20 MJ补偿脉冲发电机的应用设计

时间:2022-03-16作者:佚名

0 引言

补偿脉冲发电机(CPA)是一种特殊的同步发电机[1],利用磁通压缩的原理,减小电枢电感,当电机工作的时候,会产生很大的脉冲电流[2].它是目前公认的相对又实用价值的电磁炮电源[3],采用飞轮以机械形式储存能量,克服了电容器和单机发电机的各自缺点,集储能、转换和调节于一体的脉冲电源,大大减少了从原动机到电磁炮负载的功率输出中间环节,具有单元件的综合优势。根据脉冲电源研究内容,设计制造储能20 MJ以上的补偿脉冲发电机样机,通过对电机内部磁场的分析和负载实验,解决在补偿脉冲发电机制造方面的困难,对电机适用于电磁炮进行可行性分析,为下一步制造出具有实战水平的CPA打下理论和工程基础。

1 基本参数

以电机体积和重量为优化目标,本文设计制造一台空心、自励模式、转场式结构、峰值功率为300 MW 以上、储能20 MJ和转换效率15%的两相四极的空心选择被动补偿脉冲发电机样机。电机的主要参数见表1.

2 基本结构

补偿脉冲交流发电机,是一种特殊的同步发电机,通过对目前补偿式脉冲发电机的优缺点研究[4],确定该电机的结构为:两相四极、空心、被动补偿、自励模式、转场式结构。

电机系统结构包括定子、转子、电刷、滑环、轴承、端盖、电力电子装置和机壳[5].转子由转轴、转子轭、励磁绕组、碳纤维绷带、铝补偿筒组成。主轴上固定钛合金转子轭通过过盈连接,转子励磁绕组粘结在转子轭外表面,绕组外部用碳纤维环氧树脂绑扎绑带固定,绑带外面为铝补偿筒;定子由主电枢绕组、玻璃纤维绷带、次电枢绕组、定子轭、机壳组成。定子轭固定在机壳内壁上,内壁上粘结有定子无槽次电枢绕组(用于励磁),次电枢绕组和主电枢绕组(用于放电)之间为碳纤维环氧树脂绑扎绷带,定子无槽电枢绕组的端部用屏蔽盒罩住,转子通过端盖轴承的支撑固定于定子内,主轴的一端连接原动机,主轴的另一端固定有滑环和电刷。

3 转子设计

转子基本尺寸采用空心转子结构的电机,转子飞轮的最佳内外半径比为0.45时[6],转子的储能量为实心转子储能量的95%以上,可以节约转子材料和减轻转子重量。

该电机旋转在很高的速度,一般的铁磁材料无法满足其力学效应,一般采用复合材料或钛来制作。钛(Ti)是一种银色的过渡金属,属于无磁性金属,在很大的磁场中也不会被磁化,它还有耐高温、耐腐蚀等优良特性[7].

钛合金强度高,且电阻率低,在高温和低温状态下都能保持高强度。与复合材料相比,采用钛转子结构可以提高储能密度,减少转子的体积,且工艺相对来说简单一些。因此,在本设计中,转子是采用钛材料。

3.1 转子轭的选择

转子轭由钛合金构成。钛合金材料性能[8]如下:拉伸强度:1 000.0 MPa;拉伸模量:116.7 GPa;比强度:

221.2 MPa(g/cm3);比模量:25.8 GPa(g/cm3);密度:

4.52 g/cm3.电机旋转速度为12 000 r/min时,转子外径为0.088 m,转子内径为0.039 6 m,转子长为0.326 m,机械角速度为1 256.6 rad/s.

3.2 转轴材料的选择

转轴材料型号为25Cr2Ni4MoV.主要力学性能[9]指标(切向取样)如下:屈服强度为730~830 MPa;抗拉强度为σb ≥1 000 MPa;伸长率为δb ≥14%.

