[发明专利]一种基于板状电枢的重接式电磁推进装置

说明书

本发明涉及一种基于板状电枢的重接式电磁推进装置，利用磁力线重接产生的电磁力，实现对被推进物体加速的目的。传统重接型电磁推进装置在工作前需要专门的预加速装置将电枢提前加速到一定速度，实施不便，本发明将电枢串联进回路，使其在低速或零速状态下可以利用磁场产生的安培力加速，方便高效。电枢采用板状导体材料，位于两加速线圈间隙中间位置，由导槽限位，沿导槽方向运动。当板状电枢运动到既定位置时，线圈接通，电流上升，磁通增加，磁力线产生“重接”效果，对电枢施加“重接力”。同时，电枢两侧加装电刷，使其通过导槽与线圈连接成为导电回路。在回路接通的状态下，线圈产生的磁场与电枢中电流相互作用，与“重接力”一同推动电枢加速运动。

技术领域

本发明涉及电磁推进的技术领域，具体为一种基于板状电枢的重接式电磁推进装置。

背景技术

电磁推进技术利用磁场与磁场间的相互作用，可以在较短时间内将物体加速到超高速。该技术借助电磁场做功，将电能转化为动能，从而实现将被推进物体加速的目的。与传统化学能推进方式相比，电磁推进可以在更短的时间内提供更大的动能，使被推进物体达到更大的速度。同时，推进过程中速度可调，稳定不易受干扰。因此在近地轨道发射、高速轨道交通等领域有重要应用前景。按照结构和原理的不同，电磁推进技术有多种分类，其中重接式和轨道式是两种较为常见的应用类型。

重接式电磁推进(参考专利：201920072122.X)可以对电枢实现无接触加速，其原理是线圈分置电枢两侧，电枢一般为板状导体，需以一定初速度进入线圈间隙。电枢穿过线圈间隙的过程中，线圈产生的磁场被“截断”又“重接”，并且，电枢借由此过程产生的力向前加速运动，因此被称为重接式。重接式电磁推进的特点是欧姆损失小，高速下效率较高，但电枢需具有一定初速度进入磁场，低速下效率较低。

轨道式电磁推进(参考专利201810371043.9)是利用轨道电流与磁场间相互作用的安培力推动电枢加速。被加速物体置于两条平行的长直轨道中间，当接入电源时，电流从一轨道流入，经过被加速电枢由另一轨道流出，同时轨道平面产生强电磁场，电枢在安培力的作用下被快速射出。优点是结构简单，可靠性好，缺点是所需电流极大，发热严重。目前公布的技术，通过加设线圈增强磁场，可以降低所需电流，且采用分级模块设计，在一定程度上提高了效率。但其缺点也很明显，首先，为了进一步增强磁场，线圈需要加装定制铁芯，加工难度高；其次，每级模块需单独供电，使系统复杂性增加；最后，铁芯极大地增加了线圈的自感，进而延长了电流上升时间，在高速运动时，电流往往还未达到峰值，电枢就进入下一级模块，影响其加速效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁推进装置的设计，弥补了重接式电磁推进装置的电枢进入加速磁场前需要具有一定的初速度且在低速下效率低的问题，在保证推进安全可靠的前提下，尽量提高整体效率。

本发明所采用的具体技术方案为：一种基于板状电枢的重接式电磁推进装置，装置电枢采用板状电枢，板状电枢采用板状导电金属材质，水平置于两加速线圈间隙中间对称面；两加速线圈上下同轴固定于支撑结构中，中间留有一定间隙，板状电枢可以在水平方向自由运动。板状电枢左右两侧加装电刷，沿外侧的导槽运动，并与导槽滑动接触；导槽分内导槽与外导槽，内导槽又分为导体段与绝缘段，主要作用是连接板状电枢并控制回路通断；外导槽为U型结构，主要作用是对内导槽进行固定和支撑；每个加速线圈各有两个出线端，其中一个出线端与电源相连，另一个出线端与内导槽的金属段相连，使电源、线圈、内导槽、电刷和板状电枢在形成导通回路。

进一步地，上述电磁推进装置中被推进物体为板状结构，且通电流，与上下线圈形成串联回路。

进一步地，上述电磁推进装置中内导槽为导体与绝缘体间隔排列，借助板状电枢的运动来控制电路开断。

进一步地，上述电磁推进装置中外导槽固定，内导槽相对位置可调，每级加速触发时间可控，提高推进速度和效率。

进一步地，上述电磁推进装置中板状电枢的形状可以有多种，可以是圆形，长方形或前方后圆，等等。