直线变压器驱动源磁芯磁化过程的仿真研究

磁芯行为对于异常工况下直线变压器驱动源(linear transformer driver,LTD)的输出特性具有很大的影响,为了预测磁芯剩磁状况,为LTD装置调试和运行提供指导,基于磁芯的测试结果构建了准确的数值模型,并应用于LTD的电路仿真。基于4级串联共用腔体LTD数值仿真研究了开关理想时序放电、开关异常自放电、开关非理想时序触发放电及去磁状况下各级磁芯的磁场强度和磁感应强度变化过程。在±70 kV充电电压下的理想时序放电后,各级磁芯最大剩磁变化量为1.27 T,稳态剩磁约为-0.38 T;在±70 kV充电电压下的单支路开关自放电引起的磁芯最大剩磁变化量为1.88 T,稳态剩磁约0.39 T,多支路开关同时自放电将使磁芯快速饱和;当触发时序系数的绝对值>1时,除最先放电的模块,其余模块磁芯先受到反向励磁,然后再正常磁化;去磁过程中越靠近负载的磁芯越早被去磁,磁场强度随着各级磁芯依次去磁而呈现阶梯式上升。该研究结果能够有效地模拟各种工况下LTD磁芯的磁化过程与剩磁状态,判断当前磁芯剩磁对下一次放电脉冲的影响。

各向异性HDDR工艺Nd(Fe,Co)B粘结磁体的反磁化过程和矫顽力

研究了取向磁场对HDDR工艺制备的各向异性Nd(Fe ,Co)B粘结磁体矫顽力的影响。实验指出 :随着施加取向磁场强度的逐渐增强 ,磁体的剩磁和矫顽力均有不同程度的增加。磁体的反磁化过程包括晶粒内部的成核过程和晶粒之间的畴壁位移过程 ,矫顽力应由两种反磁化过程的共同作用决定。

Fe_(84)Zr_(3.5)Nb_(3.5)B_8Cu_1薄带的动态磁化过程

由于铁磁性样品的交流磁化率虚部 χ″随磁场强度H的变化是非线性的 ,在低场 ( 0～1 2mT)有一个与铁磁共振信号强度相当的低场非共振信号 .利用ESR谱仪测量交流磁化率虚部 χ″对磁场强度H的一次微分随磁场强度的变化dχ″dH～H ,研究Fe84Zr3.5Nb3.5B8Cu1 合金薄带的动态磁化特性 .合金薄带样品是各向异性的 ,易磁化轴 (易轴 )在薄带的横向方向 ,外加磁场H在易轴方向 .样品在可逆磁化区域 ( 0～ 2 .0mT)和趋近饱和的磁化区域 ( 9.0mT以上 ) ,dχ″dH=0 ;在不可逆畴壁移动过程中 ,当H为 4.2mT时 ,χ″(H)达到最大值 χmax;在磁畴转动过程中 ,χ″(H)正比于H2 (瑞利区 ) ;而实验中却发现 ,在某些区域交流磁化率虚部 χ″(H)与磁场强度H的n次方即Hn(n≥ 3)有关 ;而且发现 ,在一定区域 ,有三段不可逆畴壁移动和磁畴转动交替出现的现象 .在这一过程中 ,dχ″dH为常数的磁场范围分别为 4.8～ 5 .2mT ,5 .8～ 6.4mT ,8.0～ 8.5mT ,其常数相对值分别为 1 :0 .85 :0 .60 .样品的交流磁化率虚部 χ″对磁场H的微分dχ″dH随磁场H的这一变化规律反映了不可逆畴壁移动和磁畴转动交替发生的微观过程 .

