電磁驅動器驅動線圈內部溫度測量試驗研究
韓偉，雷彬，李治源，關曉存
(軍械工程學院三系新概念武器研究所，石家莊050003)
摘要：高壓帶電環境下測量溫度是一項既園難又危險的試驗。本文介紹了使用熱電偶對電磁發射囂驅動線圈內部溫度的測量過程，并利用應變片及壓力表對線圈的穩定性進行監測，以防止發生爆裂現象。本文還簡述了線圈內部平均溫度的計算過程，將測量結果與計算結果相比對并進行了誤差析。
關鍵詞：驅動線圈；溫度；熱電偶；電磁驅動囂；測量；試驗；直線電機
O引 言
電磁發射器本質上是一臺直線電動機，它由若干個驅動線圈(一般固定不動，相當于電動機中的定子)和一個或多個發射線圈(相當于電動機中的轉子)組成。電磁發射器由一系列國定的電流激勵線圈組成。電樞置于線圈的內部并與有效載荷固連。當激勵線圈饋入強脈沖電流時，形成變化的磁場；激勵線圈和電樞之間將產生強大的電磁力，以此加速電樞超高速飛出。電磁場變化過程中的熱損耗主要由驅動線圈、電樞及彈丸和炮管之間的摩擦所引起。其后果不僅對初始能量的消耗、更重要的是對電磁發射器本身帶來影響。長期工作中，導線內電阻損耗均轉換成熱能，引起自身和其他部分的溫升。嚴重時會使線圈燒壞，甚至造成重大事故。所以分析驅動線圈內的溫度場及建立冷卻系統是非常必要的，而關鍵是要了解驅動線圈內溫度場分布、平均溫升、各點溫升，以便進行下一步計算和試驗。
1熱電偶及測量原理
常用的測量溫度儀器有玻璃管液體溫度計、電阻型溫度計、熱電偶溫度計。隨著科學技術的不斷發展，熱電偶已成為溫度測量領域中應用****泛的感溫元件之一，可以在一270℃～2 800℃的溫區內進行測量。它性能穩定、準確可靠、熱質性小、動態響應快，且結構簡單、維修方便。
熱電偶的測量原理基于熱電效應。將兩種不同的導體，一端焊接，另一端連成閉合回路，當兩端有溫差時，回路就產生熱電勢。由溫差產生熱電勢的現象稱為“熱電效應”，而這兩種不同導體的組合稱為熱電偶。根據以上敘述原理，熱電偶產生熱電勢必須具備以下條件：①必須由兩種性質不同但符合一定要求的導體材料構成；②工作端和參考端之間必須有溫差。
2驅動線圈結構及特點
我國當前驅動線圈的外形為兩層的平面螺旋形狀，線圈材質為紫銅。由于在工作中磁發射器系統是在高功率脈沖電源的作用下進行，
所以瞬間形成的電流強度很大，導致瞬間放出的熱量也很多，溫升很高，而且散熱能力的大小與線圈結構及材料有很大關系。圖1為線圈結構模型。
感應線圈發射器一般由儲能電源(多為電容器組)、開關、驅動線圈和電樞組成。為了保證磁耦合緊密，驅動線圈和電樞通常是同軸等直徑的。當脈沖電流加到驅動線圈時，電樞交鏈磁通感應出一方向相反的環形電流。該環形電流與驅動電流反向產生相互排斥的安培力推動電樞向前運動。若設驅動線圈中電流為i1，自感為L1，電樞電流為I2，自感為L2，兩者互感為M，則驅動線圈和電樞總的磁能為：
作用于單位線圈上的驅動力為：
式中M1(x)為電感梯度。
當兩線圈從相互接近到遠離時，電感梯度正負變化，力的方向也發生變化。當環形電流i1，i2反向，彈丸位于驅動線圈1中心右邊時，驅動線圈
2先不通電，當彈丸剛向右越過驅動線圈2中心后，再讓驅動線圈2通以和i1反向的電流，以此類推彈丸被一系列驅動線圈加速。
驅動線圈的發射特性和結構特性使得溫度測量更加困難，厚厚的尼龍外殼使探針無法深入高脈沖電流使測量的危險系數增加，饋電時周圍的強電磁場嚴重影響了測量結果。
3驅動線圈平均溫度計算
任何發熱體在其溫度達到穩定狀態之前，它將以其中部分熱量用來升高本身的溫度，而另一部分熱量散到周圍介質中去。這兩個部分的比值由許多因 |
