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。     

“神龙二号”直线感应加速器加速腔电路模拟

针对神龙二号直线感应加速器所采用的非晶磁芯感应加速腔，建立了能够兼顾结构参数和磁芯性能的加速腔电路模型。对与加速腔结构相关的各集总电容参数进行了计算，并通过模拟波形与实验电压电流波形的对比，确定了加速腔磁芯模块的参数设定，实现了对非晶磁芯感应加速腔脉冲励磁过程较为准确的模拟。通过电路模拟，可以得到脉冲励磁时加速腔各部分的电压电流分布，为加速腔的结构优化和故障原因分析提供了有效的手段。     

含磁芯线圈动态电感计算

 从电感的基本定义出发，推导了一个新的递推公式，可准确地对含磁芯线圈动态电感进行数值计算，并在纯电感、含有5匝磁芯线圈和含有17块铁氧体大环磁芯的感应腔在双脉冲励磁情况下分别计算了动态电感量，验证了该方法的可行性。通过电感值可反推出磁芯在各种情况下磁导率的变化曲线，从而确定磁芯的磁特性及其适用范围。     

直线感应加速器组元的双脉冲改造

 对用于单脉冲直线感应加速器的加速组元进行了双脉冲改造的初步尝试：利用传输线延时获得了双脉冲馈入；用铁氧体作为磁芯材料，在感应腔上得到了双脉冲腔压波形。结果表明，现有组元功率系统经过简单的改造，可以获得两个甚至多个脉冲输出；在伏秒值允许的范围内，铁氧体磁芯的感应腔可以感应出双脉冲波形。为以后多脉冲直线感应加速器的改造和设计提供了一个方向，也提出了一些有待解决的问题。     

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。     

低剩磁磁芯自复位能力研究

 在MHz重复频率的高压多脉冲下,如何在脉冲间隔对磁芯进行快复位是高压多脉冲感应加速腔研制的关键问题。对低剩磁磁芯在脉冲励磁后磁通量密度的自恢复能力及其影响因素进行了实验研究和理论分析,证实了利用低剩磁磁芯的自恢复能力来实现在高压多脉冲下重复利用磁芯伏秒值的可能。实验证明：在选用合适的材料及工作电路后,磁芯在脉冲励磁后自复位到剩磁处的时间可小于500 ns,可稳定地工作在MHz重复频率的高压多脉冲环境下。     

低压重频感应加速组元参数分析

针对脉冲源+传输线+感应腔和储能电容+固态开关+感应腔两种常见的脉冲感应组元结构,对相同感应腔的腔压波形进行了实验对比和理论分析,推导出了不同组元结构下感应腔中磁芯回路电感量、匹配电阻阻值和感应脉冲幅度间的关系表达式,分析对比了两种组元结构下感应腔电感量和电阻值变化对腔压平顶影响的程度和差异,为低压重频脉冲感应加速组元的参数选择和优化提出建议和判据。     

铁氧体与金属玻璃脉冲磁性能比较

 简要介绍了在直线感应加速器（LIA）中对所用磁性材料的要求，列举了国外在LIA中使用金属玻璃（非晶磁性材料）替代铁氧体磁环的实例。在非晶和铁氧体磁环静态磁性能测试的基础上，对两种材料的脉冲性能做了深入研究，实验研究表明在脉冲状态下，两者的饱和磁密均远大于静态饱和磁密。这一现象对实际应用很有价值。     

国产非晶磁芯应用于感应加速组元的可行性研究

介绍了国产非晶合金应用于感应加速组元的可行性研究的初步结果.采用国产1K101型铁基非晶合金(FeSiB)带材,研制了非晶磁芯,并利用加速腔(或实验腔)对研制的非晶磁芯的磁性能、绝缘性能和稳定性等方面进行了研究.高压单脉冲实验可获得脉冲幅度为240kV、脉冲前沿为17璐(10%-90%)、脉冲平顶为72ns(±1%)的单脉冲;高压猝发三脉冲实验可获得前沿35ns、脉冲平顶60ns的三脉冲,磁芯的有效平均磁密跳变为1.41T.耐压实验研究中,得到了电压幅值为282kV的三脉冲.非晶磁芯的性能稳定,满足感应加速组元对磁芯性能的要求.     

