一體式補償脈沖發電機組制造技術

一體式補償脈沖發電機組，屬于電機和脈沖功率領域。為了解決目前的補償脈沖發電機組的體積大和可靠性差的問題。它包括機殼、補償脈沖發電機、電動機和旋轉主軸；補償脈沖發電機的轉子和電動機的轉子均固定在旋轉主軸上，所述補償脈沖發電機的定子和電動機的定子均固定在機殼的內表面；所述電動機為高速永磁式同步電動機，所述補償脈沖發電機為空芯式交流補償脈沖發電機。它適用于小型化與可移動化的電磁發射裝置中的補償脈沖發電機組。

【技術實現步驟摘要】
一體式補償脈沖發電機組
本專利技術涉及一種補償脈沖發電機組，屬于電機和脈沖功率領域。
技術介紹
高功率脈沖電源是電磁發射系統中的重要部件，它為電磁發射裝置提供發射所需的能量和脈沖功率。補償脈沖發電機(見Weldon et al.Compensated Pulsed Alternator,U.S.Patent4200831Apr.29，1980)作為一種新型脈沖功率電源，通過旋轉發電機系統將慣性能轉化為電磁發射系統所需的電能，集儲能、轉換和調節于一體，具有單元件的綜合優勢，被視為理想的脈沖功率電源。小型化與可移動化是電磁軌道炮等新型電磁發射裝置的發展方向，這就要求脈沖電源的結構更加緊湊，同時具備更高的能量密度和功率密度。現有的補償脈沖發電機組采用電動機、聯軸器、補償脈沖發電機三者同軸連接的方式使用(有時還需配備增速器)，不僅整個機組軸向長度長、體積大，而且由于結構復雜、同軸度難以保證等原因，導致高速下軸承易損壞、傳遞損耗大等問題，降低了機組的可靠性與效率。這種矛盾的存在，使得需要對現有的補償脈沖發電機組，特別是動力傳動結構進行優化，使機組結構更加緊湊，并獲得更高的可靠性和效率。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決目前的補償脈沖發電機組的體積大和可靠性差的問題，本專利技術提供一種一體式補償脈沖發電機組。本專利技術的一體式補償脈沖發電機組，它包括機殼、補償脈沖發電機、電動機和旋轉主軸I補償脈沖發電機的轉子和電動機的轉子均固定在旋轉主軸上，所述補償脈沖發電機的定子和電動機的定子均固定在機殼的內表面；所述電動機為高速永磁式同步電動機，所述補償脈沖發電機為空芯式交流補償脈沖發電機。本專利技術的有益效果在于，1.電動機與補償脈沖發電機共處于一個機座內，共用一根轉軸,節約了聯軸器,提高了電動機與脈沖發電機的同軸度，并且大大減少機組的軸向長度，軸向長度縮短20%以上，從而提高了電機的可靠性與能量密度。2.電動機采用高速永磁電動機，具有較高的功率密度，且定子繞組專門采用環形繞組技術，極大的縮短了定子繞組的端部長度，使機組結構更加緊湊。3.補償脈沖發電機采用空芯結構，采用強度密度比高的復合材料作為電機的結構受力元件，使發電機能夠工作在更高的轉速，在同體積、質量下獲得更高的慣性儲能，提高了機組的能量密度和功率密度。【附圖說明】圖1為本專利技術所述的一體式補償脈沖發電機組的原理示意圖。【具體實施方式】【具體實施方式】一:結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的一體式補償脈沖發電機組，它包括機殼10、補償脈沖發電機、電動機和旋轉主軸I ;補償脈沖發電機的轉子和電動機的轉子7均固定在旋轉主軸I上，所述補償脈沖發電機的定子和電動機的定子5均固定在機殼10的內表面；所述電動機為高速永磁式同步電動機，所述補償脈沖發電機為空芯式交流補償脈沖發電機。本實施方式采用一體式設計的補償脈沖發電機組構成脈沖電源系統，電動機通過外部輸入的電能拖動補償脈沖發電機高速旋轉，補償脈沖發電機根據控制觸發信號向外部脈沖功率裝置放電，將轉子儲存的動能轉換為脈沖功率裝置所需的電能。電動機與發電機一體設計同處一個機殼內，可以縮短機組的軸向長度，使脈沖電源更加緊湊、體積更小。本實施方式所述脈沖發電機組應用于脈沖功率領域，可作為電磁軌道炮等電磁發射裝置的脈沖功率電源；它將電動機與發電機集成在一體，具有整機結構緊湊、效率高，能量密度和功率密度大等優勢。【具體實施方式】二:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一體式補償脈沖發電機組的進一步限定，它還包括前端蓋3和后端蓋5，前端蓋3和后端蓋5分別固定機殼10的兩端，所述前端蓋3、后端蓋5和機殼10形成相對密閉的空間；所述旋轉主軸I分別通過軸承2與前端蓋3和后端蓋15固定連接，所述旋轉主軸I的一端延伸至后端蓋15外側。所述電動機與所述補償脈沖發電機采用同軸設計，節約了聯軸器，提高了電動機與脈沖發電機的同軸度，不會因為電動軸與發電機軸不同心而損壞軸承以及帶來振動，使脈沖發電機組運行更為可靠，轉化效率也更高。【具體實施方式】三:本實施方式是對【具體實施方式】一或二所述的一體式補償脈沖發電機組的進一步限定，所述空芯式交流補償脈沖發電機還包括集電環17和電刷16，所述集電環17和電刷16均固定在旋轉主軸I上；所述空芯式交流補償脈沖發電機的定子包括定子軛11和兩相電樞繞組9 ;定子軛11固定在機殼10內壁上，兩相電樞繞組9固定在定子軛11內壁上，所述空芯式交流補償脈沖發電機的轉子包括轉子軛14、同心式勵磁繞組13和碳纖維繃帶12 ;轉子設置在機殼10內，且與定子同心，轉子軛14套接在旋轉主軸I的外表面，轉子軛14的外表面粘有同心式勵磁繞組13，同心式勵磁繞組13外表面纏繞有碳纖維繃帶12，碳纖維繃帶12與兩相電樞繞組9之間為均勻的氣隙，同心式勵磁繞組13的末端通過集電環17與電刷16實現電氣連接。所述補償脈沖發電機轉子為空芯結構，由復合材料纏繞而成，同心式勵磁繞組13粘貼在轉子軛14的上表面，轉子軛14外部纏繞碳纖維繃帶12固定勵磁繞組13 ;勵磁電流通過后端蓋15外的電刷17與集電環16裝置引入。本實施方式所述補償脈沖發電機采用空芯結構，主要結構受力部件定子軛11和轉子軛14由強度密度比高的復合材料制成，電機可以運行在更高的轉速，且磁路不受飽和限制，氣隙磁密可高達3?6T，從而獲得更高的功率密度。采用兩相電樞繞組設計，通過對兩相電流的脈沖調制與成形，解耦電機轉速與脈沖寬度的制約關系，從而獲得更高轉速與儲能。【具體實施方式】四:本實施方式是對【具體實施方式】三所述的一體式補償脈沖發電機組的進一步限定，所述電動機定子5的主繞組采用環形繞組4 ;所述電動機的轉子7采用2極結構，所述轉子7的永磁體6采用環形整體結構且徑向充磁。本實施方式所述電動機采用永磁結構，永磁電動機體積小、功率密度高，可使脈沖發電機組更加小型化。電動機定子采用環形繞組結構，線圈邊之間的連接不從端部而是通過定子鐵芯軛的外部，相當于將繞組軸向端部長轉移到了定子鐵芯軛部，使繞組端部長度大大縮短，節約了電機的軸向長度。電動機采用2級結構，這種結構下永磁體可采用環形整體結構，保證高速下轉子沿徑向各向同性，有利于轉子的動態平衡，同時可減小定子繞組電流和鐵芯中磁場的交變頻率，有利于降低高頻附加損耗。【具體實施方式】五:本實施方式是對【具體實施方式】二所述的一體式補償脈沖發電機組的進一步限定，它還包括位置傳感器8，位置傳感器8設置在前端蓋3的外側，所述位置傳感器8用于實時監測旋轉主軸I的旋轉角度。通過位置傳感器8實時監測發電機組轉子的位置，以此為依據控制放電觸發角，并根據電磁發射裝置的需求向負載放電。【具體實施方式】六:本實施方式是對【具體實施方式】三所述的一體式補償脈沖發電機組的進一步限定，所述兩相電樞繞組9的電角度互差90度。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一體式補償脈沖發電機組，其特征在于，它包括機殼（10）、補償脈沖發電機、電動機和旋轉主軸（1）；補償脈沖發電機的轉子和電動機的轉子（7）均固定在旋轉主軸（1）上，所述補償脈沖發電機的定子和電動機的定子（5）均固定在機殼（10）的內表面；所述電動機為高速永磁式同步電動機，所述補償脈沖發電機為空芯式交流補償脈沖發電機。

