JP2727742B2 - 電磁加速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電磁力を利用して物体を推進する加速推
進方式を利用した電磁加速装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第10図は例えば特開昭64−43055号公報に示された従
来の電磁加速装置を示す斜視図である。図において（1
a）はレール状電極、（1b）はレール状電極（1a）と対
向して平行に設置されたレール状電極、（２）はレール
状電極（1a），（1b）の間に配置され、レール状電極
（1a）とこれに平行に配置されたレール状電極（1b）を
電気的に短絡する電機子、（３）はレール状電極（1
a），（1b）の間に配置される発射体で矢印（５）で示
される駆動方向において、電機子（２）の前方に配置さ
れる。（４）はレール状電極（1a），（1b）、及び電機
子（２）により構成された電流通路に電気を供給する電
源である。なお、電機子（２）と発射体（３）は一体も
しくは同一であつてもかまわない。

次に動作について説明する。電源（４）からレール状
電極（1a）、電機子（２）、レール状電極（1b）を通つ
て電流が流れると、レール状電極（1a），（1b）間には
レール状電極（1a），（1b）を流れる電流によつて磁界
が発生する。この磁界と電機子（２）内を流れる電流と
の相互作用によつて、電機子（２）は矢印（５）で示さ
れる方向に力を受け駆動される。発射体（３）は矢印
（５）の方向において電機子（２）の前方に配置されて
いるため、発射体（３）は電機子（２）に押されて矢印
（５）の方向に駆動される。電源（４）から電流が流れ
ている間は発射体（３）には駆動力が働き、発射体
（３）の速度は加速されていく。なお、図中には示され
ていないが、２本のレール状電極（1a），（1b）を両側
からはさみこむよう絶縁物による壁が設けられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の電磁加速装置は以上のように構成されていたの
で、発射体と電機子の加速過程において、移動中の電機
子よりも電流導入側のレール状電極間に高電圧が発生
し、絶縁破壊を起こしてアークが発生してしまう。この
ため、電源から供給される電流の一部または全部がその
アークを流れて発射体に働く駆動力が減少し、加速度が
小さくなるという問題点があつた。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、発射体と電機子の加速過程において、移動
中の電機子よりも電流導入側のレール状電極間に高電圧
が発生するのを防止でき、レール状電極間で絶縁破壊を
起こさない電磁加速装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る電磁加速装置は、レール状電極の少な
くとも一本を、電機子と接触する第１導体部分と、絶縁
層により第１導体部分と電気的に絶縁された第２導体部
分で構成し、第１導体部分を発射体の加速方向において
複数個に分割してそれぞれを電気的に絶縁し、分割され
た第１導体部分のそれぞれに第１導体部分と上記絶縁層
を貫通する少なくとも１つの穴を設け、第２導体部分に
通電した時に穴を通して第１導体部分と第２導体部分が
アークにより橋絡するように構成したものである。

〔作用〕

この発明における第１導体部分と絶縁層を貫通する穴
には、アークで形成された電機子プラズマ、もしくは固
体の電機子が通過したことによつて発生するプラズマが
穴上を通過した時にプラズマの一部が入り込む。電機子
が駆動方向に通過した後でもその穴にプラズマが保持さ
れ、第１導体部分と第２導体部分がその穴の中に保持さ
れたプラズマによつて電気的に導通状態となる。その
後、電機子が電機子の駆動方向において次の第１導体部
分に移動すると、電機子と接触している第１導体部分と
第２導体部分がプラズマにより導通状態になる。この時
は、それまで導通状態にあつたひとつ前の第１導体部分
と第２導体部分は、穴の中に保持されていたプラズマが
消滅して絶縁状態になる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図（ａ）はこの発明の一実施例による電磁加速装置を
示す側面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＩ−Ｉ線断
面図である。図において、（１）はレール状電極で、発
射体（３）と電機子（２）に接触するように設置されて
いる。レール状電極（１）と平行で発射体（３）と電機
子（２）に接触するように第１導体部分、例えば表面電
極（6a），（6b），（6c）を設置し、それぞれは絶縁層
（８）で絶縁されている。この実施例では、表面電極
（6a），（6b），（6c）は発射体の加速方向、即ち矢印
（５）方向において３つに分割されている。（２）はア
ークによつて構成されている電機子（以下、アークと記
す）である。（３）は発射体で、駆動方向（５）に加速
されて移動する。発射体の入口は（12）、出口は（13）
である。第２導体部分、例えば背面電極（７）は、表面
電極（6a），（6b），（6c）のレール状電極（１）の反
対側に位置し、絶縁層（８）で表面電極と絶縁されてい
る。表面電極（6a），（6b），（6c）にはそれぞれアー
ク吹き出し穴（9a），（9b），（9c）が、また絶縁層
（８）には橋絡口（10a），（10b），（10c）が設けら
れている。背面電極（７）に通電すると、表面電極（6
a），（6b），（6c）上のアーク（２）がアーク吹き出
し穴（9a），（9b），（9c）と橋絡口（10a），（10
b），（10c）に入り込み、表面電極（6a），（6b），
（6c）のいずれかと背面電極（７）が導通状態となる。
（14a），（14b）は側壁である。

