含磁芯线圈动态电感计算

在脉冲功率领域，许多器件都需要使用磁芯，如脉冲变压器、磁开关、脉冲叠加器、感应加速腔等，磁芯的主要作用之一是增加回路的电感量，因此含磁芯回路电感量的计算是判断该磁芯是否适用于该环境的决定性依据，也是对线路进行准确模拟的前提。磁性材料在不同波形的励磁场下对应着不同的磁导率变化，而线圈的电感量与线圈中磁芯的磁导率成正比，因此，含磁芯线圈的电感在实际使用中必然是一个与励磁过程相关的动态值。     

多脉冲励磁下铁氧体及非晶磁环的磁特性

感应脉冲加速器的磁芯通常为铁氧体或非晶材料,而感应腔磁芯在工作脉冲下的磁性能是决定感应加速脉冲波形好坏的重要因素。搭建了低压多脉冲实验平台对铁氧体和非晶小磁环分别进行MHz重复频率的多脉冲励磁,对励磁线圈上的电压电流波形进行监测,绘制了多脉冲励磁下磁环的磁化曲线,并结合含磁芯线圈动态电感量的递推公式计算出磁环在多脉冲励磁过程中磁导率的变化曲线;在高压三脉冲实验平台上对铁氧体磁芯和非晶磁芯实验感应腔进行了高压三脉冲实验,得到的磁芯多脉冲磁化规律与低压实验的结果一致。最后对两种磁环在多脉冲励磁下的磁性能差异进行了对比分析。     

由电感测量铁氧体材料的居里温度

为测量铁氧体磁芯材料的居里温度，将含有铁氧体磁芯的螺绕环置于自制的可变温度的样品室中，用电感测量仪测量螺绕环在不同温度下电感量．得到电感随温度的变化曲线，从而确定磁芯的居里温度．     

4.8MJ脉宽调制型励磁电源设计

利用脉宽调制技术,设计了一台为高功率微波源提供导引磁场的脉宽调制型励磁电源,它可在励磁线圈中产生一定持续时间的准稳态强磁场。励磁电源的储能部分采用容量15 F、最高充电电压800 V的储能密度较高的超级电容器,最大储能为4.8 MJ,内阻小于0.25Ω。在储能电容充电645 V的情况下,对电感约为60 mH、电阻约0.40Ω的励磁线圈进行了励磁实验,获得了持续时间为1.9 s、幅值为900 A准稳态电流,电流波动幅度为5%,对应线圈中的最大轴向磁场为2.2 T。实验结果与理论计算基本一致,表明所研制的励磁电源达到了设计要求。     

不闭合磁芯的Tesla变压器初次级线圈电感估算

对具有不闭合磁芯的Tesla变压器磁路进行了研究,计算了Tesla变压器磁路中磁力线分布以及各处磁感应强度分布,结果表明:在磁芯所在位置,磁力线主要集中在磁芯内部; 在内外筒磁芯之间,磁力线主要分布在初次级线圈以外磁芯两端之间的空隙中。实际的Tesla变压器漏磁较小,分析了在没有漏磁的理想情况下Tesla变压器不闭合磁芯对初、次级线圈电感的影响,并给出了初、次级线圈电感的估算公式,利用估计公式得出的结果与实际测量对比,误差范围在15%以内,该公式在Tesla变压器设计和参数估算时不失为一种简便易行的处理方法。     

非线性含磁芯线圈的PSpice模拟

 将感应加速腔的磁芯回路视为一段单匝的非线性电感线圈,利用PSpice的一些通用元器件组成的子电路对含有磁芯的非线性线圈进行模拟，使其具有饱和、磁滞及频率损耗等非线性特征。通过一些直观的参数设置，可使线圈模型适用于不同的频率范围。介绍了利用线圈模型对直线感应加速器加速组元系统的模拟，得到了与实验相符合的结果。     

直线型变压器储存能量与磁芯和电路参数的关系

 定义了直线型变压器（LTD）初、次级等效回路电感分别与激磁电感的比值系数。在N级模块串联LTD分别连接电容或电感负载时，获得了磁芯磁感应增量及单位体积传输的最大能量与磁芯和电路参数的关系。利用LTD等效电路与PSPICE程序相结合，计算了LTD性能，给出判断磁芯是否饱和的简便方法。     

微电磁光开关的结构设计与性质模拟

基于微电磁光开关的工作原理,设计了MEMS电磁反射型光开关.采用ANSYS 9.0有限元软件分析结合Mathematica数值计算研究了微电磁光开关所需的电磁力、磁芯线圈的磁场分布、悬臂梁受电磁力的形变状态,从而获得磁芯线圈的匝数、悬臂梁位置、悬臂梁与平面磁芯线圈接触区域等结构参量.     

