(57)【要約】      （修正有）【課題】小型の構成で砲口アークを防止する。【解決手段】導電レール１ａ，１ｂの先端部に少なくとも２層巻きのコイル１０を設け、コイル１０の導体には導電レール１ａ，１ｂが外側から内側へ挿通する開口および飛翔体３が通過する開口を設け、コイル１０の両端１０ａ，１０ｂは導電レール１ａ，１ｂにそれぞれ接続する。【効果】砲口から固体電機子２が射出された時、コイル１０に短絡電流が流れることにより、砲口アークの発生が防止される。少なくとも２層巻きのコイル１０を用いるため、小型でも必要なインダクタンスを得ることが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電機子（２）と、飛翔体（３）と、前記固体電機子（２）および前記飛翔体（３）の加速通路を形成する一対の平行な導電レール（１ａ，１ｂ）とを有する電磁レールガンであって、前記導電レール（１ａ，１ｂ）の先端部に少なくとも２層巻きのコイル（１０）を設け、前記コイル（１０）の導体には前記導電レール（１ａ，１ｂ）が外側から内側へ挿通する開口および前記飛翔体（３）が通過する開口があるか又は前記導電レール（１ａ，１ｂ）が外側から内側へ挿通する開口および前記導電レール（１ａ，１ｂ）が内側から外側へ挿通する開口があり、前記コイル（１０）の両端（１０ａ，１０ｂ）は前記導電レール（１ａ，１ｂ）にそれぞれ接続されていることを特徴とする電磁レールガン（１００）。
【請求項２】
請求項１における電磁レールガン（１００）において、前記コイル（１０）の導体に前記導電レール（１ａ，１ｂ）が外側から内側へ挿通する開口および前記飛翔体（３）が通過する開口がある場合に、前記導電レール（１ａ，１ｂ）の先端から前記飛翔体（３）が通過する開口まで前記飛翔体（３）を案内する絶縁レール（６ｃ，６ｄ）を設けたことを特徴とする電磁レールガン（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁レールガンに関し、さらに詳しくは、小型の構成で砲口アークを防止することが出来る電磁レールガンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図６〜図８に示す如き電磁レールガン５００が知られている（非特許文献１参照）。図６は側面図、図７は同正面図、図８は図６のＣ−Ｃ’断面図である。
【０００３】
この従来の電磁レールガン５００は、固体電機子２と、飛翔体３と、固体電機子２および飛翔体３の加速通路を形成する一対の平行な導電レール１ａ，１ｂと、スイッチ４と、パルス電源５と、砲口アーク防止短絡器５０とを具備している。
【０００４】
砲口アーク防止短絡器５０は、導電レール１ａ，１ｂの先端部に設けられ、接続電極５１ａ，５１ｂと、短絡棒５２ａ，５２ｂと、交差電極５３と、絶縁体５４とから構成されている。
導電レール１ａ，１ｂの先端（＝砲口）から固体電機子２が射出された時、導電レール１ａ−接続電極５１ａ−短絡棒５２ａ−交差電極５３−短絡棒５２ｂ−接続電極５１ｂ−導電レール１ｂと短絡電流が流れることにより、砲口アークの発生が防止される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 33, NO.1, JANUARY 1997, pp.594-598
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の電磁レールガン５００において、砲口アーク防止短絡器５０のインダクタンスが小さいと、固体電機子２が加速されている間にも砲口アーク防止短絡器５０に短絡電流が流れて、固体電機子２の加速効率を落としてしまう。このため、砲口アーク防止短絡器５０のインダクタンスを導電レール１ａ，１ｂの４０％程度に大きくしておくことが推奨されている（非特許文献１の記載）。
【０００７】
しかし、インダクタンスを大きくするには、砲口アーク防止短絡器５０を大きくしなければならない問題点があった。
すなわち、導体レール１ａ，１ｂのインダクタンスＬｒは、真空の透磁率をμo、導体レール１ａ，１ｂの長さをＧとするとき、次式で表せる。
Ｌｒ＝０．５＊μo＊Ｇ
一方、正四角形に近い従来の砲口アーク防止短絡器５０のインダクタンスＬｓは、短絡棒５２ａ，５２ｂの長さをＷとするとき、次式で表せる。
Ｌｓ＝１．５＊μo＊Ｗ
両者の比を取ると、
Ｌｓ／Ｌｒ＝３＊Ｗ／Ｇ
