便携式直线空气压缩机设计与研究 开题报告

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1、 1 / 7 毕业毕业设计设计（论文论文）开题报告）开题报告 题目： 便携式直线空气压缩机设计与研究 1 1 选题的背景、意义选题的背景、意义 压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及 石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电子、食品、医药、生化、国防、科 研等行业和部门1。空气压缩机是机电引气源装置中的主体，它是将原动（通常是电动机）的机 械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。空气压缩机被广泛应用于生活生产 的各个环节。因此对空压机的进一步改进设计和研发，对于整个国民经济的发展有着非常重要的 意义。 传统的活塞式空气压缩机

2、主要是由旋转电机驱动，这种压缩机的发展历史悠久，具有丰富的 设计制造和运行经验。 由于这种压缩机中存在曲柄连杆机构， 这会在活塞上了形成较大的侧向力， 加剧了活塞与气缸的磨损，影响了效率与寿命；其次，结构复杂，曲轴、连杆、轴瓦、滑块等部 件加工工艺复杂，成本高，易损件多；另外，传统活塞式压缩活塞噪音大，系统内部存在较大的 倾覆力矩，从而引起较大的振动和噪声；能量传递环节多，机械效率低(微型压缩机约消耗 15 电动机输入功率)，整机效率一般为 0.300.402，而且进一步提高该类压缩机的效率很难取得突 破。 在寻求高效节能压缩机的过程中，直线压缩机作为一种理想的替代机型被提了出来，并已进 行了

3、大量的研究。直线压缩机主要利用直线电机驱动技术驱动压缩机活塞做往复直线运动，根据 所采用的驱动源类型来划分直线压缩机，主要有：直线振荡电机驱动的压缩机、复合次级直线电 机驱动的压缩机以及直线步进电机驱动的直线压缩机等三种类型。而按电磁驱动方式不同，电磁 振动压缩机又可分为动圈式、动铁式以及动磁式1。直线压缩机具有以下一些显著的优点： (1) 总体结构紧凑、体积小。 (2) 摩擦少、噪音低、寿命长、可靠性高。 (3) 能耗低、效率高。 (4) 活塞行程可调、在变工况下有较高的效率。 (5) 适应性强、易实现无油润滑。 (6) 反应速度快、随动性能好。 正是由于直线压缩机具有的这些优秀特点，使它成

4、为未来微型压缩机的一个极其重要的研究 2 / 7 发展方向。尤其是在微型便携式压缩机领域。 其中的动磁式直线压缩机是一种被广泛应用的结构类型，其静子由内外铁芯组成, 外铁芯上 缠绕着环形的励磁线圈, 形成至少三个磁极。 动子由永久磁铁组成,通过支撑件与活塞、 弹簧连接 在一起。 工作磁场由两部分组成, 一部分是由励磁线圈产生的交变磁场;另一部分是由永久磁铁产 生的恒定磁场。在两个磁场的相互作用下,产生轴向的驱动力, 进而推动活塞往复直线运动3。由 于目前直线压缩机的应用主要集中在小功率的制冷领域，应用范围比较小1，而鉴于其中的动磁 式直线压缩机的独特结构和突出优点， 如果进一步提高其功率， 其

5、应用范围和前景必将更为广阔， 其经济效益和社会效益也将更加明显。在不久的将来，动磁式直线空气压缩机也许会成为微型便 携式压缩机领域的一种重要类型，这也本课题的研究意义所在。 2 2 相关研究的最新成果及动态相关研究的最新成果及动态 2.12.1 国外直国外直线线压缩机发展概况压缩机发展概况 国外对直线压缩机的研究开发已有几十年的历史,早期有代性的有荷兰飞利浦公司开发的动 圈型直线振动压缩机,以及美国 Sunpower 公司开发的一种用于脉管型低温制冷器的磁铁可动型直 线压缩机4。 90 年代后期,美国 Sunpower 公司开发了用于家用制冷机的直线马达制冷压缩机5,与 现有的家用往复式压缩机

6、相比,效率可提高 15%到 25%。日本松下、神钢、瑞典 Electrolux、巴西 Embraco 等海外主要白色家电和压缩机生产企业也都已处在开发阶段。 由于动磁式直线压缩机的诸多优点，它引起了众多研究机构的开发兴趣，是目前最有发展前 途并被广泛研究和开发的机型6。动磁式直线压缩机广泛应用在低温制冷领域，尤其是需要更大 制冷量，而且需要长寿命考核指标时，动磁式直线压缩机就成为主要选择7。由美国戈达德空间 飞行中心（GSFC）在 2002 年发射 Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager(RHESSI)飞船中 利用 Sunpower 公司的 M77B（77K4W）型动磁式斯特林制冷机为锗探测器提供低于 80K 工作 环境，制冷机寿命、可靠性及振动特性完全满足要求8。 就目前所掌握的各种文献资料来看，国外动磁式直线压缩机的民用化程度要远远高于其他类 型的压缩机， 美国的 Sunpower 公司和韩国的 LG 公司在动磁式直线压缩机的