纳米晶磁芯恒定磁化速率磁性能参数

设计加工了一套可用于测量环形磁芯在8～12 T/s恒定磁化速率下脉冲性能的实验平台,该实验装置主要包括脉冲形成网络、放电开关、匹配负载及被测磁芯。基于该平台对国产的铁基纳米晶磁芯的磁化曲线进行了测试,得到了铁基纳米晶磁芯在200～300 ns范围内的损耗和非饱和脉冲导磁率。实验结果表明：铁基纳米晶磁芯的相对脉冲导磁率随着磁感应增量增大及工作脉宽减小而减小,磁芯损耗则逐渐增大。     

铁基纳米晶磁芯的脉冲磁化特性测量及其在磁开关中的应用

磁开关是重复频率脉冲功率系统可选的工作性能优越的开关器件之一。目前磁开关的仿真模型是基于伏秒积分的宏观特性建立起来的纯电路模型,未考虑磁芯饱和过程中磁芯特性的变化,仿真难以准确预测磁开关负载上的预脉冲,波形的前沿误差也较大。测试获得了快脉冲激励下的铁基纳米晶磁芯磁滞回线和初始磁化曲线,利用磁芯磁滞回线的关键参数,提取了脉冲激励下的磁芯J-A参数,用于定义多物理场中磁开关模型的磁芯特性。针对磁开关脉冲压缩电路,利用多物理场仿真软件COMSOL建立了磁脉冲压缩系统电路与磁开关电磁场的场路耦合仿真模型,计算磁脉冲压缩电路的输出波形,与实验结果对比,预脉冲幅值误差为2%,峰值误差为2%,前沿误差为5%,证明了建立的场路耦合仿真模型的有效性和准确性。     

基于时空变换恒定磁化的起始磁化曲线推算方法

起始磁化曲线作为铁磁材料磁学特性的重要表征, 研究其获取方法具有重要意义. 现有方法采用随时间变化磁场作为激励磁场, 通过改变激励磁场大小, 逐步改变试件内的磁场及磁感应强度并进行测量以得到起始磁化曲线, 效率较低, 准备繁琐. 为此, 本文从基本的磁学物理定理出发, 提出一种基于时空变换的起始磁化曲线推算方法. 该方法以细长棒状试件或环形试件作为被测试件; 采用恒定磁化在被测试件内产生空间变化磁场作为激励磁场; 通过测量试件表面的磁场值来推算试件内磁场值, 从而获取铁磁材料起始磁化曲线. 直流线圈恒定磁化环形和棒状试件仿真实验验证了该方法的理论正确性. 进一步地, 考虑实际应用限制因素的推算结果表明了该方法在实际应用中是可行的, 可为探索新的起始磁化曲线测量方法提供理论指导.     

脉冲磁化条件下非晶磁芯的损耗特性

基于工频或高频磁化条件下磁芯的测试数据不能准确反映磁芯在单次脉冲磁化下的性能,给出了一种脉冲磁化条件下磁芯性能的测试方法和数据处理方法,实验研究了快脉冲磁化条件下非晶态合金磁芯的损耗特性,磁芯最短饱和时间67 ns,最大磁化速率达到40 T/s。通过数据处理,给出了磁芯损耗与磁化速率的关系曲线,获得了不同磁化速率下磁芯的损耗数据。分析了脉冲磁化条件下涡流损耗和磁滞损耗所占的比例。研究结果表明:脉冲磁化条件下非晶态合金磁芯损耗与磁化速率关系符合饱和波模型,磁芯损耗随磁化速率增大而线性增大。     

脉冲磁化条件下非晶磁芯的损耗特性

基于工频或高频磁化条件下磁芯的测试数据不能准确反映磁芯在单次脉冲磁化下的性能,给出了一种脉冲磁化条件下磁芯性能的测试方法和数据处理方法,实验研究了快脉冲磁化条件下非晶态合金磁芯的损耗特性,磁芯最短饱和时间67 ns,最大磁化速率达到40 T/s。通过数据处理,给出了磁芯损耗与磁化速率的关系曲线,获得了不同磁化速率下磁芯的损耗数据。分析了脉冲磁化条件下涡流损耗和磁滞损耗所占的比例。研究结果表明:脉冲磁化条件下非晶态合金磁芯损耗与磁化速率关系符合饱和波模型,磁芯损耗随磁化速率增大而线性增大。     

