磁芯

磁芯脉冲

发布时间：

2023-07-25

磁芯脉冲

磁芯脉冲形成模拟仿真

由于螺旋线的双路输出结构原理简单，便于分析脉冲形成和波形监测。采用有限元数值模拟软件仿真脉冲形成过程，主路端口通过主开关与主路负载形成串联回路，副路端口匹配吸收，从而形成两路脉冲输出。磁芯叠片的实际数量相当大，仿真工作仅数值模拟少量的渐开线叠片和螺旋线起端。模拟参数分别为：内磁芯的内径40 mm，外径91．5 mm；外磁芯的内径250 mm，外径265．5 mm，12个叠片；磁芯轴向长度500 mm，内外磁芯均由8个叠片组成，叠片为无磁导体；螺旋简直径165 mm。

通过理论计算和数值模拟得到：

(1)无磁芯时，螺旋线的数值模拟结果与理论计算完全一致；

(2)引入磁芯后，慢波系数和主路匹配输出阻抗均略有增大，螺旋线的数值模拟结果与理论计算基本一致，存在少量误差的原因在于模拟的磁芯叠片数量较少；

(3)中筒开路端屏蔽环的引入，使得输出波形平顶临近结束时出现较大的尖峰，原因在于屏蔽环对于快波和慢波的传输呈现低阻特征，引入反射；

(4)无磁芯时，对屏蔽环处的内外筒开槽，可以消除屏蔽环对快波传输的低阻反射。引入磁芯后，对屏蔽环处的内外磁芯开槽，且中筒端部在轴向上缩进磁芯区域，输出波形平顶临近结束时出现较大的尖峰，表明慢波传输沿内外磁芯的基底。当内外磁芯的径向厚度相对内外磁芯径向尺寸较小时，该尖峰不明显。

结论

包含内导体和外屏蔽的螺旋线结构可以与变压器开路磁芯实现一体化，引入的磁芯对螺旋线上的横电磁波传输产生影响。理论分析和数值模拟结果表明：引入的磁芯可采用渐开线硅钢叠片结构，螺旋线慢波传输时内外筒电流是沿基筒表面的，螺旋线的慢波系数和特征阻抗等特征参数的理论计算值与模拟仿真结果吻合；磁芯的引入一方面引起了螺旋线特征参数的变化，另一方面开路端内外磁芯的具体结构设计影响输出脉冲波形的平顶质量，为减小输出脉冲平顶在临近结束时出现的尖峰，要求内外磁芯的径向厚度相对内外导体直径较小。