3.3 绷带的选择

绑带为碳纤维与环氧树脂复合的材料,其性能[10]如下:拉伸强度:1 471.0 MPa;拉伸模量:137.3 GPa;比强度:1 014.0 MPa(g/cm3);比模量:94.7 GPa(g/cm3);密度:1.45 g/cm3.

3.4 屏蔽筒材料的选择

相关阅读

建筑亮化照明设计的三大理念

如今我们为大家产生的是有关 建筑亮化照明设计 ,由于大家都了解,针对一个建筑而言,要是没有亮化设计得话,便会十分的枯燥乏味,无论白天这一建筑多么的漂亮,夜里没有的视...
2022-10-09
建筑亮化照明设计的三大理念

城市夜景灯光照明带来了巨大的社会效益

从社会发展是社会经济发展的必须和每个人的日常生活看来, 城市夜景灯光照明 对大家的生活愈来愈关键,亮化照明的市场前景是丰厚的。提升城市工程建筑及公共区域的照明灯具实...
2022-09-02
城市夜景灯光照明带来了巨大的社会效益

关于景观亮化工程中不同场景照明手法介绍工程有限公司

园林道路景观照明是 景观亮化工 程 中的一部分。园林道路景观照明可分成路面照明、地面照明和立交桥照明。路面照明一般道路、街道社区照明,不用设定别的照明;独特道路必须开...
2022-10-11
关于景观亮化工程中不同场景照明手法介绍工程有限公司

建筑夜景灯光亮化手法有哪些?

伴随着现代社会的不断发展, 建筑夜景灯光亮化 能够说成变得越来越关键,可是由于要求各不相同,照明设计方案手法也不尽相同,接下来明亮照明,以照明方式有泛光照明、轮廓照...
2022-09-27
建筑夜景灯光亮化手法有哪些?

产业园灯光照明可以体现园区文化特色

产业园是独特的区位环境,具有地理优势,根据共享资源,可以克服外部的负面影响,推动相关产业发展规划,进而合理推动产业集群的形成。 产业园灯光照明 不仅可以营造浓厚的文...
2022-08-04
产业园灯光照明可以体现园区文化特色

热销商品

国标包塑金属软管穿线波纹管电线套管蛇皮护线管16 20 25 4分 6分

国标包塑金属软管(又称穿线波纹管、电线套管、蛇皮护线管)是一种广泛应用于电气布线、机械设备及自动化系统中的柔性保护套管。其内层为优质镀锌钢带,外层覆以阻燃PV...
¥ 1.2

四氟包覆/FEP/PTFE包覆胶O型圈全氟醛FFKMO型圈耐化学腐蚀氟胶

四氟包覆(FEP/PTFE)O型圈及全氟醚(FFKM)O型圈是高性能密封解决方案,专为极端化学环境设计。FEP或PTFE包覆氟橡胶(FKM)芯材的O型圈兼具外层优异的耐化学腐蚀性、抗溶胀性...
¥ 5

管卡安装片 排水管固定悬吊卡丝固定件 角钢角码连接底座 方钢卡

管卡安装片、排水管固定悬吊卡、丝固定件、角钢、角码、连接底座及方钢卡是建筑给排水系统中常用的管道固定与支撑组件。这些配件通过组合使用,可牢固固定各类排水...
¥ 0.8

雷士照明嵌入式led筒灯高显色RA95全铝家用天花吊顶桶灯孔灯米月

该款雷士照明嵌入式LED筒灯融合高显色(RA95)技术,具备出色光线表现,能精准还原不同色光环境,使光源色彩还原度高、视觉细腻,显著提升照明效果。采用全铝材质制作,耐用性...
¥ 8.36

S2硬加长球头内六角扳手L型六方棱套装2 2.5 3 4 5 6 8 10-55号mm

S2硬加长球头内六角扳手L型六方棱套装,专为精准施力设计,包含22.5mm、34.5mm、68mm、10mm及55mm等规格螺丝,提供多种灵活尺寸适配需求。套装采用硬质加长材质,增强操...
¥ 0.34

网站栏目