含磁芯电感的RLC电路的分频与混沌实验

含有磁芯电感的RLC电路实验现象丰富，参数调节易于控制，便于观察与测量，设备通用性强，实验效果好，是研究非线性科学基本概念的理想的教学实验。     

一种多层螺线管电感计算拟合公式（英）

提出了一种多层螺线管线圈电感的精确计算方法,其思想是叠加螺线管单层线圈的自感和不同线圈层之间的互感。建立了用于计算单层线圈自感的显示表达理论模型,给出了两层线圈之间互感的数值计算方法。使用提出的精确算法,计算出一个实验中使用的螺线管线圈的电感为4.30 mH,与实验测量的电感值4.33 mH的偏差小于1%。     

磁开关磁芯动态参数测试及分析

磁开关是磁脉冲压缩系统的关键部分,磁开关的磁芯性能参数直接影响到磁脉冲压缩系统的总体性能。针对磁脉冲压缩系统中磁开关磁芯应用特性,设计了回路振荡法对磁芯动态磁特性进行测量。通过测量磁开关工作电压和电流参数,计算磁芯的动态磁滞回线,确定饱和磁感应强度、矫顽力等动态参数。基于实验测量参数建立了包含动态磁滞回线的磁脉冲压缩电路模型,研究了磁开关动态特性对电压传递的影响。根据研究结果可得,在磁脉冲压缩系统设计中选择矫顽力较小的磁芯,可降低磁开关的能量损耗,从而保证系统具有较高的电压传递效率。     

并联电感线圈的电流分配

用复频域分析法精确计算了并联电感线圈的暂态过程解，讨论了并联电感线圈的电流比等于其电阻反比的条件。     

铁氧体磁芯感应加速腔模型

 针对铁氧体磁芯,建立了以多层有损传输线为基础的同轴感应加速腔物理模型,并在短脉冲励磁条件下,通过低压及高压实验,结合PSpice电路模拟,对模型的准确性进行了验证,并由此间接推算出了铁氧体磁芯在不同情况下的平均脉冲磁导率和介电常数。实验和模拟结果显示,该模型能够准确地反映铁氧体磁芯感应腔在脉冲励磁下的动态物理过程,为感应加速腔实验结果分析、结构优化设计及磁芯性能选取提供了准确有效的方法。     

Optimization of a universal matchbox on an ultrasonic vibrating system

The main scope of the article is to investigate the effect of ferrite cores gap in a universal matchbox on an ultrasonic vibrating system. A gapped transformer mechanism in a universal matchbox has been thoroughly studied. Characteristics of an ultrasonic vibrating system have been recorded such as mechanical vibrations, inductance, resonant frequencies, current and voltage levels as the gap of ferrite cores gradually increases. In addition, the phase difference between the supplied voltage and the current is also computed and displayed in a Lissajous curve in order to determine the optimal gap between two ferrite cores in the universal matchbox. Explanations supplement the experiment results.     

Stress insensitive NiCuZn ferrite compositions for microinductor applications

Two series of stoichiometric and iron deficient NiCuZn ferrites were prepared by the conventional ceramic method. The formation of single phase was confirmed by X-ray diffraction in pure ferrites and a second phase was noticed in SiO₂ added ferrite samples. Initial permeability measurements on these samples were carried out in the temperature range of 30–300 °C. The effect of external applied stress on the open magnetic circuit type coil with these ferrite cores was studied by applying uniaxial compressive stress parallel to the magnetizing direction and the change in the inductance was measured. These studies show that stress sensitivity is more in stoichiometric ferrite samples than in iron deficient ferrite samples. In order to make them stress insensitive various amounts of SiO₂ were added and the stress insensitivity was examined. SiO₂ addition was found to be effective in reducing the stress sensitivity. This was confirmed by elastic behaviour studies at room temperature on these ferrite samples by employing composite oscillator technique. These ferrite compositions have been developed for their use as core materials for microinductor applications.     

