Lineer kompresörler konvansiyonel buzdolabı kompresörlerine üstün bir alternatif sağlamaktadır. Lineer kompresörlerde lineer aktüatörler kullanılarak, dönel hareketi lineer harekete çeviren külfetli mekanizmaların gerekliliğini ortadan kaldırmaktadır. Bu araştırma iki farklı aplikasyona yönelik lineer aktüatörleri detaylı bir şekilde incelemektedir: hareketli demir (sarmal bobin) ve hareketli mıknatıs lineer aktüatörler (MMLAs). Lineer kompresördeki lineer salınım hareketi için Sarmal bobin bazlı lineer aktüatör ile birlikte yaylı bir sistem önerilmektedir. Statör bobininin aç-kapa kontrolü, armatürün ileri geri hareketini sağlamaktadır. Çıkış basıncı, salınım hareket frekansı ve strok uzunluğu elektromanyetik kuvvetin büyüklüğü için esas alınan parametreler olup, bunlar geometrik ve bobin sarım özelliklerini tanımlamaktadır. Bu özellikler ve sonucunda oluşan elektromanyetik kuvvetin arasındaki ilişki relüktans metodu kullanılarak belirlenmektedir. Sarmal bobinin statik ve dinamik özelliklerinin zamana bağlı ve zamandan bağımsız durumlardaki manyetik kuvvetlerine ulaşmak için sonlu elemanlar analizi kullanılmıştır. (kullanılan manyetik malzemelerin lineer olmayan tepkileri göz önünde bulundurulduğunda,). Aktüatörün statik ve dinamik tepkilerini doğrulamak için deneysel düzenek kurulmuş ve burada toplanan veriler kullanılmıştır. Frekansa bağlı fonksiyonu çıkarmak için darbe çekici ve ivme ölçer metodu kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar, elektrikle harekete geçirilmiş sarmal bobinini farklı frekanslar ile kuvvetlerin ve akım değerlerinin karşılaştırılması ile ve en iyi performans için gerekli en iyi frekans bulunmaktadır. MMLA'lar yüksek verimlilikleri, hızlanma yoğunlukları, düşük kayıpları, hızlı tepkileri ve daha küçük zaman sabitleri ile diğer kompresörlere kıyasla daha üstündür. Bu araştırma MMLA ile ilgili dinamik elektriksel ve mekanik değerleri belirlemek için analitik bir model sunmakta. Tasarım aşamasında, aktüatörün istenen performansa ulaşması için tasarımın incelenmesi, belirlenmesi ve istenilen çalışma parametrelerinin belirlenmesi için özgün bir yöntem sunulmaktadır. Elektromekanik sistemin transfer fonksiyonunu bulmak için Laplas dönüşü uygulanmıştır. Hız, strok ve bobin akımının frekansa bağlı değişimini incelemek için, fonksiyonlar frekans bazında incelenmiştir. Fazörler kullanılarak motor sabiti ve uyarım frekansının dinamik parametreler üzerindeki büyüklük ve faz etkileri incelenmiştir. Ek olarak, sistemin daha verimli çalışması için en iyi uyarım frekansını bulmak amacı ile frekans tepki fonksiyonunun strok ve akıma olan oranı bulunmuştur. Tüm matematiksel modeller deneysel veriler ile desteklenmiştir. Motor sabiti ve uyarım frekansının etkileri için toplanan deneysel veriler modellerin sonuçları ile örtüşmektedir. MMLA'de manyetik akı yoğunluğu ve manyetik kuvvetleri tahmin etmek için geliştirilen bir yöntem sunulmaktadır. 3B sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan bir analizin hesap süresi göz önünde bulundurulduğunda, 2B sonlu elemanlar ile analitik modellerin birleşimi bu yöntemi cazip kılmaktadır. 2 boyutlu sonlu elemanların yardımı ile manyetik akı yolları birkaç döngüye ayrılmaktadır. Dahası, döngüler sonlu bölgelere bölünüp ortalama değerler çizgi ve yaylarla temsil edilerek her manyetik akı döngüsünün relüktansı tahmin edilmektedir. Relüktans modeli armatür pozisyonunun etkisini de içererek, manyetik akı yoğunluğunu strok pozisyonunun fonksiyonu olarak tahmin edebilmektedir. Stator yoğunluğu da dahil etmek için Ampère yasası ile birlikte sayısal yinelemeli bir simülasyon koşulmuştur. Ek olarak, relüktans modeli hem statör hem de armatürün lineer aktüatörün geometrik ve manyetik parametrelerini içermektedir. Sonuç olarak, hızlı bir simülasyon ile lineer aktüatörün geometrik parametrelerinin optimizasyonunu sağlamak mümkün. Dahası, iş enerji metodu ile manyetik kuvvet nümerik olarak hesaplanmaktadır. 3 boyutlu sonlu elemanlar metodu ile simülasyon koşma süreleri karşılaştırılmıştır. Sunulan yöntem simülasyon süresini önemli düzeyde azaltmaktadır.Ev tipi buzdolaplarındaki lineer rezonans kompresörlerinde lineer git-gel hareketi için hareketli mıknatıslı özgün bir lineer aktüatör sunulmaktadır. Bu çalışma statör ve armatür tasarımları ile birlikte CAD modellerini ve geometrik parametreleri sağlamaktadır. Dahası, sunulan aktüatörün çalışma prensipleri açıklanmaktadır. Statör montajı tek fazlı AC elektrikle uyarılmış iki ters sarılmış bobinden oluşmakta ve radyal olarak manyetize olan armatürün git-gel hareketini sağlamakta. Ev Elektromekanik analitik model sayesinde, armatürün strok, hız ve akselerasyon gibi dinamik parametreleri türetilmektedir. Ek olarak, statör sarımının zamana bağlı akım modeli de sunulmuştur. Bu tepkiler rezonans frekansta, deneysel düzenek kurulup sensörlerin yardımı ile deneysel olarak onaylanmıştır. Yay, sönümleme, atalet ve manyetik kuvvetlerin tahmini için sistemin kinematikleri tartışılmaktadır. Bu dinamik parametrelerin zaman alanında tepkisini tahmin etmek için bir simülasyon koşulmuş ve uyarılma frekansı üzerindeki etkileri tartışılmıştır. Kuvvet modelleri rezonans frekansta deneysel olarak doğrulanmıştır. Lineer kompresör uygulamasında lineer aktüatörün performansını değerlendirmek için, lineer kompresör ile birlikte konvansiyonel döner kompresörün; verim, strok, akım, debi gibi performans parametrelerinin karşılaştırması sunulmuştur.

