轻量化高效线性压缩机设计与实验研究

线性压缩机为线性分置式斯特林制冷机的动力源,压缩机的效率基本决定了整机的制冷效率。本文设计出一款轻量化高效线性压缩机,采用Redlich型动磁式直线电机结构,通过向量分析法模型对线性压缩机进行动力学设计,通过试验验证设计并进行优化。     

冰箱用直线压缩机系统开发

直线压缩机具有效率高、结构简单、体积小、容量调节性能优异等优点,是目前冰箱用压缩机的一个发展热点。文中介绍了冰箱用直线压缩机的结构设计、动磁式直线电机设计及直线电机的控制方法。     

一种内嵌型斯特林制冷机的探讨

探讨一种内嵌型斯特林制冷机,特点之一是膨胀机与压缩机分布在同一轴线上,并将膨胀机内嵌于压缩机内部,实现结构简短的目标;特点之二是压缩机中压缩气缸与电机中动子固连,在直线电机驱动下往复运动,与固定的压缩活塞形成压缩腔;特点之三是分置管内置于压缩活塞内部。同时根据热力学参数及结构参数,对制约整机性能的关键部件直线电机及回热器进行优化设计,从理论上验证此种结构的可行性。     

新型动磁式直线压缩机电机的改进设计

研制了一种新型直线压缩机驱动用动磁式直线振动电动机。建立了电动机磁路物理模型,并对电动机动子动力学模型进行了求解,得到了电磁驱动力的基本要求,分析了电动机参数对动子运动特性和电动机性能的影响。运用电磁场有限元方法对动磁式直线电动机电磁场模型求解,磁通分布揭示了电磁力产生机理,分析并优化了不同于传统直线电机的设计方式。数据分析揭示了动磁式直线电动机力-位移-电流之间的关系,为压缩机和电动机控制系统设计奠定了基础。     

高效斯特林制冷机性能实验研究

围绕某型号研制任务需求,自主研制了一种气动分置式斯特林制冷机,制冷机采用动磁式直线电机驱动、压缩机对置结构,压缩机及膨胀机均采用膜片弹簧支撑方式。基于sage软件完成整机热力学、结构相关设计,针对影响制冷机的主要因素：密封间隙、充气压力和膜片弹簧刚度开展了相关的理论和试验研究,获得了压缩机与膨胀机最佳的匹配状态,样机在60 W_AC输入功率下制冷量不低于3 W/80 K,制冷机效率可达5%以上。     

斯特林制冷机直线电机磁性材料模拟分析与应用

直线电机磁性材料的选择对斯特林制冷机的性能具有重要影响。应用电机电磁场理论和有限元分析方法,建立动磁式直线电机的电磁场模型,基于Ansoft Maxwell软件对几种常用磁性材料的电磁场进行有限元分析,得到了相应的电磁推力和磁感应强度分布。经过分析比较,选择铷铁硼、铁钴钒和硅钢作为电机磁性材料,研制的斯特林制冷机应用于5L深冷冰箱,获得了-150℃的低温环境,对应温度的制冷量为7W。     

动磁式双定子直线压缩机动态特性仿真研究

针对一种动磁式双定子直线压缩机,在分析电机运行原理的基础上,建立其等效磁路模型,推导了气隙磁链、电磁力、电磁力系数、反电动势系数和电感等重要控制参数的解析公式,并通过有限元计算对解析结果进行验证。根据控制参数计算结果,对直线压缩机系统的动态特性进行仿真研究。重点分析了电机电流、动子位移和速度随时间变化规律及活塞振幅随频率变化特性。研究结果对直线压缩机活塞的行程控制、弹簧系统的谐振设计以及后续的控制系统设计提供重要理论依据。     

大冷量长寿命斯特林制冷机压缩机研究

论述了大冷量长寿命斯特林制冷机直线压缩机的结构和原理,对电机磁路进行了优化设计,获得了22.5N/A的电机比推力。将此压缩机与冷指直径为20mm的膨胀机进行进行了匹配试验,获得6.5W/80K的制冷量。     

百瓦级气体轴承斯特林发电机研究

气体轴承斯特林发电机具有效率高、寿命长、体积小和重量轻等优点。为满足空间电源对效率及重量的苛刻要求,本设计斯特林发电机采用气体轴承支撑消除活塞磨损,并采用动磁式直线发电机、高效回热器等技术。通过建立等温模型和参数修正,对斯特林发动机进行参数设计。搭建气体轴承斯特林发电机实验台,在热端温度350℃、20℃水冷散热工况下,得到38.6W电功率输出,整机效率11%。其成功研制可为我国未来空间探测用电源的研制奠定基础。     

动磁式直线压缩机电磁特性分析及实验

设计开发了一种动磁式直线压缩机样机,利用磁路分析法对直线压缩机的静态特性进行定性分析,得到了电磁力、磁链关于电流、位移以及直线振荡电机结构参数之间的函数关系.又利用电磁场的二维有限元参数化分析进行定量分析,精确计算了不同位置和电流下的电磁力和磁链.修正了磁路分析的计算结果.为研究其动态特性,将有限元静态分析与状态方程法相结合,建立了动力学模型,并利用4阶Runge-Kutta法求解状态方程.实验证明,此动态特性仿真方法是有效的,样机的性能能够满足冰箱压缩机的前求.     

