线圈型电磁发射器磁场构型的设计与分析

一种螺旋线圈电磁发射器弹丸受力的仿真研究
杨 栋 , 刘振祥 , 杨丽佳 , 沈 志 , 欧阳建明 , 蒋雅琴
(国防科技大学 , 湖南长沙 410073)
摘 要 :对一种螺旋线圈电磁发射器 (HCEL)弹丸受力的影 响因素 , 如弹 丸与驱 动线圈 相对位 置 、弹 丸线圈 和 驱动 线圈尺寸 、电流大小等进行了静态模拟 。 结果表明 , HCEL弹 丸的受力大 小与其 相对驱 动线圈 的位置有 关 , 且 有一 个最大受力位置 。 线圈半径固定时 , 弹丸最大受力 随线圈 轴向长 度增大 而增大 , 线圈 轴向长 度较小 时弹丸 加 速度 达到最大 。 弹丸最大受力与线圈每匝电流平方成正比 , 最大受 力位置不 随电流 改变 。 仿真 结果验 证了 HCEL 的基 本理论 , 并为 HCEL结构的设计提供了参数支持 。
一
Fhg
=
1 2
L′ eqI2
=±M′I2
(5)
种 螺
式中 :Fhg为螺旋线圈炮弹丸受力 ;M′为弹丸线圈和
旋 驱动线圈的互感梯度 ;I为螺旋线圈炮电流 。
线
圈 电
2 仿真与设 计
磁
发 射
利用 Maxwell2D进行参数化电磁场分析 , 弹丸
器 设计为内置式 。 驱动线圈和弹丸 线圈材料选择 为
弹 丸
真 研
究
HCEL的基本结构如图 1所示 , 主要由弹丸线
圈和驱动线圈组成 。电刷使驱动线圈的一段通电 , 导电的驱动线圈和弹丸线圈总是处于产生最大力的 17
D
esig设 na计nd分a析 nalysis
最佳位置 。 两线圈中的反向电流产生排斥磁场 , 加 速弹丸前进 [ 8] 。
1 2

中 图 分 类 号 ： Ｍ３ ３ １ Ｔ ０ ． 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： ０ ３３７ （ ０ １ ０ － ４ ．４ １ ０ ．０ ６ ２ １ ） ３０ ７０ ０
１ 引 言
相对 于轨 道炮 而 言 ， 圈炮 一 般 用 于 发 射 大 质 线
在 同样 的炮 口速度 下 ， Ｅ ＨＣ Ｌ具 有 比导 轨 炮 更 高 的 能 量转 化效 率 ， 获得 低 到 中速 发 射仍 能保 持 很 高 是 效 率 的一 种 很 好 的 解 决 方 案 。 由于 高 的 电 感 梯 度 ， 同样 的受 力下 ， Ｃ Ｌ只 需要 比轨 道炮 更 小 的 在 Ｈ Ｅ 电流 ； 烧蚀 小 ， 炮 使用 寿命 长 。 。 。
ｗ ｌ Ｄ软 件 的 Ｒ ｅ２ ｌ Ｚ旋 转 对 称 模 型 中 ， 流 方 向垂 直 电 于纸 面 ， 电枢 的轴 向受 力 （ 故 即加 速 力 ） 与磁 场 的 只
图 １ ＨＣ Ｌ基 本 结 构 示 意 图 Ｅ
Ｆｉ．１ Ｂａ ｉ ｅ ｍｅ ｒ ｆＨＣＥＬ ｇ ｓｃ ｇ ｏ ｔｙ ｏ
电和 电刷换 向 的结 构 ， 妙 地 解 决 了感 应 线 圈炮 的 巧
最佳 位 置 的设 计 对提 高发 射器 的加 速性 能具 有重 要 意义 。本文 通过 数 值 仿 真 ， 出一 种 “ 形 截 面 电 提 Ｄ” 枢并 确定 其最 佳 受 力 位 置 。 同时 ， 弹丸 线 圈 与 驱 动 线 圈上 的轴 向 、 向受 力 分 布 可 以 为炮 的结 构 设计 径
２ 驱 动 线 圈径 向磁 场 分 布 与 电枢 设 计
螺旋 线 圈电磁 发射 器 在加速 过 程 中加 速力 位置
固定 ， 因此 电枢 形 状 以及 最 佳 位 置 的设 计 对提 高 发 射 器 的加 速性 能 具有 重 要 意 义 。 电枢 的受 力 （ 密 体

