CN1086258C - 一种补偿脉冲发电机 - Google Patents
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Abstract
一种补偿脉冲发电机，由转子、励磁线圈、转子表面的补偿元件、定子以及定子上的电枢绕组构成，每级电枢端部绕组套有导电材料做成的屏蔽盒，屏蔽盒为中空的“回”字形状，中空部分容纳电枢端部绕组。本发明适用目前各类补偿脉冲发电机，使其内电感降低50%以上，具有提高脉冲功率输出，使电机小型化的效果。
Description
本发明属于电机技术领域，特别适用于补偿脉冲发电机。
补偿脉冲发电机是1978年由美国Texas大学机电研究中心W.F.Weldon等人发明，1980年获得美国专利，见Weldon W.F.et.al.Compensated pulsed Alternator，U.S.patent 4200831 April，29，1980。此后，许多作者又对补偿脉冲发电机作了进一步介绍，见M.L.Spann.et al.Compulsator Research At the University of Texas At Austin-AnOverview.IEEE Trans.Magn.，1989，25(1).
补偿脉冲发电机(CPA)与常规电机最主要的区别在于利用了补偿(屏蔽)原理，即通过补偿压缩电枢绕组产生的磁通，达到减小电枢绕组电感的目的。为实现最大补偿效果，补偿元件应当尽可能靠近电枢绕组。当电机对负载放电时，补偿元件产生补偿电流抵消电枢反应磁场，使电枢电流磁通压缩，极大地降低了电枢绕组暂态电感，从而输出强功率脉冲。补偿电机脉冲放电时，在转子表面感应反向电流。为了降低电感，反向电流和导体厚度之间的气隙应当尽量减小。因为补偿电机是多级电机，补偿方式可以有多种形式，补偿程度依赖于电枢绕组和补偿元件的相对空间位置和大小，也可作到电感随转子位置周期变化，电感变化的不同方式是实现不同脉冲波形和提高脉冲功率的最主要方法。因此，根据CPA补偿方式的不同，补偿脉冲发电机分为三种类型即被动式、主动式和选择被动式，它们可以分别得到不同的脉冲波形。被动式补偿采用导电屏蔽筒固套于转子表面，当电枢绕组放电时，由于屏蔽筒感应涡流，阻止磁通透入转子，磁通被压缩在气隙中，磁阻变大，从而使电枢绕组暂态电感减小，由于在整个电机气隙内都得到均匀补偿，因而电感为一常值，输出电压近似一正弦脉冲。主动式补偿绕组与电枢绕组通过电刷、滑环相串联，补偿绕组随转子旋转，当电枢绕组电流与补偿绕组电流磁通同向时，互感最大，输出电流最小，当两者反向时，互感最小，输出电流最大。随着转子位置不断变化，电感周期性变化，这种补偿方式可以获得尖顶的脉冲波形。选择被动式与被动补偿相比可称为局部补偿，补偿绕组在选定区域短接或利用非均匀补偿筒，通过感应作用，抵销电枢绕组磁通，减小电枢绕组电感，这种补偿方式每360度电角度补偿两次，可以获得平顶脉冲电流波形，以牺牲峰值功率为代价。
对于补偿脉冲发电机而言，其电枢绕组中间部分绕组位于定子铁芯，为方便起见，称为铁芯绕组，这部分绕组在补偿电机中受到补偿元件屏蔽作用，瞬态电感大大降低，可达到微亨量级；电枢绕组两个端部部分绕组位于定子电芯之外，称为端部绕组，多个线圈的磁链相互匝链，产生端部漏电感，同时这部分绕组处于铁磁环境中，由于磁屏蔽作用，实际端部绕组漏电感比计算数值还要大，其量值接近或超过铁芯部分绕组电感，这一部分电感对于电机功率输出完全是无效部分，它降低了电机电压输出，因而限制了电机电流和功率输出，不利于脉冲电机小型化，但至今还没有任何文献谈及端部绕组漏电感的解决方法。
本发明的目的在于提供一种补偿脉冲发电机，这种发电机采取了一定的技术措施降低端部绕组漏电感，从而提高功率输出，使电机小型化。
实现本发明的一种补偿脉冲发电机，由转子、励磁线圈、转子表面的补偿元件、定子以及定子上的电枢绕组构成，其特征为在电枢端部绕组套有导电材料做成的屏蔽盒。