外部和内部因素对纳米晶合金kHz级饱和磁化过程影响的微磁学分析

纳米晶合金在kHz级复杂高频饱和工况下的建模问题由于缺乏基础研究而变得愈加突出。基于微磁学模拟软件OOMMF,建立介观尺度下纳米晶合金(Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9)的三维模型,计算得到的模型静态磁特性参数与实验测量结果基本吻合,验证了该三维模型的正确性。采用磁矩偏转角速度ω表征饱和磁化过程中磁矩的进动情况,定量界定"动态饱和"和"静态饱和"两种工况,据此分别探究外部因素(包括附加直流偏置磁场Bd和磁化频率f)和内部因素(即晶粒尺寸d)的不同变化对饱和磁化过程的影响机理。结果表明:对于外部因素,在动态饱和工况下,增大Bd或提高f均对磁矩偏转有加速作用,其中增大Bd的效果更明显;在静态饱和工况下,纳米晶合金的磁化速度已达最大,此时增大Bd或提高f均已不能加速磁矩的偏转。对于内部因素,无论动态还是静态饱和,减小晶粒尺寸均会增大磁矩偏转角速度ω,从而加速纳米晶合金材料的磁化过程。

三层磁性耦合膜的磁化过程

从理论上计算了三层磁性耦合的磁化过程。假定每层膜具有单轴各向异性，且易轴方向垂直于膜面，各层磁化曲线都为矩形。第一层与第三层组成成份和膜厚完全相同。我们得到了各种各样磁化过程及其条件。尤其指出了得到矩形磁化过程条件。磁光记录需要矩形磁化过程，为进一步多层膜磁光记录研究提供了依据。

基于Stoner-Wohlfarth模型的纳米磁性颗粒系统磁化过程Monte Carlo模拟

采用SW模型以改进的Monte Carlo算法计算纳米磁性颗粒系统的磁学性质。改进的算法充分考虑低温时系统的热扰动以及具体磁化反转过程的反转路径。模拟的结果再现了系统的Néel驰豫特性,同时建立起了Monte Carlo步和实验测量时间之间的关系。对于无相互作用的纳米磁性颗粒系统,对于易磁化方向随机分布和同一分布的系统,二者的剩磁和矫顽场均随温度的增加而减小。改进算法能充分再现纳米磁性颗粒系统的磁学特性,为以后复杂系统的模拟提供了很好的基础。

磁化过程中的三种能量

在真实的磁化过程理论中必须考虑交换作用能、磁各向异性能和静磁能，这三项能量中的任何一项都不能忽略。定性的理解和分析这三项能量对研究真实的磁化过程有非常重要的意义。本文介绍了磁化过程中必须考虑的三个能量项的产生机制和它们在磁化过程中的作用。

随机磁场中晶场作用的混合自旋横向伊辛模型的磁化过程

本文在有效场理论框架内,研究随机磁场中晶场作用的混合自旋横向伊辛模型的磁化过程。以二模磁场中混合自旋伊辛模型为基础,分别增大随机浓度、负晶场和横场,以此考察随机磁场、负晶场和横场对磁化过程的影响。随着磁场增大,磁化范围降低。随机浓度和负晶场都能削弱基态的起始磁化简并,不同简并范围之间存在分界线。通过抑制自旋为1子格磁化强度,负晶场还对起始磁化值产生有趣的影响。横场完全打开基态的起始磁化简并。

反铁磁耦合硬磁-软磁-硬磁三层膜体系的不可逆交换弹性反磁化过程

采用一维原子链模型研究了反铁磁耦合的硬磁/软磁/硬磁三层膜体系的反磁化过程.研究结果表明,当考虑了软磁层的磁晶各向异性能后,软磁层厚度和界面交换耦合强度的改变都有可能导致软磁层的交换弹性反磁化过程由可逆过程转变为不可逆过程.对软磁层很薄的体系,其反磁化过程是典型的可逆交换弹性反磁化过程.然而,当软磁层厚度超过某一临界厚度tc时,反磁化过程转变为不可逆的交换弹性反磁化过程.软磁-硬磁界面交换耦合强度Ash对反磁化行为也有很大的影响.对于软磁层厚度小于临界厚度tc的体系,也存在一个临界界面交换耦合强度Acsh.当Ash大于Asch时,软磁层的反磁化过程是可逆的交换弹性反磁化过程;而当Ash小于Asch时,这一过程变为不可逆.给出了体系的可逆与不可逆交换弹性反磁化过程随软磁层厚度和界面交换耦合强度变化的磁相图.同时还研究了偏转场随软磁层厚度的变化关系.

