[發明專利]提高高場大電流電磁彈射力的被射體的電磁作用裝置

有效

• 申請號: 201010592621.5
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102075064A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 金建勛
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02K55/00
• 分類號: H02K55/00;H02N15/00;H02K1/02;H02K1/22;B64F1/06
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐宏;吳彥峰

技術領域

本發明屬于推進及驅動系統的強電磁作用技術，特別是一種利用高溫超導技術實現的強電磁發射系統，如用于飛行器的彈射或電磁炮。

背景技術

利用強電磁排斥推力的作用，可設計種用于驅動或發射系統的強電磁作用機構。與常規電機驅動不同的是，這一系統具有短時強作用力，而可瞬時獲得很大的加速度和初速度。作為一種實例結構，具有永磁性的動子在電磁定子或電磁定子軌道的作用下，可被快速加速和發射。

現有的電磁發射系統，雖然結構不同，但都是基于電流與磁場或是磁場與磁場的作用力，來實現發射的。作用的模式可以是被發射體的傳導電流與定子的磁場間的作用，被發射體的感應電流與定子的磁場間的作用，被發射體的永磁場與定子的電磁場間的作用。

電磁發射系統的電磁作用力，通常取決于電磁作用中的電流密度和磁場強度。而通常材料的電流密度小于每平方厘米幾百安培，飽和磁場強度小于幾特斯拉，因此傳統材料和技術，限制了電磁發射技術的實際應用。

利用高溫超導技術可獲得密度大于每平方厘米幾萬安培的電流強度，磁場強度大于幾十特斯拉的超強特性。因而可明顯提高強電磁作用力，大大提高推進效果。

采用高溫超導技術有顯著的有勢，但在實際操作過程中，由于高溫超導塊材的操作條件和環境的限制，難以對高溫超導塊材有效實施充磁和獲得較好的充磁效果，以致利用高溫超導塊材永磁體的技術方案難以實施。

發明內容

本發明的目的是利用高溫超導技術，設計一種能產生更大電磁推力的被彈射體的電磁裝置和技術。

用于與定子一同產生電磁推力的被彈射體動子，可簡單由永磁體構成。但普通永磁體的飽和磁場強度一般在一個特斯拉左右，因而所能產生的電磁推力被限制了且相對較低。

從超導的特性看，高溫超導體具有很高的磁場俘獲能力。由于高溫超導塊材的高捕獲磁場能力，例如可獲得超過10T的磁感應強度，遠遠高于常規永磁體1T左右的磁場強度，因此利用高溫超導塊材磁體設計的電磁作用機構，推力大大增加，效率更高，彈射行程更遠，且電磁作用機構可具有更小的體積和重量。

但實際具體利用高溫超導塊材磁體時，高溫超導塊材的充磁，由于高溫超導塊材是工作于低溫恒溫器的操作環境中的，因而難以對其有效充磁和獲得較高的磁場，以致實際利用高溫超導塊材磁體的方案難以實施。

本發明解決的核心技術問題：高溫超導體具有很高的磁場俘獲能力，但在進行電磁彈射實際操作過程中時，由于無法避免高溫超導塊材與外部充磁磁體間過大的間隙而難于形成高場充磁。而體積巨大的高場磁化源，也限制了高溫超導塊材磁體彈射方案的實際使用。高溫超導塊材的充磁難題成為高溫超導電磁彈射技術實際應用的屏障。本設計方案充分利用了超導的特性，通過如附圖1所示的整體復合設計，有效解決了上述高溫超導塊材磁體充磁技術難點，可顯著改善了充磁效果，得常規方法無法得到的既簡單又高效的實用方法，進而可大大提升彈射效率和效果。由于本設計將高溫超導塊材和高溫超導線圈構成一個整體，一方面從結構上提高了高溫超導塊材俘獲場的場強，另一方面從高溫超導材料電流密度上提高了磁化場場強，因此有效場強大大提高。同時，在彈射操作時，高溫超導線圈磁體可與高溫超導塊材磁體同時作用，共同形成更大的電磁作用力。

本發明的技術方案是利用高溫超導體制備電磁彈射的動子電磁作用機構，并將其復合到被彈射體上，使其與電磁定子或軌道產生更高的電磁力以增加彈射力。即在被彈射的物體上，復合不同形式的高溫超導體，并產生更大推力。高溫超導磁體以嵌入方式或敷著方式，與被彈射物復合形成一體。

實際方案可利用附圖1-7所示的高溫超導塊材、高溫超導導線和高溫超導線圈，按不同結構和工作方式組合，構成被彈射物體的強電磁作用機構。

本發明的優點：解決了彈射系統中高溫超導塊材磁體充磁的技術難題，大大提高了電磁作用的場強，因而大大增加了有效彈射推力，使被彈射物速度更快、彈射距離更遠。

附圖說明

本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

附圖1??高溫超導塊材磁體和線圈磁體復合式彈射機構。

附圖2??高溫超導塊材磁體嵌入式彈射機構。

附圖３??高溫超導環嵌入式彈射機構。

附圖４??嵌入式連接方式。

附圖５??敷著式連接方式。

附圖６??高溫超導彈射機構。

附圖７??高溫超導懸浮彈射機構。