实现了直线压缩机的运行控制及流量调节。采用余隙行程综合调节法，在流量调节过程中直线压缩机保持较高的效率。
动圈式直线压缩机;曲柄连杆机构;磁路设计;参数优化设计;流量调节;摩擦损耗
浙江大学
博士
化工过程机械
吴荣仁;郑水英
2010
中文
TB652;TH122.1
138
2011-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）