关于冰箱压缩机驱动方式改进的探讨

吴志平，梅兴旺

（1.哈尔滨哈轴精密轴承制造有限公司，黑龙江 哈尔滨150036；2.哈尔滨泰富电气有限公司，黑龙江 哈尔滨150060）

1 前言

随着科学技术的不断进步和人民物质生活水平的不断提高，电冰箱和空调在我国家用电器耗电量中所占比例逐年提高。由于冰箱中的压缩机能耗占电冰箱总能耗的80%～85%，致使电冰箱厂家对压缩机的能效要求愈来愈高。

2 传统活塞式压缩机介绍

图1 为传统旋转电机驱动活塞式压缩机示意图，旋转电机转子的旋转运动，通过曲轴、连杆、曲柄销及球头接转变为活塞的直线往复运动。电机的输出功率一部分消耗在传动过程中，根据己有机器统计，对于带“十”字头的大、中型活塞式压缩机组，传动效率可达到90%～95%，对于小型不带十字头压缩机传动效率为85%～90%，而对于高压循环压缩机来说，传动效率约在80%～85%之间。对于冰箱旋转活塞式压缩机来讲，即使电机本体的效率达到90%，传动效率也达到90%，但整个系统的效率却只有81%。

此外，旋转活塞式压缩机还存在如下缺陷:

结构复杂:曲轴、连杆、轴瓦、滑块等部件加工工艺复杂，成本高，易损件多。

噪音大:系统内部存在较大的倾覆力矩，从而引起较大的振动和噪声。

要想获得较高的性能系数比COP值,传统的旋转电机驱动活塞式压缩机技术目前很难提高了。

图1 旋转电机驱动压缩机示意图

3 改进后直线压缩机介绍

3.1 改进后直线压缩机工作原理

直线压缩机是采用直线电机直接驱动活塞往复运动的压缩机，电机与压缩机做成一体，活塞驱动力由直线电机的电磁驱动系统提供。如图2 所示，动子 1 与活塞 4 连成一体，当电机通电时，电机定子 2 驱动电机动子 1 带动活塞4在缸体 3 内直接产生直线往复运动，压出或吸入气体，实现压缩机对外输出。由于直线电机部分的电磁驱动力始终与活塞的运动方向保持在同一直线上，活塞不存在径向力或者径向力非常小，因而活塞的摩擦功耗和磨损量就比较小，可以延长压缩机的使用寿命，易于实现无油润滑，无油润滑可以大大降低压缩机对制冷工质的敏感度，这对新型的制冷工质应用有极大的促进作用；由于少了曲柄连杆机构，旋转摩擦功耗也不存在了，因此直线压缩机效率高、能耗低(直线电机在较大范围内工作时效率保持在90%以上），与传统的往复活塞式压缩机相比，效率可提高20%～40%。直线压缩机空载特性如图3、图4所示。

图2 直线振荡电机示意图

图3 不同电源频率对应的压缩机驱动力

图4 活塞位移随时间的变换曲线

其次，直线压缩机的活塞行程不受机械结构本身的限制，可以在一定的范围内自由调节。冰箱采用直线压缩机后，具有反应速度快、随动性好、适用性强、易于密封、控制方便、额定值高、精密定位等独特的优势。

3.2 直线压缩机的一些显著优势

（1）在相同的性能下，直线压缩机体积可以做的更小，整体结构更简单、更紧凑。

（2）摩擦少、噪音低、寿命长、可靠性高。

（3）能耗低、效率高。

（4）活塞行程可调、在变工况下有较高的效率。

（5）适应性强、易实现无油润滑。

（6）反应速度快、随动性能好。

4 结束语

正是由于直线压缩机具有的这些传统压缩机无可比拟的优点，冰箱用直线压缩机开发成功后，会有巨大的市场应用前景，在节约电能消耗、润滑油消耗方面也有非常可观的经济效益。同时此项技术也可以移植和扩充到空调或其他制冷系统，应用前景将非常可观。