[发明专利]一种7相多级直线感应电磁推进器

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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，在电枢上感应出涡流。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《PerformanceofaFour-SectionLinearInductionCoilLauncherPrototype》(IEEETransactionsonAppliedSuperconductivity2014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1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。

发明内容

本发明的目的是克服现有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。

本发明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。本发明驱动线圈分成多级，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。

本发明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。