非晶和纳米晶软磁丝状样品的环向磁化过程

采用阻抗法测定了不同磁结构的软磁丝状样品(非晶及纳米晶合金)的环向磁导率随环向磁场强度和频率的变化.按照Chen等的理论公式计算了样品的环向磁化曲线,结果发现,这一实验原理公式对具有较大损耗的磁化过程并不适用.因此,将其发展给出了更一般情况下的理论公式.此外,通过分析复数磁导率对环向磁场的依赖关系,确定了两类不同畴结构样品的不同的环向矫顽力机理.研究了交流频率对磁化过程的影响.

R_2Fe_(14)B型永磁材料中第二磁晶各向异性常数对反磁化过程的影响

针对低温下各向同性Pr2Fe14B永磁材料的最小形核场问题,用数值计算法和近似解析解研究了第二磁晶各向异性常数K2对最小形核场的影响.研究发现,尽管对于Nd2Fe14B永磁材料一级近似的解析解与数值计算结果很接近,但是对于低温下各向同性Pr2Fe14B永磁材料则至少要用二级近似下的解析解才能与数值计算结果相接近.用有关最小形核场的计算结果很好地解释了低温时各向同性Pr2Fe14B永磁材料的矫顽力与最小形核场的关系.

矩形磁性纳米点动力学反磁化过程的微磁学研究

采用微磁学模拟方法研究了初始态为C形磁结构的矩形CoFe纳米点在方波脉冲场作用下的动力学反磁化过程.研究发现,随着脉冲场强的增强,磁体的反磁化模式发生了改变.当场强较弱时反磁化过程通过畴壁移动-单涡旋的形成和移动来完成;当场强较大时反磁化过程模式转变为畴壁移动-双涡旋的形成与移动;在更强的场强下反磁化过程通过畴壁的移动-多涡旋的形成与湮没来实现.由于反磁化模式随场强的变化而改变,反磁化时间随场强的增大出现振荡变化现象.

水中甲苯、对二甲苯磁化-光解耦合过程动力学研究

以甲苯、对二甲苯两种典型苯系污染物为研究对象 ,对其在水中的紫外光解(UV)、磁化 紫外光解 (PM UV)进行了过程动力学比较研究 ,结果证实高强度永久磁场 ( >0 1T)有促进光解的效应 ,并阐述了磁场通过影响污染物光解时 ,自由基对系间跃迁速度的变化而影响反应速度的作用机理 .

CoFe矩形纳米点的动力学反磁化特性研究

采用微磁学模拟方法研究了CoFe矩形纳米点在方波脉冲场作用下的动力学反磁化过程。研究发现,CoFe矩形纳米点S形微磁结构的反磁化特性与脉冲场强有着密切的关系。存在两种不同的动态反磁化过程。场强较弱时,反磁化首先在磁体两末端及磁体中央分别形反磁化核,而后两边缘畴壁移动到磁体中部重合并逐渐由中间开始向上下两边收缩而消失,完成反磁化过程。场强较大时,反磁化过程中边缘畴壁的磁结构发生变化,逐渐由类似180o的畴壁向类似360o的畴壁转变,导致畴壁移动速度的减缓或被钉扎住。反磁化过程转变为360o畴壁的收缩湮灭过程。由于脉冲场强引起畴壁结构的变化导致反磁化时间随场强的变化表现出非单调减小的趋势。

