0.8W/80K直线驱动斯特林制冷机的研制

介绍了一种 0 .8W/ 80 K分置式斯特林制冷机。该制冷机采用当前国外先进的直线电机驱动 ,双活塞对称布置结构。该制冷机已通过军品所要求的环境试验 ,输入功率小于 4 0 W(DC)情况下 ,其 +6 0℃高温环境下制冷量≥ 0 .5 W/ 80 K ,带载 0 .5 W工况下 MTTF已突破 2 0 0 0小时。文中主要论述了其工作原理、结构特点、试验情况。

10W@77K自由活塞斯特林制冷机的设计和实验研究

为满足高温超导、红外探测和气体液化等领域对高效率、高可靠性、长寿命低温制冷机的需求,对10 W@77 K自由活塞斯特林制冷机进行了研究。制冷机设计为整体式结构,由动磁式直线电机驱动。基于Sage建立制冷机整机模型开展了数值求解,并根据数值计算结果对运行频率、工作压力以及回热器填料等对制冷机性能的影响规律进行了分析。计算结果表明,在制冷机结构参数优化的条件下,工作压力为2.1 MPa、运行频率为60 Hz时,制冷量可达11.87 W@77 K,COP为0.068。根据参数优化设计结果研制样机并开展实验研究,实测制冷量达到10.62 W@77 K,COP为0.062。将制冷机连续运行200 h,制冷量波动范围小于0.5 W(即总制冷量的±4.7%),显示出良好的性能稳定性。

6W@80K气动分置式斯特林制冷机轻量化设计和性能优化

介绍了一台由中国科学院上海技术物理研究所研制的6 W@80 K气动分置式斯特林制冷机样机,主要包括压缩机的轻量化设计和整机制冷性能的优化。该制冷机包括动磁式直线压缩机和气动膨胀机,制冷机整机质量为5.5 kg。压缩机采用两个对置布置的动磁式直线电机驱动,板弹簧支撑和无摩擦的间隙密封技术。经过对直线压缩机的结构优化,在6 W@80 K的制冷性能下,压缩机的输入电功从原来的163 W降低到106 W。

分置式斯特林制冷机的设计和关键技术分析

介绍了１．７５ Ｗ 分置式斯特林制冷系统的工作原理、基本设计思路和关键技术的研究。目前，该机已用于１６０ 元红外探测器组件，经多次联试证明，该系统重复性好，运行稳定可靠。该机的研制和联试成功，使该类国产制冷机水平向实用化方向迈进了一大步。

基于DSP的斯特林制冷机控制系统的研制

研制了1台基于TMS320LF2407A DSP的斯特林制冷机温度闭环控制系统。系统硬件部分实现了单个DSP对3台直线电机有效控制,软件设计通过开环测试和闭环反馈控制,提出了针对斯特林制冷机特定有效实用的软件控制策略。系统性能优良,具有一定推广价值。

斯特林制冷机用直线电机设计与测试

针对动磁式斯特林制冷机用直线电机的结构特点,给出了电机主要尺寸的估算方法。基于Max-well磁场分析软件建立了一个算例样机的有限元模型,对该样机进行性能参数的仿真计算,同时提出了一种结构简单、易于操作的比推力测试方法。将计算结果与测试结果进行对比,两者十分吻合,验证了有关磁路、有限元计算方法及测试方法的有效性和准确性。

新型双定子动磁式直线振荡电机

直线振荡电机可用于冰箱压缩机及斯特林制冷机中以提高系统工作效率。新型双定子动磁式直线振荡电机结构简单、效率高,铁心压装方式简单,采用单相工频电源,无复杂控制器及传感器。在介绍双定子动磁式直线压缩机基本结构及运行原理基础上,引入磁路法及有限元法方法对电机进行了建模和分析。分析结果与试验结果吻合,证明双定子动磁式直线振荡电机机结构是正确的、可行的。

双温区双冷指斯特林制冷机的实验研究

随着空间探测任务多元化的发展,要求空间低温系统能够在多载荷多温区提供不同冷量,以往的制冷机多以膨胀机串联式来达到要求,耦合难度大。双温区双冷指斯特林制冷机创新的采用一台压缩机驱动和两台并列膨胀机的新型结构,实现了在95 K和150 K提供不同冷量的要求,相比于两台斯特林制冷机,减小了重量和功耗,增加了集成度,相比于串联制冷机,减小了热耦合难度,降低了复杂性,在空间制冷的需求日益复杂化的背景下,为制冷机的紧凑性和集成度的方向提供了新的思路。

斯特林型制冷机集成制冷的发展

随着对空间制冷的要求越来越高,具有多级制冷能力的制冷机比使用多个制冷机有更高的系统效率。这种制冷机通过减小冗余提高系统的可靠性,同时又满足了空间低温系统集成化的需求。针对单个线性压缩机驱动多个膨胀机的方式,总结分析其在多温区多冷量需求下的制冷效果和发展前景。

