电磁加速中应用磁环的研究
vcasm2013/07/19电磁炮 IP:上海
经过近40小时通宵的实验,可能表达能力不是特别清晰,按流水账的方式阐述吧。。。

大家都知道电磁炮的线圈如果有磁芯存在,线圈的电感会很大,不利于快速放电,另外磁芯在高能量的加速线圈中很容易磁饱和。

动手前对这两个问题做了一些分析,电感大延缓放电的问题准备用紧急相连短加速行程的线圈通过控制放电时间来弥补,控制好每级线圈开启力求弹体在有效位置的时候磁场最强。
磁饱和的问题我也查阅了很多资料,总结下来就是饱和了,电流增大还是会增加磁场强度,只不过增加的比率完全按照无磁芯的环境计算,有了这个想法,所以立即采购合适的磁环做实验。


我买了4个型号的磁环,每种都买了很多,准备失败后继续换别的方式实验,很幸运,第一个实验的结果可以说是达到预期目的。

和上次失败IGBT的线圈参数相同,采用直径6mm铜管开槽,所有线圈外面套上磁环,力求加速时线圈中心磁场最强。

控制单元采用10级可控硅,单片机按时序控制开启。
电容采用330V220uf两串一组,最终电压是600V,其中每个电容并联一个350V 的TVS,减少匹配电阻的电耗。
变压器采用上次做好的成品(真的很强,600V10组1000uf,几乎1秒充好)

磁环采用铁硅铝,磁饱和在1.5T以上,导磁率125
1.jpg

紧密方式绕线圈,20cm长度紧密排列10组线圈,线圈参数0.45,长度19mm,6层
2.jpg

做好后铸工胶密封,这个线圈真心难做,密封控制所有磁环成一个笔直的直筒搞的头大死了,浪费整整一天一夜终于搞定这个线圈
3.jpg
4.jpg

第一次做这么大面积的双面板
   5.jpg

可控硅在电容的缝隙里面布置安装位,由于有了磁环,线圈直径太大,加上电容组的体积,可控硅和相关控制单元全部在线圈和电容紧密排列的缝隙和背面布置以节约整体空间
6.jpg

凌晨做好,一级通电后直接能工作
7.jpg

所有的单元:线圈高压模块、变压和单片机控制模块、两节26650锂电池
9.jpg


经过很多次实验,只调了4级线圈,第二级2ms开启,第三极467us开启,第四级186us开启,后面6级不供电 ,调试超级麻烦,我发现居然非常精确,误差正负10us以上马上弹体速度有很大衰减,而且延时的参数变化不是线性的,有几个区间都能加速,上面的数值是经过太多实验总结出来的。

本来想摄像的,结果刚刚悲剧了,升压板的电路板覆铜烧毁了,估计需要休息好重新做升压板了:(

这个照片是4级线圈6mm钢珠打出的,直接射穿相连的两个盒子,其中第一个新巴克的杯子里面塞了3张纸巾团,没有易拉罐,我感觉这个能量能之间穿透。
10.jpg

改天重新做好升压板,准备录下来共享一下。
+50  科创币    听我说瞎话    2013/07/19 建议搞个测速器,详细实验记录,楼主做工非常好,动手能力很强,点炮班就是需呀品牌楼主这样的人!
+10  科创币    daxus    2013/07/20 这做工,值得拥有
+1000  科创币    科创网    2013/09/05 支持结构化研究。
来自:物理高能技术 / 电磁炮
23
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~~空空如也
vcasm 作者
10年10个月前 IP:未同步
549695
其中一个很有趣的现象,只开通第一级,弹体速度很不理想,但是第二级的加速特别优秀,这和无磁环的线圈有很大区别
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a2287504358
10年10个月前 IP:未同步
549696
回 楼主(vcasm) 的帖子
感謝樓主的分享!!
增加磁環這個問題相信困擾了不少人吧...
當初我實驗時是發現加了磁環以後
磁力最強部分不是在線圈中間而是在左右兩側
所以才不考慮使用磁環
原來只要搭配適當數據一樣可以有驚人發展!
希望加了磁環以後的線圈砲
可以更增加能源使用效率與體積縮小化
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大自然精灵
10年10个月前 IP:未同步
549704
这线圈真心漂亮!建议楼主用测速器,有数据调试起来也方便
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badboy-fly
10年10个月前 IP:未同步
549714
缩小电容容量也可以做到减少放电时间。
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killnice
10年10个月前 IP:未同步
549717
这么多电容 威力才这么点? LZ为什么不试试粗铁钉啊,我感觉钢珠效率有点低
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五成熟的牛排
10年10个月前 IP:未同步
549759
钢珠太短,效率低下
建议30-35mmt铁棍
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找自己
10年10个月前 IP:未同步
549771
我觉得用大一点的钢珠比较好 我的就用6.74的 管子外8内6.9的碳纤维
现在在研究自动供蛋系统还有风阻对速度的影响 其他的都和撸主差不多
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听我说瞎话
10年10个月前 IP:未同步
549868
建议搞个测速器,详细实验记录,楼主做工非常好,动手能力很强,点炮班就是需呀品牌楼主这样的人!
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听我说瞎话
10年10个月前 IP:未同步
549877
可控硅现在没有·一个很好的关断解决方法,我设想每级线圈多用一个可控硅当蛋经过线圈中点第二个可控硅开启短接线圈,相当于把过中点后的能量消耗掉,不对蛋造成反拉,不过这个时间要掌握好,还有电容的容量要掌握好,要不然第二个可控硅会挂掉[s:274]
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找自己
10年10个月前 IP:未同步
549891
回 9楼(听我说瞎话) 的帖子
俄罗斯人有过这样的设计
电磁枪.gif
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潜伏者
10年10个月前 IP:未同步
549894
增加导磁型物质确实可以增加效率,但是问题在于饱合度和响应速度。其实加不加导磁性材料,就相当于普通的步进电机和无铁心步进电机,同样都是各有优缺点
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vcasm作者
10年10个月前 IP:未同步
549895
我的设想也是这样,不过试验下来感觉不在中心的位置,很难琢磨,调整开启的延时量非常难调,因为无差一点点就会有很大衰减

