關(guān)于冰箱壓縮機驅(qū)動方式改進的探討

吳志平，梅興旺

（1.哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱150036；2.哈爾濱泰富電氣有限公司，黑龍江 哈爾濱150060）

1 前言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，電冰箱和空調(diào)在我國家用電器耗電量中所占比例逐年提高。由于冰箱中的壓縮機能耗占電冰箱總能耗的80%～85%，致使電冰箱廠家對壓縮機的能效要求愈來愈高。

2 傳統(tǒng)活塞式壓縮機介紹

圖1 為傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動活塞式壓縮機示意圖，旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動，通過曲軸、連桿、曲柄銷及球頭接轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊闹本€往復(fù)運動。電機的輸出功率一部分消耗在傳動過程中，根據(jù)己有機器統(tǒng)計，對于帶“十”字頭的大、中型活塞式壓縮機組，傳動效率可達到90%～95%，對于小型不帶十字頭壓縮機傳動效率為85%～90%，而對于高壓循環(huán)壓縮機來說，傳動效率約在80%～85%之間。對于冰箱旋轉(zhuǎn)活塞式壓縮機來講，即使電機本體的效率達到90%，傳動效率也達到90%，但整個系統(tǒng)的效率卻只有81%。

此外，旋轉(zhuǎn)活塞式壓縮機還存在如下缺陷:

結(jié)構(gòu)復(fù)雜:曲軸、連桿、軸瓦、滑塊等部件加工工藝復(fù)雜，成本高，易損件多。

噪音大:系統(tǒng)內(nèi)部存在較大的傾覆力矩，從而引起較大的振動和噪聲。

要想獲得較高的性能系數(shù)比COP值,傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動活塞式壓縮機技術(shù)目前很難提高了。

圖1 旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動壓縮機示意圖

3 改進后直線壓縮機介紹

3.1 改進后直線壓縮機工作原理

直線壓縮機是采用直線電機直接驅(qū)動活塞往復(fù)運動的壓縮機，電機與壓縮機做成一體，活塞驅(qū)動力由直線電機的電磁驅(qū)動系統(tǒng)提供。如圖2 所示，動子 1 與活塞 4 連成一體，當(dāng)電機通電時，電機定子 2 驅(qū)動電機動子 1 帶動活塞4在缸體 3 內(nèi)直接產(chǎn)生直線往復(fù)運動，壓出或吸入氣體，實現(xiàn)壓縮機對外輸出。由于直線電機部分的電磁驅(qū)動力始終與活塞的運動方向保持在同一直線上，活塞不存在徑向力或者徑向力非常小，因而活塞的摩擦功耗和磨損量就比較小，可以延長壓縮機的使用壽命，易于實現(xiàn)無油潤滑，無油潤滑可以大大降低壓縮機對制冷工質(zhì)的敏感度，這對新型的制冷工質(zhì)應(yīng)用有極大的促進作用；由于少了曲柄連桿機構(gòu)，旋轉(zhuǎn)摩擦功耗也不存在了，因此直線壓縮機效率高、能耗低(直線電機在較大范圍內(nèi)工作時效率保持在90%以上），與傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式壓縮機相比，效率可提高20%～40%。直線壓縮機空載特性如圖3、圖4所示。

圖2 直線振蕩電機示意圖

圖3 不同電源頻率對應(yīng)的壓縮機驅(qū)動力

圖4 活塞位移隨時間的變換曲線

其次，直線壓縮機的活塞行程不受機械結(jié)構(gòu)本身的限制，可以在一定的范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)。冰箱采用直線壓縮機后，具有反應(yīng)速度快、隨動性好、適用性強、易于密封、控制方便、額定值高、精密定位等獨特的優(yōu)勢。

3.2 直線壓縮機的一些顯著優(yōu)勢

（1）在相同的性能下，直線壓縮機體積可以做的更小，整體結(jié)構(gòu)更簡單、更緊湊。

（2）摩擦少、噪音低、壽命長、可靠性高。

（3）能耗低、效率高。

（4）活塞行程可調(diào)、在變工況下有較高的效率。

（5）適應(yīng)性強、易實現(xiàn)無油潤滑。

（6）反應(yīng)速度快、隨動性能好。

4 結(jié)束語

正是由于直線壓縮機具有的這些傳統(tǒng)壓縮機無可比擬的優(yōu)點，冰箱用直線壓縮機開發(fā)成功后，會有巨大的市場應(yīng)用前景，在節(jié)約電能消耗、潤滑油消耗方面也有非常可觀的經(jīng)濟效益。同時此項技術(shù)也可以移植和擴充到空調(diào)或其他制冷系統(tǒng)，應(yīng)用前景將非?？捎^。