微波管中永磁结构的研究

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1、摘要本文的研究主要是面向微波电子管研制中的实际问题。具体要解决非线性磁场计算与设计的难题，发展塑鳍二磁系统设计软件，并为回旋管的永磁包装设计一套可行的方案。文章包括非线性磁场的计算、计算结果的处理及数据可视化、磁场设计的优化及其标准、回旋管的磁系统设计实例等内容。中科院电子所大功率微波器件研究室己开发了一个二维轴对称坐标系下的磁场计算软件CTA。该程序在磁场计算中只能假设软磁材料中的磁导率都是已知的固定值。作者通过理论分析与数值实验相结合的办法找出它计算软磁材料中磁导率分布时迭代发散的原因，并作出相应

2、的改进，解决了非线性磁场计算的问题。令此得出结论，在非线性磁场计算中:采用迭代法的情况下，在各迭代循环之间进行磁导率修正时，一个欠松弛迭代过程是必需的;对永磁体中的等效电流修正时可以不作欠松弛迭代;在纯铁的磁化曲线上指定某一个固定的磁感应强度为磁饱和值，会使得插值求出的磁导率在该磁饱和值附近有一突变，这一突变对计算结果中磁场分布变化的光滑性稍有影婀波管磁系统设计中，由于微波管磁路比较复杂，作者认为磁体的工作点并不能很好地反映磁体的工作状态，而采用平均磁能积为衡量磁体工作状态的标准更加符合微波管磁系统的

3、实际情况;要表示磁系统设计好坏的程度，则用磁能利用的效率为标准更好。关键词:非线性磁场，收敛性，磁饱和点，平均磁能积，最优化StudyontheMagnetSystemofMicrowaveTubesWuXunlei(PhysicalElectronics)DirectedbyDingYaogen(ResearchFellow)AbstractTheorientationofthisdissertationistostudypracticalproblemsarisinginthemanufactur

4、eofmicrowavetubes.Theauthorintendtofindasolutionforthecomputationofnon-linearmagneticfields,improveourCADsoftware,andinadditiondesignamagnetsystemforagyrotron.Thisthesisincludesfollowingsubjects-computationofnon-linearmagneticfields,dataprocessingandvis

5、ualization,optimizationandcriterionformagnetdesigns,designsofmagnetsystemforagyrotron.ThestudiesbaseonaFortranprogramdevelopedbyHighPowerMicrowaveTechnologyandDeviceLaboratory,IECAS.Thisprogramisemployedinthecomputationofmagneticfieldsin2Dcylindricallys

6、ymmetricsystems.Butinthecourseofmagneticfieldcomputationthepermeabilitydistributioninsoftmagneticmaterialshastobesupposedasknownandfixed.Whenonetriestocalculatethepermeabilitydistributiontheiterationwillloseitsconvergence.Theauthorfindsoutthereasonsfort

7、hedivergencebymeansoftheoreticalanalysiscombinedwithnumericalexperiments.Bysuccessfulsolutionofnon-linearmagneticfieldsandrevisionoftheprogram,wecanreachfollowingconclusions:Inthecomputationofnonlinearmagneticfields,ifiterationmethodisused,under-relaxat

8、ionisnecessarywhenamendingthepermeabilitydistributioninsoftmagneticmaterials;Andwhencalculatingtheequivalentcurrentdensityinpermanentmagnets,under-relaxationisnotanecessity;Whensearchingforpermeabilityvaluesbyinterpolationmethodo