特征参数的非线性对线性压缩机机电耦合性能的影响研究

线性压缩机是采用直线振荡电机作为驱动装置，由机械系统、电磁系统、热力系统、控制系统耦合而成的机电一体化系统，具有效率高、结构紧凑、体积小的特点，在军事航空领域和民用领域均已得到越来越广泛的应用。本课题针对线性压缩机机电耦合系统中特征参数的非线性特性进行理论和实验研究，分析这些特征参数的非线性特性及其线性区与非线性区的临界区间，研究其对线性压缩机机电耦合性能的影响；在此基础上，建立考虑特征参数非线性的线性压缩机理论模型，完善了传统理论中将这些特征参数处理为线性参数或常数的研究方法；通过建立的具有非线性特征参数的理论模型，分析线性压缩机运行过程中产生的混沌、交叉现象的形成机理；为线性压缩机的本体结构优化配置及其控制系统的设计和开发提供更加切合实际的理论基础。

作为制冷系统的心脏,以高效、节能、环保、低噪音和小型化为目标的压缩机性能提升，是我国制冷行业技术进步的主要方向和核心课题。线性压缩机采用直线电机驱动，具有效率高、结构紧凑、体积小的特点，已成为小型制冷装置用高效压缩机的一个重要发展方向。但是由于线性压缩机的机电耦合系统中特征参数存在着一定的非线性特性，线性压缩机机电耦合性能研究理论体系尚未健全。本项目通过对线性压缩机机电耦合系统中特征参数的非线性特性进行理论和实验研究，研究特征参数的非线性特性对线性压缩机机电耦合性能的影响，将非线性因素引入线性压缩机的理论模型，为线性压缩机的设计优化与控制策略的深入研究提供更完善的理论基础。.(1)系统全面地研究了线性压缩机特征参数的非线性特性与产生条件，及其对于线性压缩机机电耦合性能的影响规律，确定了影响线性压缩机非线性特性的主要因素，为线性压缩机机电耦合理论模型的建立与优化奠定基础。.(2)在线性压缩机电磁场，动力学理论基础上，结合能量守恒理论，引入非线性特性的主要因素，建立了线性压缩机非线性理论模型。并在此基础上建立了基于矢量模型的线性压缩机全过程工作性能仿真模拟平台，为线性压缩机全过程的运行性能的深入研究提供高精度的数值模拟工具。.(3)通过实验研究与仿真分析相结合，研究了线性压缩机运行过程中出现的行程跳跃非线性交叉和不稳定的混沌现象，分析了该现象发生的契机，研究揭示了该现象的形成机理。对于线性压缩机的结构设计与控制开发等方面的应用研究具有重要的指导意义。.(4)项目实施过程中，参与本项目的博士研究生毕业3人，另有1名博士研究生和1名硕士研究生在读。.(5)发表科研论文13篇，其中SCI/EI/ISTP收录8篇(SCI收录3篇，EI收录3篇，ISTP收录2篇)。申报专利3项，其中发明专利2项，实用新型1项（已授权1项）。.(6)研究成果已经湖北省中国科学院科技合作项目“电冰箱用线性压缩机开发与产业化研究”（2012～2014）、企业合作横向项目“制冷量220W电冰箱用线性压缩机系统的开发 ”（ 2012～2014）等相关项目中作为核心技术得到了应用。