大冷量斯特林制冷機用動磁式直線壓縮機關(guān)鍵部件及整機性能研究.pdf

1、≥活炙毽太冬SHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITY博士學位論文DoCToRALDISSEⅣ11ATloN論文題目壟壘童塹塹簽劍壘墊旦動壁式直線墨墮墊苤焦壹壁盈整扭!睦能塹究學科專業(yè)作者姓名型金魚堡婆墨猩陳楠指導教師堡塑整鍪墨查壅塹寶匠答辯日期!!!!!旦摘要機推力的一個重要特性。通過實驗和有限元研究，揭示了電機動子的空載平衡特性。指出電機動子存在一個不穩(wěn)定平衡點和二個穩(wěn)定平衡點，在實驗中，對其位置進行了測量。結(jié)合推力表達式

2、和有限元分析結(jié)論，闡述了這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和影響因素，為直線電機的優(yōu)化設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。在以上研究基礎(chǔ)上，在活塞運動力學平衡和驅(qū)動電路電壓平衡基礎(chǔ)上建立了自由活塞直線壓縮機整機數(shù)學模型。除了利用數(shù)值積分求解非線性控制方程外，還利用能量等價法對非線性方程進行了線性化，分別利用諧波法和矩陣運算得到了對應(yīng)的諧波解和理論解，并在此基礎(chǔ)上，建立了壓縮機機電仿真模型。利用Hurwitz定理，得到了自由活塞直線壓縮機運行的穩(wěn)定性充分條件。并對壓縮機

3、實際工作中剛度和阻足的變化對性能影響這一特性進行了理論抽象，運用時域分析法建立了分析數(shù)學模型，并得到了定量的描述方法。將壓縮機輸入頻率變化引起壓縮機性能變化這一現(xiàn)象對應(yīng)到直線壓縮機控制方程頻域分析上，得到了對壓縮機進行幅頻和相頻分析數(shù)學方法，為壓縮機運行頻率優(yōu)化選擇奠定理論基礎(chǔ)。利用搭建的動磁式直線電機實驗測試系統(tǒng)，結(jié)合直線壓縮機性能數(shù)學分析模型，對動磁式直線壓縮機性能進行了全面研究，包括改變壓縮機頻率(45Hz65Hz)、電壓(525

4、V)、電流(515A)、充氣壓力(08MPaI8MPa)、動子質(zhì)量(ALkFe)、氣缸活塞間隙(20／40ixIn)等參數(shù)，與理論模型相結(jié)合研究了壓縮機頻率特性、電壓調(diào)節(jié)特性、充氣壓力特性、’自然頻率特性、活塞氣缸泄漏特性。研究表明直線壓縮機活塞運動振幅和輸出的壓力波振幅與輸入電壓的振幅成線性關(guān)系。頻率越接近壓縮機共振點，調(diào)節(jié)特性越好；充氣壓力通過改變振子自然頻率來改變壓縮機的性能，與改變質(zhì)量不同，通過改變充氣壓力改變自然頻率并不會增大

5、動子的慣性力，在相同的壓力輸出情況下，電機功耗會較小。因此，小動子質(zhì)量、高充壓、高頻運行的直線電機將會有較大的輸出功；直線壓縮機運行頻率應(yīng)該接近其自然頻率‘(85％一90％)，這時壓縮機行程大，壓力波大，輸出功和效率都較高。間隙密封的大小能改變壓縮機自然頻率。通過間隙的泄漏量正比于氣缸內(nèi)壓力波。就壓縮機效率而言，應(yīng)盡量取小間隙，但是同時也要顧及到壓縮機制造工藝的影響。最后，對由動磁式直線壓縮機與氣動膨脹機耦合得到的大冷量斯特林制冷機性進