引信用磁电式风力发电机是一种利用弹道空气压力作驱动力的物理电源,可用于迫击炮弹、火箭弹近炸和电子时间引信。对于飞行速度跨度大的炮弹,发电机需要在全弹道上都能正常可靠地为引信连续提供足够的电能。因为弹丸的飞行速度与发电机的转速呈线性变化,同时发电机转速又与其输出电压有关,所以发电机的输出电压随着弹丸的飞行速度在炮口附近达到最大,其后随弹速降低而下降。由于发电机在高转速下工作会使其转子部件(轴承、轴等)损坏,并且输出电压过高会使得引信电子线路的电子元器件被击穿或烧坏。因此需要研究转速控制方法,控制发电机在高弹速下的转速小于轴承的极限转速,输出电压小于引信线路的耐压值,保证磁电式发电机能够在高弹速下可靠工作。本文在对国内外发电机转速控制方法研究现状分析的基础上,提出了一种基于电压负反馈的转速控制方法。转速控制主要通过转速控制电路以及转速控制装置来实现。转速控制电路是根据电压负反馈原理设计的,电压负反馈原理指的是当发电机转速超过轴承极限转速时,将多余的能量转换为阻尼力矩作用在发电机的转轴上从而限制发电机转轴的转速,产生的阻尼力矩随着发电机转速的升高而增大。转速控制装置主要包括基座、励磁线圈和磁流变液/脂。磁流变液/脂是转速控制的执行元件,是一类可由磁场强度控制的有流变行为的智能材料。磁流变液/脂中的铁磁颗粒在外加磁场作用下会发生磁流变效应产生抗剪切应力,发电机转轴在高速旋转时受到此抗剪切应力产生的阻尼力矩从而转速降低。由于磁流变液存在长期储存颗粒沉降的问题,因此制备了抗沉降性能较好的磁流变脂,并研究了它们的流变性能。用于产生外加磁场的励磁线圈选用螺管式结构,对其磁场进行仿真计算,可得到其磁感线的分布以及磁感应强度的大小。磁流变液/脂在转速控制装置中主要按照圆筒式剪切模型工作,基于此模型的理论分析,设计试验研究了转速控制装置中磁流变液/脂的磁响应特性。搭建用鼓风机模拟外部激励的实验平台,对转速控制性能进行测试。测试结果表明,通过基于磁流变液/脂的转速控制装置来控制发电机转速的方法可行,可通过改变励磁线圈参数,将发电机的转速控制在指定范围,最终能够有效控制发电机转速由10000r/min降低至5714r/min。