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低温与超导低温技术Ｃｒｙｏ．＆Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．

第３６卷第９期ＣｒｙｏｇｅｎｉｃｓＶｏ１．３６Ｎｏ．９

小型动磁直线电机驱动压缩机研究

陆国华，曲晓萍，吴亦农

（中国科学院上海技术物理研究所，上海２０００８３）

摘要：建立了小型动磁直线电机压缩机运动理论模型，数值分析结论与实验结果验证了样机的磁路设计，获得

了１３．０Ｎ／Ａ的电机比推力，电机理论效率为７８％。压缩机与冷指为中１０的气动膨胀机进行匹配试验。获得压缩

机的最佳工作频率４８－－５０Ｈｚ，电机效率７１％，电机效率比理论值小７％。

关键词：斯特林压缩机；小型动磁直线电机磁路；磁路；电机效率、

Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｌｉｇｈｔｍｏｖｉｎｇ—ｍａｇｎｅｔｌｉｎｅａｒｍｏｔｏｒｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ

ＬｕＧｕｏｈｕａ，ＱｕＸｉａｏｐｉｎｇ，ＷｕＹｉｎｏｎｇ

（ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００８３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｏｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｄｒｉｖｅｎｂｙｍｉｎｉａｔｕｒｅｍｏｖｉｎｇｍａｇｎｅｔｈｎｅａｒｍｏｔｏｒｗａｓｓｅｕｐ．ｔＴｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎ

ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｎａａｌｙｓｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｉｓｍｄｏｅ１．Ａｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆａｃｔｏｒｏｆ１３．ＯＮ／Ａｗａｓ８．－

ｃｈｉｅｖｅｄｎａｄｔｈｅｉｄｅａｌＣＯＰｒｅａｃｈｅｄ７８％．ＴｈｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅｏｆＳｔｉｆｌｉｎｇｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒｗａｓｆｏｒｍｅｄｂｙｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｌｉｎｅａｒｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｗｉｔｈ

ｐｎｅｕｍａｔｉｃｅｘｐａｎｄｅｒｗｈｉｃｈｈａｄａ１０ｍｍｃｏｌｄｆｉｎｇｅｒ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｏｉｎｔｗａｓｆｏｔｍｄ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ４８－－５０Ｈｚ、ＣＯＰｏｆｍｏｔｏｒ

７１％．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｔｉｒｌｉｎｇｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ，Ｍｉｎｉａｔｕｒｅｍｏｖｉｎｇ—ｍａｇｎｅｔｌｉｎｅａｒｍｏｔｏｒ，Ｍａｎｇｅｔｃｉｒｃｕｉｔ，ＣＯＰｏｆｍｏｔｏｒ

撑结构二相连，由支撑结构提供往复运动的回复

１引言力。采用新型结构动磁式直线电机，磁体与活塞

直接相连，线圈骨架成为压缩机高压机壳，使结构

质量小于３ｋｇ小型斯特林制冷机应用背景需设计紧凑。线圈成为定子一部分，不再需要飞线

求强烈，特别在航天航空领域目前有着更为广阔和柔性接头来支撑线圈引线，简化压缩机设计和

的应用，国内虽然在长寿命技术上取得了重大突装配。线圈置于高压腔体和工作气体外部，大大

破，但牛津型结构形式使得整机重量难以满足空降低污染的危险。线圈置于高压腔体外后不再需

间应用轻量化需求。电机是斯特林制冷机压缩机要烧焊玻璃珠，所有这些都是制冷机长寿命工作

的心脏，在减小整机重量、体积的过程中使电机性的重要保证。