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新型节能制冷压缩机

    家用制冷压缩机的节能措施有多种：变频制冷压缩机、双转子制冷压缩机、模糊逻辑控制、微孔发泡、节能差压阀等。其中采用变频控制实现节能的方案正在得到广泛应用。由于采用变频制冷压缩机，要解决低速运转时的振动问题和润滑油供给问题，高速运转时的轴承负荷问题、摩擦和磨损问题，因此对制冷压缩机的设计和制造提出了更高的要求，控制系统也比较复杂，增加了成本。而直线电机驱动的活塞式制冷压缩机具有优良的控制性能，采用简单的控制环路可以通过调节扫气容积来直接实现能量调节，从而达到节能的目的。

    目前发达国家均采用微型低温制冷压缩机作为红外探测器件以及高温超导器件的冷源（通常提供液氮至液氢温区（约-200℃直至-150℃）的制冷温度），因为它更容易做到微型化、更高的可靠性和不受放置方向的限制等。低温制冷压缩机由低温制冷器和压力波发生器组成。其中压力波发生器是一种无阀型活塞-电机-体化设计的特种直线制冷压缩机，其电功转换效率可高达90%以上。美国宇航局及欧洲航天局从八十年代末至今发射的十余颗卫星均采用了这种制冷压缩机驱动的斯特林制冷压缩机，它是提高卫星有效载荷和延长卫星使用寿命的有效手段。目前，国外正在进行将这一高技术成果推向民用的研究。美国正在开发用于家用制冷机的直线马达制冷压缩机。这一项目由美国环保署（U.S.Environmental Protection Agency ，简称EPA）发起并启动研发，美国环保署、美国宇航局、投资公司等相继投入资金推动进一步的研究。

我们知道直线电机利用电能直接产生直线运动，它有突出的优点：

    结构简单：在需要直线运动的地方，采用直线电机可以实现直接传动，不需要一套将旋转运动转变为活塞直线往复运动的中间转换机构，因而使机器设备总体结构大大简化，体积大大缩小。

    反应速度快，随动性好：直线电机容易做到无刷无接触运行，动子在运动中毫无机械阻力，这是其它传统驱动装置无法竞争的优点。

    容易密封，随动性好：直线电机容易做到无刷无接触运行，动子在运动中毫无机械阻力，这是其它传统驱动装置无法竞争的优点。

    容易密封，适用性强：由于电机本身结构简单，又可做到无接触运行，因此容易密封，经过适当浸渍、涂封，它可在各种特殊环境中使用（包括液态物质中）。

    稳定可靠，寿命长：直线电机是一种直接传动的特种电机，可实现无接触传递力，没有什么机械损耗，故障少，几乎不需要维修，不怕震动和冲击，因此稳定可靠，寿命长。

此外，它还有控制方便、额定值高、精密定位和自锁等独特的优势。

    直线电机早在1845年就有人提出，但直到最近二、三十年才得到开发和应用。直线电动机的设计和研制要紧密结合它所在系统的技术要求，进行机电控制系统一体化设计。直线电机的发展和应用表明它只有向着其他驱动装置所不能满足的或使用旋转电机受到限制的领域发展，才能找到直线电机独特的应用领域和优秀的应用机型。目前用于红外探测器件和高温超导器件的低温制冷机使用一种微型、高效、高可靠性的直线往复振荡电动机来驱动活塞式超净气体压缩机。

    直线振荡电机有感应型直线振电机、推斥感应型直线振荡电机、直线同步振荡电机等。其中前两款直线振荡电机由于始终处于启动和制动状态，能量损耗大、效率低、发热利害，而且漏磁大、功率因数低。而采用直线同步振荡电机驱动的微型、高效、高可靠性的超净气体压缩机得到广泛的使用，激磁方式采用永磁式。这样既利用了直线电机可实现直线直接传动、无接触运行带来的结构简单、随动性好、适应性强、稳定可靠、控制性好等特点，又发挥了永磁式电机由于没有激磁绕组和对应的铜损而减少了电机体积和重量、提高了效率和成本等经济技术指标的优势。直线电机的主要缺点除了研究较少，掌握不够外，主要是没有很好的直线运动支承、动子和定子间气隙比旋转式电机大，使得功率因数及效率降低。