所述的补偿脉冲发电机，所述屏蔽盒可以套于每极电枢端部绕组，屏蔽盒可为中空的“回”字形状，中空部分容纳端部绕组。
上述补偿脉冲发电机，其转子表面的补偿元件可以为固套于转子表面的导电屏蔽筒。所述导电屏蔽筒还可以为表面有间隔空槽的鼠笼状屏蔽筒。
上述补偿脉冲发电机，其转子表面的补偿元件也可以为补偿绕组，补偿绕组与电枢绕组通过电刷、滑环相串联。所述补偿绕组通过电刷、滑环与电枢绕组相串联的同时，还可以通过电刷、滑环在选定区域短接。
本发明是在目前补偿脉冲发电机补偿措施基础上进一步采取措施，对于目前的被动式、主动式和选择被动式三种补偿脉冲发电机都有实用价值，可以使目前的补偿脉冲发电机内电感降低50％以上，因而具有提高脉冲功率输出，使电机小型化的效果。
表1给出两台不同参数无槽被动补偿脉冲发电机应用本发明前后端部漏电感变化情况，说明本发明的实施效果。
表1补偿脉冲发电机端部绕组漏电感降低数据比较
| 第一台 | 第二台 | 备注 | |
| 极对数P | 2 | 2 | |
| 绕组分布跨度β(rad.) | π/3 | π/3 | |
| 定子内径(m) | 0.158 | 0.252 | |
| 气隙长度(mm) | 8 | 9 | 包括无槽导体厚度 |
| 每极匝数 | 10 | 15 | |
| 铁芯长度(m) | 0.57 | 0.7 | |
| 端部绕组单边轴向长度(m) | 0.15 | 0.2 | |
| 端部绕组周向长度(m) | |||
| 端部绕组集中尺寸(mm2) | 30mm×12mm | 30mm×8mm* | *两组 |
| 屏蔽外形尺寸(mm2) | 46mm×28mm | 46mm×24mm* | *两组 |
| 铁芯部分绕组电感(μH) | 14.7 | 25.2 | |
| 屏蔽前端部绕组漏电感(μH) | 19.8 | 27.1 | |
| 屏蔽后端部绕组漏电感(μH) | 0.42 | 0.66 | |
| 屏蔽降低补偿电机内电感比例 | 56％ | 50.5％ |
图1为电枢端部绕组加屏蔽盒的示意图。
图2为图1A～A断面的示意图。
两幅图中，1为电枢绕组，2为电机定子铁芯，3为套于端部绕组的屏蔽盒，为制作方便起见，该屏蔽盒可以由对称的两部分构成，套于端部绕组后再将其对接处接缝焊死。
Claims (5)
1.一种补偿脉冲发电机，由转子、励磁线圈、转子表面的补偿元件。定子以及定子上的电枢绕组构成，其特征为在电枢端部绕组套有导电材料做成的屏蔽盒，屏蔽盒套于每极电枢端部绕组，屏蔽盒为中空的“回”字形状，中空部分容纳端部绕组。
2.如权利要求1所述的补偿脉冲发电机，其特征为所述转子表面的补偿元件是固套于转子表面的导电屏蔽筒。
3.如权利要求2所述的补偿脉冲发电机，基特征为所述导电屏蔽筒为表面有间隔空槽的鼠笼状屏蔽筒。
4.如权利要求1所述的补偿脉冲发电机，其特征为所述转子表面的补偿元件为补偿绕组，补偿绕组与电枢绕组通过电刷、滑环相串联。
5.如权利要求4所述的补偿脉冲发电机，其特征为所述补偿绕组通过电刷、滑环在选定区域短接。
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| CN 99120041 CN1086258C (zh) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 一种补偿脉冲发电机 |
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| CN 99120041 CN1086258C (zh) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 一种补偿脉冲发电机 |
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