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1.1 本课题的研究意义和研究目的
国外对直线压缩机的研究从理论到试验，从试验到应用以至到现在的推广应
用经历了几十年的时间，并形成了完善的设计理论和方法，其生产出的产品技术
先进、性能优越、质量可靠。国内要在直线压缩机研究上有突破赶上发达国家水
平，需要更多的投入和更多人的参与。展望未来，首先应进一步完善直线压缩机
的理论研究，然后改进直线压缩机的试验装置，通过试验来进一步优化压缩机的
理论设计，并最终建立一套完整的直线压缩机设计方法。
本课题通过学习直线压缩机的结构原理，搭建测试台架，并且利用软件
LabVIEW 设计测试系统，采集直线压缩机的各种运行参数, 通过数据分析为研究
直线压缩机的运行特性和性能提供试验数据, 为开发经济、高效的控制系统打下
理论及试验基础。为压缩机的进一步优化和控制系统的设计奠定了基础，并为直
线压缩机应用于新能源汽车提供参考数据。
1.2 直线压缩机的发展历史
直线压缩机在国外的研究已经有几十年的历史，它最早是被应用于斯特林型
和脉管型微型低温制冷器的压力波发生器[2]
。由于其结构紧凑，体积小、重量轻，
符合微型低温制冷器的结构设计要求，而且具有振动小、效率高等特点，克服了
传统往复活塞式压缩机结构复杂、转速低、排气不连续和需要润滑系统的缺点[3]，
使其成为航天和军事红外技术领域中微型低温制冷器不可替代的关键设备[4]。如
图1-1是荷兰飞利浦公司开发的一种利用动圈型直线振动装置作为压缩机的驱动
器的斯特林型制冷机的构造 。这种制冷机又被称为自由活塞型(Free—piston
type)制冷机。 由于线圈和活塞在机械上相连结，因此当线圈中流过交流电流，活塞就上下
运动，从而压缩工质输出压力波。如图1-2是美国Sunpower公司开发的一款脉管
型低温制冷机从图中可知这种制冷机采用了磁铁可动行直线压缩机作为压力波的
发生器，使整机结构十分紧凑。 直线压缩机的优点显著，人们很早就认识到了这种压缩机民用化开发的潜力，
并纷纷投入资金研究开发[6]。其中法国的BARTHALON公司在上世纪70年代中期就
首先研制成功了一种电磁振动式空气压缩机。美国、日本在购买其专利后，大量
制造投入市场[7]
，如日本制造的A105-0920型空气压缩机[8]
。中国在80年代也在
引进、吸收的基础上开发了自己的产品，如汕头液压件厂生产的 DCQ系列空气压
缩机[9]
，北京小型压缩机厂生产的电磁吸引膜片式系列压缩机等。但这个时期的
产品由于受到技术水平(特别是硬件水平)的限制，排气压力低，效率提高得也不
明显，使其只能靠其结构小巧、使用方便的特点应用于一些需求压力不高的场合，
如水产培苗、养殖充气增氧，宾馆、饭店的鲜活水产品的增氧，以及科研、医院
细胞培养箱中空气、
及天然气源的供给。而且由于永磁材料价格昂贵，
使整机的价格偏高[10]
。由于上述缺点使它无法取代当时市场上成熟的家用传统型
往复压缩机。
近年来一方面由于技术水平的进步，包括迷宫密封和气体轴承技术、控制技
术水平等都有很大的提高；另一方面西方国家的环境保护压力不断加大，迫使它
们不断加大对寻求制冷工质替代方法的投入，而直线压缩机容易实现无油润滑的
特点可以克服工质替代中替代工质与润滑油的兼容性的最大问题，使得直线压缩
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