0 引言
        直线伺服电机作为斯特林制冷机的关键部件，其控制性能直接影响到整个制冷机系统。目前一般采用永磁无刷直线电机作为伺服电机。本文采用双直线电机驱动压缩机的系统。双直线电动机与压缩机一体化结构设计，有效利用空间www.cechina.cn，减小了斯特林制冷机的体积。双直线电机驱动压缩机，受力对称，振动小。为进一步减小振动和电磁干扰，电机采用正弦宽调制驱动，温度调节采用数字增量式PID，整个驱动控制器在单片机协调下工作。
        1、电机基本结构
        电机的基本原理是通入正弦交流电的导电线圈在恒定磁场作用下往复运动，带动活塞，在气缸里压缩压出或拉回抽出一个气缸内的工作气体，产生交变压力波，通过空心导管，传到膨胀机转变成冷量，从而使红外器件敏感观察目标红外信号，通过计算机处理后成像。
        为了充分利用空间、减小体积，电机与制冷机的压缩机采用一体化的结构设计方案。压缩机与双直线电机融为一体，压缩机的汽缸和活塞置于电机的内部www.cechina.cn，汽缸体就是电机的内磁体，活塞又作为电机往复运动的支承件。由于电机行程较短，动子线圈采用软线连接的无刷结构。其中的弹簧即是动子线圈的支承件，又是一个储能元件，在弹簧、电机和压缩机参数匹配条件下，系统谐振驱动，效率最高。
        2、驱动控制器的设计
        电机驱动控制器主要是调节电机的运动振幅及实现温度控制。其原理框图如图1所示。

        图1 驱动控制器原理图

        驱动控制器的工作原理是：当控制器接到系统的启动指令后，即以一定频率的正弦波驱动电机做最大振幅的往复运动，同时监测杜瓦瓶内温度的变化，当杜瓦瓶内温度接近要求的温度时，通过调节电机驱动电压的幅值逐渐减小往复运动的幅度，直至达到要求的温度，然后不断调整电机的运动幅度，使杜瓦瓶中的温度保持在要求的温度下。原理框图中各部分的功能如下：
        1）接口完成与上位机的通讯。主要功能是接收整机的启、停指令，并将杜瓦瓶中的温度传感器信号经过处理传给整机系统。
        2）幅度调制、正弦波发生器在单片机的协调控制下，通过一定的算法产生SPWM波形。
        3）温度传感信号处理主要对杜瓦瓶中温度传感二极管的输出信号进行放大。
        4）功率驱动器对SPWM波形进行功率放大，驱动电机。
        5）单片机驱动控制器的核心，协调处理与整机系统的通信，产生SPWM波形，数字增量式PID调节计算等。
        3、电机的电磁设计
        电机电磁设计方案主要有两种：一种为动圈式，即线圈运动www.cechina.cn，优点是动子重量轻，动态性能好，缺点是激磁电流要设法导入动圈；一种是动铁式控制工程网版权所有，即磁钢运动，缺点是动子重量较重，优点是无刷形式，散热条件好控制工程网版权所有，可靠性高。
        本电机为提高动态性能和便于压缩机与电机一体化设计，采用动圈式设计方案。动圈式设计方案也有两种选择：一种是动圈在外，磁钢在内的外动子方案，优点是散热性能较好，缺点是动子相对较重；一种是动圈在内，磁钢在外的内动子方案，优点是动子重量轻，缺点是散热性能差一些。
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