[发明专利]一种双轴补偿空芯脉冲发电机及其脉冲成型系统和方法

权利要求书

1.一种双轴补偿空芯脉冲发电机，它包括空芯转子和空芯定子，所述空芯转子包括励磁绕组（3）和交轴补偿绕组（2），其特征在于：交轴补偿绕组（2）具有四个线圈，每个线圈都是自行短路连接的，交轴补偿绕组（2）与励磁绕组（3）中的相邻两个线圈的轴线为在空间上的机械角度相差45°，所述相邻两个线圈的电角度相差90°的正交排布。

2.根据权利要求1所述的一种双轴补偿空芯脉冲发电机，其特征在于：所述电机采用四极结构，所述的空芯定子由电枢绕组（1）、空芯定子轭（9）和机壳（5）组成，空芯定子内部为圆筒形空腔，该圆筒形空腔内设置有空芯转子；

所述空芯定子轭（9）的外侧壁固定于机壳（5）的内壁上；所述电枢绕组（1）固定在空芯定子轭（9）的内壁上；

所述空芯转子是由内向外依次为空芯转子轭（12）、励磁绕组（3）、励磁绕组绷带（11）、交轴补偿绕组（2）以及补偿绕组绷带（10）。

3.根据权利要求2所述的一种双轴补偿空芯脉冲发电机，其特征在于：所述电枢绕组（1）具有四个线圈，该四个线圈采用并联接法。

4.根据权利要求2所述的一种双轴补偿空芯脉冲发电机，其特征在于：所述电枢绕组（1）为单相绕组，且采用无槽同心式结构，由多股利兹线并联绕制而成。

5.根据权利要求2所述的一种双轴补偿空芯脉冲发电机，其特征在于：所述空芯定子轭（9）由复合材料缠绕而成，其内表面通过环氧树脂粘结电枢绕组（1），外表面通过环氧树脂粘结于所述机壳（5）的内壁上。

6.根据权利要求2所述的一种双轴补偿空芯脉冲发电机，其特征在于：所述空芯转子轭（12）由不导磁的复合材料构成。

7.根据权利要求2所述的一种双轴补偿空芯脉冲发电机，其特征在于：所述励磁绕组（3）通过励磁绕组绷带（11）固定在空芯转子轭（12）表面；所述交轴补偿绕组（2）通过补偿绕组绷带（10）固定；所述励磁绕组绷带（11）及补偿绕组绷带（10）由复合材料环氧树脂缠绕固化而成。

8.基于权利要求2所述的一种双轴补偿空芯脉冲发电机的脉冲成型系统，其特征在于：它包括主放电晶闸管（15）、负载（16）、整流器（17）、续流二极管（18）、启励电容（19）和启励晶闸管（20）；

定子电枢绕组（1）通过主放电晶闸管（15）与负载（16）形成放电回路；所述定子电枢绕组（1）输出的电压经整流器（17）整流后，通过电刷（14）滑环（13）与转子励磁绕组（3）相连，形成自激回路；启励电容（19）和启励晶闸管（20）通过电刷（14）滑环（13）与转子励磁绕组（3）形成闭合的启励回路；

整流器（17）采用单相桥式全控整流结构。

9.基于权利要求8所述的一种双轴补偿空芯脉冲发电机脉冲成型系统的脉冲成型方法，其特征在于，实现脉冲成型方法的步骤如下：

步骤一：采用原动机拖动转子主轴（7）旋转，使转子达到额定转速后，通过控制离合器（8）将原动机与转子主轴（7）脱开，所述转子靠惯性继续旋转；

步骤二：控制启励晶闸管（20）闭合，使启励回路闭合，启励电容（19）向转子励磁绕组（3）提供种子电流，定子电枢绕组（1）获得感应电势，该感应电势通过整流器（17）整流后，再输给励磁绕组（3），使励磁绕组（3）中产生励磁电流，形成正反馈的自激过程；

步骤三：监测励磁绕组（3）中的电流，当励磁电流达到额定值时，控制整流器（17）停止整流，励磁电流经续流二极管（18）续流；根据负载（16）需求，设定主放电晶闸管（15）的触发角，控制主放电晶闸管（15）闭合，电枢绕组（1）向负载放电；转子上短接的交轴补偿绕组（2）和续流的励磁绕组（3）感应电流，分别提供交轴与直轴补偿，输出所需的脉冲电流波形。