【技術特征摘要】
1.一體式補償脈沖發電機組，其特征在于，它包括機殼(10)、補償脈沖發電機、電動機和旋轉主軸(I); 補償脈沖發電機的轉子和電動機的轉子(7)均固定在旋轉主軸(I)上，所述補償脈沖發電機的定子和電動機的定子(5)均固定在機殼(10)的內表面； 所述電動機為高速永磁式同步電動機，所述補償脈沖發電機為空芯式交流補償脈沖發電機。2.根據權利要求1所述的一體式補償脈沖發電機組，其特征在于，它還包括前端蓋(3)和后端蓋(15)，前端蓋(3)和后端蓋(15)分別固定機殼(10)的兩端，所述前端蓋(3)、后端蓋(15)和機殼(10)形成相對密閉的空間； 所述旋轉主軸(I)分別通過軸承(2)與前端蓋(3)和后端蓋(15)固定連接，所述旋轉主軸(I)的一端延伸至后端蓋(15)外側。3.根據權利要求1或2所述的一體式補償脈沖發電機組，其特征在于， 所述空芯式交流補償脈沖發電機還包括集電環(17)和電刷(16)，所述集電環(17)和電刷(16)均固定在旋轉主軸(I)上； 所述空芯式交流補償脈沖發電機的定子包括定子軛11和兩相電樞繞組(9);定子軛11固定在機殼(10)內...

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔淑梅，趙偉鐸，萬援，吳紹朋，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：