一种7相多级直线感应电磁推进器，包括驱动线圈、电枢、脉冲电源和充电机。驱动线圈由多个同轴排列在绝缘骨架上的双饼线圈组成，分成多级；每级驱动线圈外接一组脉冲电源，一组脉冲电源中的单相电源由一个脉冲电容器和一个放电开关组成。一台充电机对所有脉冲电源的电容器充电。多级驱动线圈同轴排列在一个绝缘套管上，固定不动；电枢放置在第一级驱动线圈内，电枢受电磁力作用，在驱动线圈内直线加速前进，电枢从第一级驱动线圈开始加速，当电枢到达下一级驱动线圈的位置时，该级驱动线圈外接的脉冲电源开始放电，电枢继续加速前进。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电磁推进器，特别涉及一种7相多级直线感应电磁推进器。
技术介绍
电磁推进器是一种把电能转换成动能的装置。电磁推进器利用电磁力推动物体加 速，理论上没有最高速度的限制，可以达到很高的出口速度。根据电磁推进装置结构及工作 原理的不同，可分为以下几种类型：轨道式、同步线圈型、重接式、螺旋线圈型、直线感应型 等。直线感应电磁推进器从3相直线感应电机原理演变而来。美国的Polytechnic大学主 要对3相电源供电的多级直线感应电磁推进器进行了一系列的理论和实验研究，推进了直 线感应型电磁推进器的发展。随着电磁推进器级数的增加，其脉冲电容器上的电压一般来 说随之提高，这就要求充电机能够对不同电压等级的脉冲电容器充电，一般情况下要为每 级脉冲电容器电源配备单独的充电机，一个多级直线感应电磁推进器至少需要2个以上的 充电机。 典型的3相多级直线感应电磁推进器的系统如图1所示，主要组成部分为驱动线 圈、电枢、脉冲电源和充电机。驱动线圈由多个同轴排列在绝缘骨架上的独立的双饼线圈组 成，驱动线圈固定不动。为了提高效率，驱动线圈分成多级，每一级外接一组脉冲电源。电枢 放置在驱动线圈内，当驱动线圈内有电流时，在电枢上感应出祸流。电枢受到电磁力在驱动 线圈内直线加速前进，直到离开驱动线圈。每一级驱动线圈对应一组脉冲电源，一组脉冲电 源中的单相电源由一个电容器和一个放电开关组成，对于3相系统来说，一组脉冲电源由3 个电容器和3个放电开关组成。每一组脉冲电源需要一台充电机来对电容器进行充电。多 个参数完全相同的线圈同轴排列在一个绝缘套管上，通过调整外接电容器的参数来调整电 源的频率。从而导致每级驱动线圈的外接电容值都不同，电容器上的初始电压值也不同，当 然每级外接充电电源的要求不同。美国专利4926741公开了一种3相直线感应电磁推进器 的重复充电电源系统。文献《Performance of a Four-Section Linear Induction Coil Launcher Prototype)) (IEEE Transactions on Applied Superconductivity2014 年第 5 期）中对3相4级直线感应电磁推进器进行了实验分析，该系统第I级电压3. 8kV，第2级 为5. 8kV，第3级为7. 5kV，第4级为10kV，而电容值从第1到第4级是逐渐减小的。该典型 的3相多级直线感应电磁推进器存在以下的缺点： 1.每级电源系统需要配备单独的充电机。这增加了远程控制操作充电电源的难 度，当级数很多时，需要监测太多电压等级的量，增加了高压试验的危险性。 2.线圈参数完全一致，只能通过调整电容参数来调整电源频率，导致随着电枢速 度的增加，电源频率随着增加，每级电容值减小，为了保持每级电源总能量相等，电容初始 电压值越来越高，这为系统的绝缘设计带来了难度。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有3相电容器供电的直线感应电磁推进技术的缺点，提出 一种单充电机的7相多级直线感应电磁推进器。 本专利技术7相多级直线感应电磁推进器主要包括驱动线圈、电枢、脉冲电源和充电 机。驱动线圈由多个同轴排列在绝缘骨架上的双饼线圈组成。本专利技术驱动线圈分成多级， 至少为2级。每级驱动线圈为14个双饼线圈。每级驱动线圈外接一组脉冲电源，一组脉冲 电源中的单相电源由一个脉冲电容器和一个放电开关组成。一台充电机对所有脉冲电源的 电容器充电。多级驱动线圈同轴排列在一个绝缘套管上，固定不动。电枢放置在第一级驱 动线圈内，电枢受电磁力作用，在驱动线圈内直线加速前进，电枢从第一级驱动线圈开始加 速，当电枢到达下一级驱动线圈的位置时，该级驱动线圈外接的脉冲电源开始放电，电枢继 续加速前进。 本专利技术直线感应电磁推进器的2倍极距等于14个双饼线圈的宽度。