恒定磁场中磁化强度的环量

本文论证恒定磁场中,磁化强度向量M沿任一闭合路径的环量,等于穿过该闭合路径所限定面积上的总的磁化电流。

磁环抑制GIS中特快速暂态过电压的模拟试验和仿真

封闭式组合电器(GIS)中隔离开关操作空载短母线时产生的特快速暂态过电压(VFFO)有可能在GIS及其相连设备引起故障,已有的VFTO抑制方法存在种种不足, 文中提出采用磁环抑制GIS中的VFTO。模拟试验证明磁环可以有效抑制VFTO。考虑磁环的饱和、滞回、损耗特性, 应用Jiles-Atherton模型对磁环仿真,模拟试验电路的仿真结果和试验结果基本符合,验证了模型的正确性。对磁环磁化过程的分析表明,磁环在动态磁化过程中储存和消耗了行波能量,从而降低了VFTO的幅值、加速了VFTO的衰减、降低了VFFO的陡度。应用这一模型计算了大亚湾电站GIS 系统中加入磁环前后的VFTO,结果表明磁环对VFTO有明显抑制作用。

红条毛肤石鳖齿舌牙齿内纳米磁性矿物质的磁各向异性研究

SQUID和磁转矩测量表明红条毛肤石鳖齿舌牙齿内纳米磁性矿物质具有明显的磁各向异性,从能量角度对SQUID和磁转矩曲线的分析发现,这些材料具有明显的单晶单轴特性,对于磁各向异性,起作用的主要是磁晶各向异性.磁化过程中,长条片状纳米磁性矿物质中包含的小纳米晶粒磁畴磁矩转向外磁场方向,直到与外磁场方向一致,达到饱和为止,磁化过程中不存在畴壁的移动.

Tb_(3-x)Y_xFe_(26.5)Cr_(2.5)(0.3≤x≤2.5)化合物的结构和低温磁性

采用X射线衍射和磁性测量等方法,研究了Tb3-xYxFe26.5Cr2.5化合物的结构和低温磁性.当0.3≤x≤2.5时,化合物呈现Nd3(Fe,Ti)29型单斜结构,属于A2/m空间群.化合物晶胞体积V和居里温度TC随Y含量增加而减少.随着Y含量的增加,低温自发磁化强度M0、饱和磁化强度Ms和各向异性场Ba均降低,出现一级磁化过程.

基于矫顽力的钢板应力检测技术

通过测量钢板矫顽力来实现对钢板所受应力的检测,分析了基于矫顽力的应力检测机理,研究了矫顽力检测原理,利用矫顽力检测系统在弹性形变范围内对不同应力下Q235、X70及X80型号钢板试件的矫顽力进行检测,采用最小二乘法对检测数据进行曲线拟合。结果表明,钢板的矫顽力与其所受应力呈线性变化,与理论分析结果一致。

Co基金属纤维不对称巨磁阻抗效应

以直径32μm的熔体抽拉Co基非晶金属纤维为研究对象,分析了该纤维不同激励条件下的巨磁阻抗(giant magneto impedance,GMI)效应.实验结果表明:这类纤维的GMI效应具有不对称性特点,即AGMI(asymmetric GMI)效应.同时,发现AGMI效应随激励条件不同而变化,随交流频率或者激励幅值升高而逐渐增强;当存在一定偏置电压时,AGMI效应大幅增强.通过研究纤维的磁化过程,分析了Co基金属纤维的AGMI效应.由于Co基熔体抽拉纤维具有螺旋各向异性以及磁滞的存在使得GMI效应具有不对称性,频率升高或者激励电流幅值增加有利于壳层畴环向磁化,AGMI增强.当在纤维两端施加偏置电压时,偏置电流诱发环向磁场增强了环向磁化,AGMI效应提高;偏置电压较低时磁场响应灵敏度提高,同时磁化翻转向高场移动,阻抗线性变化对应的直流磁场区间增大.这一方面拓宽了GMI传感器工作区间及灵敏度,另一方面不利于获得更大的磁场响应灵敏度.10 MHz(5 m A)激励时,施加1 V强度的偏置电压后,对应的磁场灵敏度从616 V/T提高至5687 V/T;偏置电压为2 V时,灵敏度降低到4525 V/T.因此,可以通过适当提高环向磁场的方法获得大的磁场响应灵敏度及阻抗变化线性区域.