となる。この比が０．４（＝４０％）になるような短絡棒５２ａ，５２ｂの長さＷは、次式で表せる。
Ｗ＝０．１３３＊Ｇ
つまり、砲口アーク防止短絡器５０の短絡棒５２ａ，５２ｂの長さＷは、導体レール１ａ，１ｂの長さＧの１３％強になる。従って、取付具などを含めると、砲口アーク防止短絡器５０が重くなり、砲口先端部が重くなってしまう。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、上記従来技術に比べて小型の構成で砲口アークを防止することが出来る電磁レールガンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の観点では、本発明は、固体電機子（２）と、飛翔体（３）と、前記固体電機子（２）および前記飛翔体（３）の加速通路を形成する一対の平行な導電レール（１ａ，１ｂ）とを有する電磁レールガンであって、前記導電レール（１ａ，１ｂ）の先端部に少なくとも２層巻きのコイル（１０）を設け、前記コイル（１０）の導体には前記導電レール（１ａ，１ｂ）が外側から内側へ挿通する開口および前記飛翔体（３）が通過する開口があるか又は前記導電レール（１ａ，１ｂ）が外側から内側へ挿通する開口および前記導電レール（１ａ，１ｂ）が内側から外側へ挿通する開口があり、前記コイル（１０）の両端（１０ａ，１０ｂ）は前記導電レール（１ａ，１ｂ）にそれぞれ接続されていることを特徴とする電磁レールガン（１００）を提供する。
上記第１の観点による電磁レールガン（１００）では、導電レール（１ａ，１ｂ）の先端（＝砲口）から固体電機子（２）が射出された時、導電レール（１ａ）−コイル（１０）−導電レール（１ｂ）と短絡電流が流れることにより、砲口アークの発生が防止される。
【００１０】
また、コイル（１０）の導体に導電レール（１ａ，１ｂ）が外側から内側へ挿通する開口および飛翔体（３）が通過する開口があるか又は導電レール（１ａ，１ｂ）が外側から内側へ挿通する開口および導電レール（１ａ，１ｂ）が内側から外側へ挿通する開口がある構造であるため、短絡電流により発生する磁力線を、導電レール（１ａ，１ｂ）に流れる電流が発生する磁力線と同方向に出来る。また、短絡電流により発生する磁場配位を、導電レール（１ａ，１ｂ）に対して、対称に出来る。よって、短絡電流により発生する磁場で飛翔体（３）の飛翔に悪影響を与えることはない。
【００１１】
また、コイル（１０）のインダクタンスＬｃは、巻数をＮ、断面積をＳ、長さをｈ、コイルのアスペクト比に依存する係数をＫとするとき、次式で表せる。
Ｌｃ＝Ｋ＊μo＊Ｎ2＊Ｓ／ｈ
コイル（１０）を直径Ｄの円形コイルとすると、
Ｌｃ＝Ｋ＊μo＊Ｎ2＊π＊Ｄ2／（４＊ｈ）
Ｄ＝ｈ（直径Ｄと長さｈが同じ）とすると、Ｋ≒０．７であり、
Ｌｃ＝０．７＊μo＊Ｎ2＊π＊Ｄ／４＝０．５５＊μo＊Ｎ2＊Ｄ
となる。
導体レール１ａ，１ｂのインダクタンスＬｒとの比を取ると、
Ｌｃ／Ｌｒ＝１．１＊Ｎ2＊Ｄ／Ｇ
となる。この比が０．４（＝４０％）になるようなコイルの直径Ｄは、次式で表せる。
Ｄ＝０．３６＊Ｇ／Ｎ2
となる。コイル（１０）は少なくとも２層巻きであるから、Ｎ≧２である。よって、
Ｄ≦０．０９＊Ｇ
つまり、コイル（１０）の直径Ｄは、導体レール１ａ，１ｂの長さＧの９％以下になる。コイル（１０）の巻数Ｎを増やせば、上述の条件を外れても、コイル（１０）のサイズを小さく出来ると類推できる。
従って、小型の構成で砲口アークを防止することが出来る
【００１２】
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による電磁レールガン（１００）において、前記コイル（１０）の導体に前記導電レール（１ａ，１ｂ）が外側から内側へ挿通する開口および前記飛翔体（３）が通過する開口がある場合に、前記導電レール（１ａ，１ｂ）の先端から前記飛翔体（３）が通過する開口まで前記飛翔体（３）を案内する絶縁レール（６ｃ，６ｄ）を設けたことを特徴とする電磁レールガン（１００）を提供する。
上記第２の観点による電磁レールガン（１００）では、導体レール（１ａ，１ｂ）の先端がコイル（１０）の内側にある場合でも、絶縁レール（６ｃ，６ｄ）により、飛翔体（３）の進行方向を正しく矯正することが出来る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電磁レールガンによれば、従来に比べて小型の構成で砲口アークを防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１に係る電磁レールガンを示す側面図である。
