动磁式直线压缩机电机电磁力及能量转换效率的研究

摘要

动磁式直线压缩机是一种新型压缩机，它基于电磁振荡原理，利用直线电机作为驱动源，通过板弹簧将永磁体在电机气隙中的往复直线运动传递转换成活塞在气缸中的往复直线运动，从而完成对气缸内气体压缩做功过程。由于没有曲柄连杆机构的存在，因而具有结构紧凑、易于控制、低振低噪和高效节能等特点。它的应用场合非常广泛，既可以应用于普通制冷系统中，也可以作为振荡运动的驱动器应用于各种回热式低温制冷机中，是一种发展前景不可限量的新型压缩机。
　　本文针对动磁式直线压缩机，主要进行了如下几个方面内容的研究：
　　1.基于动磁式直线压缩机动力系统的受迫阻尼振动模型，对压缩机谐振系统的受力进行了分析，然后利用等效磁路法和磁共能分析方法，推导了动磁式直线电机中电机电磁力的表达式，并利用有限元分析方法分别分析了气隙高度、永磁体半径和永磁体厚度这三个电机结构参数对电机电磁力的影响。通过有限元分析结果和表达式计算结果的比较，验证了推导所得的表达式及其简化式的适用性。
　　2.利用电-力-声类比的方法，结合所推导的电机电磁力表达式，为动磁式直线压缩机建立了等效电路模型，并由该模型推导了压缩机电声能量转换效率的表达式以及该能量转换效率取得最大值的条件。最后，分别研究了电-力变量器两边的比值、电磁部分等效电阻、机械力学部分等效电阻这三个参数对于动磁式直线压缩机最高能量转换效率的影响关系。
　　3.针对板弹簧在动磁式直线压缩机中的重要意义，利用有限元分析方法，研究了板弹簧的槽宽和厚度这两个结构参数对其应力分布、径向刚度和轴向刚度的影响，并指出了板弹簧受力时的应力集中处。

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1 绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 直线压缩机的研究发展现状

1.3 本文的主要研究内容

2 动磁式直线电机电磁力的分析

2.1 本章引言

2.2 动磁式直线压缩机动力系统的受力分析

2.3 动磁式直线电机电磁力的等效磁路法分析

2.4 动磁式直线电机电磁力的有限元分析

2.5 本章小结

3 动磁式直线压缩机能量转换效率的分析

3.1 本章引言

3.2 动磁式直线压缩机等效电路模型分析

3.3 动磁式直线压缩机能量转换效率分析

3.4 本章小结

4 板弹簧性能的有限元分析

4.1 本章引言

4.2 板弹簧性能的有限元分析

4.3 本章小结

5 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录一 硕士期间发表的学术论文

附录二 硕士期间参与的科研课题