直线压缩机无曲柄连杆机构,活塞由直线振荡电机直接驱动,摩擦损耗小,可实现长寿命无油或少油润滑。能够根据负载变化,通过调节活塞行程和工作频率实现变制冷量输出,达到节能降噪的目的,因此直线压缩机在家用制冷领域有突出的优势。而自由式活塞结构在运动方向上无机械结构约束,活塞的运动特性受压缩机结构参数以及运行参数的影响较大,容易引起制冷量不足或发生撞缸等非理想状态,影响变制冷量调节性能和系统的稳定性。因此,通过理论建模对压缩机的性能进行有效预测,为压缩机的优化设计提供理论依据,并通过合理的结构设计实现压缩机低成本和小型化,使其更好的满足民用制冷需求,是丞待解决的关键问题。本文以动磁式直线压缩机为基础,结合压缩机制冷工况,对直线压缩机谐振弹簧系统、电磁系统、整机动态特性等方面进行了理论和试验研究,具体研究工作如下:（1）研发了一种用于直线压缩机的圆柱臂螺旋盘簧,该盘簧采用弹簧丝卷制而成,成型成本低。给出了基于阿基米德螺旋线的盘簧型线设计方法,构建了盘簧刚度理论模型,并通过试验验证了理论模型的误差小于6.88%。与具有相同外径的板弹簧相比,盘簧的轴向刚度与质量比值可提高4倍以上,最大等效应力降低43%。在达到相同疲劳寿命10~6次时,盘簧允许的最大振幅是板弹簧的1.23～1.86倍。（2）设计了一款圆筒型（Redlich）动磁式直线振荡电机,建立了电机的等效磁路模型,给出了电磁推力系数的表达式。建立了电机三维有限元模型,研究了电机的磁弹簧效应,得出该电机的磁弹簧力总是推离动子偏离中心位置;研究了电枢径向偏移和偏转对电枢的径向力和轴向电磁力的影响规律,并给出了计算电枢径向偏移和偏转的允许范围的表达式。（3）建立了直线压缩机动力学模型,考虑了电机的磁弹簧效应,活塞偏心缝隙泄漏子模型。研究了运行参数对活塞偏移特性、泄漏特性以及整机性能的影响。最后通过样机试验对模型进行验证,结果表明,考虑电机磁弹簧效应的压缩机动力学模型对活塞运行状态的预测精度可提高10%以上。（4）给出了直线压缩机变制冷量调节性能计算流程。研究了结构参数匹配（排量-频率,活塞直径-行程）、频率调节方式、串联电容对压缩机变制冷性能以及电压-行程的非线性响应特性的影响。结果表明,采用大排量-低频率的组合方式有利于压缩机以最大制冷量输出和以变制冷量输出性能,而活塞直径-行程的参数组合,应在确定两种制冷量输出方式的优先等级后,进行合理选择;通过改变串联电容使RLC谐振频率高于活塞谐振频率,可以改善采用固定频率调节时电压-行程出现的非线性响应特性。（5）设计了一款装配有圆柱臂螺旋盘簧的动磁式直线压缩机,搭建了电机的静态比推力试验平台以及动态性能测试平台,对理论模型的精度以及盘簧的动态稳定性进行了验证。结果表明,盘簧在动态运行中,能保持轴向刚度的稳定,并能对活塞起到径向支撑作用。通过制冷试验,直线压缩机制冷量随电压的增加线性增加,而且当输出制冷量从100%降低到50%最大制冷量时,制冷性能系数（Coefficient of Performance,COP）只降低了12.88%,表明所设计的直线压缩机在实现变制冷量输出时能保持相对较高的COP。在相同工况下,所设计的直线压缩机最高COP为1.32,比排量相近的曲柄连杆式压缩机COP高4.76%,验证了直线压缩机性能的优越性。该论文有图95幅,表16个,参考文献146篇。