非晶磁环的磁特性

发布时间：

2023-09-05

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。

铁氧体磁环本身为绝缘体，励磁时磁环的涡流损耗可忽略，因此其高频下的磁性能较好，同时由于铁氧体磁环烧制成形后不怕浸油、不变形，所以广泛地应用于高压脉冲领域。但铁氧体磁环的饱和磁通量密度犅ｓ通常较低（约０．４Ｔ），如果感应脉冲的伏秒值较大，则需要的磁芯数量会很多，增加了感应脉冲设备的成本和设计难度。非晶材料又称为金属玻璃，其熔液在快速冷却后可被制成约２０μｍ厚的薄带，利用非晶薄带绕制成磁芯可将材料在高频下的涡流损耗大大降低，因此非晶磁芯也有较好的高频磁特性。但非晶材料本身为导体，在高压脉冲环境中，非晶薄带间需涂附绝缘层以避免出现层间击穿，另外磁环在浸油或长期竖直放置后易发生形变，必须进行封装，这些都会增加非晶磁环的制造成本，降低磁芯的磁性能。非晶材料的饱和磁通量密度犅ｓ可达到１．５Ｔ以上，在考虑层间绝缘和封装的占空比后，磁环所能提供的伏秒值约为同体积铁氧体磁环的２倍。　

感应加速腔在脉冲励磁时的等效阻抗主要由含磁芯回路的电感量决定，而回路电感取决于磁芯在脉冲期间的磁导率、磁芯的尺寸和线圈匝数。为确保加速脉冲有好的平顶以减小束流能散，通常希望感应腔的等效阻抗越大越好，对于多脉冲感应加速腔，还希望感应腔在不同脉冲下的等效阻抗尽量一致。多脉冲感应加速腔目前主要应用于多脉冲直线感应加速器和同步感应加速器，其脉冲重复频率通常在ＭＨｚ量级，因此，研究多脉冲感应腔磁芯的脉冲磁特性，需掌握在ＭＨｚ重复频率多脉冲励磁下磁芯磁化规律、磁导率的大小及不同脉冲下磁导率的一致性。

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