JP2009281678A

JP2009281678A - 固体電機子

Info

Publication number: JP2009281678A
Application number: JP2008135326A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Aso; 良之阿曽
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2009-12-03

Abstract

【課題】電磁加速装置に装填する時に、方向合わせの手間が掛からず、且つ装填し易く、且つレールとの接触が良好な固体電機子を提供する。
【解決手段】電磁加速装置の平行なレール間に装填される断面輪郭円状の固体電機子１０であって、尾部１０Ｔが円筒状になっており、その周壁が、円周上で等間隔に位置する３個以上の尾片１０Ｆに分割されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体電機子に関し、さらに詳しくは、電磁加速装置に装填する時に方向合わせの手間が掛からず且つ装填し易く且つレールとの接触を良好にすることが出来る固体電機子に関する。

従来、円形断面の飛翔体通路を有する電磁加速装置用の固体電機子として、円柱状固体電機子が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

他方、円柱状固体電機子の後部にスリットを入れてＵ字形にしたＵ字尾部円柱状固体電機子が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
特開２００７−２４７９９６号公報特開平７−３１１５４１号公報 Dmitri V. Khandryga, et al. "Numerical Simulation and Experimental Result of the Metal Armature Acceleration" IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, Vol.31, No.1, January 1995, 193-197

上記従来の円柱状固体電機子は、円柱状であるため、電磁加速装置に装填する時に、方向合わせの手間が掛からない利点がある。
しかし、装填し易さを重視して円柱状固体電機子の直径を小さくするとレールとの接触が甘くなり、レールとの接触性を重視して円柱状固体電機子の直径を大きくすると装填し難くなり、装填し易さと接触性の両立が難しい問題点があった。

他方、上記従来のＵ字尾部円柱状固体電機子は、電磁加速時に電磁力でＵ字尾部の尾片が外側に開くため、円柱状固体電機子の直径を小さくして装填し易くしても、レールとの接触を良好することが出来る利点がある。
しかし、電磁加速装置に装填する時に、Ｕ字尾部の方向をレールの対向方向に合わせて装填する必要があり、方向合わせの手間が掛かる問題点があった。

そこで、本発明の目的は、電磁加速装置に装填する時に方向合わせの手間が掛からず且つ装填し易く且つレールとの接触を良好にすることが出来る固体電機子を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、電磁加速装置の平行なレール（１１ａ，１１ｂ）間に装填される断面輪郭円状の固体電機子であって、尾部（１０Ｔ）が円筒状になっており、その周壁が、円周上で等間隔に位置する３個以上の尾片（１０Ｆ）に分割されていることを特徴とする固体電機子（１０）を提供する。
上記第１の観点による固体電機子では、尾部が３個以上の尾片に分割されており、それらの位置は円周上で等間隔に位置する。従って、電磁加速装置に装填する時に、方向合わせの手間が掛からない。さらに、電磁加速時に電磁力で尾片が外側に開くため、固体電機子の直径を小さくして装填し易くしてもレールとの接触を良好にすることができ、加速の初期段階においてアーク放電が発生してレール表面の溶損を生じることを防止できる。

第２の観点では、本発明は、電磁加速装置の平行な且つ螺旋状のレール（１１ａ，１１ｂ）間に装填される断面輪郭円状の固体電機子であって、尾部（１０Ｔ）が円筒状になっており、その周壁が、円周上で等間隔に位置する３個以上の尾片（１０Ｆ）に分割されており、且つ、前記尾片（１０Ｆ）は、円周方向について非対称形状であることを特徴とする固体電機子（１０）を提供する。
上記第２の観点による固体電機子では、尾部が３個以上の尾片に分割されており、それらの位置は円周上で等間隔に位置する。従って、電磁加速装置に装填する時に、方向合わせの手間が掛からない。さらに、電磁加速時に電磁力で尾片が外側に開くため、固体電機子の直径を小さくして装填し易くしてもレールとの接触を良好にすることができ、加速の初期段階においてアーク放電が発生してレール表面の溶損を生じることを防止できる。

