JP4878039B2 - 電磁加速装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電磁加速装置に関し、さらに詳しくは、旋回および俯仰の自由度が高い電磁加速装置に関する。
従来、金属製の1対のレールの間に電機子を挟み、1対のレールの後端から給電して一方のレール→電機子→他方のレールと電流を流し、レールおよび電機子に流れる電流の相互作用で発生する電磁力により電機子および飛翔体を加速する電磁加速装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
他方、固定部分と回転部分とをスリップリングを用いて電気的に接続する回転コネクタ装置が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
特開平06−123593号公報 特開2007−12521号公報
電磁加速装置では、レールを旋回および俯仰可能な機構により支持して、飛翔体を打ち出す方向を変えられるようにすることが好ましい。
しかし、従来の電磁加速装置では、1対のレールの後端にケーブルを連結して給電しているため、旋回および俯仰の自由度がケーブルによって制限される問題点があった。
そこで、本発明の目的は、旋回および俯仰の自由度が高い電磁加速装置を提供することにある。
第1の観点では、本発明は、金属製の1対のレール(3B,3T)と、前記レール(3B,3T)を保持する絶縁体製のレール保持体(40)と、前記レール保持体(40)を水平軸を回転軸として俯仰可能に支持するための耳軸(6R,6L)と、前記耳軸(6R,6L)を鉛直軸を回転軸として旋回可能に支持するための旋回軸(46)と、前記耳軸(6R,6L)に設けた2系統の耳軸スリップリング(18R,18L,30R,30L,36R,36L,64R,64L)と、前記耳軸スリップリング(30R,30L,36R,36L)と前記レール(3B,3T)とを接続する2系統のレール接続導体(11B,11T,13B,13T,31R,31L,32R,32L)と、前記旋回軸(46)に設けた2系統の旋回軸スリップリング(16,17,19,20)と、前記耳軸スリップリング(18R,18L,64R,64L)と前記旋回軸スリップリング(16,19)とを接続する2系統のスリップリング接続導体(23R,23L,24R,24L)とを具備したことを特徴とする電磁加速装置(100)を提供する。
上記第1の観点による電磁加速装置では、レールは、耳軸で俯仰可能に支持され、また、旋回軸で旋回可能に支持される。また、旋回軸スリップリングの固定部分から給電して、一方の系統の旋回軸スリップリング→一方の系統のスリップリング接続導体→一方の系統の耳軸スリップリング→一方の系統のレール接続導体→一方のレール→電機子→他方のレール→他方の系統のレール接続導体→他方の系統の耳軸スリップリング→他方の系統のスリップリング接続導体→他方の系統の旋回軸スリップリングと電流を流し、レールおよび電機子に流れる電流の相互作用で発生する電磁力により電機子および飛翔体を加速する。そして、スリップリングを用いることにより旋回および俯仰の自由度がケーブルによって制限されることがなくなり、旋回および俯仰の自由度を高くすることが出来る。
なお、2系統は、並べて配置する並設2系統としてもよいし、同軸に配置する同軸2系統としてもよい。
第2の観点では、本発明は、前記第1の観点による電磁加速装置(100)において、前記耳軸スリップリング(18R,18L,30R,30L,36R,36L,64R,64L)および前記旋回軸スリップリング(16,19)が、それぞれ同軸2系統であることを特徴とする電磁加速装置(100)を提供する。
上記第2の観点による電磁加速装置では、2系統を同軸に配置する同軸2系統とするため、全体をコンパクトに構成することが出来る。
第3の観点では、本発明は、前記第1または前記第2の観点による電磁加速装置(100)において、前記耳軸スリップリング(30R,30L,36R,36L)、前記レール接続導体(31R,31L,32R,32L)および前記スリップリング接続導体(23R,23L,24R,24L)が、前記旋回軸(46)の回転軸の左右両側にあることを特徴とする電磁加速装置(100)を提供する。