一种新型同步线圈型电磁发射器研究
魏登武;刘少克
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】2008(036)008
【摘要】基于电磁场有限元分析软件,对同步线圈电磁发射器的结构参数进行了仿真分析,根据仿真结果和相关理论,设计了一种新型发射器结构,该结构能使弹丸在整个发射过程中,一直处于电磁加速力最大的相对位置.
【总页数】3页(P5-7)
【作者】魏登武;刘少克
【作者单位】国防科技大学,湖南长沙,410073;国防科技大学,湖南长沙,410073【正文语种】中文
【中图分类】TM35
【相关文献】
1.同步感应线圈发射器电磁场研究 [J], 曲东森;王成学;王慧锦;刘海洋
2.线圈型电磁发射器反向电流分析及其对发射器系统的影响 [J], 李翔城;刘振祥;侯炎磐;杨丽佳;沈志;欧阳建明
3.线圈型电磁发射器的一种屏蔽方案 [J], 侯炎磐;刘振祥;杨栋;蒋雅琴
4.一种新型电磁线圈发射器的动态特性 [J], 陈学慧;曹延杰;王成学;王慧锦
5.一种新型磁阻型螺旋线圈电磁发射器的仿真研究 [J], 杨栋;沈志;杨丽佳;刘振祥;欧阳建明;蒋雅琴
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点火器中电磁线圈的电流波形分析与优化在点火器中，电磁线圈的电流波形是至关重要的。

电磁线圈的作用是产生强磁场，从而点燃汽车发动机的燃料。

为了确保发动机能够顺利启动，在设计和优化电磁线圈的电流波形时需要注意各种因素，包括波形图形、频率和幅值等。

本文将对电磁线圈的电流波形进行分析与优化。

首先，电磁线圈的电流波形的形状对点火系统的正常运行至关重要。

一个好的电流波形应该是尖峰状的，即有一个明显的高峰，然后迅速下降到零。

这种波形可以提供足够的能量来点燃汽车的燃料，同时又能避免过度消耗能源。

另外，电流波形还应该保持稳定，并且没有明显的峰谷或不稳定的部分。

稳定的电流波形可以确保点火器的性能一直保持在高水平。

其次，频率也是影响电磁线圈电流波形的一个重要因素。

频率是指电流波形中高峰出现的次数，通常以赫兹表示。

适当的频率可以提供足够的电能，使得点火器能够有效地点燃燃料。

然而，过低或过高的频率都会影响点火器的性能。

如果频率太低，电流可能不足以点燃燃料；如果频率太高，电磁线圈可能无法承受高频率的电流而过热。

因此，在设计电磁线圈的电流波形时，需要选择一个合适的频率，以保证点火器能够正常运行。

另外，电磁线圈的电流波形的幅值也需要进行合理的优化。

幅值指电流波形的高峰与低峰之间的差异。

适当的幅值可以提供足够的电能，使得点火器能够有效地点燃燃料。

然而，幅值过高或过低都会影响点火器的性能。

如果幅值过高，电磁线圈可能会过热或短路；如果幅值过低，电流可能不足以点燃燃料。

因此，在设计电磁线圈的电流波形时，需要选择一个合适的幅值，以确保点火器的正常运行。

为了分析和优化电磁线圈的电流波形，可以利用实验和仿真两种方法。

实验是通过测量电磁线圈电流波形的真实数据来进行分析和优化。

通过在实验中改变电流波形的参数（例如频率和幅值），我们可以观察到不同参数对电流波形的影响，并找到最佳的参数组合。

另一种方法是仿真，通过使用计算机模型来模拟电磁线圈的工作原理和电流波形。