そして、固体電機子が螺旋状のレールに沿って進むにつれて螺旋方向に回転するが、尾片が円周方向について非対称形状であるため、回転の前側と後側とで摺動・通電の特性が異なるのに対応した形状とすることが出来る。

なお、頭部のサイズをレール間隔より小さくし、尾部のサイズをレール間隔より０．２５％〜１％程度大きくするのが好ましい。レール間に頭部を入れ、次いで固体電機子を後方より押して尾部をレール間に圧入することで、レールと固体電機子の接触圧を十分に高くすることが出来る。

本発明の固体電機子によれば、電磁加速装置に装填する時に、円周方向について方向合わせの手間が掛からない。また、電磁加速時に電磁力で尾片が外側に開くため、固体電機子の直径を小さくして装填し易くしても、レールとの接触を良好にすることが出来る。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係る固体電機子１０を示す斜視図である。
この固体電機子１０は、銅またはアルミニウム製であり、頭部１０Ｈは円柱状であり、尾部１０Ｔは円筒状になっている。
尾部１０Ｔの周壁は、円周上で等間隔に位置する４個のスリット１０Ｓにより、円周上で等間隔に位置する４個の尾片１０Ｆに分割されている。
スリット１０Ｓは、尾部１０Ｔの円筒の内周壁の接線をベースにした形状になっている。
尾片１０Ｆは、円周方向について非対称形状になっている。

図２に示すように、固体電機子１０は、例えば特許文献１に記載の電磁加速装置に装填される。
この電磁加速装置では、断面円弧状で全体として螺旋状の第１導電性レール１１ａと第２絶縁性レール１２ｂと第２導電性レール１１ｂと第１絶縁性レール１２ａとが組み合わされて断面輪郭円状の固体電機子通路が形成されている。その固体電機子通路に、固体電機子１０が装填される。

絶縁性レール１２ａおよび１２ｂの中心角φは９０゜であり、尾片１０Ｆの外周面の中心角θは８０゜である。電流が固体電機子１０の頭部１０Ｈを通るようにするためには、φ＞θとすればよい。

実施例１に係る固体電機子１０によれば次の効果が得られる。
（１）尾部１０Ｔが４個の尾片１０Ｆに分割されており、尾片１０Ｆの位置は円周上で等間隔に位置する。従って、電磁加速装置の固体電機子通路に装填する時に、方向合わせの手間が掛からない。
（２）電磁加速時に電磁力で尾片１０Ｆが外側に開くため、固体電機子１０の直径を小さくして装填し易くしても導電性レール１１ａ，１１ｂとの接触を良好にすることができ、加速の初期段階においてアーク放電が発生してレール表面の溶損を生じることを防止できる。
（３）固体電機子１０が導電性レール１１ａ，１１ｂに沿って進むにつれて導電性レール１１ａ，１１ｂの螺旋方向に回転するが、尾片１０Ｆが円周方向について非対称形状であるため、回転の前側と後側とで摺動・通電の特性が異なるのに対応した形状とすることが出来る。

図３は、実施例２に係る固体電機子１０を示す斜視図である。
この固体電機子１０は、銅またはアルミニウム製であり、頭部１０Ｈは円柱状であり、尾部１０Ｔは円筒状になっている。
尾部１０Ｔの周壁は、円周上で等間隔に位置する３個のスリット１０Ｓにより、円周上で等間隔に位置する３個の尾片１０Ｆに分割されている。
スリット１０Ｓは、尾部１０Ｔの円筒の内周壁の接線をベースにした形状になっている。
尾片１０Ｆは、円周方向について非対称形状になっている。

図４に示すように、固体電機子１０は、例えば特許文献１に記載の電磁加速装置に装填される。
この電磁加速装置では、断面円弧状で全体として螺旋状の第１導電性レール１１ａと第２絶縁性レール１２ｂと第２導電性レール１１ｂと第１絶縁性レール１２ａとが組み合わされて断面輪郭円状の固体電機子通路が形成されている。その固体電機子通路に、固体電機子１０が装填される。