Linear compressors provide an exquisite alternative for the conventional rotary refrigerator compressors. Linear actuators are employed in linear compressors to eradicate the need for the cumbersome rotational to linear conversion mechanisms. This research provides a detailed insight of two application specific linear actuator types: Moving iron (solenoids) and moving magnet linear actuators (MMLAs). A solenoid based linear actuator in combination with springs is proposed for linear oscillations in linear compressors. Switching control of the stator coil enables back and forth motion of the armature. Line pressure, oscillation frequency and stroke provide the baseline for the magnitude of the electromagnetic force which defines the geometric and coil parameters of the solenoid. Reluctance Method is used in this study to establish the relationship of the geometry, coil parameters and the resulting magnetic force. Considering the nonlinearity of magnetic materials, a finite element analysis is presented to estimate the magnetic force in stationary and time dependent domains for static and dynamic characteristics of the solenoid. An experimental setup is used to validate the static and dynamic characteristic responses of the actuator. Moreover, frequency response function is acquired through an impact hammer and accelerometer. The results are validated with electrically actuated solenoid at different frequencies against forces and current values to obtain optimal points of excitation frequency for better performance. MMLAs are superior over other types for their significantly higher efficiency, high thrust density, lower losses, fast responses and smaller time constants. This research presents an analytical model to quantify the electrical as well as mechanical dynamic parameters of MMLA. In the design phase, the presented methodology provides a novel tool to analyze and conclude the design as well as the operating parameters of the actuator to achieve the desired performance. Laplace transformation is applied to obtain the transfer function of the electromechanical system. Furthermore, the equations are converted into the frequency domain to estimate the frequency response for the velocity, stroke and coil current. The effects of the motor constant and the excitation frequency on the magnitude and phase of the dynamic parameters are estimated using Phasors. Additionally, frequency response function of the stroke to current ratio is established to find the optimal point of excitation for achieving better system efficiency. An experimental setup is designed to validate the system model. The acquired experimental results endorse the model for the effects of the motor constant and the excitation frequency.A methodology to estimate the magnetic flux density as well as the magnetic force of MMLA is presented. Considering the simulation time of a 3D FEM softwares, a combination of 2D FEM with the analytical models makes this technique convenient and expeditious. With the help of the 2D FEM, the magnetic flux path is segregated into several loops. Furthermore, the loops are divided into finite zones and the mean values are represented as lines and arcs to estimate the reluctance of each magnetic flux loop. The reluctance models incorporate the effect of armature position to predict the magnetic flux density as a function of stroke positions. A numerical iterative simulation is carried out to incorporate the stator saturation with the help of Ampere's Circuit Law. Additionally, the reluctance models embody the geometric and magnetic parameters of the linear actuator including stator and armature. Consequently, the optimization of the geometric design parameters of the linear actuator is obtainable with a quick numerical simulation. Furthermore, the magnetic force is also estimated numerically with the help of work-energy method. A 3D FEM simulation is executed to compare the computation times. The presented methodology reduces the simulation time drastically.A novel moving magnet linear actuator is proposed for linear oscillations in the linear resonant compressors for household refrigerators. This research provides stator and armature design including CAD model and geometric parameters. Furthermore, the working principle of the proposed actuator is explained. The stator assembly is composed of two reversely wound coils, which are electrically excited with single phase AC power and oscillates the radially magnetized armature. With the help of the electromechanical analytical model, the dynamic parameters such as stroke, velocity and acceleration of the armature are derived. Additionally, the time-dependent current model of the stator winding is proposed. An experimental setup is used to validate these responses at the resonance excitation frequency with the help of sensors. The system kinetics are discussed to estimate the spring, damping, inertial and magnetic forces. A simulation is executed to estimate the time domain responses of these dynamic parameters and the effects of excitation frequency are discussed. The force models are experimentally validated at the resonance frequency excitation. In order to evaluate the performance of the proposed actuator, a comparison of the performance parameters such as efficiency, stroke, current and mass flow rate is demonstrated with the conventional rotary as well as the linear motors for linear compressor application.