上記第3の観点による電磁加速装置では、旋回軸の回転軸の左右両側に、耳軸スリップリング、レール接続導体およびスリップリング接続導体を設けたため、電流密度を下げることが出来る。
第4の観点では、本発明は、前記第1から前記第3のいずれかの観点による電磁加速装置(100)において、前記レール(3B,3T)の俯仰に伴って回転する前記耳軸スリップリングの固定部分(30R,30L,36R,36L)と回転しない固定部分(18R,18L,64R,64L)の間に摺動接続部(62R,62L,63R,63L)を設け、前記レール(3B,3T)の旋回に伴って回転する旋回軸スリップリングの回転部分(16,19)と回転しない固定部分(17,20)の間に摺動接続部(66,67)を設けたことを特徴とする電磁加速装置(100)を提供する。
上記構成において、摺動接続部(62R,62L,63R,63L,17,20)は、例えば金属製のコロやボールにより構成しうる。
上記第4の観点による電磁加速装置では、スリップリングの固定部分と回転部分の間に摺動接続部を設けたため、回転および通電を安定化することが出来る。
第5の観点では、本発明は、前記第1から前記第4のいずれかの観点による電磁加速装置(100)において、前記一方のレール(3B)よりも他方のレール(3T)に近いレール接続導体(11T,13T,31R,31L)の他方のレール(3T)と平行な部分には他方のレール(3T)と同方向の電流を流し、前記他方のレール(3T)よりも一方のレール(3B)に近いレール接続導体(11B,13B,32R,32L)の一方のレール(3B)と平行な部分には一方のレール(3B)と同方向の電流を流すことを特徴とする電磁加速装置(100)を提供する。
上記第5の観点による電磁加速装置では、一方のレールに近接したレール接続導体のレールに平行な部分に流れる電流が一方のレールと同方向であり、他方のレールに近接したレール接続導体のレールに平行な部分に流れる電流が他方のレールと同方向であるため、レール接続導体に流れる電流を電機子の加速に利用でき、加速効率を倍増することが出来る。
第6の観点では、本発明は、前記第1から前記第5のいずれかの観点による電磁加速装置(100)において、前記レール保持体(40)が、前記レール(3B,3T)の方向に移動可能に前記耳軸(6R,6L)に支持されており、且つ、前記レール接続導体(11B,11T,13B,13T,31R,31L,32R,32L)は、前記レール保持体(40)の移動と共に移動する移動レール接続導体(13B,13T)および移動しない固定レール接続導体(11B,11T,31R,31L,32R,32L)とを含んでなることを特徴とする電磁加速装置(100)を提供する。
上記第6の観点による電磁加速装置では、電機子の加速時の反作用でレールおよびレール保持体が耳軸に対して後退可能になる。また、レールが後退してもレールに給電可能になる。
第7の観点では、本発明は、前記第6の観点による電磁加速装置(100)において、前記移動レール接続導体(13B,13T)と前記固定レール接続導体(11B,11T)の間に摺動接続部(12B,12T)を設けたことを特徴とする電磁加速装置(100)を提供する。
上記構成において、摺動接続部(12B,12T)は、例えば金属製のコロやボールにより構成しうる。
上記第7の観点による電磁加速装置では、電機子の加速時の反作用でレールおよびレール保持体が耳軸に対して後退するときの摺動および通電を安定化することが出来る。
本発明の電磁加速装置によれば、旋回および俯仰の自由度がケーブルによって制限されることがなくなり、旋回および俯仰の自由度を高くすることが出来る。
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、電磁加速装置100を示す右側面図である。図2は、同正面図である。図3は、同背面図である。図4は、同上面図である。図5は、同底面図である。左側面図は、右側面図と対称になる。また、図6は、図1のA−A’断面図である。
この電磁加速装置100は、金属製の1対のレール3B,3Tの間に挟んだ電機子4および飛翔体5を電磁力で加速し、打ち出す装置である。
レール3B,3Tは、絶縁体製のレール保持体40で保持されている。
レール保持体40の左右側面には、耳軸溝45R,45Lが刻設されている。それら耳軸溝45R,45Lに、耳軸6R,6Lが嵌合している。従って、耳軸6R,6Lの中心軸である水平軸を回転軸として、レール保持体40およびレール3B,3Tは俯仰しうる。
