摘要：结构力学表明,磁体失效包含材料强度失效和结构整体失效两个方面。现有磁体失效模型是基于材料强度模型,忽略结构失稳问题,难以解释超高场脉冲磁体经常在低于其设计值就发生破坏的现象。且已有研究显示,屈曲是导致超高场脉冲磁体失效的主要原因之一,但脉冲磁体屈曲的形成机理和演变规律尚不明确。该文从结构稳定性的角度出发,分析指出脉冲磁体自由分离层可等效为薄壁圆柱壳,具有高屈曲风险,并提出基于圆柱壳体结构屈曲的超高场脉冲磁体力学失效分析方法,建立脉冲磁体静态电磁屈曲Ansys有限元模型,进行了屈曲行为研究分析,仿真结果与实际结果吻合。屈曲分析结果表明:在电磁载荷方面,轴向电磁力是产生屈曲的决定性因素,径向电磁力对于外层绕组轴向屈曲的影响不明显,可在一定程度上抑制内层绕组的轴向屈曲;在绕组结构方面,外层绕组对螺旋绕组缝隙较为敏感,需重点关注。

摘要：脉冲强磁体处于复杂的电磁、热、应力等多物理场共同作用下,设计中考虑的因素众多,物理关系复杂,分析过程繁琐。借助大型有限元软件分析工具ANSYS建立了70T脉冲强磁体中电磁、温度场耦合分析模型,实现了磁场与温度场的计算,并通过有限元方法实现了脉冲磁体性能的优化。实验结果表明,磁体样机达到70T磁场水平。

摘要：因脉冲磁体的电阻受电流、电阻率、比热容等多因素影响呈非线性变化,为在磁体电源设计、磁场波形调节和磁体设计时,准确模拟脉冲磁体的电阻变化,依据迭代计算的数学思想,以Pspice电路仿真软件为平台,建立了脉冲磁体的电阻电路模型。磁体的电压、电流和温度变化等模拟结果与实验结果吻合的很好,证明所建立的脉冲磁体中电阻模型的正确性。该模型可作为在脉冲磁体电源设计、磁场波形调节和磁体设计时研究脉冲磁体电阻变化时的工具。此电路模型还可应用于研究类似的电阻非线性变化情况。

摘要：研制并实验测试一台65T脉冲强磁场磁体。磁体线圈采用14层纯铜导线与Zylon纤维交替缠绕而成,内绕组采用分布式加固技术,实现应力分布的优化,外层由不锈钢套筒与碳纤维加固。内外绕组分别采用两种不同横截面导线平衡能量分布,实现内外绕组温度分布相对均匀,避免局部过热。磁体孔径为12mm,高为120mm,通过1MJ/3.2mF/25kV高储能密度电容器供电,在20.6kV电压时,获得了磁感应强度为65T、持续时间为20ms的脉冲磁场。

摘要：本文给出了设计脉冲磁体的计算方法,根据给定的电容器组参数,线圈内半径租场均匀度,可以确定出磁体的参数和所达到的磁场。计算值与实际值符台得比较好,一般误差不超过±5％。

摘要：提高脉冲磁场强度的主要障碍是磁体中巨大的应力,而脉冲磁体中应力的产生和作用过程比较复杂,要准确地计算出来很困难。采用有限元法对脉冲磁体中的应力进行分析,计算中全面考虑了预应力、电磁力、热应力等情况。通过计算,得出了一些设计脉冲磁体的基本原则。

摘要：在脉冲强磁体设计中 ,磁应力是目前面临的最大困难 ,当磁场强度达到 10 0T时 ,磁体绕组中的磁应力高达 4GPa,这是目前任何实用导体材料都无法承受的 ,因此 ,脉冲强磁体的发展在很大程度上取决于磁应力的解决情况 .文章介绍了国外在解决脉冲强磁体巨大应力问题上采用的方法 ,主要叙述了新材料技术、绕组加固技术和改善电流分布技术 。

摘要：影响脉冲磁体重频运行能力的关键因素是磁体的冷却速度。提出了一种脉冲磁体快速冷却方法:在磁体导体内开微小通道,在通道内注入液氮,通过增大导体与液氮之间的直接接触面积(换热面积)、液氮单相流动换热、液氮流动沸腾换热这三个途径来大幅提高导体的冷却速度,与此同时尽可能减小对脉冲磁体性能(磁场强度、脉宽和内直径)的影响。阐述了基于微通道内液氮流动、沸腾换热的脉冲磁体快速冷却方法的原理,开展了数值模拟和验证性试验,结果表明,对于25 T的20 mm口径脉冲磁体,采用快速冷却方法,30 s即可冷却至初始温度,为磁体仅浸泡在液氮中的冷却时间(600 s)的5%,冷却速度提高了19倍。

摘要：采用经典电磁场、有限元数值计算两种方法,设计了一种用于磁热效应直接测量的脉冲螺线管磁体.在螺线管磁体中心处,磁感应强度的计算值及测量值均在2.2T左右(180A电流时),且它们之间的误差很小;在以螺线管中心为球心,直径为10mm球内,磁感应强度的均匀度优于1%,达到了脉冲磁体的设计要求.

摘要：电阻和电感的精确测量对于磁体的设计和分析具有重要意义。文中阐述了数字锁相放大技术测量脉冲磁体阻抗的基本原理。详细分析了参考信号与被测信号频率偏差对测量结果的影响。提出了一种基于无感高精电阻的改进方案。改进的测量系统在一定的频率偏差范围内,可以减小频率偏差对测量结果的影响。最后,通过实验验证了这一方案的可行性。