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新型節能制冷壓縮機

    家用制冷壓縮機的節能措施有多種：變頻制冷壓縮機、雙轉子制冷壓縮機、模糊邏輯控制、微孔發泡、節能差壓閥等。其中采用變頻控制實現節能的方案正在得到廣泛應用。由于采用變頻制冷壓縮機，要解決低速運轉時的振動問題和潤滑油供給問題，高速運轉時的軸承負荷問題、摩擦和磨損問題，因此對制冷壓縮機的設計和制造提出了更高的要求，控制系統也比較復雜，增加了成本。而直線電機驅動的活塞式制冷壓縮機具有優良的控制性能，采用簡單的控制環路可以通過調節掃氣容積來直接實現能量調節，從而達到節能的目的。

    目前發達國家均采用微型低溫制冷壓縮機作為紅外探測器件以及高溫超導器件的冷源（通常提供液氮至液氫溫區（約-200℃直至-150℃）的制冷溫度），因為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。低溫制冷壓縮機由低溫制冷器和壓力波發生器組成。其中壓力波發生器是一種無閥型活塞-電機-體化設計的特種直線制冷壓縮機，其電功轉換效率可高達90%以上。美國宇航局及歐洲航天局從八十年代末至今發射的十余顆衛星均采用了這種制冷壓縮機驅動的斯特林制冷壓縮機，它是提高衛星有效載荷和延長衛星使用壽命的有效手段。目前，國外正在進行將這一高技術成果推向民用的研究。美國正在開發用于家用制冷機的直線馬達制冷壓縮機。這一項目由美國環保署（U.S.Environmental Protection Agency ，簡稱EPA）發起并啟動研發，美國環保署、美國宇航局、投資公司等相繼投入資金推動進一步的研究。

我們知道直線電機利用電能直接產生直線運動，它有突出的優點：

    結構簡單：在需要直線運動的地方，采用直線電機可以實現直接傳動，不需要一套將旋轉運動轉變為活塞直線往復運動的中間轉換機構，因而使機器設備總體結構大大簡化，體積大大縮小。

    反應速度快，隨動性好：直線電機容易做到無刷無接觸運行，動子在運動中毫無機械阻力，這是其它傳統驅動裝置無法競爭的優點。

    容易密封，隨動性好：直線電機容易做到無刷無接觸運行，動子在運動中毫無機械阻力，這是其它傳統驅動裝置無法競爭的優點。

    容易密封，適用性強：由于電機本身結構簡單，又可做到無接觸運行，因此容易密封，經過適當浸漬、涂封，它可在各種特殊環境中使用（包括液態物質中）。

    穩定可靠，壽命長：直線電機是一種直接傳動的特種電機，可實現無接觸傳遞力，沒有什么機械損耗，故障少，幾乎不需要維修，不怕震動和沖擊，因此穩定可靠，壽命長。

此外，它還有控制方便、額定值高、精密定位和自鎖等獨特的優勢。

    直線電機早在1845年就有人提出，但直到最近二、三十年才得到開發和應用。直線電動機的設計和研制要緊密結合它所在系統的技術要求，進行機電控制系統一體化設計。直線電機的發展和應用表明它只有向著其他驅動裝置所不能滿足的或使用旋轉電機受到限制的領域發展，才能找到直線電機獨特的應用領域和優秀的應用機型。目前用于紅外探測器件和高溫超導器件的低溫制冷機使用一種微型、高效、高可靠性的直線往復振蕩電動機來驅動活塞式超凈氣體壓縮機。

    直線振蕩電機有感應型直線振電機、推斥感應型直線振蕩電機、直線同步振蕩電機等。其中前兩款直線振蕩電機由于始終處于啟動和制動狀態，能量損耗大、效率低、發熱利害，而且漏磁大、功率因數低。而采用直線同步振蕩電機驅動的微型、高效、高可靠性的超凈氣體壓縮機得到廣泛的使用，激磁方式采用永磁式。這樣既利用了直線電機可實現直線直接傳動、無接觸運行帶來的結構簡單、隨動性好、適應性強、穩定可靠、控制性好等特點，又發揮了永磁式電機由于沒有激磁繞組和對應的銅損而減少了電機體積和重量、提高了效率和成本等經濟技術指標的優勢。直線電機的主要缺點除了研究較少，掌握不夠外，主要是沒有很好的直線運動支承、動子和定子間氣隙比旋轉式電機大，使得功率因數及效率降低。