【図２】実施例１に係る電磁レールガンを示す正面図である。
【図３】実施例１に係る電磁レールガンを示す上面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図５】図２のＢ−Ｂ’断面図である。
【図６】従来の電磁レールガンを示す側面図である。
【図７】従来の電磁レールガンを示す正面図である。
【図８】図５のＣ−Ｃ’断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【実施例】
【００１６】
−実施例１−
図１は実施例１に係る電磁レールガン１００の側面図であり、図２は同正面図であり、図３は同上面図であり、図４は図１のＡ−Ａ’断面図であり、図５は図２のＢ−Ｂ’断面図である。
【００１７】
この電磁レールガン１００は、金属製の固体電機子２と、プラスチック製の飛翔体３と、固体電機子２および飛翔体３の加速通路を形成する一対の平行な金属レールからなる導電レール１ａ，１ｂおよび一対の平行なプラスチック・レールからなる絶縁レール６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと、スイッチ４と、パルス電源５と、コイル１０とを具備している。
【００１８】
コイル１０は、３層巻きの円筒状ソレノイドコイルであり、導電レール１ａ，１ｂの先端部に取り付けられている。
コイル１０の導体には、導電レール１ａ，１ｂが外側から内側へ挿通する開口および飛翔体３が通過する開口がある。そして、導電レール１ａ，１ｂの先端から飛翔体３が通過する開口まで飛翔体（３）を案内するように絶縁レール６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが延長されている。
コイル１０の一端１０ａは導電レール１ａに接続されており、他端１０ｂは導電レール１ｂに接続されている
絶縁体１１は、コイル１０の層間絶縁のための絶縁体である。
絶縁体１２は、コイル１０と導電レール１ａの間の絶縁のための絶縁体である。
【００１９】
実施例１の電磁レールガン１００では、導電レール１ａ，１ｂの先端（＝砲口）から固体電機子２が射出された時、導電レール１ａ−コイル１０−導電レール１ｂと短絡電流が流れることにより、砲口アークの発生が防止される。
【００２０】
また、短絡電流により発生する磁力線は導電レール１ａ，１ｂに流れる電流が発生する磁力線と同方向であり、短絡電流により発生する磁場配位は導電レール１ａ，１ｂに対して対称である。よって、短絡電流により発生する磁場で飛翔体３の飛翔に悪影響を与えることはない。
【００２１】
また、導体レール１ａ，１ｂのインダクタンスＬｒとの比が０．４（＝４０％）になるようなコイルの直径Ｄは、Ｎ＝３であるから、
Ｄ＝０．０４＊Ｇ
となる。つまり、コイル１０の直径Ｄは、導体レール１ａ，１ｂの長さＧの４％程度で済む。従って、小型の構成で砲口アークを防止することが出来る
【００２２】
−実施例２−
導体レール１ａ，１ｂを延長し、図１における絶縁レール６ｃ，６ｄを導体レール１ａ，１ｂに置き換えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の電磁レールガンは、例えば衝撃試験に利用できる。
【符号の説明】
【００２４】
１ａ，１ｂ                      導電レール
２                              固体電機子
３                              飛翔体
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ          絶縁レール
１０                            コイル
５０                            砲口アーク防止短絡器
１００，５００                  電磁レールガン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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