レール保持体40は、バネ50R,50Lで前方へ付勢されている。従って、耳軸溝45R,45Lの後端が耳軸6R,6Lが当たった位置が、レール保持体40およびレール3B,3Tの初期位置となる。電機子4の加速時には、その反作用で、レール3B,3Tおよびレール保持体40が、耳軸6R,6Lに対して、耳軸溝45R,45Lに沿って、後退しうる。
耳軸6R,6Lは、円盤状の旋回軸46に立設された支持板47R,47Lで支持されている。支持板47R,47Lは、筒状カバー42R,42Lにより覆われている。
旋回軸46は、その中心軸である鉛直軸を回転軸として旋回可能に固定ベース44に支持されている。従って、旋回軸46の旋回により、レール保持体40およびレール3B,3Tは旋回しうる。旋回軸46は、台状カバー43により覆われている。
耳軸6R,6Lの外周には、金属製の内側管部材30R,30Lと金属製のコロ群からなる摺動接続部62R,62Lと金属製の外側管部材18R,18Lとからなる第1系統耳軸スリップリングと、絶縁体製の絶縁管部材68R,68Lと、金属製の内側管部材36R,36Lと金属製のコロ群からなる摺動接続部63R,63Lと金属製の外側管部材64R,64Lとからなる第2系統耳軸スリップリングと、絶縁体製の管状カバー41R,41Lとが、同軸に設置されている。
第1系統の耳軸スリップリングの内側管部材30R,30Lには、金属製の縦接続板31R,31Lの一端が溶接されている。縦接続板31R,31Lの他端は、固定接続板11Tに接続されている。従って、内側管部材30R,30Lと縦接続板31R,31Lと固定接続板11Tとは一体になっている。
レール保持体40の上面には、移動接続板13Tが固設されている。移動接続板13Tは、金属製のコロ群からなる摺動接続部12Tを介することにより摺動可能に、固定接続板11Tと電気的に接続されている。
移動接続板13Tは、レール3Bの後端に接続されている。
第2系統の耳軸スリップリングの内側管部材36R,36Lには、金属製の縦接続板32R,32Lの一端が溶接されている。縦接続板32R,32Lの他端は、固定接続板11Bに接続されている。従って、内側管部材36R,36Lと縦接続板32R,32Lと固定接続板11Bとは一体になっている。
レール保持体40の下面には、移動接続板13Bが固設されている。移動接続板13Bは、金属製のコロ群からなる摺動接続部12Bを介することにより摺動可能に、固定接続板11Bと電気的に接続されている。
移動接続板13Bは、レール3Tの後端に接続されている。
旋回軸46は円筒孔を有し、その円筒孔には、金属製の外側管部材16と金属製のコロ群からなる摺動接続部67と金属製の内側管部材17とからなる第2系統旋回軸スリップリングと、絶縁体製の絶縁管部材69と、金属製の外側管部材19と金属製のコロ群からなる摺動接続部66と金属製の内側管部材20とからなる第1系統旋回軸スリップリングとが、同軸に設置されている。
第1系統の旋回軸スリップリングの外側管部材19には、金属製の接続板23R,23Lの一端が溶接されている。接続板23R,23Lの他端は、第1系統の耳軸スリップリングの外側管部材18R,18Lに接続されている。従って、第1系統の旋回軸スリップリングの外側管部材19と接続板23R,23Lと第1系統の耳軸スリップリングの外側管部材18R,18Lとは一体になっている。
第2系統の旋回軸スリップリングの外側管部材16には、金属製の接続板24R,24Lの一端が溶接されている。接続板24R,24Lの他端は、第2系統の耳軸スリップリングの外側管部材64R,64Lに接続されている。従って、第2系統の旋回軸スリップリングの外側管部材16と接続板24R,24Lと第2系統の耳軸スリップリングの外側管部材64R,64Lとは一体になっている。
直流電源1の正極を、スイッチ2を介して、第1系統の旋回軸スリップリングの内側管部材20に接続し、直流電源1の負極を、第2系統の旋回軸スリップリングの内側管部材17に接続すると、白頭矢印のように第1系統の電流路に電流が流れてレール3Bに至り、電機子4を通り、レール3Tを通り、黒頭矢印のように第2系統の電流路に電流が流れる。