国产非晶磁芯应用于感应加速组元的可行性研究

介绍了国产非晶合金应用于感应加速组元的可行性研究的初步结果. 采用国产1K101型铁基非晶合金(FeSiB)~带材, 研制了非晶磁芯, 并利用加速腔(或实验腔)对研制的非晶磁芯的磁性能、绝缘性能和稳定性等方面进行了研究. 高压单脉冲实验可获得脉冲幅度为240kV、脉冲前沿为17ns(10%—90%)、脉冲平顶为72ns(±1%)的单脉冲; 高压猝发三脉冲实验可获得前沿35ns、脉冲平顶60ns的三脉冲, 磁芯的有效平均磁密跳变为1.41T. 耐压实验研究中, 得到了电压幅值为282kV的三脉冲. 非晶磁芯的性能稳定, 满足感应加速组元对磁芯性能的要求.     

脉冲压缩电路磁开关动态特性

提出在典型一阶磁脉冲压缩电路的基础上,测取磁芯在实际工作条件下的动态磁滞回线和饱和磁导率等磁参数,再根据所获得的动态参数指导磁开关设计,进行一阶磁压缩实验。实验选取国内外被广泛应用的非晶磁芯和纳米晶磁芯进行测试,根据实测动态磁参数设计磁开关。实测结果表明:用国产非晶磁芯做磁开关可得到上升沿73 ns、电压幅值28.3 kV、半高宽为503 ns的脉冲,用日本产的纳米晶磁芯做磁开关可得到上升沿30 ns、电压幅值28.4 kV、半高宽为193 ns的脉冲。     

快脉冲大尺寸非晶态磁芯研究进展

通过对带绕非晶态软磁合金磁芯片间绝缘技术的几种方法、磁场热处理技术以及绝缘封装技术的研究,实现了非晶态磁芯片间0.6~1.0μm厚SiO2绝缘涂层以及片间击穿电压不低于120 V直流;非晶态磁芯纵磁热处理剩磁比大于0.90,横磁热处理剩磁比小于0.20,且绝缘封装前后磁芯磁性能变化小于5%。通过对快脉冲条件下带绝缘涂层大尺寸带绕非晶态软磁合金磁芯的研究,测试获得了试验磁芯的脉冲磁导率以及磁通跳变,其中1 000 mm级铁基非晶磁芯在脉冲间隔500 ns、脉冲宽度120 ns三脉冲串条件下,磁通跳变达到了2.86 T。     

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。     

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。     

Preparation and characterization of flaky FeSiAl composite magnetic powder core coated with MnZn ferrite

The flattening of FeSiAl soft magnetic powder was achieved by ball milling process, and MnZn/FeSiAl composite magnetic powder core was prepared by press molding. The effect of different coating amount of MnZn ferrite on the soft magnetic properties of FeSiAl was studied. At the same time, the optimal stress-relieving annealing temperature of the composite magnetic powder core is revealed. The results showed that the addition of MnZn ferrite affected the magnetic properties such as saturation magnetization (Ms), initial permeability (μi) and power loss (Pcm) of FeSiAl soft magnetic. With the increase of MnZn ferrite addition content, the saturation magnetization of composites decreased gradually, and the magnetic permeability increased first and then decreased, and the loss decreased first and then increased. When the addition content of MnZn ferrite was 5%, the permeability reached the maximum, which was 28.1% higher than that of the pure FeSiAl magnetic powder core under the same conditions. At the same time, the loss was the lowest, which was 13.3% lower than the pure FeSiAl powder core under the same conditions. When the annealing temperature is around 650 °C, the magnetic powder core has the largest magnetic permeability and the lowest loss.     

New Fe-based amorphous compound powder cores with superior DC-bias properties and low loss characteristics

The Fe–Si–B–P–C metallic glassy alloys exhibit relatively high glass forming ability (GFA) as well as good soft magnetic properties such as ultra-low core loss. In this paper, the metallic glassy alloy (Fe_0.76Si_0.09B_0.10P_0.05)₉₈C₂ has been newly developed. A new Fe-based amorphous compound powder was prepared from FeSiB amorphous powder by crushing the amorphous ribbons as the first magnetic component and FeSiBPC metallic glassy powder by water atomization as the second magnetic component. Subsequently by adding organic and inorganic binders to the compound powder and cold pressing, the new Fe-based amorphous compound powder cores were fabricated. These new Fe-based amorphous compound powder cores combine the superior DC-bias properties and the excellently low core loss. The core loss of 453 kW/m³ at B_m=0.1 T and f=100 kHz was obtained when the mass ratio of FeSiB/FeSiBPC equals 3:2, and meanwhile the DC-bias properties of the new Fe-based amorphous compound powder cores just increased by 10% at H=100 Oe for μ=60 compared to those of the FeSiBPC powder cores. In addition, with the increase in the content of the FeSiPC metallic glassy powder, the core loss tends to decrease.