直流无刷电机驱动的高压直联压缩机（简称高压直联机）具有效率高、重量轻、体积小、节能效果明显等优点。而且便携式高压气源的开发，可以促进高压气动工具的研发，减小气动工具的重量，大大降低劳动强度。本文对高压直联机关键技术进行了深入研究，成功开发了新型高压直联机。　　 本文分析了高压直联机的设计需求、结构型式、级数选择、压比分配和驱动方式，进行了基于等压比的热力学设计计算与动力学分析。　　 由于按等压比设计高压直联机具有局限性，本文提出了瞬态热力过程分析的新方法，建立了高压直联机瞬态过程数学模型。该模型根据高、低压缸和储罐的连通状态不同，将整个工作过程分为七种情况，分别建立了这几种情况下的高、低压缸膨胀、压缩、排气和吸气方程，能更好描述高压直联机的实际运行情况。同时还建立了动力学方程和电机瞬态电磁转矩方程，对高压直联机的瞬态过程进行了计算与仿真分析。在此基础上，提出了以转速波动和功率最小为目标的高压直联机结构参数优化方法，求得最优的参数，并进行了仿真验证。　　 为了减小高压直联机的转速波动，本章研究了高压直联机旋转、往复惯性力和惯性力矩的平衡，提出了L式高压直联机配重的位置布置方法。研究了平衡L式高压直联机的一阶往复惯性力的途径，对低压端活塞进行了参数优化。　　 为了提高高压直联机效率，借鉴直接转矩控制思想，提出了高压直联机无位置传感器变占空比控制方法。分析了高压直联机无位置传感器变占空比控制对电流、转速波动、功率的影响。　　 在理论方法研究的基础上，开发了高压直联机样机和测试平台，进行了实验研究。测试了整个过程中的级间铜管和储罐的瞬态压力变化过程、惯性力平衡前和惯性力平衡后的高压直联机的振幅大小、变占空比和恒占空比下的电流大小等，实验结果验证了所提出的理论与方法。同时对高压直联机样机的排气压力、排气量、功率、比功率、噪声等主要性能指标进行测试，测试结果表明：该样机各项性能指标达到国外同类产品的水平，填补、国内空白。