第２図は一部切り欠いてアーク吹き出し穴（9b）、橋
絡口（10b）を示す斜視図である。レール状電極（１）
と表面電極（6a），（6b），（6c）の間のアーク（２）
が走行する空間は絶縁物による側壁（14a），（14b）に
よつて形成されている。この実施例では側壁（14a），
（14b）は背面電極（７）まで囲つているが表面電極（6
a）（6b），（6c）まででもよい。

次に動作について説明する。第３図は電磁加速装置の
動作を順に示す説明図である。

レール状電極（１）と背面電極（７）の入口（12）側
に電流源（４）が接続された回路が構成されている。最
初に、この電極（１），（７）間に通電すると、第３図
（ａ）に示す様に発射体（３）の後部のアーク（２）の
一部（2a）はアーク吹き出し穴（9a）と橋絡口（10a）
の中に入り、電流はレール状電極（１）→アーク（２）
→アークの一部（2a）→背面電極（７）と流れて電流源
（４）へ戻る。この電流と、電流によつて発生した磁界
との相互作用によつて発射体（３）は矢印（５）方向に
加速されて移動する。次に発射体（３）とアーク（２）
が第３図（ｂ）に示す位置に進んだ時、アークの一部
（2a）はまだアーク吹き出し穴（9a）と橋絡口（10a）
の中に保持されており、電流は第３図（ｂ）の矢印で示
すように、レール状電極（１）→アーク（２）→表面電
極（6a）→アークの一部（2a）→背面電極（７）を流れ
る。次に第３図（ｃ）に示すように、発射体（３）とア
ーク（２）が表面電極（6b）上に移動すると、表面電極
（6a）と表面電極（6b）は絶縁層（８）で絶縁されてい
るため、アークの一部（2a）は自動的に消滅し、アーク
（２）がアーク吹き出し穴（9b）と橋絡口（10b）に入
りアークの一部（2b）が形成される。その結果、電流は
第３図（ｃ）の矢印で示すように、レール状電極（１）
→アーク（２）→アークの一部（2b）→背面電極（７）
を流れる。発射体（３）とアーク（２）が表面電極（6
b）上を進むと、第３図（ｄ）に示す様に、電流はレー
ル状電極（１）→アーク（２）→表面電極（6b）→アー
クの一部（2b）→背面電極（７）を流れる。その後、発
射体（３）とアーク（２）が表面電極（6c）に移る時も
上記と同様に動作する。

第４図はアーク（２）が移動するにつれて、橋絡口
（10b）にアーク（２）の一部が入り、電流経路が形成
される過程を拡大して詳細に示す説明図である。第４図
（ａ）から第４図（ｂ）へアーク（２）が進むとアーク
の一部がアーク吹き出し穴（9b）から橋絡口（10b）に
入る。第４図（ｃ）でアークの一部（2b）により表面電
極（6b）と背面電極（７）が導通状態になる。アーク
（２）が表面電極（6a）から離れると電流が第４図
（ｃ）の矢印で示すように流れる。アーク（２）がさら
に進むと第４図（ｄ）に示すようにアークの一部（2b）
は表面電極（6b）と背面電極（７）の間にとどまつたま
まで、電流Ｉは第４図（ｄ）の矢印で示すように流れ
る。

以上のように、この実施例によれば対向するレール状
電極の一方を３個の表面電極（6a），（6b），（6c）に
分割し、それぞれを絶縁層（８）で絶縁する。この表面
電極（6a），（6b），（6c）と絶縁層（８）に穴をあ
け、表面電極（6a），（6b），（6c）を走行してきたア
ーク（２）の一部がそこから吹き出して、背面電極
（７）と、背面電極（７）とは絶縁層（８）で絶縁され
ている表面電極（6a），（6b），（6c）間がアークの一
部によつて導通状態になるように構成されている。この
ため、例えば第３図（ｄ）において、アーク（２）が接
している表面電極（6b）以外の表面電極（6a），（6b）
とレール状電極（１）間には電圧がかかつておらず、ア
ーク（２）が接している表面電極（6b）以外で絶縁破壊
をおこしてアークが発生し電流が分流することがない。
従つてアーク（２）と発射体（３）の駆動が効率よくお
こなわれ、また表面電極（6b）と背面電極（７）の電気
的な導通はアーク（２）の一部分であつたアークの一部
（2b）を用いているため、表面電極（6a），（6b），
（6c）と背面電極（７）の間に特別なスイッチを設ける
必要がない。

また、絶縁層（８）に設けた橋絡口（10a），（10
b），（10c）の断面積を、これに対向するアーク吹き出
し穴（9a），（9b），（9c）の断面積より大きくなるよ
うに構成すれば、表面電極（6a），（6b），（6c）と、
穴に発生したアークの電気抵抗が小さくなり、効率が向
上する。