每级驱动线 圈的连接方式如下：第一线圈和第八线圈串联后外接一个脉冲电容器和一个放电开关串联 组成第1相脉冲电源。第二线圈和第九线圈串联后外接一个脉冲电容器和一个放电开关串 联组成第2相脉冲电源。第三线圈和第十线圈串联后接一个脉冲电容器和一个放电开关串 联组成第3相脉冲电源。第四线圈和第十一线圈串联后外接一个脉冲电容器和一个放电开 关串联组成第4相脉冲电源。第五线圈和第十二线圈串联后外接一个脉冲电容器和一个放 电开关串联组成第5相脉冲电源。第六线圈和第十三线圈串联后外接一个脉冲电容器和一 个放电开关串联组成第6相脉冲电源。第七线圈和第十四线圈串联后外接一个脉冲电容器 和一个放电开关串联组成第7相脉冲电源。从第1相到第7相的放电开关的放电时间相差 51.428电角度。 根据直线感应电磁推进器的工作原理，随着电枢运动速度的增加，电源的频率也 要随之增加。电源频率由驱动线圈电感值和回路中电容器值而决定。根据公式： _。] / = ^ 其中C为回路电容值，L为驱动线圈电感值。 本专利技术设定每级驱动线圈能量相等，那么在电压值相等的情况下电容值也必然相 等。所以每级脉冲电源中电容值和电压初始值相同，从而保证各级脉冲电源可以相互替代， 实现脉冲电源的模块化加工制造。也正是因为电容器上电压值相等，本专利技术可以采用一台 充电机对各级驱动线圈的脉冲电源充电。在电容值不变的情况下改变线圈的电感值以改变 电源频率。 本专利技术的电枢为圆柱体形状，由两层金属层组成，两层金属层采用不同的非磁性 金属材料制作。电枢的表面金属层为高导电率的非磁性金属材料制作，以提高系统的能量 转换效率。电枢的内层金属层为高强度的非磁性金属材料制作，以提高电枢的机械强度。表 面金属层镀在内层金属层的表面。 本专利技术采用一台充电机对每级驱动线圈的脉冲电源充电，可以把现有的多台充电 机减少为1台，简化了电源控制系统，方便充电过程中操作控制及监测，提高了系统安全 性，并且解决了随着电枢速度增加，电容电压越来越高产生的绝缘问题。同时本专利技术把3相 电源的总能量平均分配到7相电源上，可以进一步减小每一相电源能量，降低单相的电流 应力，脉冲电容器在同样储能情况下电压值可以更低，同时7相系统的谐波分量比3相要进 一步减小。采用一个充电机对所有脉冲电容器充电，。并且，每级脉冲电源完全相同，从而 可以进行模块化生产，便利系统的维护，为电磁推进器的应用提供了技术支撑。【附图说明】 图1为典型的3相多级直线感应电磁推进器系统图； 图2为采用单充电机的7相多级直线感应电磁推进器系统框图； 图3为单级驱动线圈的排列方式及其与脉冲电源中电容器和放电开关的连接； 图4为单级脉冲电源的电路原理图； 图5为圆柱状抛体截面图。【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术做进一步说明。 如图2所示，本专利技术7相多级直线感应电磁推进器主要包括多级驱动线圈、电枢、 每级驱动线圈对应的脉冲电源，以及为各级脉冲电源充电的恒流充电机。 所述的驱动线圈至少分成2级，每级驱动线圈由14个分立的双饼线圈组成。每级 驱动线圈外接一组脉冲电源。一组脉冲电源中的单相电源由一个脉冲电容器和一个放电开 关组成。一台充电机对所有脉冲电源的电容器充电。多级驱动线圈同轴排列在一个绝缘套 管上。电枢放置在驱动线圈内，电枢受电磁力作用，在驱动线圈内直线加速前进，直到离开 驱动线圈。 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种7相多级直线感应电磁推进器，其特征在于，所述的7相多级直线感应电磁推进器包括驱动线圈、电枢、脉冲电源和充电机；驱动线圈由多个同轴排列在绝缘骨架上的双饼线圈组成，分成多级；每级驱动线圈外接一组脉冲电源，一组脉冲电源中的单相电源由一个脉冲电容器和一个放电开关组成；一台充电机对所有脉冲电源的电容器充电；多级驱动线圈同轴排列在一个绝缘套管上，固定不动；电枢放置在第一级驱动线圈内，电枢受电磁力作用，在驱动线圈内直线加速前进，电枢从第一级驱动线圈开始加速，当电枢到达下一级驱动线圈的位置时，该级驱动线圈外接的脉冲电源开始放电，电枢继续加速前进。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李献，王厚生，昌坤，刘建华，王秋良，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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