CN104976219B - 一种脉冲发电机用转子复合芯轴 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种脉冲发电机用转子复合芯轴，轮毂两端分别通过法兰连接轴承，主轴穿过轮毂轴线上的通孔，通过轴承连接轮毂；所述轮毂的外壁平行于轴线排列有若干环氧玻璃纤维棒，构成环氧玻璃纤维抗剪切环；所述轮毂、环氧玻璃纤维抗剪切环和法兰外层采用玻璃纤维环氧复合缠绕层缠绕成整体结构。本发明内侧采用轮毂轮缘结构有利于保证刚强度的条件下减小内侧材料对转子磁场的影响；外层采用玻璃纤维棒复合设计有利于层间传递大的冲击扭矩；本发明使用的环氧玻璃纤维比强度高，有利于提高转子的使用转速。本发明结构紧凑，转速高，抗冲击能力强，适合于大功率脉冲发电机使用。
Description
技术领域
本发明涉及高功率脉冲电源技术领域，具体涉及一种脉冲发电机用转子复合芯轴结构。
背景技术
高功率脉冲电源有着非常重要的应用价值，国内许多单位已经开展了大功率脉冲电源相关技术研究，不论是电容储能形式的脉冲电源，还是惯性储能形式的脉冲电源都面临着如何小型化的问题。提高转子转速是小型化的必要途径之一，但是提高转子转速会带来转子外层离心应力水平急剧提升，除此以外高功率脉冲发电机发电时的冲击扭矩也会为转子设计带来挑战。目前我国开发的大功率脉冲发电机多为金属结构，金属结构容易产生涡流影响着电机效率，并且金属结构比强度较低，限制着电机转子转速的进一步提高。
发明内容
为了克服现有技术高功率脉冲发电机离心应力水平高，冲击扭矩大的不足，本发明提供一种复合芯轴结构，结构紧凑，转速高，抗冲击能力强，适合于大功率脉冲发电机使用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括主轴、轴承、法兰、轮毂、环氧玻璃纤维抗剪切环和玻璃纤维环氧复合缠绕层。所述的轮毂两端分别通过法兰连接轴承，主轴穿过轮毂轴线上的通孔，通过轴承连接轮毂；所述轮毂的外壁平行于轴线排列有若干环氧玻璃纤维棒，构成环氧玻璃纤维抗剪切环；所述轮毂、环氧玻璃纤维抗剪切环和法兰外层采用玻璃纤维环氧复合缠绕层缠绕成整体结构。
所述整体结构的一端，在法兰和轮毂之间同轴安装键连接盘，键连接盘上开通孔，销轴穿过通孔连接轮毂，键连接盘与主轴之间通过圆弧键连接，并采用圆弧键防护罩保护圆弧键。
所述的轮毂外壁凸起有若干圈轮缘，各个轮缘上环形均布若干通孔，环氧玻璃纤维棒穿过轮缘上的通孔平行排列；各个环氧玻璃纤维棒之间填充环氧玻璃纤维棒并使用胶黏剂固定。
本发明的有益效果是：内侧轮毂采用轮缘结构有利于减小材料对转子磁场的影响；外侧采用玻璃纤维复合材料有利减小材料对转子磁场的影响和避免涡轮的产生；环氧玻璃纤维抗剪切环与外层玻璃纤维材质类似，不同转速时两者的形变量一致，这样有利于保证转子扭矩传递时的结构稳定性；环氧玻璃纤维环氧类复合材料强度高、密度小，有利于转子转速的提高。本发明工艺成熟、制造成本低。该结构所用材料市场上较为普通，加工工艺简单，制作成本较低。
附图说明
图1为脉冲发电机用转子复合芯轴结构图；
图2为脉冲发电机用转子复合芯轴结构轮毂和高强度环氧玻璃纤维抗剪切环装配图；
图3为高强度环氧玻璃纤维抗剪切环示意图；
图4为图1的右视图；
图5为图1的左视图；
