[发明专利]转子内冷式脉冲发电机

说明书

一种转子内冷式脉冲发电机，属于电机转子冷却技术领域。本发明针对现有脉冲发电机励磁绕组发热严重使转子冷却困难的问题。它的冷却结构包括冷却出水段、冷却入口段和内部冷却主体，所述内部冷却主体设置于转子轭内部，并沿径向靠近励磁绕组的位置；冷却入口段由转轴端部设置的空腔内引入，并与内部冷却主体的入口连通，内部冷却主体的出口端与冷却出水段连通；所述内部冷却主体包括沿圆周向均匀分布的多个螺旋形冷却管，所述螺旋形冷却管的个数与励磁绕组的个数相对应，并且螺旋形冷却管轴向中心截面在圆周向的位置对应于励磁绕组圆周向的中心位置。本发明对脉冲发电机进行有效的散热，可提高发电机放电能力以及对负载的重复放电频率。

技术领域

本发明涉及转子内冷式脉冲发电机，属于电机转子冷却技术领域。

背景技术

脉冲发电机集惯性储能、机电能量转换与功率调节于一体，具有“单元件”的综合性优势，例如具有高能量密度、高功率密度、适合重复放电、脉冲波形调节灵活等优点，在军事、工业和民用领域有着广泛的应用。

相比于传统铁芯电机，空芯脉冲发电机(“空芯”即采用非导磁材料)需要更高的励磁电流，致使励磁绕组损耗更高。励磁绕组的高铜损耗使绕组发热问题更为突出，这种情况限制了脉冲发电机性能的进一步提升。为了提高功率等级、功率密度、放电能力以及重复放电频率，需要有具备高效散热能力的冷却结构。常用的冷却方式包括风冷与水冷，其中风冷的散热能力有限还会增大风摩损耗；水冷则需要配合复杂的供水系统以及循环控制系统。由于空芯脉冲发电机的机壳采用了导热性差的复合材料，使得机壳水冷和转轴蒸发冷却的方式无法适用，因此，对于空芯脉冲发电机来说，对高速旋转的转子进行冷却极为困难。

发明内容

针对现有脉冲发电机励磁绕组发热严重使转子冷却困难的问题，本发明提供一种转子内冷式脉冲发电机。

本发明的一种转子内冷式脉冲发电机，包括内转子外定子结构发电机，所述定子与转子之间为气隙；所述转子包括转轴和转子轭，转子轭套接在转轴上；转子轭的外表面沿圆周方向均匀设置多个励磁绕组；

所述脉冲发电机还包括冷却结构，

所述冷却结构包括冷却出水段、冷却入口段和内部冷却主体，所述内部冷却主体设置于转子轭内部，并沿径向靠近励磁绕组的位置；冷却入口段由转轴端部设置的空腔内引入，并与内部冷却主体的入口连通，内部冷却主体的出口端与冷却出水段连通；

所述内部冷却主体包括沿圆周向均匀分布的多个螺旋形冷却管，所述螺旋形冷却管的个数与励磁绕组的个数相对应，并且螺旋形冷却管轴向中心截面在圆周向的位置对应于励磁绕组圆周向的中心位置。

根据本发明的转子内冷式脉冲发电机，所述内部冷却主体还包括八个入口侧径向导管、四个入口侧端部连通段和四个出口侧端部连通段，所述入口侧径向导管的个数与螺旋形冷却管的个数相同；

四个入口侧端部连通段沿圆周向均匀分布，四个入口侧端部连通段与四个出口侧端部连通段沿圆周向的位置一一对应，螺旋形冷却管连通在入口侧端部连通段和出口侧端部连通段之间；八个入口侧径向导管的入口均与冷却入口段的出口连通，八个入口侧径向导管的出口端沿圆周向均匀分布，每两个入口侧径向导管的出口端连通在一个入口侧端部连通段上；每个入口侧径向导管的出口端对应于一个螺旋形冷却管；每个出口侧端部连通段的出口端与冷却出水段连通。

根据本发明的转子内冷式脉冲发电机，所有螺旋形冷却管的螺旋方向相同，同一螺旋形冷却管连接的入口侧端部连通段和出口侧端部连通段包括非正对的入口侧端部连通段和出口侧端部连通段。

根据本发明的转子内冷式脉冲发电机，将四个入口侧端部连通段沿顺时针方向依次设定为10段、11段、12段及13段，则对应的出口侧端部连通段沿顺时针方向依次设定为20段、21段、22段及23段，则10段与21段之间连通两个螺旋形冷却管，11段与22段之间连通两个螺旋形冷却管，12段与23段之间连通两个螺旋形冷却管，13段与20段之间连通两个螺旋形冷却管。