Magnetic properties of 3D nanocomposites consisting of an opal matrix with embedded spinel ferrite particles

The magnetic properties of 3D nanocomposites representing Mn–Zn, Ni–Zn, Co–Zn, La–Co–Zn, and Nd–Co–Zn spinel ferrite particles embedded in the interspherical spaces of opal matrices are studied. Experimental data are obtained in the temperature interval 2–300 K by measuring the magnetization at a static magnetic field strength of up to 50 kOe and the ac magnetic susceptibility at an alternating magnetic field amplitude of 4 kOe and a frequency of 80 Hz.     

Ni-Zn铁氧体的动态磁特性

设计并制作了基于没有附加磁芯复位电路的单级、双级磁脉冲压缩系统电路,用于测试Ni-Zn铁氧体磁芯在μs及亚μs级脉冲激励下的动态磁特性。磁芯的磁滞回线由测量到的磁开关两端电压和电流数据经计算得到,由磁滞回线可知磁芯在μs及亚μs级脉冲激励下的各种特性参数如饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、矩形比、磁通密度跳变、矫顽力、饱和磁场强度及单位体积材料磁滞损耗;通过比较两块磁芯在μs及亚μs级脉冲激励下的各种动态磁特性参数可知:两块磁芯随激励脉冲宽度变窄磁芯磁性能有不同程度的下降,亚μs级脉冲激励下的矫顽力和单位体积材料磁滞损耗都比μs级脉冲激励下增大约3倍;饱和磁感应强度小、剩余磁感应强度大的Ni-Zn铁氧体磁芯动态磁特性性能优异,适合用于更窄脉冲的压缩电路中。     

Short-channel drain current model for asymmetric heavily / lightly doped DG MOSFETs

Performance characteristics of an excimer laser (XeCl) with single-stage magnetic pulse compression suitable for material processing applications are presented here. The laser incorporates in-built compact gas circulation and gas cooling to ensure fresh gas mixture between the electrodes for repetitive operation. A magnetically coupled tangential blower is used for gas circulation inside the laser chamber for repetitive operation. The exciter consists of C–C energy transfer circuit and thyratron is used as a high-voltage main switch with single-stage magnetic pulse compression (MPC) between thyratron and the laser electrodes. Low inductance of the laser head and uniform and intense pre-ionization are the main features of the electric circuit used in the laser. A 250 ns rise time voltage pulse was compressed to 100 ns duration with a single-stage magnetic pulse compressor using Ni–Zn ferrite cores. The laser can generate about 150 mJ at ～100 Hz rep-rate reliably from a discharge volume of 100 cm ³. 2D spatial laser beam profile generated is presented here. The profile shows that the laser beam is completely filled with flat-top which is suitable for material processing applications. The SEM image of the microhole generated on copper target is presented here.     

0.1 Hz 800 kA驱动源模块研制北大核心CSCD

介绍了面向Z箍缩驱动聚变裂变混合堆(Z-FFR)能源的重复频率800kA快上升沿的线性变压器驱动源(LTD)模块的设计和测试。LTD模块由34组RLC电路组成,每组包含2台100kV/40nF脉冲电容器、1个多间隙气体开关和非晶磁芯。研制的模块可以在匹配水电阻负载上以0.1 Hz的重复频率输出上升沿约100ns的800kA的电流脉冲。采用了一个高压触发信号来触发整个模块的新触发方式,将外触发信号通过模块内布置的角向传输线等网络同时到达并触发所有的高压开关,实验结果表明采用一路140kV、25ns前沿的触发脉冲可以可靠地触发整个模块。为了保证LTD模块每10s输出一个80kV/800kA的电流脉冲,非晶磁芯的去磁复位采用了一个5.2kA、脉宽30!s的电流脉冲,其运行频率为0.1 Hz。模块采用的多间隙气体开关运行寿命超过10 000次,其抖动小于3ns。