泰勒斯低温技术公司线性斯特林制冷机发展现状

对泰勒斯低温技术公司线性斯特林制冷机的发展现状进行总结。分别对其线性斯特林制冷机压缩机技术发展、膨胀机技术发展、膜片弹簧设计原则和可靠性增长等方面进行了总结。

线性斯特林制冷机分层回热器优化设计与实验

回热器为回热式低温制冷机的主要部件之一,其结构直接影响制冷机的性能。本文分析了分层填充回热器对制冷机性能的影响,在此基础上,结合回热器模拟软件REGEN3.3的仿真结果,设计了线性斯特林制冷机的分层填充回热器结构,并做了实验验证。实验结果表明,回热器采用适当的分层方式能大幅度提高制冷机的性能。该制冷机与优化前相比,降温速度提升了14%,整机效率提高了37.5%。

分置式斯特林制冷器对动压压缩机研究

论述了１７５ Ｗ／８０ Ｋ 分置式斯特林制冷器对动压缩机的工作原理及其结构特点， 并给出了有关的实验结果。

HOT器件用自由活塞斯特林制冷机研究进展

自由活塞斯特林制冷机可用于红外探测器组件的冷却,具有振动小、寿命长等优点。随着红外探测器工作温度的提高(HOT器件),斯特林制冷机进入更小尺寸、更低质量、更高性能、更低功耗和更低成本的发展方向,即超小型斯特林制冷机。文章总结了近10年国内外超小型自由活塞斯特林制冷机的发展概况,并对超小型自由活塞斯特林制冷机的设计理念进行了介绍。

斯特林型脉冲管制冷机中压缩机与冷指耦合实验研究

从理论上分析了质量流和压力波对脉冲管制冷机中冷指和压缩机耦合的影响,针对1台6W/95K斯特林型脉冲管制冷机行了具体研究。实验分析表明:只有当线性压缩机能够提供脉冲管冷指所需的压力波动和质量流量时,整机才可能取得较好的性能;运行频率和整机的输入功率对压缩机效率的影响都小于2%。

单活塞线性斯特林制冷机半正定减振系统研究

当前,对于吸振器和单活塞线性斯特林制冷机振动系统的研究,几乎都是在已知制冷机进行某种固定安装方式的正定模型上进行的。而这种正定方法由于缺乏对制冷机和吸振器系统固有频率的分析,当改变系统的安装方式后,可能会产生共振并减小吸振器的减振效果。基于此,本文将对制冷机和吸振器振动系统在未进行任何安装时的半正定模型进行理论分析,并通过悬挂测试法对制冷机适配吸振器前后进行振动实验。由此得到了系统在半正定模型下的理论固有频率值为78.6Hz。而通过实验可发现,受吸振器实际加工和装配的影响,系统的固有频率随吸其刚度的增大而增大,其增大的范围在78.1~80.8 Hz之间。

微型轻量化线性压缩机设计及实验研究

针对百万像素大面阵、双色探测器的应用需求,研制了一款微型动磁式线性压缩机。压缩机采用对置式Redlich型动磁电机驱动、单侧板弹簧支撑方案。通过有限元仿真计算和动力学建模分析,完成了电机磁路、活塞面积及行程、动子质量和整机结构的优化,实现了压缩机的轻量化设计。研制的压缩机质量为787 g,耦合气动式斯特林冷指的实测常温制冷量为1.3 W@77 K@35.6 W,比质量小于0.73 kg/W,比卡诺效率为14.1%。

百赫兹气动斯特林制冷机实验研究

提高运行频率可以增大功率密度,从而在维持效率一定的情况下有效减小制冷机的体积和重量.本文针对一台工作在100 Hz以上频率的气动斯特林制冷机开展了实验研究.实验表明,在一台商用线性压缩机驱动下,该制冷机可获得77.1 K的最低无负荷制冷温度,当工作在105 Hz,充气压力2.50 MPa时,可在100.0 K提供0.52 W制冷量.

10W@80K分置式气体轴承斯特林制冷机研究

为了同时满足冷量、重量、振动、寿命以及环境适应性的需求,开展了分置式气体轴承斯特林制冷机的研发。以气体轴承线性压缩机为驱动源,设计了一款大冷量分置式气体轴承斯特林制冷机。优选了制冷机的设计参数,系统研究了制冷机的运行频率、充气压力、降温时间与制冷量的变化规律,进行了相关实验研究,压缩机输入240Wac,制冷机输出性能指标达到10.2W@80K,验证了制冷机设计的合理性。

5W@77K气体轴承斯特林制冷机研究

气体轴承斯特林制冷机是相同制冷量中体积最小、重量最轻、效率最高及寿命最长的制冷机。对于小型化的5W@77K型气体轴承斯特林制冷机,以其独特的优势,在高温超导、低温制冷与深空探测等领域,赢得了广泛的需求。因此,基于redich线性电机形式,运用气体轴承支撑技术和高效回热器技术,国内首次研制成功了小型化气体轴承斯特林制冷机,为我国的低温制冷领域的发展提供坚实的基础。

基于DSP的高精度线性斯特林制冷机控制系统

介绍了一种高效、高精度、高功率密度线性斯特林制冷机控制系统的设计。对斯特林制冷机控制系统的组成及工作原理、控制系统的硬件结构和软件流程以及通过双边单极性控制获得标准正弦波驱动电压的方法进行了详细阐述。驱动控制器基于TI公司的TMS320F28XX系列DSP,采用积分分离型PID控制算法进行制冷温度的闭环控制。试验结果表明,该系统的转换效率及温控精度均达到了较高的水平,其中转换效率高达90%以上,温控稳定性高达0.15 mV@10 min。