陈曦1张华1陈楠2吴亦农21.上海理工大学,上海,2000932.中国科学院上海技术物理研究所,上海,200083摘要:为大冷量自由活塞斯特林制冷机研制了一台动磁式直线压缩机,利用实验测试系统,对动磁式直线压缩机的性能进行了研究,分析了改变压缩机频率、电压、电流、充气压力、动子质量、气缸活塞间隙等参数对动磁式直线压缩机性能的影响,研究表明:小动子质量、高充压、高频运行的直线电机将会有较大的输出功;直线压缩机运行频率应该接近其自然频率(85%～90%);间隙密封的大小能改变压缩机的自然频率,通过间隙的泄漏量正比于气缸内压力中图分类号:TB657文章编号:1004—132X(2009)16—1909—05ExperimentalStudyonDynamicsCharacteristicsofMoving-magnetLinearCompressorChenXi1ZhangHua1ChenNan2WuYinong21.UniversityofShanghaiforScience&Technology,Shanghai,2000932.ShanghaiInstituteofTechnicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,Shanghai,200083Abstract:Aprototypeofmovingmagnetlinearcompressorhadbeenmanufacturedsuccessfully.Inordertostudytheprototype,aperformancetestbenchwasbuilt.Bymeansofvaryingtheoperationandgeometryparametersoflinearcompressorincludingworkingfrequency,voltage,current,chargingpressure,massofpistonandclearance,theoverallperformanceoflinearcompressorhadbeenobtained.Itisfoundthatlightpiston,highchargingpressureandhighworkingfrequencywillbringlargeoutputpower;optimalworkingfrequencyshouldbeattherangeof85%～90%naturalfrequency.Theclearnesssealcaneffectoncompressornaturalfrequency,andtheleakageof引言随着系统集成度的不断提高,大冷量自由活塞斯特林制冷机在航天技术、红外技术、原子能技术、超导技术、低温物理、低温电子学、低温医学与低温生物方面得到越来越广泛的应用[1Ο3]。除了低温上的应用,自由活塞斯特林制冷机在中高温区的制冷能力也受到普遍的重视,并逐渐在普冷领域得到发展,已有斯特林制冷机用于冰箱领域的报道[4Ο6]。自由活塞斯特林制冷机多采用直线压缩机作为驱动源,相对动圈式结构,动磁式直线压缩机结构更紧凑、体积更小、动力更大、效率更高。作为自由活塞斯特林制冷机的驱动设备,动磁式直线压缩机对整机的结构和性能有着关键性的影响。对动磁式直线压缩机而言,运行频率、充气压力、活塞质量、输入电压、气缸间隙等因素的影响至关重要[7Ο9]。目前,国外对动磁式直线压缩机的研究和试验处于领先地位,有一套自己的设计方法,且产品质量很高,但出于技术保密,对外加以封锁。国内对动磁式直线压缩机的研究无论是广度,还是深度,与国外相比都存在较大差距,大大限制了直线压缩机的应用范围[10]。本文针对大冷量自由活塞斯特林制冷机研制了一台动磁式直线压缩机,从实验的角度分析了运行频率、充气压力、动子质量、电压和间隙对动磁式压缩机性能的影响,为国内动磁式直线压缩机的设计和改进研究提供实验参考。0动磁式直线压缩机及实验装置11.1动磁式压缩机本文设计的动磁式直线压缩机的实物如图1所示,表1列出了所设计动磁式直线压缩机的参数。收稿日期:2008—10—31基金项目:上海市教育委员会重点学科建设项目(J50502);上海市重点学科建设项目(S30503);上海高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金资助项目(563102)·1909·中国机械工程第20卷第16期2009年8月下半月该压缩机的共振频率可以通过固定输入电流并观察活塞振幅变化得到,当运行频率等于共振频率时,活塞振幅最大。2.1压缩机电压调节特性图3描述了当充气压力pg为112MPa、不同运行频率时,输入电压U与活塞行程之间的关系。实验所针对的压缩机单边间隙为20μm,活塞为铝合金。从图3中可以看出,在不同的运行频率下,活塞运动的行程与输入电压成较好的线性关系,而且,在不同的运行频率下,行程随电压增大而增大的速度不同。越接近45Hz,调节电压可以更有效的调节行程,通过实验证实该压缩机图1直线压缩机实物图表1直线压缩机参数1.2实验装置本实验系统主要包含位移测试系统、压力测试系统、电驱动系统三大模块。而对于参数调节模块,系统必须能够实现对输入电压、频率、...