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1、大尺寸纳米晶磁环的动态磁性能测量第19卷第2期2007年2月强激光与粒子束HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSVol」9.NO.2Feb.,2007文章编号:1001-4322(2007)02.0297.04大尺寸纳米晶磁环的动态磁性能测量尚雷(中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥230029)摘要:在感应型速调管调制器中使用了纳米品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2O.03kHz和5OkHz吋的动态磁化曲线，磁导率,磁场损耗等参数•使用脉冲法对成型的大尺
2、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3.5〜4.0s,重复频率5OHz,初次线圈均为1匝，外径220mm,内径80眦，高60mm,截而积4200tnln2时，得到磁环实际能够达到的伏秒数为0.007V?s,此时所需的偏磁电流大小为8A.关键词:脉冲调制器I纳米晶磁环I磁性能I伏安向量法;脉冲法中图分类号:T1.803.5;TN78文献标识码:A在感应型速调管调制器中使用了纳米晶材料制作大尺寸磁环[1],磁环是脉冲功率装置的一个重要部件，其设计制作水平肓接影响到脉冲功率装置输出波形及总体性能，因此对
3、磁环的动态磁性能进行测量是一项必不可少的工作D寸].针对磁性材料不同的应用场合，有很多磁性能测量手段n・6],伏安向量法是软磁材料磁性能测量的一种常见方法［7・9］.采用伏安向量法测量软磁材料的磁性能］，可以得到不同频率下材料的BH曲线和磁导率，磁损耗，品质因数等参数，以便和其他磁性材料进行比较.但这种方法励磁功率小，试样体积有限，因此我们同时使用脉冲法对大尺寸磁环动态磁性能进行直接测量，测量中的励磁方式和实际工作屮完全一致，得到磁环实际能够达到的伏秒数及磁环工作于该伏秒数时所需的偏磁电流大小.1伏安向量法测量磁环动态磁性能图
4、1为伏安向量法的测量原理,N.,N.分别是被测样品的初级,次级线圈匝数，为被测样品的感应电压,R是与初级线圈串联的取样电阻，是取样电阻两端的电压,它们的向量关系如图2所示.Fig.lPrincipleofvoltage-currentmeasurement图1伏安向量法基本原理Fig.2Vectorsrelationshipofvoltage-currentmeasurement图2伏安向量法矢量关系若磁场和磁感应强度均呈正弦变化，则有相对弹性磁导率一鲁和对粘性磁导率相对幅值磁导率磁损耗激磁功率Bmsing一茄/・lomII一
5、胛一BmP——JOnmJlm'm收稿日期:2006-07-0引修订日期:2006—119基金项目:国家白然科学基金资助课题(10475073)作者简介：尚雷(1968一)，男，博士，副研究员，从事加速器及脉冲功率工作;lshang〜UStC.edcn.§(1)⑵(3)⑷(5)298强激光与粒子束第19卷品质因数Q一(6)式中:B为磁感应强度幅值;H为磁场强度幅值；为H与B的夹角;m是试样质量;U0为初级线圈电压有效值;Io为初级线圈电流有效值.实验采用测量装置为联众MATS-2010SA软磁交流测量装置，布局如图3所示，样品，
6、磁化线圈(N匝)，测量线圈(Nz匝)共同组成一个空载变压器•磁化线圈回路串接无感取样电阻，通过测量取样电阻上的压降来确定磁化电流，得到磁场强度;磁场峰值的锁定通过计算机采样及校准的反馈过程來实现,锁定精Fig.3Schematicofvoltage-currentvectorsmeasurement图3伏安相量法实验装置度为0.5;通过对测量线圈的电压进行数值积分来得到磁感应强度.〜试样参数:外径130mm,内径80mm,高50mm,质量2kg,填充系数70,磁路长度317.3mm,截面积858mm2,图4为伏安向量法测量得到
7、的两种频率下的B-H曲线，具体结果列于表1•由表1可知，纳米晶材料的磁导率比铁氧体的磁导率(io.)高一个数量级;测试频率为50kHz时的磁损耗比20kHz时大得多，因此磁芯工作频率不宜太高，试样的性能基本达到了磁环生产厂家所提供的技术指标.Ia)20103kHz一/.?•••//:421?/4fJ
8、.争”1C/(b)k/:/Fi图磁化曲线衰伏安向量法舅■结果2脉冲法动态磁性能测量用脉冲法直接对人尺寸铁基纳米晶磁芯进行测量，脉冲励磁电路及布局分别如图,所示•实验采用的励磁电路和实际磁环使用的功率脉冲电路是一样的，重复频率和脉宽
9、可以调节，测量中脉宽为.5〜4.s潼复频率.示波器的通道测量磁芯次级开路输岀电压，通道ch•测量磁芯初级励磁电流J.磁芯次级开路电压U对时间的积分(磁芯伏秒数)可由数字示波器直接计算，亦可由计算机采集示波器U值后进行计算.磁环初次级线圈均为匝，即一Z—,其磁感应强度B及磁场强
