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轨道炮是电磁炮中最暴力的种类，但是它通常需要达到足够的规模才能发射，门槛偏高。人们长期处于想玩而不得的状态，即便科普演示都很困难。
怎样才能做出一部尺寸精巧，价格便宜，效果还看得过去的装置呢？
八年前，@三水合番 开始解决这个难题，设想采用永磁体产生磁场，大幅降低发射电流，提升推力。2018年推出的首个作品（#852791）验证了这一方案，随后几个月又采用T型轭铁将磁场增强至1T以上，取得了更好的效果（#886344）。后来几年，三水同学只能偶尔花点心思，逐渐把它修改成熟，形成了适合量产的基本结构。经高压局@书呆子、@Ma3.02的守望和black等同学策划与设计，完善成一个系列、三个产品，其中两个采用电容储能，一个采用电池直驱。
电容储能产品的结构更清晰，适合供应给爱好者。两种产品一大一小，大的是专业版，小的是标准版。
整个产品最贵的部分是永磁铁。这是正经的钕铁硼稀土永磁体，组装后导轨间磁感强度可达1T左右，较常见的淘宝货高约一倍。
产品特点
体积小，重量（质量）轻。加速段长度仅10cm，整机质量小于1千克。
效果明显。轻松达到90m/s以上出速，经过仔细调整可达100m/s以上（专业版。标准版是50m/s）。
可玩性强，发射成功率高。稍微掌握技巧至少能发射出去，有充分的空间琢磨提升效果的方法。
功能完善，五脏俱全。集成了电池管理、CCPS、储能电容、半导体开关等电磁炮的全部关键部件，非常适合寓教于乐。
寿命长，维护要求低，高度产品化，基本做到到手即玩。
最高电压仅有15V，安全无触电风险，方便上手操作。
品质好，售价低。科创出品，钧工品质。使用通用铝钉，1元钱可以玩一天。
下列视频是两种产品的外观。
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大轨道炮环视.mp4 点击下载仅供内部学术交流或培训使用，请先保存到本地。本内容不代表科创观点，未经原作者同意，请勿转载。
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小轨道炮环视.mp4 点击下载仅供内部学术交流或培训使用，请先保存到本地。本内容不代表科创观点，未经原作者同意，请勿转载。
特别说明
1、通常为现货，部分时期需要组装时间，节假日顺延至工作日发货。
2、默认不包含电池，电池不是必须的。也可以选择带电池的套装。
3、默认赠送两列弹丸（711铝钉），如果不够可以选择带一盒铝钉的套装。自己买铝钉注意不能有镀层。
4、发货之前均可以申请退款，发货后快递签收前退款需收取运费，快递签收后非质量问题一般不予退换。
5、如有需要，可以开具普通发票，请备注开票资料。
6、目前专业版为黑色PCB。
产品介绍
KC5080是一款永磁增强轨道炮。分为专业版和标准版。在调试状态良好时，专业版可将铝钉弹丸加速到约100m/s，标准版可以加速到约50m/s。
轨道炮主体由三部分组成，分别是磁场模块，支架模块，以及轨道模块。三部分可以非常容易地拆解开，方便更换受损部件，也方便教学演示时进行讲解。
以下视频是关于原理和安装使用方法的讲解。
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永磁增强轨道炮降噪版.mp4 点击下载仅供内部学术交流或培训使用，请先保存到本地。本内容不代表科创观点，未经原作者同意，请勿转载。
