感应线圈炮电枢与驱动线圈间纵向动态边端效应的影响
李治源，关晓存
(军械工程学院，行家庄050003)
摘要：线圈炮是直线电机的一种，和直线电机一样同样存在端部效应。该文从理论上分析r单级感应线圈炮的纵向动态端部效应，发现端部效应所产生的后退衰减行波磁场是产生电枢截获现象的源头，为了避免或减少端部效应的影响，该文采用了补偿线圈的方法对单级驱动线圈进行补偿，其优点是提高了感应线圈炮的效率，并且提出一种带补偿新型多级感应线圈炮思路。
关键词：单级感应线圈炮；边端效应；补偿措施
中图分类号：ti\ii359. 4 文献标志码：a 文章编号：1001-6848（2010）06-0013-03
0引 言
从物理结构上来看，线圈炮是直线电机的一种和直线电机一样同样存在端部效应，在文献
中将这种电磁场边端的畸变分成的哪类端部效应。分别是笫一类纵向边端效应，第二类纵向边端效应，第一类横向边端效应，第二类横向边端效应。但是由于单级感应线圈独特的结构和能量供给方式，所以上述的四类边端效应只存在两类：即第二类纵向边端效应。也被称为动态纵向边端效应。第二类纵向边端效应由于电枢进入或离开驱动线圈而造成的瞬态边端效应。当电枢的速度小于驱动线圈产生行波磁场的速度时，这时回路中除了产生同电机同样的磁场外，还会产生另部分感应电流，由愣次定律可知，这部分感应电流会削弱气隙中的磁场，同样在闭合回路的出端也会产生一个加强气隙中磁场的感应电流，它们是由寄生性质的，就是说当电枢运动时候，此现象才会产生，冈此又称为动态纵向边端效应。下面就从理论上定量来分析线圈炮纵向边端效应的影响，并给出相应补偿措施。
1单级线圈炮一维电磁场分析模型
感应线圈炮的磁场与电枢电流分布属于三维问题，对于高速感应线圈炮，在气隙不太大的情况下，可以考虑用一维模型，并采用一些合理的假设，分析纵向边端效应与横向边端效应对气隙磁场的影响：
基本假设：①各场量足时间的正弦函数；②用修正系数k1>1来体现电枢的集肤效应；并且由于横向端部效应的影响，磁化屯抗按系数k考虑；③有电流仪有z分量；④可用等值的电流层代替载流的驱动线圈；⑤用系数k考虑气隙漏磁场的影响，它使线圈炮有效气隙减小。
考虑到驱动线圈和电枢存在相对运动，用于感应线圈炮理论分析的电磁场基本方程为：
(l)对于一维情况，有：
设m为驱动线圈电流角频率，由上述假设可知，驱动线圈面电流密度为
下面给出各个区域的方程式：
有效区域(o<z<l)，如图1中沿abcd路径，由安培定理及式(1)、式(4)、式(5)可得：
由欧姆定理得
(7)和式(8)可得：
式(9)的持性方程为：
式(9)的全解可写为：
人口区域(x>o)出口区域(x>l)在人口区域和出口区域没有驱动线圈电流，因此，它们的磁场强度可简单地表示为：
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