طراحی و ساخت پرتاب کننده مغناطیسی با در نظر گیری اثرات پوستی و مجاورتی

چکیده شتاب دهنده های الکترومغناطیسی خطی نوع خاصی از موتورهای الکتریکی خطی بوده که انرژی الکتریکی را به انرژی جنبشی خطی تبدیل می نمایند. این شتاب دهنده ها که وظیفه اصلی آنها رساندن پرتابه به سرعت های بالا در جهت خطی با استفاده از انرژی الکتریکی می باشد، دارای انواع مختلف بوده که هر یک دارای کاربرد خاص خود می-باشد. در این رساله ابتدا به بررسی دقیق تاریخچه و انواع مختلف این شتاب دهنده ها پرداخته شده و با توجه به ویژگی های خاص هر کدام از شتاب دهنده ها، نوع رلوکتانسی آنها با ذکر دلایلی موجه مورد بررسی قرار گرفته است. شتاب دهنده های خطی همانند سایر ماشین های الکتریکی معمول از دو بخش استاتور و روتور تشکیل شده اند که استاتور شتاب دهنده های خطی رلوکتانسی از یک سیم پیچ با هسته هوایی و روتور آن از یک پرتابه آهنی تشکیل شده است. در یک فصل به طور مجزا اندوکتانس کویل های هسته هوایی با در نظرگیری اثر پوستی و مجاورتی پرداخته شده و روابطی جدید برای محاسبه اندوکتانس و مقاومت هادی ها مستقیم و حلقوی ارائه گشته است. این روابط و بررسی-ها علاوه بر استفاده در ماشین الکتریکی مورد مطالعه، در تمامی ماشین ها و وسایل الکتریکی دارای کویل هسته هوایی می تواند مورد استفاده قرار بگیرد. همچنین نحوه تغییرات اندوکتانس در موقعیت های مختلف قرارگیری پرتابه مورد مطالعه قرار گرفته و روابطی برای بدست آوردن نیروی وارد بر پرتابه به طور دقیق نگارش گشته است. مدلسازی مغناطیسی در ماشین های الکتریکی از دیرباز مورد توجه علاقمندان این رشته بوده که در این رساله این مهم به نحوی مطلوب بررسی گشته و مدلی با روابطی دقیق ریاضی برای ماشین مورد مطالعه، در موقعیت های مختلف قرارگیری پرتابه در نظر گرفته شده است. در انتها با ذکر چندین مثال در طراحی این شتاب دهنده، الگوریتمی مناسب برای طراحی آنها در راندمان های مختلف ارائه گشته است.