磁场模块由两块磁铁，以及一根钢管组成。磁铁为钕铁硼材质，牌号N52。钢管材质为Q235。钢管起导磁作用，可以增强弹丸处的磁场。磁场模块的仿真磁场如下图所示。磁场模块的实测结果显示，其在弹丸处的最大磁感应强度在850mT左右。
钢管起到了磁屏蔽的效果。泄漏到钢管外部的磁场很微弱。这能减少强磁场的干扰，也能防止有物品意外飞向磁铁，提高安全性。
支架模块由3D打印制成，用来固定磁铁和轨道。支架模块可以拆卸下来，但拆下支架后，请轻拿轻放磁场模块，避免磁铁移位。
轨道模块包括两根黄铜轨道，以及每根轨道上粘接的塑料支架。轨道也可以拆卸。在多次发射之后，轨道会出现一定程度的烧蚀。若烧蚀严重到了影响性能的程度，可以拆下轨道打磨后继续使用，也可以更换新的轨道。
轨道炮包含升压电源，其电压最高不超过15V。锂电池是选配件，用户可以自备或另购锂电池，以便移动使用。不装锂电池的时候，可以用USB Type-C接口供电。Type-C接口也可以为锂电池充电，该装置已经内置了锂电池保护电路和充电电路。
*标配不含电池。
参数（专业版：KC5080.02）
~100m/s的出速
10mm轨道间距
10cm加速段长度
铝钉弹丸（约0.12g重）
0.8~1T磁感应强度
~15V储能电压
驱动电流范围700~2000A
参数（标准版：KC5080.03）
~50m/s的出速
10mm轨道间距
5cm加速段长度
铝钉弹丸（约0.12g重）
0.8~1T磁感应强度
~15V储能电压
驱动电流范围500~1500A
适用领域
演示轨道炮基本原理
轨道炮相关的教学，实验
操作方式
1.打磨弹丸。用砂纸打磨整排弹丸的尾部，使弹丸与轨道接触面导电，并且磨掉铝钉的飞边。
2. 放置弹丸。放置弹丸前，可以轻掰弹丸，让弹丸开口略大于轨道间距，增大弹丸和轨道间的接触力，避免接触不良。注意弹丸开口要朝后，方向错误无法发射。
3. 推入弹丸。将弹丸卡在两根轨道之间，随后推入磁场模块之中。注意要让弹丸完全进入磁场模块，若有露在外面的部分，就有可能无法发射。每次发射的推入深度可以有一两mm差别，避免反复烧蚀同一个地方。
4. 连接/开启电源，发射弹丸。装好电池或者连接外部电源，按压右下角黑色开关，使电源开启，电源指示灯亮。待储能指示灯亮后，即可按动左侧按钮发射弹丸。
操作要领
弹丸朝向轨道之间的面可以涂抹少许润滑脂，但切勿涂多，在弹丸上涂抹之后用纸巾擦干净则基本合适。实际反馈基本上都是涂多了导致电接触不良，产生巨大火花。若使用后发现“推入弹丸”阻力较大，且出现发射失败，或速度较低的情况，可以将轨道拆下，用400目以上砂纸轻轻打磨接触面，用配套的润滑剂擦拭，最后擦干净润滑脂。
通过擦拭打磨轨道、调整润滑脂的量、调整铝弹丸尾部掰开的角度等办法，让弹丸可靠却又顺滑的与轨道接触，是发射成功的关键。
可以采用汽车润滑脂、硅脂、PFPE干膜润滑油、锂基润滑脂、凡士林等作为润滑脂。
我们的目的是接触良好，但摩擦力尽量小。摩擦力会做负功，白白损失动能。但如果要接触良好，又需要较大的接触力，势必有较大的摩擦力。找到摩擦力和接触良好之间的平衡点，是高速发射的关键。
注意事项
切勿对人，任何时候不得把眼睛放在轨道前后出口的延长线上。注意安全，避免受伤。
如果长期不用，建议拆下电池。锂电池是危险源，请妥善保管和使用。
如需拆卸轨道，请尽可能远离铁磁物质，以免杂质被吸引到磁铁上而难以去除。请尽可能避免移动、拆卸磁铁。该磁铁磁性极强，操作不当可能导致夹伤等后果，复装也较为困难，可能出现断裂损坏。
