不是没想过用电子开关的方式,是因为在可用的范围内,小体积的参数都不理想,能满足参数的体积太大,根本不实用,再因为在电磁加速线圈的电感量在空心和加速体完全在中间时差异很大,这就造成需要电子开关需要足够的过流过压量,成本势必上升,我们业余只是制造一个速度在声速以下的试验品,电刷对效率的影响不是很重要,再加上,如果用电刷想提高效率,完全可以采用高压低电流的方式,这样电流减小,损耗也会成平方的减少,如果用电子方式,要做到这些成本会大大提高,我们要做一个实用的东西,势必要考虑成本,我觉得除非设计一个电子开关的限流电路,否则很难把电流控制在安全范围内,可以增加一个非常小的限流电阻,检测电阻上的电压不能超标,超标后即开始关断开关管,如果没有限流措施,空开(没加速体,意外触发,不要告诉我绝对没有空开的可能)的时候也会出问题,当然增加这些措施势必增加系统的复杂性,复杂性增加,稳定可靠性也会减小。
我再说下这个电路的设计初衷,电磁加速过程中线圈中的剩余能量必须有地方去,要么通过放电释放,要么回收,肯定是回收更为划算,开始设计机械开关的时候在回收这个环节我是纠结了一段时间的,因为如果只有一个线圈,要回收能量肯定要设置两个开关,那样导通和关断都比一个开关更复杂,出问题的几率也增加,有违简单设计的初衷,后来突然想到了在开关电源中设计中经常用能量恢复线圈来处理剩余能量的问题,刚好用到这个地方,只是要增加一个恢复线圈,但是这样省了一个开关点,还是很划算的。
再一个问题是导通关断点位置的设计,如果加速线圈和加速体长度相同,这个点是不好设计的,因为太提前了,加速体还没到电流就达到最大势必浪费,靠线圈太近了,关断又不好处理,因此又想到了前两天提到的不均匀线圈的设计方案,单个线圈设计为加速体长度的2倍,后面的层数是前面的2倍,这样,加速体完全进入到线圈的时候,因为磁场梯度的问题,还是会被加速而不是反拉,此时驱动电压已经被切断,剩余磁场的能量一部分给加速体加速用,一部分反馈给电源。
因为有能量回收设计,如果做成分立电源,那么此剩余能量只能等到下次发射才能利用上,因为可能不是连续发射,所以那个回收的能量也不一定什么时候可以利用上,索性用单电源,这样电源设计也被进一步简化,在上个线圈发射剩余的能量也可以在下个线圈中利用。
因为是一个电源所以电压可以设计的比较高些,单个线圈是后面的层数比前面的多,后面的二级三级加速可以适当减少线圈数,因为单电源在第一次发射后电压降低,再加上越向后速度越快,加速时间越短,减少线圈,加快放电时间。
因此这个设计关键点有如下几个
1.单电源
2.能量回收线圈
3.单点控制导通关断
4.单线圈不均匀递增绕制
5.不同级数线圈递减绕制
6.电刷可以使用电机用碳刷或者使用磷铜
我虽然还没进行试验,但是这个设计成本足够低,效率足够高
话说我为么一直理论没试验,我在威海的家里有一套电磁发射的东西,现在在外地广州,又要重新置办一套,老婆意见老大了,但是有机会我肯定会自行试验,如有哪位同好有类似实验,还望告知以验证我的推断
我觉得大家好像有个误区,一直认为电子的才是高级的,机械的是低等的很不屑的样子,我觉得简单有效的设计才更可靠更实用。记得有个故事说一个生产车间要建造一个检测流水线空瓶的系统,一个博士花了半年用了上百万才搞成这样一个系统,一个车间工人用一个风扇对着流水线上的瓶子吹,空的质量轻,自然就被吹走,而成本仅是增加一个风扇,设计思路不同成本不同,结果都是一样的。
参考书籍
《电炮原理》
《开关磁阻电机设计与应用》
《开关电源设计指南》
《电磁学》
《模拟电路》
通读如上书籍可大大拓展电磁发射技术思路