感應(yīng)線圈炮電樞與驅(qū)動(dòng)線圈間縱向動(dòng)態(tài)邊端效應(yīng)的影響
李治源，關(guān)曉存
(軍械工程學(xué)院，行家莊050003)
摘要：線圈炮是直線電機(jī)的一種，和直線電機(jī)一樣同樣存在端部效應(yīng)。該文從理論上分析r單級(jí)感應(yīng)線圈炮的縱向動(dòng)態(tài)端部效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)端部效應(yīng)所產(chǎn)生的后退衰減行波磁場是產(chǎn)生電樞截獲現(xiàn)象的源頭，為了避免或減少端部效應(yīng)的影響，該文采用了補(bǔ)償線圈的方法對(duì)單級(jí)驅(qū)動(dòng)線圈進(jìn)行補(bǔ)償，其優(yōu)點(diǎn)是提高了感應(yīng)線圈炮的效率，并且提出一種帶補(bǔ)償新型多級(jí)感應(yīng)線圈炮思路。
關(guān)鍵詞：單級(jí)感應(yīng)線圈炮；邊端效應(yīng)；補(bǔ)償措施
中圖分類號(hào)：ti\ii359. 4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：1001-6848（2010）06-0013-03
0引 言
從物理結(jié)構(gòu)上來看，線圈炮是直線電機(jī)的一種和直線電機(jī)一樣同樣存在端部效應(yīng)，在文獻(xiàn)
中將這種電磁場邊端的畸變分成的哪類端部效應(yīng)。分別是笫一類縱向邊端效應(yīng)，第二類縱向邊端效應(yīng)，第一類橫向邊端效應(yīng)，第二類橫向邊端效應(yīng)。但是由于單級(jí)感應(yīng)線圈獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和能量供給方式，所以上述的四類邊端效應(yīng)只存在兩類：即第二類縱向邊端效應(yīng)。也被稱為動(dòng)態(tài)縱向邊端效應(yīng)。第二類縱向邊端效應(yīng)由于電樞進(jìn)入或離開驅(qū)動(dòng)線圈而造成的瞬態(tài)邊端效應(yīng)。當(dāng)電樞的速度小于驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生行波磁場的速度時(shí)，這時(shí)回路中除了產(chǎn)生同電機(jī)同樣的磁場外，還會(huì)產(chǎn)生另部分感應(yīng)電流，由愣次定律可知，這部分感應(yīng)電流會(huì)削弱氣隙中的磁場，同樣在閉合回路的出端也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)加強(qiáng)氣隙中磁場的感應(yīng)電流，它們是由寄生性質(zhì)的，就是說當(dāng)電樞運(yùn)動(dòng)時(shí)候，此現(xiàn)象才會(huì)產(chǎn)生，岡此又稱為動(dòng)態(tài)縱向邊端效應(yīng)。下面就從理論上定量來分析線圈炮縱向邊端效應(yīng)的影響，并給出相應(yīng)補(bǔ)償措施。
1單級(jí)線圈炮一維電磁場分析模型
感應(yīng)線圈炮的磁場與電樞電流分布屬于三維問題，對(duì)于高速感應(yīng)線圈炮，在氣隙不太大的情況下，可以考慮用一維模型，并采用一些合理的假設(shè)，分析縱向邊端效應(yīng)與橫向邊端效應(yīng)對(duì)氣隙磁場的影響：
基本假設(shè)：①各場量足時(shí)間的正弦函數(shù)；②用修正系數(shù)k1>1來體現(xiàn)電樞的集膚效應(yīng)；并且由于橫向端部效應(yīng)的影響，磁化屯抗按系數(shù)k考慮；③有電流儀有z分量；④可用等值的電流層代替載流的驅(qū)動(dòng)線圈；⑤用系數(shù)k考慮氣隙漏磁場的影響，它使線圈炮有效氣隙減小。
考慮到驅(qū)動(dòng)線圈和電樞存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，用于感應(yīng)線圈炮理論分析的電磁場基本方程為：
(l)對(duì)于一維情況，有：
設(shè)m為驅(qū)動(dòng)線圈電流角頻率，由上述假設(shè)可知，驅(qū)動(dòng)線圈面電流密度為
下面給出各個(gè)區(qū)域的方程式：
有效區(qū)域(o<z<l)，如圖1中沿abcd路徑，由安培定理及式(1)、式(4)、式(5)可得：
由歐姆定理得
(7)和式(8)可得：
式(9)的持性方程為：
式(9)的全解可寫為：
人口區(qū)域(x>o)出口區(qū)域(x>l)在人口區(qū)域和出口區(qū)域沒有驅(qū)動(dòng)線圈電流，因此，它們的磁場強(qiáng)度可簡單地表示為：
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