请勿改装或使用非指定弹丸，以免造成损坏。弹丸必须是无涂层的纯铝。
采用高可靠电池盒，仅限使用平头电池，不可使用尖头电池。
服务
本产品是套件或教学模块，属于易耗品，保修期限一个月。请收货以后及时验证其功能完整性，如有问题在7日内退换。在使用中如果出现故障，鼓励用户自行维修，返厂修理需酌收工本费，运费由客户承担。
本产品可能改进，颜色、外观、电路布局等可能有变化，不再另行通知。
多角度展示（专业版,KC5080.02）
多角度展示（标准版，KC5080.03）
选配铝钉。标配赠送两列，更多需另购。
选配电池，型号是LG公司的 INR18650MJ1（仪表局只有这种电池，没必要为这事专门采购便宜电池）
用户手册
[修改于 8天15时前 - 2025/03/05 14:55:28]
一点小建议，最好在套件里面带一张砂纸，我实测经常会有和轨道接触不良的现象，明明已经有一定的压紧力但是
B站的视频被删了。并且阉割了几次都通不过，算了。现在的人真是又蠢又坏。
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好久没上论坛，仔细看了帖子，这个方案如果用SCR其实会更简单一些，在这种应用里MOSFET选型和关断
这个方案如果用SCR其实会更简单一些
或许大佬忘了，SCR有个致命的问题，就是di/dt，在功率回路中得串联磁开关，这个轨道炮目前实测可在5μs内上升1000A；
其次就是压降问题，SCR有3V左右的固定压降，损耗比较严重。
为了少给用户添烦恼，省掉了一个按压才开始给电容充电的开关，现在就是在随充随射，如果发生卡弹，那可控硅就会一直有电流，就断开不了了，CCPS可能会过热失效。
如果MOSFET关断速度太快，这个尖峰会太高，如果太慢，会由于Cis和Cos之间的耦合产生震荡
目前把栅极电阻控制在1kΩ以内，倒没观察到这个问题，其实栅极电阻在150Ω左右，产生的尖峰就不足以击穿MOS了。
改进措施参见：
https://www.kechuang.org/t/90862
另外发现一个问题，配送的铝钉表面有厚厚的胶，实际上是不导电的。
我习惯把铝钉掰得很开，从轨道尾部推进去，铝钉与轨道用力磨蹭，磨掉了胶层，因而导电了，能做到百发百中。
如果没有掰得足够开，摩擦不足，就发射不出去。
建议用小刀刮掉残胶。
这是一件很蛋疼的事情，因为这种铝钉在研发时采购过样品，胶是很少的，不用刮也能导电。
按照三水的说法，之前的运气极好，买到的各种物料都刚好很合适，因而才有信心推出这个套件。然而生产就没那么好运气，买到的每种物料即便是同一家供应商同一个规格，都和研发隐含不一样，都出问题。
比如以前买的磁铁也偷工减料得恰到好处。批量时签了合同，落实了责任，他们竟然不偷工减料了，于是根本装不进导轨。
而钢管的尺寸也没准，买样品时恰好偷工减料到合适的程度，而批量时竟然足厚度了，于是装不进支架。
导致大量物料积压，成本飞升，普及版的套件到现在还在等待重做的材料。
肯定有人会说，你们不出图纸，不注公差吗？实际上不但有图纸，还经过了全面的仿真。然而，指定规格起订量太大，比如钢材，至少得买几十吨吧。于是只能将就供应商有现成模具、现成样品的规格。
这也应了那句话，能用电子绝不用机械，能用机械绝不用光学或者磁学。
假设一开始就这么多问题，或许就不会推出这个套件了。
是否可以通过类似海尔贝克阵列或者脉冲电磁场来得到更高的外部场强
毕竟钕磁铁加了轭铁也才1t，有点低啊
