[发明专利]一种永磁轴向磁通电动补偿脉冲发电机

说明书

本发明公开了一种永磁轴向磁通电动补偿脉冲发电机，包括：定子、转子和转轴；定子包括定子铁芯与定子绕组；定子铁芯为无槽盘状结构，其径向缠绕定子绕组；定子绕组为环形绕组；转子包括补偿盘、永磁体、保护盘、转子铁芯和转轴；补偿盘与定子铁芯间形成气隙；发电机有两种运行方式，其一为电动运行，通过变频器向定子绕组内通入电流拖动电机运行；其二为脉冲放电运行，将定子绕组与负载相连，电机向负载放出瞬时大电流。本发明提供的永磁轴向磁通电动补偿脉冲发电机实现了原动机与脉冲初始电源的集成，且具有轴向长度短、重量小的特点，可以作为脉冲发电机电源系统的原动机和初始电源使用。

技术领域

本发明属于轴向磁通电机领域，更具体地，涉及一种永磁轴向磁通电动补偿脉冲发电机。

背景技术

脉冲发电机是一种特殊的脉冲功率电源，在脉冲领域有着极为重要的作用。

UT-CEM在1978年发明的补偿脉冲发电机(CPA)属于一种脉冲发电机，其采用了特殊的补偿结构，实现了电机放电时的磁通压缩，以减小电枢瞬态电感，从而向小负载提供大功率和高幅值的脉冲电流，利用了电磁感应和磁通压缩两种原理联合工作，把惯性储能、机电能量转换和脉冲成型三者融为一体。相比于其它的脉冲功率电源而言，CPA的储能密度高、功率密度高、适合重复窄脉冲放电，且具有单元件的优势。CPA经历了许多代发展，逐渐演变成了空芯、多相、自激与转枢式的结构。通常其工作步骤如下：首先将CPA用原动机拖动至额定转速；再使用电容器向CPA励磁绕组通入种子电流，种子电流产生的微弱磁场在电枢绕组上感应出电压与电流，然后通过整流器与电刷滑环导回励磁绕组；以此往复，励磁与电枢绕组内电压电流逐渐升高至预设值；最后令电枢绕组向负载突然放电，励磁绕组通过二极管续流。上述过程的能量均来自于转子内存储的动能，因此电机转速逐渐下降。

然而，由CPA工作步骤可见其仍需要外部的原动机拖动运行，以及电容器作为初始电源供给种子电流，这大大增加了系统的体积、重量以及复杂程度，有悖于CPA所具有的单元件优势。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种永磁轴向磁通电动补偿脉冲发电机，旨在解决现有的补偿脉冲发电机因工作时需外部的原动机拖动和电容器作为初始电源，两者分离使用导致系统体积和重量较大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种永磁轴向磁通电动补偿脉冲发电机，包括：定子和转子；

定子包括定子铁芯与定子绕组；定子铁芯为无槽盘状结构，其径向缠绕定子绕组；定子绕组为环形绕组，在定子铁芯的圆周上均匀分布；

转子包括补偿盘、永磁体、转子铁芯和转轴；永磁体介于补偿盘和转子铁芯之间，补偿盘与定子铁芯间形成气隙，转子铁芯位于补偿盘的远离气隙侧；

转轴表面与补偿盘和转子铁芯内表面相连。

优选地，转子还包括保护盘，用于固定永磁体；

优选地，永磁轴向磁通电动补偿脉冲发电机还包括：机壳、端盖和轴承；机壳和端盖通过轴承与转轴连接；端盖与定子铁芯的远离气隙侧连接；机壳位于端盖的上方；机壳和端盖构成空腔，空腔内设置转子和定子。

优选地，补偿盘与转子铁芯均为盘状结构；

优选地，永磁体为扇形结构，轴向充磁，NS极交替嵌于保护盘内，产生轴向交替磁场；

优选地，定子铁芯外表面设置有散热筋，用于定子绕组的散热；

优选地，定子绕组与永磁体极对数相同，均为p，p为任一正整数；定子绕组的相数为m，m为任一大于1的正整数；定子绕组环个数为n，n＝2pm；

优选地，补偿盘为金属材料，其与永磁体和保护盘贴合，介于定子绕组与永磁体之间，用于压缩放电时的气隙磁通；

优选地，定子铁芯为硅钢带环形卷绕而成；