關于冰箱壓縮機驅動方式改進的探討

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

隨著科學技術的不斷進步和人民物質生活水平的不斷提高，電冰箱和空調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 傳統活塞式壓縮機介紹

圖1 為傳統旋轉電機驅動活塞式壓縮機示意圖，旋轉電機轉子的旋轉運動，通過曲軸、連桿、曲柄銷及球頭接轉變為活塞的直線往復運動。電機的輸出功率一部分消耗在傳動過程中，根據己有機器統計，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%，而對于高壓循環壓縮機來說，傳動效率約在80%～85%之間。對于冰箱旋轉活塞式壓縮機來講，即使電機本體的效率達到90%，傳動效率也達到90%，但整個系統的效率卻只有81%。

此外，旋轉活塞式壓縮機還存在如下缺陷:

結構復雜:曲軸、連桿、軸瓦、滑塊等部件加工工藝復雜，成本高，易損件多。

噪音大:系統內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比COP值,傳統的旋轉電機驅動活塞式壓縮機技術目前很難提高了。

圖1 旋轉電機驅動壓縮機示意圖

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動活塞往復運動的壓縮機，電機與壓縮機做成一體，活塞驅動力由直線電機的電磁驅動系統提供。如圖2 所示，動子 1 與活塞 4 連成一體，當電機通電時，電機定子 2 驅動電機動子 1 帶動活塞4在缸體 3 內直接產生直線往復運動，壓出或吸入氣體，實現壓縮機對外輸出。由于直線電機部分的電磁驅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，易于實現無油潤滑，無油潤滑可以大大降低壓縮機對制冷工質的敏感度，這對新型的制冷工質應用有極大的促進作用；由于少了曲柄連桿機構，旋轉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工作時效率保持在90%以上），與傳統的往復活塞式壓縮機相比，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 不同電源頻率對應的壓縮機驅動力

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構本身的限制，可以在一定的范圍內自由調節。冰箱采用直線壓縮機后，具有反應速度快、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勢。

3.2 直線壓縮機的一些顯著優勢

（1）在相同的性能下，直線壓縮機體積可以做的更小，整體結構更簡單、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、在變工況下有較高的效率。

（5）適應性強、易實現無油潤滑。

（6）反應速度快、隨動性能好。

4 結束語

正是由于直線壓縮機具有的這些傳統壓縮機無可比擬的優點，冰箱用直線壓縮機開發成功后，會有巨大的市場應用前景，在節約電能消耗、潤滑油消耗方面也有非常可觀的經濟效益。同時此項技術也可以移植和擴充到空調或其他制冷系統，應用前景將非常可觀。