如果外部用比如用400v左右电容脉冲对线圈放电 得到瞬间5t甚至更高的场强，那轨道电流是否可以大幅降低减少烧蚀？
用海尔贝克阵列的话场强能到1.5t吧
一点小建议，最好在套件里面带一张砂纸，我实测经常会有和轨道接触不良的现象，明明已经有一定的压紧力但是不导电
一点小建议，最好在套件里面带一张砂纸，我实测经常会有和轨道接触不良的现象，明明已经有一定的压紧力但是
B站的视频被删了。并且阉割了几次都通不过，算了。现在的人真是又蠢又坏。
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用户反映发生了一例MOS管击穿，目前设备还在回寄途中，故原因尚不清楚。
这是该炮自研发以来首次发生损坏。
目前推测为过压击穿。
由于轨道存在电感，在弹丸接触不良时，可能产生最高60V的过电压。
为了避免电压尖峰损坏MOS管，在MOS管上装有TVS，在轨道上装有续流二极管，在出厂前进行了多次短路放电试验，一般来说不可能发生损坏。
因此，该过压击穿可能最可能是由于弹丸卡死，未在规定时间内发射出膛，导致在回路短路的情况下，MOS走完了开通周期，转为硬关断，从而在TVS上产生大电流，损坏TVS的同时，产生过电压损坏MOS管。
具体的失效机制还需要收到样本后再做分析。
在失效原因查明前，请各位尽量避免各种原因的弹丸卡顿，包括接触太松、太紧两种情况。
推荐用钳子将弹丸尾部1mm左右长度向内折弯，避免尾部飞边接触轨道（这种接触不可靠），然后将弹丸两侧掰开至比轨道宽0.5-1mm，用力推进导轨。
切勿涂抹太多润滑油，如果不清楚该涂多少，就不要涂，不涂比涂多了好。如果发射过的弹丸上面有大片黑色烟熏污染，就是油太多了，烧油。
正常发射几乎没有电火花（只有炮口电弧，导轨内不会有大火花），如果有就是接触不良，太松，或者油太多。
这个炮在我手里闭眼玩都能百发百射，速度起步80mps，发货以后这么多问题实在是出乎意料，想必是各位措施太多，把简单问题复杂化了。
今天出现了第二例。在查明原因之前暂停发货。请已经收到货的朋友暂停使用，等待处理方案。
NND在实验室各种极限折腾都没事，看来应该是遗漏了某种概率发生的工况。
发射时轨道放入弹丸一侧有强烈电火花及巨响，请问是否为正常状况
发射时轨道放入弹丸一侧有强烈电火花及巨响，请问是否为正常状况
如果是在没有按发射按钮的情况下，把弹丸放到轨道上就出现火花，可以认为开关管已经损坏，解决方案研究后公布。参见13、14楼。
如果是弹丸放在轨道上之后，按下发射键出现火花，则属于弹丸安装错误所致，并无损坏。
不论有无损坏，请停止使用，待公布改进方案。
目前已基本查明开关管击穿的原因。
开关管开通周期约为8ms。
设计时预估，该时间之内，弹丸必然已经飞出轨道。在弹丸飞出轨道瞬间，炮口电弧继续消耗电能，且起软关断的作用，电弧熄灭时，开关管仍为导通状态，将导轨一端接地，导轨另一端对电容反向充电。轨道二极管保护电容不被反向充电。当开关关断时，轨道储能已经基本泄放完毕，开关管基本不承压。
如果发生卡弹，即8ms内弹丸未飞出轨道，则开关管硬关断时，轨道感应电压被轨道二极管泄放，理论上也不会作用到开关管。
设计中忽视的是，由于轨道炮电流极大，关断时，轨道二极管保护范围以外的电路也会形成感应电压，特别是负回路不受保护，在开关管DS极间形成高压。其电压与回路电感、关断时的电流和关断速度有关。
