專利名稱：一種選擇被動補償脈沖發電機的制作方法
技術領域：
本發明屬于脈沖功率源技術領域，涉及一種脈沖發電機，尤其是一種選擇被動補償脈沖發電機。
背景技術：
補償脈沖發電機是一種利用慣性儲能的脈沖功率源，利用電磁感應和磁通壓縮原理降低發電機的電感，使其輸出高幅值的脈沖電流。該發電機集能量存儲、機電能量轉換和脈沖形成于一體，具有能量密度和功率密度高、穩定性和可靠性高等優點。補償脈沖發電機根據補償方式可分為三類被動、選擇被動和主動。主動補償方式需要外部提供補償電流，被動補償形式利用鋁合金補償筒對電樞繞組實現全補償，此時電樞繞組電感保持恒定值，輸出正弦電流波形，這兩類補償方式對功率的調制比較困難，選擇被動補償脈沖發電機則利用補償繞組實現選擇式補償，電樞繞組電感做正弦變化。 《一種補償脈沖發電機》(劉克富等、CN1253406A.2000年5月17日公開)對補償脈沖發電機進行了介紹，但沒有提出有效的功率調制方法。現有被動補償脈沖發電機技術相比于選擇被動補償方式存在以下缺陷脈沖功率調制方法單一，只能通過增加電樞繞組相數或外接電容器實現輸出功率的調制；電源系統體積和重量大，外接電容器和增加繞組必然會增大電源系統的體積和質量，降低能量密度和功率密度；應用領域有限，由于功率調制困難，很難根據負載需求的變化進行調整，真正使用時只能應用到部分特定的領域中。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種選擇被動補償脈沖發電機，其改善了補償脈沖發電機的輸出性能，擴展了應用領域。本發明的目的是通過以下技術方案來解決的這種選擇被動補償脈沖發電機，由轉軸、轉子、勵磁繞組、自閉合補償繞組、電樞繞組、無槽定子、機殼、前后端蓋以及電刷和集電環組成；所述勵磁繞組安裝在轉子槽中實現旋轉勵磁；所述自閉合補償繞組固定在轉子上，電樞繞組固定在無槽定子的內表面；定子固定于機殼內部；前后端蓋安裝在機殼兩端；轉軸穿過轉子和端蓋軸心，起到支撐作用；同時在轉軸端部安裝電刷和集電環，將外部勵磁機提供的勵磁電流引入勵磁繞組。上述轉子槽為對稱開設在轉子外周面上的軸向槽。上述自閉合補償繞組通過環氧澆注固定在轉子的外表面。本發明所述的選擇被動補償脈沖發電機采用外部恒流源實現勵磁，發電機穩態運行過程中，根據電磁感應原理,在氣隙電樞繞組中感應出正弦變化的空載電動勢,當電樞繞組接通負載時，電樞繞組中流過脈沖電流，脈沖電流在發電機內部激勵出變化的磁場，該磁場必然穿過固定于轉子外表面的自閉合補償繞組，補償繞組包圍的磁通變化時，就在繞組內感應出電流以抵消磁通的變化，電樞繞組內感應出的渦流會將電樞繞組電流產生的磁場壓縮在定、轉子間的氣隙內，從而有效增大磁路，提高磁阻，最終降低電樞繞組的電感。由于補償繞組安裝在轉子外表面，對電樞繞組的補償效果隨轉子的旋轉而做正弦變化，當電樞繞組和補償繞組各自圍成的平面重合時，補償效果最好，兩個平面相互垂直時補償效果最差。因此，選擇被動補償脈沖發電機可以通過控制補償繞組和電樞繞組自身的結構和相互配合，實現功率調制的目的。
圖I是本發明選擇被動補償脈沖發電機的前視圖；
圖2是A-A剖視圖；圖3是選擇被動補償脈沖發電機的功率調制等效電路圖；圖4是無相位差兩相電樞繞組的布線圖。其中1為機殼；2為定子；3為電樞繞組；4為補償繞組；5為勵磁繞組；6為實心轉子；7為轉軸。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述參見圖I和圖2，本發明的選擇被動補償脈沖發電機，由轉軸7、轉子6、勵磁繞組5、自閉合補償繞組4、電樞繞組3、無槽定子2、機殼I、前后端蓋以及電刷和集電環組成。勵磁繞組5安裝在轉子槽中實現旋轉勵磁，轉子槽為對稱開設在轉子7外周面上的軸向槽。自閉合補償繞組4通過環氧澆注固定在轉子6的外表面。