我的电路中第二级的延时,曾经一次盲目用了两毫秒延时 使用的写法如下:
delayMs(2);
效果出奇的棒,我准备微调的适合替换了这个函数,改成:
delay1ms();
delay1ms();
加速突然就失去了效果,这才意识到后级电磁加速对延时的时间精确度要求很高,二级都这样,后面各级调整难度可想而知。

等休息好了,准备做一个线上系统,实时调整每级延时时间,然后测速实时反馈,今晚好好构思一下,精力充沛了再动手
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找自己
10年10个月前 IP:未同步
549899
回 12楼(vcasm) 的帖子
哈哈 你自己算算如果初级30M/S 那1mS走了多远了 我都是10uS调的[s:274]
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vcasm作者
10年10个月前 IP:未同步
549917
回 13楼(找自己) 的帖子
一开始也是us级别调的,太枯燥,操作次数太多了,每次调整都要上传一次程序,后来的2ms都是瞎猫碰死耗子似得蒙到的,后面3级调整更累人

看来还需要合适的工具才能更有效率的调整,正在构思可以线上实时调整并测速反馈的电路,做好了看看效果如何
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找自己
10年10个月前 IP:未同步
549956
回 14楼(vcasm) 的帖子
这个难度太大了,不过听起来很有爱的样子
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jrcsh
10年10个月前 IP:未同步
549962
QQ截图20130720012237.jpg   
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yurifreeman
10年10个月前 IP:未同步
549967
回 16楼(jrcsh) 的帖子
电磁利盾...................怎么有种瞎话哥被坑的感觉..............[s:275]
共享一下。
+1
科创币
jrcsh
2013-07-20
这是很大的一盘棋~~~~~~~~~~
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jrcsh
10年10个月前 IP:未同步
549968
回 17楼(yurifreeman) 的帖子
不过~~~~ 利盾  也是建立在利剑的基础上 ,更强大的灵活应用能力,
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大自然精灵
10年10个月前 IP:未同步
549993
楼主一定要把全部线圈调完,期待结果,可能会有惊喜100+
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whd1982
10年10个月前 IP:未同步
550041
搞多级的最花时间的其实不是制作而是调试,多级的电磁炮一定要先想好怎么调试再开搞,要么做液晶显示+按键实时调整各级触发时间,要么做串口通讯,用串口助手向单片机发送带各级触发时间的发射指令。
我是使用液晶+按键的方式的,装了液晶测速器也能直接和加速器做一起了,打一炮屏幕直接显示速度,然后按几下按键调整触发时间再次发射比对结果。
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whd1982
10年10个月前 IP:未同步
550047
还有 既然没做关断,建议每级的参数单独计算一下,10级加速的线圈和电容都用同样的参数就算调试的再好,实际效率也是低的可怕的,这穿2层纸盒的速度估计撑死也就30~40左右,而楼主的4级却使用了七八十焦的储能,实际效率1%都不到。。。
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阿岛
10年10个月前 IP:未同步
550434
效率低,磁环内圈也会有南北极性的。
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