尽管有此疏忽，对于“正常的”卡弹，即使发生硬关断，由于此前8ms内电容储能已经被消耗过半，DS极间承受电压仍不会超过40V，不足以损坏开关管。因此，强行短路轨道进行反复多次放电测试，从未发生开关管损坏，该炮被认为坚不可摧。
然而天有不测风云，由于用户使用方法千差万别，有一定概率出现一种特殊的工况：前若干ms弹丸都接触不良，只发生蠕动而未能射出，却恰巧在MOS管快要关断时接触良好了，于是在电容储能未经有效释放时发生硬关断，MOS管两端将出现高压。
其实，在设计时也考虑到可能有遗漏的工况，因此为开关管增加了TVS保护器，以确保万无一失。不巧的是，由于工程师对TVS的参数和特点了解不足，选用器件的额定电压过高（30V），其动作时稍有电流，电压就会飙升至50V以上，故而最后一道保险没有发挥作用。
为了重现故障，将MOS关断时间修改为500μs，短路轨道，按压发射按钮，模拟电容储能未经有效释放时的硬关断场景，MOS管当即损坏。
在不改变电路构型的前提下，可以采用的pin2pin解决方案：
1、修改TVS选型，由SMBJ30CA改为SMBJ16CA。
2、修改栅极驱动电阻，使关断稍缓，具体阻值需考虑开关管的脉冲功率容量，尚待最后确定。
经试验，采用上述两种方案之一都可以消除烧管风险。
改进措施参见：
https://www.kechuang.org/t/90862
另外发现一个问题，配送的铝钉表面有厚厚的胶，实际上是不导电的。
我习惯把铝钉掰得很开，从轨道尾部推进去，铝钉与轨道用力磨蹭，磨掉了胶层，因而导电了，能做到百发百中。
如果没有掰得足够开，摩擦不足，就发射不出去。
建议用小刀刮掉残胶。
这是一件很蛋疼的事情，因为这种铝钉在研发时采购过样品，胶是很少的，不用刮也能导电。
按照三水的说法，之前的运气极好，买到的各种物料都刚好很合适，因而才有信心推出这个套件。然而生产就没那么好运气，买到的每种物料即便是同一家供应商同一个规格，都和研发隐含不一样，都出问题。
比如以前买的磁铁也偷工减料得恰到好处。批量时签了合同，落实了责任，他们竟然不偷工减料了，于是根本装不进导轨。
而钢管的尺寸也没准，买样品时恰好偷工减料到合适的程度，而批量时竟然足厚度了，于是装不进支架。
导致大量物料积压，成本飞升，普及版的套件到现在还在等待重做的材料。
肯定有人会说，你们不出图纸，不注公差吗？实际上不但有图纸，还经过了全面的仿真。然而，指定规格起订量太大，比如钢材，至少得买几十吨吧。于是只能将就供应商有现成模具、现成样品的规格。
这也应了那句话，能用电子绝不用机械，能用机械绝不用光学或者磁学。
假设一开始就这么多问题，或许就不会推出这个套件了。
改进措施参见：https://www.kechuang.org/t/90862 另外发现一个问题，配
好久没上论坛，仔细看了帖子，
这个方案如果用SCR其实会更简单一些，在这种应用里MOSFET选型和关断电阻要求比较高
甚至要为特定输出负载电感匹配调试出一个最佳的参数，
还有这个绿圈部分，设计引线，是为了控制总回路电阻吗？
如果是用来控制峰值电流，建议减少电容的满充电压，取消这段走线，
这种应用的失效还有有一种非常隐秘的方式，就是Vds震荡通过Cdg反向耦合回来，
如果MOSFET关断速度太快，这个尖峰会太高，如果太慢，会由于Cis和Cos之间的耦合产生震荡
这个时候会在MOS产生不可控的热点，曾经因为这种故障换TVS烧过上百个管子，（一次炸10个）
哎，都是泪。还有当时的截图，特意为了证实原因做失效复现，一张图值30块钱RMB
即使减少了驱动下降速度，也意味着Cis等效阻抗下降了，下拉能力减弱
