[发明专利]基于超导恒磁通感应电流过零换向的电磁发射装置及方法

权利要求书

1.基于超导恒磁通感应电流过零换向的电磁发射装置，其特征在于，包括：驱动线圈，所述驱动线圈采用超导线材或带材绕制，多个所述驱动线圈组成发射通道；

抛体线圈，所述抛体线圈采用超导块材或超导线材绕制；

超导直流电源，所述超导直流电源用于为驱动线圈、抛体线圈提供初始电流；

释能换向电路，所述释能换向电路，利用中间电容器回收转存超导驱动线圈磁能。

2.如权利要求1所述的基于超导恒磁通感应电流过零换向的电磁发射装置，其特征在于，还包括位置传感器，所述位置传感器用于监测抛体线圈的所在位置。

3.如权利要求1所述的基于超导恒磁通感应电流过零换向的电磁发射装置，其特征在于，所述释能换向电路包括第一回路和第二回路；

所述第一回路包括依次连接的驱动线圈、电阻R1与开关Sd1，所述第二回路包括依次连接的驱动线圈、电阻R1、二极管D1与电容器C1。

4.如权利要求3所述的基于超导恒磁通感应电流过零换向的电磁发射装置，其特征在于，所述开关Sd1处还设置有电流检测装置，用于检测驱动线圈中的电流。

5.如权利要求4所述的基于超导恒磁通感应电流过零换向的电磁发射装置，其特征在于，所述开关Sd1为超导开关或晶闸管换向开关。

6.如权利要求1所述的基于超导恒磁通感应电流过零换向的电磁发射装置，其特征在于，还包括启动线圈，超导抛体线圈中的初始电流通过启动线圈脉冲放电感应获得，即通过储能电容器向启动线圈脉冲放电，使位于初始发射位置的抛体线圈产生感应电流。

7.如权利要求1所述的基于超导恒磁通感应电流过零换向的电磁发射装置，其特征在于，所述发射通道由在同一轴线上间隔设置多个驱动线圈级联构成。

8.如权利要求1所述的基于超导恒磁通感应电流过零换向的电磁发射装置，其特征在于，所述发射通道由多级多极矩线圈组构成，所述多级多极矩线圈组沿抛体线圈的运动方向延伸。

9.基于超导恒磁通感应电流过零换向的电磁发射方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的基于超导恒磁通感应电流过零换向的电磁发射装置；发射方法如下：

使用超导直流电源为超导驱动线圈励磁充电至电流I_d1，然后闭合超导开关，使超导驱动线圈以电流I_d1闭环运行；

发射初始时刻，利用超导直流电源为超导抛体线圈励磁充电，使超导抛体线圈产生电流I_p1，且电流I_d1与I_p1的方向一致；然后闭合超导开关，使超导抛体线圈闭环运行；

当超导抛体线圈运动到超导驱动线圈轴向中心点位置时，超导驱动线圈中的电流I_d1自动衰减过零，释能换向电路的第一回路断开，同时换向第二回路闭合转存磁能。

10.如权利要求9所述的基于超导恒磁通感应电流过零换向的电磁发射方法，其特征在于，超导抛体线圈的磁通量大于超导驱动线圈，电流I_p1与电流I_d1的比值为k＝(L_pL_d-M₀M₁)/(L_pM₀-L_pM₁)；其中，L_d为超导驱动线圈的电感，L_p为超导抛体线圈的电感，M₀为超导抛体线圈中点位于超导驱动线圈轴向中心处时的互感，M₁为位于发射初始位置时超导抛体线圈与超导驱动线圈的互感。