Abstract
本論文之主要目的在於從事一具雙對壓活塞之雙線性馬達之分析與設計， 並研擬其驅動控制電路。文中將提出幾種可行之馬達架構，應用相量分析 法建立各型馬達機械及電氣參數之系統化設計步驟，由設計結果比較分析 研擬較佳之設計方案，並探討可得較佳致冷轉換之驅動裝置。為瞭解應用 於史特林致冷器驅動動力源之特性，先於第二章中簡要介紹史特林循環之 操作原理、活塞與排換器間之相對運動特性及冷凍量之求法。第三章則著 重在雙活塞對壓線性馬達分析與設計上，因馬達之定子磁場採永久磁鐵， 故先介紹永久磁鐵磁路之設計準則，以方便馬達機械架構之研擬。由於應 用於史特林致冷裝置之機電動態特性基本上為弦波振動方式，很適合於採 用弦波相量分析法，因此，在論文中將推導應用相量分析法從事線性馬達 機電系統之分析設計技巧。並用此法加以推導移動線圈之體積。本章中亦 介紹在機械結構中佔有重要地位之撓性彈簧其設計公式之推導。為得馬達 體積小型化及方便製造，本論文之第四章將提出多種不同之馬達結構，依 據所定之輸出、入規格，分別應用所提之設計步驟，量化及系統化的設計 出各種結構之尺寸，並應用有限元素法進行驗證，同時也對各種設計結果 進行討論，從中建議較佳之設計方案。線性馬達之出力以至致冷器之冷凍 轉換效率受電樞線圈激勵電流之頻率及幅度影響很大，第五章中將分析激 勵電流頻率與機械共振頻率對對壓運動之關係，以及雙活塞對壓式壓縮機 在其二邊之參數不同的情況下，二活塞對壓之運動情形。為得到較佳之對 壓致冷轉換性能，此類線性馬達需有可變頻之線圈驅動電流源及施加適當 之迴授控制，本論文之第六章將介紹一電流控制脈波寬度調變驅動電路， 用以作線性馬達之線圈激勵源。另外再研擬一些串級迴授控制架構以進一 步獲得較佳之致冷轉換控制性能。最後於第七章中提出一些結論及後續研 究建議。