在这个时候，在第二张图可以会在跨越线性区间的时候，有一个小的抬高阶段。
这个示波器只有8bits 后面用高分辨率看会有小震荡
仿真也能复现这个问题，Cgd耦合回Cgs，加大Cgs也可以减弱，但是无法消除这个效应
本质就是震荡耦合回来了，在驱动上下功夫是没办法改变这个物理结构，
必须把回路电感尽其所能控制小，越小越好，降低或者取消绿圈处的引线的长度，
可以保证峰值电流不变的情况下，寄生电感减小，这个关断尖峰或者说关断震荡的总初始能量会下降。
能让过流极限大大增加。
这个图是其中一根引线的压降，专门捕捉了包含转戾的工况，用差分探头测得。该引线的电阻用严格的办法测得，为1mΩ。故平均电流在1kA左右，峰值约2kA水平。（所有起始点左侧的峰是电感引起的压降，不计算在内）
下图是工作良好的情况。为了工作良好，需要很大的接触力，于是摩擦阻力较大，发射出速并不如上图好（可见上图的出膛时间比下图略短）。
实际驱动部分全部悬浮，一定程度抵消了回路的震荡。
引线并不是为了增加电阻，而是为了便于制造。可以设法改短两段引线，不过这两段引线不算是主要矛盾，毕竟PCB上还有很多走线，轨道的电阻也不容忽视。改短引线会导致装配困难。
想问一下，导轨和弹丸所使用合金成分是否全部明确？发射过程中会产生不少的金属或其氧化物粉末，担心一般用户接触或吸入是否会造成风险。
考虑到部分网友不具备自己修复或改造的条件，在1月18日前，可以发至如下地址，由厂家维修/改进。
返修地址：
成都市成华区双林路228号1栋（菜鸟驿站），袁老师收。电话：18908181785。
注意事项：
1、务必在箱内留下纸条，写明回寄地址、联系方式等，否则不知道是谁的，无法发货。
2、请在2025年1月18日（含）之前发出，过时不再接受，请自己改动或修复。
3、如果收到的时间晚于1月22日，将无法在春节前发回。
4、用户自行支付寄出的运费（拒收到付件），发回用户的运费由厂家支付。
5、对于经评估不适宜发回用户的套件，厂家可决定退货并将购买费用退还给用户。
6、免费的维修仅限于17楼描述的原因引起的开关管损坏及直接相关的回路零件损坏。其它损坏、人为破坏/改装等，将收取维修费用。
7、既不及时发回改进，又不自行改进，将来再发生开关管损坏，就不能免费维修了。
想问一下，导轨和弹丸所使用合金成分是否全部明确？发射过程中会产生不少的金属或其氧化物粉末，担心一般用
导轨：铜锌合金
电枢：铝，表面或许会有薄薄的塑料
至于发射时会产生粉末，是极其微量的，不至于会影响到健康
好久没上论坛，仔细看了帖子，这个方案如果用SCR其实会更简单一些，在这种应用里MOSFET选型和关断
这个方案如果用SCR其实会更简单一些
或许大佬忘了，SCR有个致命的问题，就是di/dt，在功率回路中得串联磁开关，这个轨道炮目前实测可在5μs内上升1000A；
其次就是压降问题，SCR有3V左右的固定压降，损耗比较严重。
为了少给用户添烦恼，省掉了一个按压才开始给电容充电的开关，现在就是在随充随射，如果发生卡弹，那可控硅就会一直有电流，就断开不了了，CCPS可能会过热失效。
如果MOSFET关断速度太快，这个尖峰会太高，如果太慢，会由于Cis和Cos之间的耦合产生震荡
目前把栅极电阻控制在1kΩ以内，倒没观察到这个问题，其实栅极电阻在150Ω左右，产生的尖峰就不足以击穿MOS了。
轨道炮能做这么小 ，真的太强了
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