電機子4に流れる電流と、電機子4から見て上側にあるレール3Tに流れる電流と、電機子4から見て上側にある移動接続板13Tおよび固定接続板11Tのレール3Tに平行な部分に流れる電流と、電機子4から見て下側にあるレール3Bに流れる電流と、電機子4から見て下側にある移動接続板13Bおよび固定接続板11Bのレール3Bに平行な部分に流れる電流とにより発生する電磁力で、電機子4および飛翔体5が加速され、打ち出される。
電機子4および飛翔体5の加速時の反作用により、レール3B,3Tおよびレール保持体40が、耳軸6R,6Lに対して、後退する。レール3B,3Tおよびレール保持体40が後退しても、移動接続板13B,13Tと固定接続板11B,11Tの電気的接続が維持されるように、反作用の力およびバネ50R,50Lの弾性力を設定すれば、レール3B,3Tが後退しても、レール3B,3Tに給電可能になる。
図7は、金属製のコロ群からなる摺動接続部66,67を示す断面斜視図である。他の摺動接続部12B,12T,62R,62L,63R,63Lも同様の構成である。
実施例1の電磁加速装置100によれば次の効果が得られる。
レール3B,3Tは、旋回・俯仰可能である。そして、旋回軸スリップリング(16,17,19,20)および耳軸スリップリング(18R,18L,30R,30L,36R,36L,64R,64L)を用いることにより旋回および俯仰の自由度がケーブルによって制限されることがなくなり、旋回および俯仰の自由度を高くすることが出来る。
旋回軸スリップリング(16,17,19,20)では、第1系統(19,20)と第2系統(16,17)を同軸に配置し、耳軸スリップリング(18R,18L,30R,30L,36R,36L,64R,64L)では、第1系統(18R,18L,30R,30L)と第2系統(36R,36L,64R,64L)を同軸に配置するため、全体をコンパクトに構成することが出来る。
旋回軸46の回転軸の右側に耳軸スリップリング(18R,30R,36R,64R)、レール接続導体(31R)およびスリップリング接続導体(23R,24R)を設け、左側に耳軸スリップリング(18L,30L,36L,64L)、レール接続導体(31L)およびスリップリング接続導体(23L,24L)を設けたため、電流密度を下げることが出来る。
旋回軸スリップリングの固定部分(17,20)と回転部分(16,19)の間に摺動接続部(66,67)を設け、耳軸スリップリングの固定部分(18R,18L,64R,64L)と回転部分(30R,30L,36R,36L)の間に摺動接続部(62R,62L,63R,63L)を設けたため、回転および通電を安定化することが出来る。
一方のレール3Bに近接したレール接続導体11Bのレール3Bに平行な部分に流れる電流が一方のレール3Bと同方向であり、他方のレール3Tに近接したレール接続導体11Tのレール3Tに平行な部分に流れる電流が他方のレール3Tと同方向であるため、レール接続導体11B,11Tに流れる電流を電機子4の加速に利用でき、加速効率を倍増することが出来る。
電機子4の加速時の反作用で、レール3B,3Tおよびレール保持体40が、耳軸6R,6Lに対して、後退しうる。そして、レール3B,3Tが後退しても、移動レール接続導体(13B,13T)および固定レール接続導体(11B,11T)により、レール3B,3Tに給電可能になる。
移動レール接続導体(13B,13T)および固定レール接続導体(11B,11T)の間に摺動接続部(12B,12T)を設けたため、レール3B,3Tおよびレール保持体40が耳軸6R,6Lに対して後退するときの摺動および通電を安定化することが出来る。
本発明の電磁加速装置は、耐衝撃試験などに利用できる。
実施例1に係る電磁加速装置を示す右側面図である。 実施例1に係る電磁加速装置を示す正面図である。 実施例1に係る電磁加速装置を示す背面図である。 実施例1に係る電磁加速装置を示す上面図である。 実施例1に係る電磁加速装置を示す底面図である。 図1のA−A’断面図である。 金属製のコロ群からなる摺動接続部を示す断面斜視図である。
符号の説明
1 直流電源
2 スイッチ
3B,3T レール
4 電機子
5 飛翔体
6R,6L 耳軸
11B,11T 固定接続板
12B,12T 摺動接続部
13B,13T 移動接続板
16 外側管部材
17 内側管部材
18R,18L,19 外側管部材
20,30R,30L 内側管部材
23R,23L,24R,24L 接続板
31R,31L,32R,32L 縦接続板