图中，1-主轴、2-左端轴承组件、3-左侧法兰、4-轮毂、5-高强度环氧玻璃纤维抗剪切环、5a-高强度环氧玻璃纤维棒组一、5b-高强度环氧玻璃纤维棒组二、5c-高强度环氧玻璃纤维棒组三、6-高强度玻璃纤维环氧复合缠绕层、7-右侧法兰、8-键连接盘、9-销轴、10-销轴压板、11-圆弧键防护罩、12-右侧轴承组件、13-圆弧键。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明将一组高强度环氧玻璃纤维棒插入钢质轮毂的轮缘周侧环状分布的通孔中，并使用两组高强度环氧玻璃纤维棒填充间隙，这样构成一个类似木桶形式的高强度环氧玻璃纤维抗剪切环；该结构使用螺钉将左右法兰与轮毂紧固后限制高强度环氧玻璃纤维棒的轴向移动；最后使用高强度玻璃纤维环氧复合材料将轮毂、抗剪切环和两侧法兰缠绕成一个整体。
如图1—图5所示，一种脉冲发电机用转子复合芯轴结构包含有主轴1、左端轴承组件2、左侧法兰3、轮毂4、高强度环氧玻璃纤维抗剪切环5、高强度玻璃纤维环氧复合缠绕层6、右侧法兰7、键连接盘8、销轴9、销轴压板10、圆弧键防护罩11、右侧轴承组件12、圆弧键13。
所述的轮毂4外侧设计有轮缘，轮缘处开用环形分布的通孔。
所述的高强度环氧玻璃纤维抗剪切环5由高强度环氧玻璃纤维棒一5a、高强度环氧玻璃纤维棒组二5b和高强度环氧玻璃纤维棒组三5c组成；所述的高强度环氧玻璃纤维棒组一5a插入轮毂4的环形分布孔中；所述的高强度环氧玻璃纤维棒组二5b和高强度环氧玻璃纤维棒组三5c填充高强度环氧玻璃纤维棒组一5a间隙并使用胶黏剂固定后结构呈近似环形。
轮毂4、高强度环氧玻璃纤维抗剪切环5、左侧法兰3和右侧法兰7外层依靠高强度玻璃纤维环氧复合缠绕层6缠绕成整体结构；该整体结构内部装配主轴1后在右侧安装键连接盘8、销轴9、销轴压板10、圆弧键防护罩11和圆弧键13；结构左右两侧轴端分别装配左端轴承组件2和右侧轴承组件12后，脉冲发电机用转子复合芯轴结构具有了转子芯轴要求的回转与传递扭矩的基本功能。除此以外，转子设计中应在该结构外层布置转子线圈。
所述的左侧法兰3和右侧法兰7依靠螺钉紧固在轮毂4上。
Claims (3)
1.一种脉冲发电机用转子复合芯轴，包括主轴、轴承、法兰、轮毂、环氧玻璃纤维抗剪切环和玻璃纤维环氧复合缠绕层，其特征在于：所述的轮毂两端分别与法兰固定连接，主轴穿过轮毂轴线上的通孔，主轴两端分别装配轴承；所述轮毂的外壁平行于轴线排列有若干环氧玻璃纤维棒，若干环氧玻璃纤维棒构成环氧玻璃纤维抗剪切环；所述轮毂、环氧玻璃纤维抗剪切环和法兰外层采用玻璃纤维环氧复合缠绕层缠绕成整体结构。
2.根据权利要求1所述的脉冲发电机用转子复合芯轴，其特征在于：所述整体结构的一端，在轮毂一端安装键连接盘，键连接盘上开通孔，销轴穿过通孔连接轮毂，键连接盘与主轴之间通过圆弧键连接，并采用圆弧键防护罩保护圆弧键。
3.根据权利要求1所述的脉冲发电机用转子复合芯轴，其特征在于：所述的轮毂外壁凸起有若干圈轮缘，各个轮缘上环形均布若干通孔，环氧玻璃纤维棒穿过轮缘上的通孔平行排列；各个环氧玻璃纤维棒之间填充环氧玻璃纤维棒并使用胶黏剂固定。
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