また、分割された表面電極（6a），（6b），（6c）間
の、発射体（３）の加速方向における間隔を、アーク
（２）の走行方向の広がり長さより短かくすれば、分割
した表面電極（6a），（6b），（6c）を移行する時に、
スムーズに移行できる。アーク（２）の走行方向の広が
り長さは、電流と加速速度によつて予め決められる。

さらに、上記実施例では表面電極が３つの場合につい
て説明したが、表面電極が２つや、４つ以上の場合でも
同様の効果がある。

第５図は、この発明の他の実施例による電磁加速装置
の一部を拡大して示すもので、第５図（ａ）はレール状
電極（１）を取り除いて示す上面図、第５図（ｂ）は第
５図（ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。上記実施例ではひ
とつの表面電極においてアーク吹き出し穴はひとつであ
つたが、この実施例に示すように２つ以上でもよく、橋
絡口はひとつのアーク吹き出し穴に対してひとつでもよ
いし、第５図のように複数のアーク吹き出し穴に対して
ひとつないしは複数個でもよい。またアーク吹き出し穴
と橋絡口の形状は円形である必要はなく、四角形、溝状
などその他の形状でも同様の効果がある。

第６図は、橋絡口（10b）が表面電極（6b）の幅にわ
たる溝形状に構成された例を示すものであり、第６図
（ａ）はレール状電極（１）を取り除いて示す上面図、
第６図（ｂ）は第６図（ａ）のVI−VI線断面図である。
この実施例の場合も上記実施例と同様の効果がある。ま
た、さらにアーク吹き出し穴（10b）は第７図に示すよ
うに表面電極の一端を切りこんだ形状でも同様の効果が
ある。

また、第８図に示すように、アーク吹き出し穴は表面
電極と隣接する表面電極同志を絶縁している部分との間
にすきまを設けることによつても同様の効果がある。

これらの実施例はすべて、図中には示していないが、
レール状電極と表面電極をはさみこむように側壁が設け
られている。

以上の実施例はすべて、レール状電極と表面電極と側
壁によつて形成される空間の走行方向に垂直な面での断
面が四角形であるが、第９図に示すように上記空間の断
面が円形の場合や、その他ある形状を持つた発射体が支
障無く走行可能な形状であるいかなる場合でも構成可能
であり、上記実施例と同様の効果がある。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、平行に配列された
複数本のレール状電極、これらの電極を電気的に短絡す
るように配置された電機子を備え、発射体を電磁力によ
り加速する電磁加速装置において、電極の少なくとも一
本を、電機子と接触する第１導体部分と、絶縁層により
第１導体部分と電気的に絶縁された第２導体部分で構成
し、第１導体部分を発射体の加速方向において複数個に
分割してそれぞれを電気的に絶縁し、分割された第１導
体部分のそれぞれに第１導体部分と上記絶縁層を貫通す
る少なくとも１つの穴を設け、第２導体部分に通電した
時に穴を通して第１導体部分と第２導体部分がアークに
より橋絡するように構成することにより、発射体と電機
子の加速過程において、移動中の電機子よりも電流導入
側のレール状電極間に高電圧が発生するのを防止でき、
レール状電極間で絶縁破壊を起こすのを防止できる電磁
加速装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ）はこの発明の一実施例による電磁
加速装置を示す側面図、断面図、第２図は一実施例によ
る電磁加速装置の一部を拡大して示す斜視図、第３図は
一実施例に係り、アークの動きと電流の流れの時間的変
化を示す説明図、第４図は一実施例に係り、アークの動
きと電流の流れの時間的変化を詳細に示す説明図、第５
図（ａ），（ｂ）はこの発明の他の実施例による電磁加
速装置の要部を示す上面図、断面図、第６図、第７図は
それぞれこの発明のさらに他の実施例の要部を示す上面
図、断面図、第８図はさらに他の実施例の要部を示す斜
視図、第９図はさらに他の実施例を示す断面図、第10図
は従来の電磁加速装置を示す構成図である。 図において、（１）、（1a），（1b）はレール状電極、
（２）はアーク、（2a），（2b）はアークの一部、
（３）は発射体、（４）は電流源、（５）は走行方向、
（6a），（6b），（6c）は表面電極、（７）は背面電
極、（８）は絶縁層、（9a），（9b），（9c）はアーク
吹き出し穴、（10a），（10b），（10c）は橋絡口であ
る。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示すも
のである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平行に配列された複数本のレール状電極、
   及びこれらの電極を電気的に短絡するように配置された
   電機子を備え、発射体を電磁力により加速する電磁加速
   装置において、上記電極の少なくとも一本を、上記電機
   子と接触する第１導体部分と、絶縁層により第１導体部
   分と電気的に絶縁された第２導体部分で構成し、第１導
   体部分を上記発射体の加速方向において複数個に分割し
   てそれぞれを電気的に絶縁し、分割された第１導体部分
   のそれぞれに第１導体部分と上記絶縁層を貫通する少な
   くとも１つの穴を設け、第２導体部分に通電した時に上
   記穴を通して第１導体部分と第２導体部分がアークによ
   り橋絡するように構成したことを特徴とする電磁加速装
   置。