電樞繞組3固定在無槽定子2的內表面；定子2固定于機殼I內部，前后端蓋安裝在機殼I兩端，轉軸7穿過轉子6和端蓋軸心，起到支撐作用；同時在轉軸7端安裝電刷和集電環，將外部勵磁機提供的勵磁電流引入勵磁繞組。本發明的選擇被動補償脈沖發電機轉軸7和外接原動機連接，勵磁繞組5的勵磁電流由外部勵磁機供給。原動機帶動轉軸7使轉子6、勵磁繞組5、補償繞組4旋轉直至額定轉速，勵磁繞組5中流過恒定勵磁電流，因此會在電樞繞組3中感應出空載電動勢，電樞繞組3的接線方式如附圖4所示。結合附圖3，以理想交流電壓源VO代替電樞繞組3感應出的空載電動勢，當電樞繞組3的輸出端和非線性電阻負載R2接通時，理想交流電壓源VO對電阻負載R2進行脈沖放電,此時電樞繞組3中流過脈沖電流；兩組補償繞組4分別用電阻R3、R4和電樞繞組自感L2、L3構成的閉合回路代替，電樞繞組3的自感LI和電阻Rl也包含在電路中；由于兩組補償繞組4隨轉子6 —起旋轉，所以補償繞組4和電樞繞組3之間的互感M2、M3做正弦變化，但兩組補償繞組4的組間互感Ml只和組間相位差Y有關。流過電樞電流3的脈沖電流通過互感M2、M3的作用在補償繞組4中感應出渦流，該渦流又反向抵消電樞電流產生的磁場，當理想交流電壓源VO某時刻的幅值較低時，但此時補償效果好，所以電樞繞組3的電感較低，造成輸出的電流幅值會較高；當理想電壓源VO某時刻的幅值較高時，但補償繞組4的補償效果較差，電樞繞組3的電感較高，此時輸出的電流幅值反而會低。由此可見，調節補償繞組4對電樞繞組3的補償效果可以對電流和功率進行調節。補償繞組4和勵磁繞組5之間相位差為S，兩組補償繞組4之間的相位差為Y。通過調整角度S可以在一定程度上調節補償繞組4對電樞繞組3的補償效果，實現對輸出脈沖功率的調制作用；另外，改變補償繞組4的組件夾角Y可以實現兩組補償繞組4對電樞繞組3不同的補償效果，調整該角度同樣調制脈沖功率。因此，根據角度5和γ對脈沖功率的作用規律，進行配合調節，可以實現對選擇被動補償脈沖發電機輸出 功率的靈活調制。
權利要求
1.一種選擇被動補償脈沖發電機，其特征在于，由轉軸(7)、轉子(6)、勵磁繞組(5)、自閉合補償繞組(4)、電樞繞組(3)、無槽定子(2)、機殼(I)、前后端蓋以及電刷和集電環組成；所述勵磁繞組(5)安裝在轉子槽中實現旋轉勵磁；所述自閉合補償繞組(4)固定在轉子(6)上，電樞繞組(3)固定在無槽定子(2)的內表面；定子(2)固定于機殼(I)內部；前后端蓋安裝在機殼(I)兩端；轉軸(7 )穿過轉子(6 )和端蓋軸心，起到支撐作用；同時在轉軸(7 )端部安裝電刷和集電環，將外部勵磁機提供的勵磁電流引入勵磁繞組。
2.根據權利要求I所述的選擇被動補償脈沖發電機，其特征在于，所述轉子槽為對稱開設在轉子(7)外周面上的軸向槽。
3.根據權利要求I所述的選擇被動補償脈沖發電機，其特征在于，所述自閉合補償繞組(4 )通過環氧澆注固定在轉子(6 )的外表面。
全文摘要
本發明公開了一種選擇被動補償脈沖發電機，由轉軸、轉子、勵磁繞組、自閉合補償繞組、電樞繞組、無槽定子、機殼、前后端蓋以及電刷和集電環組成；勵磁繞組安裝在轉子槽中實現旋轉勵磁；自閉合補償繞組固定在轉子上，電樞繞組固定在無槽定子的內表面；定子固定于機殼內部；前后端蓋安裝在機殼兩端；轉軸穿過轉子和端蓋軸心，起到支撐作用；同時在轉軸端部安裝電刷和集電環。本發明改善了補償脈沖發電機的輸出性能，擴展了應用領域。
文檔編號H02K39/00GK102739008SQ20121018267
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月5日 優先權日2012年6月5日
發明者于映坤, 呂麗, 婁建勇, 晏小卉, 李江濤, 王蓓 申請人:西安交通大學