非晶和纳米晶软磁丝状样品的环向磁化过程

采用阻抗法测定了不同磁结构的软磁丝状样品(非晶及纳米晶合金)的环向磁导率随环向磁场 强度和频率的变化. 按照Chen等的理论公式计算了样品的环向磁化曲线，结果发现，这一实 验原理公式对具有较大损耗的磁化过程并不适用. 因此，将其发展给出了更一般情况下的理 论公式. 此外，通过分析复数磁导率对环向磁场的依赖关系，确定了两类不同畴结构样品的 不同的环向矫顽力机理. 研究了交流频率对磁化过程的影响. 关键词： 非晶和纳米晶软磁丝 阻抗 环向磁化曲线     

LTD用磁芯材料磁化特性实验研究

 通过比较测量磁化特性的几种方法，采用脉冲电容器快速放电方法，获取了ns级上升前沿的快脉冲，对高频响应比较好、适合于直线型脉冲变压器(LTD)的非晶态合金、硅钢带磁芯进行了快脉冲磁化特性实验。通过测试磁芯在快脉冲下初级电流和开路次级电压，获得了磁芯的磁滞回线；测出了它们在不同的磁感应强度随时间的变化率(dB/dt)时的相对磁导率。试验表明两种磁芯样品的相对磁导率随着dB/dt增大而减小，非晶态合金2605SA1样品磁环在dB/dt大于20 T/ms时，相对磁导率小于1 000，硅钢薄带磁芯在dB/dt大于4 T/ms时，相对磁导率小于1 000。     

LTD用磁芯材料磁化特性实验研究

通过比较测量磁化特性的几种方法,采用脉冲电容器快速放电方法,获取了ns级上升前沿的快脉冲,对高频响应比较好、适合于直线型脉冲变压器(LTD)的非晶态合金、硅钢带磁芯进行了快脉冲磁化特性实验。通过测试磁芯在快脉冲下初级电流和开路次级电压,获得了磁芯的磁滞回线;测出了它们在不同的磁感应强度随时间的变化率(dB/dt)时的相对磁导率。试验表明两种磁芯样品的相对磁导率随着dB/dt增大而减小,非晶态合金2605SA1样品磁环在dB/dt大于20 T/ms时,相对磁导率小于1 000,硅钢薄带磁芯在dB/dt大于4 T/ms时,相对磁导率小于1 000。     

快放电直线型变压器驱动源磁芯脉冲磁化特性

针对25 μm 2605TCA非晶涂层、25 μm 2605SA1非晶夹膜和50 μm DG6硅钢夹膜三种材料和工艺磁芯,对比研究了不同激磁条件下的磁化特性。结果表明：改变磁芯激磁条件,磁通密度变化量(ΔB)几乎不变,DG6硅钢夹膜磁芯和2605TCA非晶涂层磁芯ΔB均为3.1 T,2605SA1非晶夹膜磁芯ΔB仅为2.4 T;不同激磁条件下,相对磁导率变化较为明显,三种磁芯相对磁导率均随激磁特征参数的增加而迅速减小,当激磁特征参数由67 V/(cm²·ns)增加至129 V/(cm²·ns)时,2605SA1非晶夹膜磁芯最大相对磁导率由1800减小至1200,2605TCA非晶涂层磁芯最大相对磁导率由1100减小至400,相同激磁特征参数下2605TCA非晶涂层磁芯相对磁导率小于2605SA1非晶夹膜磁芯相对磁导率;DG6硅钢夹膜磁芯在快脉冲条件下磁化性能较差,最大相对磁导率仅为130。     

基于永磁恒定磁场激励的起始磁化曲线测量

现有起始磁化曲线测量系统需绕制励磁线圈和感应线圈,在线应用受限.为此,本文提出了一种基于永磁恒定磁场激励的起始磁化曲线测量原理并搭建了相应测量系统.该系统采用永磁磁化器作为激励磁源,以对称磁化方法在圆柱棒状构件上激励出随轴向位置变化的恒定磁场作为激励磁场;采用阵列霍尔探头测量构件表面不同提离下的轴向和法向磁感应强度;并基于多项式外推法和磁场高斯定理外推法,推算构件与空气分界面上的轴向和法向磁感应强度;进一步地,根据分界面上的磁感应强度获取构件的起始磁化曲线.系统测量结果表明,在永磁恒定磁场激励下,无须励磁线圈和感应线圈即可方便地获取棒状构件的起始磁化曲线,测量误差小于10%,测量误差标准差小于0.01,重复性较好.该系统可为便捷地在线测量棒状构件起始磁化曲线提供新途径.     