Experimental study on variation of acoustical resonance frequency of duct with orifice depending on periodic motion

Recently, a linear compressor has been actively developed to improve the energy efficiency of home appliances, such as refrigerators. Unlike a reciprocating compressor, the suction part of a linear compressor is periodically moving. Therefore, the suction valve and the muffler constituting the suction part are periodically moving. However, up to now, there has been no research into the characteristics of the sound propagation in a periodically moving acoustic system. Thus, in this study, characteristics of sound propagation in a periodically moving acoustic system were investigated for the first time. Among a variety of acoustic filters used in a suction muffler, the change in the orifice impedance has been observed because this change is considered to be easily affected by periodically moving. Due to difficulty in measuring the orifice impedance in a periodically moving acoustic system, the change in the orifice impedance was predicted from the change in the input impedance of the suction muffler that included orifice. The experiments were carried out while changing the diameter and the pattern of orifice as well as length of the duct. As a result of experiments, the impedance of periodically moving orifice was changed depending on diameter, pattern of orifice and frequency band. Therefore, if periodically moving orifice was used to design a suction muffler in linear compressor or acoustic system, the change in the orifice impedance should be taken into consideration.     

高效率电磁驱动直线压缩机的研究

本文设计了一台用以驱动热声制冷机的永磁长动圈式无阀型线性压缩机。文章从基本的方程出发给出了线性压缩机设计的思路。在数值计算方面细致地考察了线性压缩机各参数,如动质量、弹簧刚度、频率响应以及声学负载等参数的影响,为实际模型的设计提供了参考。     

小型动磁直线电机驱动压缩机研究

建立了小型动磁直线电机压缩机运动理论模型,数值分析结论与实验结果验证了样机的磁路设计,获得了13.0N/A的电机比推力,电机理论效率为78%。压缩机与冷指为Φ10的气动膨胀机进行匹配试验。获得压缩机的最佳工作频率48—50Hz,电机效率71%,电机效率比理论值小7%。     

静压气体轴承支撑的线性压缩机低频输出特性研究

气体轴承是线性压缩机的一种新型支撑方式,可消除活塞与气缸之间的磨损,提高压缩机的寿命。为了清晰了解气体轴承在低频下的特性,对气体轴承支撑的Redlich线性压缩机输出能力进行了模拟。气体轴承在低频下的稳定性以及压缩机的输出能力特性研究,可进一步拓展气体轴承在线性压缩机和斯特林制冷中的应用。     

制冷用线性压缩机结构设计与动力分析

介绍了制冷用线性压缩机结构中活塞组件、容量调节机构和气阀等设计选型的解决方法,提出一种以R134a为工质,冷量为2kW的线性压缩机设计方案。建立线性压缩机动力系统数学模型,并对模型中主要非线性因素气体力进行分析,以活塞运动方向为判据区分压缩机的工作过程,最后通过MATLAB/Simulink平台建模仿真,分析动力系统设计参数对制冷用线性压缩机动力性能的影响。     

一台低速压气机的失速前扰动分析

本文应用小波的方法对一台三级、低速、轴流压气机的动态实验数据进行了分析。所分析的数据点的范围从压气机发生旋转失速前1000转开始,分析结果表明:失速前扰动的出现是间歇性的,即扰动出现、发展、消失、再出现、再发展、再消失。将所有沿圆周方向布置的传感器信号一起分析,失速前扰动形成的团沿圆周方向旋转。而且,越接近失速点,失速前扰动团沿圆周方向传播的距离相对越长。同时,表明结构的不均匀产生在第七传感器和第一传感器之间。     

弯曲动叶对跨音轴流压气机性能的影响

对具有弯曲动叶的跨音轴流压气机性能的数值研究表明,反弯曲动叶中通道激波沿径向倾斜角度最大,在顶部移向下游,在中部移向前缘,提高了失速裕度,但也增加了中部损失,反弯曲动叶级效率最低。正弯曲动叶中通道激波在顶部前移,失速裕度下降,通道激波近似为径向,负荷沿叶高分布均匀,气动效率最高。通道激波位置合理分布是弯曲动叶改型设计成功的关键。     

直线压缩机驱动热声型低温热声制冷机研究

直线压缩机驱动的热声型低温热声制冷机是获得低温的一种重要制冷技术,它利用直线压缩机往复运动产生的声波驱动脉管产生热声制冷效应而工作。文中报道了由中国科学院理化所和深圳市中科力函热声技术工程研究中心联合研制的系列液氮温区低温热声制冷机,其效率达到22%,为目前国际上所有公开报道的各类热声制冷机中的最高效率。该系列低温热声制冷机在低温下无运动部件、可靠性高,在红外探测器、高温超导滤波器等低温电子器件冷却方面具有重要应用前景。此外,还将对下一步的研究进行简单的介绍。     

压缩系数可控的光脉冲压缩器

提出了一种压缩系数可控的光脉冲压缩器.该脉冲压缩器主体包括梳状色散分布光纤（CDPF）和喇曼放大器两部分.梳状色散分布光纤由多段色散位移光纤和单模光纤拼接而成,具有喇曼增益介质的功能.对一给定的光脉冲序列,可以通过控制泵浦功率实现脉冲压缩器的压缩率可调.通过对非线性薛定锷方程的数值模拟,这一光脉冲压缩器的性能得到了验证.当光脉冲在CDPF中传输时,脉冲得到压缩并且被放大.对喇曼泵浦功率来改变可以得到不同的输出脉宽.通过优化CDPF的结构,得到了喇曼泵浦功率和压缩系数之间很好的线性关系.     

压缩机背腔作为脉冲管制冷机气库的研究

脉冲管制冷机是一种重要的小型低温制冷机,通常高频脉冲管制冷机采用惯性管加气库的调相方式,然而较大的气库降低了系统的紧凑性。对于直线压缩机,其背腔也具有较大的体积,为提高系统的紧凑性,本文进行了使用压缩机背腔作为气库用于调相脉冲管制冷机的研究工作。研究结果表明采用这种方案的制冷机是可行的,当背腔体积足够大时,通过调整惯性...