新能源汽车用永磁压缩机特性热衰退概述

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1、新能源汽车用永磁压缩机特性热衰退概述1绪论1.1课题背景当今，国家大力提倡节能减排、大力发展绿色经济，坚持可持续发展，整个社会也都非常重视新型的高效节能并且环保的机器。汽车是现代社会中非常重要的一种交通工具，传统以化石燃料为动力的汽车在为人们提供了快捷、舒适的交通的同时，也产生了一系列的资源和环境问题，例如大气污染导致全国的雾霾天气越来越多、温室气体的排放使全球的温度越来越高等。在这样的大背景下，新能源汽车作为一种高效节能的交通工具在不久的将来有可能变成汽车行业发展的主流。因此，为了加快培育和发

2、展新能源汽车产业，国家在2012年出台了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020)》[1]。同时国家汽车工业也根据国家和社会的发展需要，适时地在十二五规划中制定并发布了节能与新能源汽车的三纵三横技术创新战略，该战略中将电动空调、电制动等电控电动装置的发展单独作为一横，这也充分显示出了电动装置在未来新能源汽车发展中的重要地位。在未来新能源汽车上的动力装置将全部由电动装置来直接或间接驱动，同时汽车上的零配件也要达到高效节能的标准。作为新能源汽车上的重要部件，车载压缩机需要在汽车运行过程中向

3、车载空调、气动制动装置和气动助力转向装置提供必要的高压气体作为动力。传统的车载压缩机的运行动力是从发动机通过传动装置幵始传递，由曲柄连杆将旋转运动的机械能转化为直线运动形式并推动活塞对外做功，整个系统体积庞大而且传递环节多，导致损耗大效率低，同时还伴随着噪音、可靠性等问题，不适合应用在高效节能的新能源汽车上。因此未来必须开发出新型的高效节能车用压缩机以提高汽车能量的利用率，并同其他的车用新技术一起推动新能源汽车产业的发展。.1.2直线压缩机的分类及发展现状直线压缩机是应用电磁理论和机械振动原理，

4、通过消耗电能对外做功以提高气体或其他压缩剂压力的一种机械。其在实际的生产和生活中有不同的形状和结构分类，其驱动形式也是各式各样，因此决定了其具有不同的动力性能。根据运动部件的不同，通常可分为三种：动磁式、动铁式以及动圈式直线压缩机。每一种压缩机都有各种各样的应用形式，因此被广泛地应用在社会的生活和生产领域中。动铁式直线压缩机，其电动机动子的中间部分由铁芯材料制作，并与弹簧、活塞通过支撑连接在一起，定子上的励磁线圈通以交流电源产生交变磁场，从而促使动子轴向往复运动，进而推动活塞在气虹中运动对外做功

5、，其优点是动子质量小、振动频率低。在过去永磁体的价格比较高，为了减少永磁体的使用量降低制造成本，这种直线电机被研究的比较多。但是这种压缩机有个缺点，其运动很不稳定，很容易偏离预定的轴线运动轨迹，导致在活塞上形成很大的径向力，这样不仅效率低，而且会对压缩机造成很大的损害[6]。动磁铁式压缩机，动子是由永磁体制作而成的，定子铁芯上缠绕着环状的励磁线圈并通交变电流。是由两个磁场之间产生相互作用的驱动力，驱动力沿着轴线方向驱动活塞往复直线运动。压缩机内部的两个磁场，一个是由动子的永磁体产生的恒定磁场，一

6、个是由励磁线圈产生的交变磁场。但是这种压缩机结构及原理相对复杂，设计时不仅要考虑磁场的边界效应，还要考虑永久磁铁的特性等因素，开发及利用的难度较大。.2永磁直线压缩机的模型建立2.1永磁直线压缩机的结构和工作原理在压缩机运行过程中，气虹内的气体压力是跟随活塞的运动位置的改变而变化的。但整个过程大致可分为吸气、压缩、排气和膨胀四个阶段【45】。在本文中，为了方便研究问题，对压缩机工作时的条件做如下假设：压缩机在进行吸气和排气过程中，不存在压力波动；参照额定的负载进排气压力平稳进行进气和吸气；用恒定

7、的多变指数的多变热力过程状态方程表示压缩机膨胀过程；忽略压缩机工作过程中的气体泄漏。经过简化后，工作过程中气紅内压力变化可由压力和活塞位移关系图表示。直线压缩机的运动过程即为激励电流产生的电磁力与外部负载的匹配过程。通常在不考虑温度场的情况下，动圈式永磁直线压缩机的运动数学模型只包括力平衡方程与电压微分方程。由于两者的数学模型都是非线性的，且气体力随着压缩机工作分段变化。选择常见的数值求解法虽然能精确地求解出直线压缩机的工作过程，但是由于该压缩机系统模型是非线性的导致求解过程需要的计算量很庞大。

8、所以，我们可以选择将整个直线压缩机系统合理地进行线性简化处理，近似地建立其工作过程中的线性化模型。通过将负载等效为一定的刚度与阻尼进而得到压缩机系统的固有频率，进而调节电磁力的频率使其与系统固有频率一致，可使系统工作处于谐振状态并达到效率最高[25，48]。然后通过计算机仿真分析得出结果。2.2永磁直线压缩机的数学建模动圈式永磁直线压缩机是一个复杂的系统，它由电磁、机械、温度、控制等多个子系统组成。由于本文是研宄该压缩机系统的性能热衰退性，所以需要对压缩机运行工况下的机械、电磁与温度系统进行研宄