大尺寸纳米晶磁环的动态磁性能测量

在感应型速调管调制器中使用了纳米晶磁性材料制作大尺寸磁环,使用伏安向量法对材料试样的磁性能进行测量,得到频率为20.03 kHz和50 kHz时的动态磁化曲线、磁导率、磁场损耗等参数。使用脉冲法对成型的大尺寸磁环动态磁性能进行测量,励磁方式和工作中完全一致,在测量脉冲脉宽3.5~4.0 μs,重复频率50 Hz,初次线圈均为1匝,外径220 mm,内径80 mm,高60 mm,截面积4 200 mm2时,得到磁环实际能够达到的伏秒数为0.007 V·s,此时所需的偏磁电流大小为8 A。     

Angular dependence of coercivity of grains in nanocrystalline permanent magnets

In this paper magnetization remanence curves were studied for nanocrystalline Pr8Fe87B5, Pr12Fe82B6 and Pr15Fe77B8. Initially the sample was at remanence following saturation along z-axis. After rotating the magnet by 5n degrees （n=0, 1, ..., 18） a field H was applied along z-axis and then decreased to zero, and the remanence Jr^n was measured as a function of H. The curves were compared with those calculated based on the nucleation of reverse domain model and domain wall pinning model. The latter model succeeds in simulation much better than the former, and it is concluded that the magnetization reversal is dominated by domain wall pinning for all the samples. The nucleation mechanism contribution, while remains small, increases with the increase of Pr content.     

纳米颗粒与纳米块材摩尔定压热容的理论计算

探讨了纳米颗粒和纳米块材摩尔定压热容 C_P(T)的理论计算方法,提出了利用纳米颗粒的熔点数据来计算纳米颗粒的德拜(Debye)温度、体膨胀系数和C_P(T)的理论公式,以铜纳米颗粒为例,C_P(T)的理论计算值与实验值符合较好;提出了纳米块材的Debye温度随块材密度变化的关系式,随着块材密度减小,Debye温度降低;铜纳米块材C_P(T)的理论计算值与实验值也符合较好;纳米块材的体 关键词： 纳米颗粒 纳米块材 C_P(T)')" href="#">摩尔定压热容C_P(T) 德拜温度     

Effect of Cu doping on the static dielectric constant of nanocrystalline ZnO

Cu-doped ZnO nanoparticles were synthesized by a simple rheological phase reaction–precursors method using zinc acetate, cupric acetate and oxalic acid for different atomic percentages of Cu doping. X-ray diffraction studies confirmed the correct phase formation and compositions were obtained by energy dispersive X-ray analysis. Particle sizes were recorded from small angle X-ray scattering studies. The static dielectric constant, calculated from the shift in band-gap energy, showed a gradual decrease with Cu doping. A simple theoretical calculation, based on the Penn model, was performed to explain the observed change in dielectric constant with doping. The model could successfully describe the dependence of the static dielectric constant of nanocrystalline ZnO on doping concentration.     

Magnetic properties of the nanocrystalline DyMnO3

We report on the X-ray and neutron diffraction and magnetic measurements of the nanosamples of DyMnO₃ annealed at temperatures of 800 °C, 850 °C and 900 °C. The diffraction data indicate that all the samples crystallize in an orthorhombic crystal structure (space group Pnma). The crystal structure parameters change slightly with preparation. All the samples are antiferromagnets at low temperatures. The Mn magnetic moments order near 40 K, while those of Dy below 8.4 K. The macroscopic magnetic and neutron diffraction data indicate a small difference of properties between the DyMnO₃ samples synthesized at different temperatures. The observed broadening of magnetic peaks connected with the Dy sublattice suggests a cluster-like character of magnetic ordering.     

Magnetic spectra of Fe-based nanocrystalline wires with axial or transverse domains

The circular permeability μ′=μ′−jμ″ of two Fe-based soft magnetic wires with axial and transverse domains, has been determined from the measurements of impedance Z=R+jX as functions of frequency (f=10-10⁵ Hz) and AC current amplitude (I=0.1-100 mA). From the magnetic spectra of μ′−f and μ″−f for a few circular fields (H_φ=0.4, 1.2, 4, 12, 40 A/m), we found that the sample with axial domain structure exhibits a relaxational feature, while for the one with transverse domain resonance-like spectra were observed when the circular field H_φ≥4 A/m. These results have been discussed in terms of domain structure and circular magnetization processes.