2012年第1期（总231期）
文章编号：1006-2971(2012)01-0005-04
压缩机技术 Compressor
直线压缩机电机的瞬态磁场分析
毕研强
（清华大学航天航空学院传热与能源利用教育部重点实验室，北京100084）
摘要：动式直线压缩机具有高效、结构相对简单的特点。由于直线压缩机活塞与气缸壁之间的正压力很小，固此应用于直线压缩机的自润滑材料具有很长的寿命。采用有限元分析方法，对压缩机用直线电机进行了瞬态磁场计算，得到了直线电机的运行情况。分析表明直线电机设计较为合理，其运行可以满足压缩机基本的要求；分析了直线电机永醛体偏移所造成的影响，永磁体偏移0.1mm造成的侧向力大小达轴向力大小的13%。
关键词：直线电机；压缩机；有限元分析；瞬态磁场
中图分类号：TK124;TH45
文献标志码：A
Transient MagneticField Analysis of Linear Motor Used for Compressor
BI Yan-qiang
(Department of Engineering Mechanics,Heat Transfer and Energy Conversion - The Key Laboratory of Bejing Municipality,College of Aeronautics and Astronautics,Tsinghua University,Bejing 100084,China)
Abstract : Moving magnet linear compressor has the features of high efficiency and structure relatively simple. Because the vertical pressure between linear compressors piston and cylinder wall is little,the self lubricant ma terial used for linear compressor has long using life, The transient magnetic field of linear motor for compressor is calculated using finite element analysis method and the linear motors operation is obtained. The results show that the linear motors design is more reasonable and can meet the basie requirements of compressor. The impact of permanent magnets offset is also analyzed and the results show that lateral force is 13% of axial force if perma-nent magnet offset is 0. Imm.
Key words:linear motor;compressor;FEA;transient magnetic field
1引信言
随着航天热控制技术的发展，需要一种能应用于微重力环境的高效、体积质量小、可靠性高的压缩机。而普通压缩机在微重力环境下存在润滑油回流的问题1)。直线压缩机是一种利用电磁及机械振动原理驱动，借以提高气体压力的机械2]。在直线压缩机发明初期，主要应用于小排量场合，近年来随着永磁材料的迅速发展，已经逐渐应用于冰箱等家用电器[3]。由于没有曲柄连杆机构，直线压缩机的活塞是由直线电机动子直接带动下做直线运动，微重力环境中理想情况下活塞和气缸之间没有压力所以气缸和活塞之间不存在摩擦力。气缸和活塞之间可以采用自润滑材料进行密封，这样能够很好地
收稿日期：2011-11-07
延长压缩机自润滑寿命，不需要对其进行维护。因此直线压缩机具有结构紧漆、机械效率高、寿命长、易于实现无油润滑等优点[4]。直线压缩机的核心是直线电机，直线电机的性能对整个压缩机的性能优劣起着关键作用。本文研究对象是动磁式直线电机，其具有动子质量轻、磁力密度大、无引线或电刷的优点。
张金权[5)、叶晓平、马永寿(6]等人采用了磁路分析方法对电机电磁场进行了简化分析，得到了直线压缩机设计的指导参数，张金权还对直线压缩机的测控系统做了研究[}]。陈楠[8]等人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，运用直线电动机样机静态特性实验数据验证了数值分析的有效性。赵科等人用三维有限元方法计算了压缩机静止状态下的电磁力及磁链"}。国内对动磁式直线压缩机