动圈式直线压缩机若干关键问题研究

发布时间：2020-07-29 15:04

【摘要】：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。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH45
【图文】：

业领域中最鲜明的主题无疑是节能与环保。各国都在积极推效水平产品的消费者进行补贴，对生产高能效水平产品的制内，一年要消耗4x102OJ的商业能源。其中与建筑有关的能照明，这部分能耗占总能耗(包括生物质能)的420/012〕，产占与能源相关的C。:排放量的36%。其中工业化国家约消耗其中一半【习。电器电冰箱，虽然功率不大，但其工作时间长，总耗电量大，备。OECD(经济合作发展组织)国家家用电冰箱的能耗是3倍。在日本，电冰箱消耗了17%的住宅电能;在泰国，这一比年中国家用电器的耗电情况图，可以看出电冰箱的耗电量所电冰箱的用电情况都说明了电冰箱是耗能大户‘刁二。因此电冰。

需要采用专用的精密加工设备，另外密封要求也很高，在小制冷量范围内没有优势，用于电冰箱的旋转压缩机目前在中国已经没有生产「川。往复式压缩机由于已有长期的使用经验，其耐一久性好，可靠性高，广泛用于家用冰箱，如图1.2所示。其旋转电机提供的是旋转运动，通过曲柄连杆机构将旋转运动转化为活塞的往复直线运动。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功耗、磨损、噪音等问题，使得输入功率只有1/3得到有效利用(电效率约为30%)，而在商用制冷设备中，这个比例也仅有1/3至1/2。活塞!!!，...图1.2传统的往复式压缩机结构示意图

据直线电机运动部件的特点又可以分为:动圈式、动铁式以及动磁式〔2幻。1.2.1.1动圈式直线压缩机图1.4为动圈式直线压缩机结构原理图「细。该直线压缩机内扼铁内部装有气缸，外辘铁在内扼铁的外部，并与内骊铁之间形成一个气隙;线圈支架插入内、外骊铁形成的气隙中，线圈缠绕在线圈支架上;一对共振弹簧使线圈组件在内、外骊铁形成的气隙中连续的进行共振运动;吸排气阀组件安装在内辆铁上，用于控制活塞往复运动时的吸、排气。其工作原理是:当向线圈中通入交流电时一，线圈组件受到周期性电磁力作用进行往复运动，连接在线圈组件上的活塞便在气缸内部作直线往复运动，使由气缸、活塞、阀组件组成的压缩腔周期性膨胀压缩，于是制冷剂气体便通过进气阀片进入压缩腔，经过压缩后又排出。以上工作过程反复进行。七七二办、们二二二 二 ...}}}舌目 ---角角户一自自自一户‘‘匕 lllllllllll ]]]]]]]]]]]]]]]]]]]刃 刃刃从

【参考文献】

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本文编号：2774125