四段可變相無刷電勵磁補償脈沖發電機

本發明涉及脈沖發電機，尤其涉及四段可變相無刷電勵磁補償脈沖發電機。

背景技術：

1、脈沖功率技術，就是將緩慢儲存起來的具有較高密度的能量，進行快速壓縮，轉換或者直接釋放給負載的電物理技術，被廣泛應用在國防科研、高新技術研究和民用工業等諸多領域中，如激光與電磁炮。補償脈沖發電機是一種集慣性儲能、機電能量轉換和脈沖電流壓縮成形于一體的特殊同步發電機，按補償方式可分為主動補償、被動補償和選擇被動補償。在放電過程中，補償部件中會產生補償渦流，能夠壓縮電樞反應磁通、降低電樞繞組瞬時阻抗，從而獲得峰值極高的電流脈沖。傳統的補償部件有補償桶、補償鼠籠和補償繞組。

2、脈沖發電機一般都具有勵磁繞組、電樞繞組和補償部件。為了獲取極高的放電電流，傳統脈沖發電機都是有刷結構且多采用自勵，放電電流高于勵磁電流一個數量級及以上，對電刷和滑環要求較高，電機壽命較短且穩定性不好。

技術實現思路

1、基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了四段可變相無刷電勵磁補償脈沖發電機，解決了傳統脈沖發電機由于勵磁電流或放電電流過大而導致的滑環壽命與可靠性問題。

2、本發明提出的四段可變相無刷電勵磁補償脈沖發電機，包括定子和轉子，所述定子包括定子鐵芯和設置在所述定子鐵芯上的定子電樞繞組和定子勵磁繞組，所述定子電樞繞組采用四段繞組，相鄰段之間相差90°電角度，能夠相互解耦，所述定子勵磁繞組采用三相繞組，各相之間相差120°電角度；所述轉子包括轉子鐵芯和設置在所述轉子鐵芯上的轉子繞組，所述轉子繞組采用一對極三相雙層繞組。

3、優選地，所述定子勵磁繞組的勵磁方式為直流電壓源或交流電壓源。

4、優選地，所述定子電樞繞組采用多根導線并繞的單匝繞法，且所述定子電樞繞組均分為四段，相鄰段之間相差90°電角度，各段首端與尾端全部引出。

5、優選地，所述轉子繞組采用銅或鋁導條經焊接相連。

6、優選地，所述定子電樞繞組的放電方式為四相各相經二極管整流后并聯放電、其中兩相串聯后經二極管整流并與相同連接方式的另外兩相并聯放電、其中兩相先串聯后與相同連接方式的另外兩相并聯并通過二極管整流放電和四相全部串聯并通過二極管整流放電中的一種。

7、優選地，所述定子電樞繞組和定子勵磁繞組的極對數不同，且所述轉子繞組產生的磁場能同時耦合所述定子電樞繞組和定子勵磁繞組。

8、優選地，所述轉子繞組上的各相繞組為自閉和，通過與所述定子電樞繞組和定子勵磁繞組的基波磁場耦合來傳遞能量。

9、本發明的有益技術效果：

10、(1)本發明的脈沖發電機可以使用交流電壓源與直流電壓源勵磁，或通過控制電容放電進行脈沖勵磁，勵磁方式更加多樣。

11、(2)相較于普通脈沖發電機，本發明的脈沖發電機的轉子繞組與勵磁繞組直接耦合，轉子繞組自閉合，可以實現無刷結構，提高電機的壽命與穩定性。

12、(3)本發明的脈沖發電機的四相電樞繞組各相經二極管整流后并聯放電可實現任意長度的脈沖放電，單次放電時間與轉速無關，從而可以在不改變的單次放電時長的情況下以提高轉速的方式提高放電電流。

13、(4)本發明的脈沖發電機將四段電樞繞組的首端與尾端全部引出，可以靈活改變繞組放電時的連接方式，以適用于不同類型的負載。

技術特征：

1.四段可變相無刷電勵磁補償脈沖發電機，其特征在于，包括定子和轉子，所述定子包括定子鐵芯(1)和設置在所述定子鐵芯(1)上的定子電樞繞組(2)和定子勵磁繞組(3)，所述定子電樞繞組(2)采用四段繞組，相鄰段之間相差90°電角度，能夠相互解耦，所述定子勵磁繞組(3)采用三相繞組，各相之間相差120°電角度；所述轉子包括轉子鐵芯(5)和設置在所述轉子鐵芯(5)上的轉子繞組(4)，所述轉子繞組(4)采用一對極三相雙層繞組。

2.根據權利要求1所述的四段可變相無刷電勵磁補償脈沖發電機，其特征在于，所述定子勵磁繞組(3)的勵磁方式為直流電壓源或交流電壓源。

3.根據權利要求1所述的四段可變相無刷電勵磁補償脈沖發電機，其特征在于，所述定子電樞繞組(2)采用多根導線并繞的單匝繞法，且所述定子電樞繞組(2)均分為四段，相鄰段之間相差90°電角度，各段首端與尾端全部引出。

4.根據權利要求1所述的四段可變相無刷電勵磁補償脈沖發電機，其特征在于，所述轉子繞組(4)采用銅或鋁導條經焊接相連。

5.根據權利要求1所述的四段可變相無刷電勵磁補償脈沖發電機，其特征在于，所述定子電樞繞組(2)的放電方式為四相各相經二極管整流后并聯放電、其中兩相串聯后經二極管整流并與相同連接方式的另外兩相并聯放電、其中兩相先串聯后與相同連接方式的另外兩相并聯并通過二極管整流放電和四相全部串聯并通過二極管整流放電中的一種。

6.根據權利要求1所述的四段可變相無刷電勵磁補償脈沖發電機，其特征在于，所述定子電樞繞組(2)和定子勵磁繞組(3)的極對數不同，且所述轉子繞組(4)產生的磁場能同時耦合所述定子電樞繞組(2)和定子勵磁繞組(3)。

7.根據權利要求6所述的四段可變相無刷電勵磁補償脈沖發電機，其特征在于，所述轉子繞組(4)上的各相繞組為自閉和，通過與所述定子電樞繞組(2)和定子勵磁繞組(3)的基波磁場耦合來傳遞能量。

技術總結
本發明公開了四段可變相無刷電勵磁補償脈沖發電機，包括定子和轉子，所述定子包括定子鐵芯和設置在所述定子鐵芯上的定子電樞繞組和定子勵磁繞組，所述定子電樞繞組采用四段繞組，相鄰段之間相差90°電角度，能夠相互解耦，所述定子勵磁繞組采用三相繞組，各相之間相差120°電角度；所述轉子包括轉子鐵芯和設置在所述轉子鐵芯上的轉子繞組，所述轉子繞組采用一對極三相雙層繞組。本發明解決了傳統脈沖發電機由于勵磁電流或放電電流過大而導致的滑環壽命與可靠性問題。

技術研發人員：程源,黃晨陽,王明禮,李思奇,劉曉軍,邵昊聃,郭冠宇,胡書寒,庾波
受保護的技術使用者：合肥工業大學
技術研發日：
技術公布日：2024/9/9