感應線圈炮電樞與驅動線圈間縱向動態邊端效應的影響
李治源，關曉存
(軍械工程學院，行家莊050003)
摘要：線圈炮是直線電機的一種，和直線電機一樣同樣存在端部效應。該文從理論上分析r單級感應線圈炮的縱向動態端部效應，發現端部效應所產生的后退衰減行波磁場是產生電樞截獲現象的源頭，為了避免或減少端部效應的影響，該文采用了補償線圈的方法對單級驅動線圈進行補償，其優點是提高了感應線圈炮的效率，并且提出一種帶補償新型多級感應線圈炮思路。
關鍵詞：單級感應線圈炮；邊端效應；補償措施
中圖分類號：ti\ii359. 4 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848（2010）06-0013-03
0引 言
從物理結構上來看，線圈炮是直線電機的一種和直線電機一樣同樣存在端部效應，在文獻
中將這種電磁場邊端的畸變分成的哪類端部效應。分別是笫一類縱向邊端效應，第二類縱向邊端效應，第一類橫向邊端效應，第二類橫向邊端效應。但是由于單級感應線圈獨特的結構和能量供給方式，所以上述的四類邊端效應只存在兩類：即第二類縱向邊端效應。也被稱為動態縱向邊端效應。第二類縱向邊端效應由于電樞進入或離開驅動線圈而造成的瞬態邊端效應。當電樞的速度小于驅動線圈產生行波磁場的速度時，這時回路中除了產生同電機同樣的磁場外，還會產生另部分感應電流，由愣次定律可知，這部分感應電流會削弱氣隙中的磁場，同樣在閉合回路的出端也會產生一個加強氣隙中磁場的感應電流，它們是由寄生性質的，就是說當電樞運動時候，此現象才會產生，岡此又稱為動態縱向邊端效應。下面就從理論上定量來分析線圈炮縱向邊端效應的影響，并給出相應補償措施。
1單級線圈炮一維電磁場分析模型
感應線圈炮的磁場與電樞電流分布屬于三維問題，對于高速感應線圈炮，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，分析縱向邊端效應與橫向邊端效應對氣隙磁場的影響：
基本假設：①各場量足時間的正弦函數；②用修正系數k1>1來體現電樞的集膚效應；并且由于橫向端部效應的影響，磁化屯抗按系數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動線圈；⑤用系數k考慮氣隙漏磁場的影響，它使線圈炮有效氣隙減小。
考慮到驅動線圈和電樞存在相對運動，用于感應線圈炮理論分析的電磁場基本方程為：
(l)對于一維情況，有：
設m為驅動線圈電流角頻率，由上述假設可知，驅動線圈面電流密度為
下面給出各個區域的方程式：
有效區域(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：
人口區域(x>o)出口區域(x>l)在人口區域和出口區域沒有驅動線圈電流，因此，它們的磁場強度可簡單地表示為：
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