36R,36L 内側管部材
40 レール保持体
41R,41L 管状カバー
42R,42L 筒状カバー
43 台状カバー
44 固定ベース
45R,45L 耳軸溝
46 旋回軸
47R,47L 支持板
50R,50L バネ
62R,62L,63R,63L 摺動接続部
64R,64L 外側管部材
66,67 摺動接続部
68R,68L,69 絶縁管部材
100 電磁加速装置

Claims (7)

  1. 金属製の1対のレール(3B,3T)と、前記レール(3B,3T)を保持する絶縁体製のレール保持体(40)と、前記レール保持体(40)を水平軸を回転軸として俯仰可能に支持するための耳軸(6R,6L)と、前記耳軸(6R,6L)を鉛直軸を回転軸として旋回可能に支持するための旋回軸(46)と、前記耳軸(6R,6L)に設けた2系統の耳軸スリップリング(18R,18L,30R,30L,36R,36L,64R,64L)と、前記耳軸スリップリング(30R,30L,36R,36L)と前記レール(3B,3T)とを接続する2系統のレール接続導体(11B,11T,13B,13T,31R,31L,32R,32L)と、前記旋回軸(46)に設けた2系統の旋回軸スリップリング(16,17,19,20)と、前記耳軸スリップリング(18R,18L,64R,64L)と前記旋回軸スリップリング(16,19)とを接続する2系統のスリップリング接続導体(23R,23L,24R,24L)とを具備したことを特徴とする電磁加速装置(100)。
  2. 請求項1に記載の電磁加速装置(100)において、前記耳軸スリップリング(18R,18L,30R,30L,36R,36L,64R,64L)および前記旋回軸スリップリング(16,19)が、それぞれ同軸2系統であることを特徴とする電磁加速装置(100)。
  3. 請求項1または請求項2に記載の電磁加速装置(100)において、前記耳軸スリップリング(30R,30L,36R,36L)、前記レール接続導体(31R,31L,32R,32L)および前記スリップリング接続導体(23R,23L,24R,24L)が、前記旋回軸(46)の回転軸の左右両側にあることを特徴とする電磁加速装置(100)。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の電磁加速装置(100)において、前記レール(3B,3T)の俯仰に伴って回転する前記耳軸スリップリングの回転部分(30R,30L,36R,36L)と回転しない固定部分(18R,18L,64R,64L)の間に摺動接続部(62R,62L,63R,63L)を設け、前記レール(3B,3T)の旋回に伴って回転する旋回軸スリップリングの回転部分(16,19)と回転しない固定部分(17,20)の間に摺動接続部(66,67)を設けたことを特徴とする電磁加速装置(100)。
  5. 請求項1から請求項4のいずれかに記載の電磁加速装置(100)において、前記一方のレール(3B)よりも他方のレール(3T)に近いレール接続導体(11T,13T,31R,31L)の他方のレール(3T)と平行な部分には他方のレール(3T)と同方向の電流を流し、前記他方のレール(3T)よりも一方のレール(3B)に近いレール接続導体(11B,13B,32R,32L)の一方のレール(3B)と平行な部分には一方のレール(3B)と同方向の電流を流すことを特徴とする電磁加速装置(100)。
  6. 請求項1から請求項5のいずれかに記載の電磁加速装置(100)において、前記レール保持体(40)が、前記レール(3B,3T)の方向に移動可能に前記耳軸(6R,6L)に支持されており、且つ、前記レール接続導体(11B,11T,13B,13T,31R,31L,32R,32L)は、前記レール保持体(40)の移動と共に移動する移動レール接続導体(13B,13T)および移動しない固定レール接続導体(11B,11T,31R,31L,32R,32L)とを含んでなることを特徴とする電磁加速装置(100)。
  7. 請求項6に記載の電磁加速装置(100)において、前記移動レール接続導体(13B,13T)と前記固定レール接続導体(11B,11T)の間に摺動接続部(12B,12T)を設けたことを特徴とする電磁加速装置(100)。
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