実施例２に係る固体電機子１０によれば、実施例１に係る固体電機子１０と同様の効果が得られる。

図５は、実施例３に係る固体電機子１０を示す斜視図である。
この固体電機子１０は、銅またはアルミニウム製であり、頭部１０Ｈは円柱状であり、尾部１０Ｔは円筒状になっている。
尾部１０Ｔの周壁は、円周上で等間隔に位置する８個のスリット１０Ｓにより、円周上で等間隔に位置する８個の尾片１０Ｆに分割されている。
スリット１０Ｓは、尾部１０Ｔの円筒の中心軸からの放射線をベースにした形状になっている。
尾片１０Ｆは、円周方向について対称形状になっている。

図６に示すように、固体電機子１０は、例えば特許文献１に記載の電磁加速装置に装填される。
この電磁加速装置では、断面円弧状で全体として螺旋状の第１導電性レール１１ａと第２絶縁性レール１２ｂと第２導電性レール１１ｂと第１絶縁性レール１２ａとが組み合わされて断面輪郭円状の固体電機子通路が形成されている。その固体電機子通路に、固体電機子１０が装填される。

絶縁性レール１２ａおよび１２ｂの中心角φは９０゜であり、尾片１０Ｆの外周面の中心角θは３５゜である。尾片１０Ｆの数を５個以上にした場合は、自動的にφ＞θとなり、電流は必ず固体電機子１０の頭部１０Ｈを通るようになる。

実施例３に係る固体電機子１０によれば次の効果が得られる。
（１）尾部１０Ｔが８個の尾片１０Ｆに分割されており、尾片１０Ｆの位置は円周上で等間隔に位置する。従って、電磁加速装置の固体電機子通路に装填する時に、方向合わせの手間が掛からない。
（２）電磁加速時に電磁力で尾片１０Ｆが外側に開くため、固体電機子１０の直径を小さくして装填し易くしても導電性レール１１ａ，１１ｂとの接触を良好にすることができ、加速の初期段階においてアーク放電が発生してレール表面の溶損を生じることを防止できる。
（３）尾片１０Ｆが円周方向について対称形状であるため、導電性レール１１ａ，１１ｂの螺旋の方向が時計回りでも反時計回りでも性能差はない。

（ａ）固体電機子１０の頭部１０Ｈに、プラスチック製の飛翔体を取り付けてもよい。
（ｂ）固体電機子１０の直径を固体電機子通路の内径より僅かに小さくし、尾片１０Ｆの後端だけを外側へ開いて、尾片１０Ｆの後端での直径が固体電機子通路の内径より僅かに大きくなるようにしてもよい。
（ｃ）尾片１０Ｆの数を５〜７個としてもよい。
（ｄ）平行直線状の導電性レールを持つ電磁加速装置の固体電機子として使用してもよい。

本発明の固体電機子は、電磁加速装置から打ち出すことにより、クレーターの発生過程の実験等に利用できる。

実施例１に係る固体電機子を示す斜視図である。実施例１に係る固体電機子を導電性レール間に装填した状態を示す説明図である。実施例２に係る固体電機子を示す斜視図である。実施例２に係る固体電機子を導電性レール間に装填した状態を示す説明図である。実施例３に係る固体電機子を示す斜視図である。実施例３に係る固体電機子を導電性レール間に装填した状態を示す説明図である。

符号の説明

１０固体電機子
１０Ｆ尾片
１０Ｈ頭部
１０Ｓスリット
１０Ｔ尾部
１１ａ，１１ｂ導電性レール
１２ａ，１２ｂ絶縁性レール

Claims

電磁加速装置の平行なレール（１１ａ，１１ｂ）間に装填される断面輪郭円状の固体電機子であって、尾部（１０Ｔ）が円筒状になっており、その周壁が、円周上で等間隔に位置する３個以上の尾片（１０Ｆ）に分割されていることを特徴とする固体電機子（１０）。
電磁加速装置の平行な且つ螺旋状のレール（１１ａ，１１ｂ）間に装填される断面輪郭円状の固体電機子であって、尾部（１０Ｔ）が円筒状になっており、その周壁が、円周上で等間隔に位置する３個以上の尾片（１０Ｆ）に分割されており、且つ、前記尾片（１０Ｆ）は、円周方向について非対称形状であることを特徴とする固体電機子（１０）。