论文题目: 动磁式直线压缩机理论与试验研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 化工过程机械
作者: 谢洁飞
导师: 童水光,金涛
关键词: 动磁式直线振荡电动机,动磁式直线压缩机,动力学分析,线性化,描述函数法,设计方法,控制方法
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本论文从开发高效制冷压缩机以实现电冰箱环保和节能的需要出发,以动磁式直线压缩机为主要研究对象,在查阅国内外大量文献,吸收相关学科的新思想、新理论、新方法、新技术的基础上,研制了一台电冰箱用动磁式直线压缩机样机,并采用理论研究、计算机仿真与实验研究相结合的研究方法,系统地进行了压缩机动力学分析、设计、优化、控制和相应的技术基础研究与试验研究。 在分析直线电动机机电能量转换规律的基础上,分别采用等效磁路法和基于等效体电流密度的磁场解析法两种方法,建立了动磁式直线振荡电动机数学模型,描述了电机电—磁—力之间的内在关系,重点推导了电机磁链与电磁推力公式,并与有限元数值分析进行了对比验证。 在分析动磁式直线压缩机工作原理的基础上,建立了压缩机的动力学模型,分别采用简单线性化和描述函数法两种方法对气体力进行了线性化,并与非线性的动力学模型进行了比较。采用描述函数法对气体力进行线性化得到的系统当量线性模型能基本反映系统的真实性能,从而有利于进一步分析压缩机的一些动态特性,为建立压缩机一套完整的设计和控制方法奠定了基础。在系统当量线性模型基础上进行的压缩机系统振动特性分析表明:动磁式直线压缩机必须工作在动子共振区域才能最有效地吸收激振能量。 在对动磁式直线压缩机理论分析的基础上,建立了一套动磁式直线压缩机的理论设计方法。重点对弹簧谐振频率、线圈电流密度、永磁体工作点的选择方法及其对压缩机功率和效率等主要性能的影响进行了分析,并推导了压缩机系统主要结构参数的计算公式。在此基础上研制了一台样机,并对样机进行了空载与负载试验,试验表明动磁式直线压缩机具有较高的效率和节能潜力。 在分析动磁式直线压缩机排气量调节原理和方法的基础上,介绍了通过绕组线圈磁链对压缩机活塞位置进行估计的方法,在此基础上提出了一套采用无位置传感器的压缩机系统控制方法,以实现压缩机活塞行程、余隙、平衡位置以及排气量的自动调节。 论文最后对主要研究成果和创新点进行了总结,进一步展望了未来的研究工作。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1．1 课题研究背景及意义
1．2 直线压缩机的工作原理与分类
1．3 直线压缩机的特点
1．4 直线压缩机的研究现状
1．4．1 国外直线压缩机的研究现状
1．4．2 国内直线压缩机的研究现状
1．5 论文的主要研究内容
第二章 动磁式直线振荡电动机电磁场统一建模与分析
2．1 概述
2．1．1 动磁式直线振荡电动机的结构与工作原理
2．1．2 动磁式直线振荡电动机的特点
2．1．3 直线电动机驱动技术的主要研究内容与方法
2．2 永磁材料及其数学模型
2．2．1 永磁材料的发展与类型选择
2．2．2 铷铁硼永磁体数学模型
2．3 基于等效磁路法的动磁式直线振荡电动机电磁场模型
2．3．1 磁路分析
2．3．2 磁路方程及其求解
2．3．3 磁能和电磁力
2．3．4 永久磁铁平均工作点
2．3．5 运行方程组
2．4 基于等效体电流密度的动磁式直线振荡电动机电磁场模型
2．4．1 目前国内外永磁直线电动机电磁场设计和分析模型
2．4．2 基于等效体电流密度的时空二维涡流瞬态电磁场整体分析模型
2．5 动磁式直线振荡电动机电磁场有限元分析
2．5．1 有限元数值分析数学描述
2．5．2 有限元分析几何模型与材料模型
2．5．3 解析分析与有限元数值分析结果对比
2．6 本章小结
第三章 动磁式直线压缩机数学模型
3．1 动磁式直线压缩机的工作原理和结构
3．2 动磁式直线压缩机数学模型
3．2．1 机械弹簧共振系统
3．2．2 电磁系统
3．2．3 系统运行方程组与状态方程
3．2．4 数学模型的求解
3．3 系统简单线性化当量模型
3．3．1 气体等效刚度与系统等效刚度
3．3．2 气毛体等效阻尼系数与系统等效阻尼系数
3．3．3 简单线性化当量模型方程组
3．4 系统描述函数法当量模型
3．4．1 描述函数法定义
3．4．2 气体力的描述函数
3．4．3 系统等效刚度与等效阻尼系数
3．4．4 描述函数法当量模型方程组
3．5 系统线性当量模型的稳态求解及其振动特性分析
3．5．1 线性当量模型的稳态求解
3．5．2 系统振动特性分析
3．5．3 直线振荡电动机效率
3．5．4 活塞行程振幅与外加电压的关系
3．6 系统模型的比较分析
3．7 本章小结
第四章 动磁式直线压缩机样机设计方法研究
4．1 概述
4．2 整体设计原则与主要内容
4．3 压缩机主要结构参数与性能指标分析
4．4 压缩腔体结构设计与分析
4．5 机械弹簧共振系统设计
4．6 动磁式直线振荡电动机设计
4．6．1 电磁设计
4．6．2 材料选择与结构设计
4．7 样机实例
4．8 本章小结
第五章 动磁式直线压缩机系统控制方法研究
5．1 概述
5．2 无位置传感器的活塞位置估计原理
5．2．1 无传感器技术的研究现状
5．2．2 活塞位置的估计方法
5．3 直线压缩机控制原理
5．3．1 空载特性分析
5．3．2 负载特性分析
5．3．3 输入电压波形分析
5．4 控制装置
5．5 本章小结
第六章 动磁式直线压缩机样机试验研究
6．1 引言
6．2 样机主要结构参数与试验装置
6．3 样机空载试验
6．4 样机负载试验
6．5 串联电容后样机负载试验
6．6 本章小结
第七章 总结与展望
7．1 主要结论
7．2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研项目情况
致谢
发布时间: 2006-05-10
参考文献
- [1].冰箱用动磁铁式直线压缩机动态优化设计的关键问题研究[D]. 赵科.浙江大学2014
- [2].直线压缩机用横向磁通永磁直线振荡电机系统研究[D]. 于明湖.浙江大学2011
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- [5].永磁直线电机的驱动特性理论及推力波动优化设计研究[D]. 潘开林.浙江大学2003
- [6].直线同步电机的特性研究[D]. 卢琴芬.浙江大学2005
- [7].高精度永磁直线电机端部效应推力波动及补偿策略研究[D]. 夏加宽.沈阳工业大学2006
- [8].大型压缩机动力学分析与噪声预测[D]. 刘成武.南京理工大学2006
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