27、铁磁发电机的性能研究与应用探索

铁磁发电机的性能研究与应用探索

1. 横向铁磁发电机产生的电流

在研究横向铁磁发电机（FMG）产生的电流时，进行了种子电流实验。使用了两种具有不同电气参数的同轴单匝种子线圈，其电气参数代表了微型磁通压缩发生器（FCG）典型同轴单匝种子线圈的参数。
- 第一种线圈在100kHz时的阻抗绝对值为$Z_L(100kHz) = 41mΩ$。
- 第二种线圈在100kHz时的阻抗为$Z_L(100kHz) = 18mΩ$。

对包含外径为22.2mm、高度为25.4mm的$Nd_2Fe_{14}B$圆柱体的高电流FMG进行数值模拟，得到种子电流$I(t)$和输出电压$U(t)$的波形。当负载为阻抗$Z_L(100kHz) = 41mΩ$的FCG种子线圈时，计算得到种子电流的峰值振幅$I(t) {max} = 1700A$，上升时间$\tau = 13.5µs$；输出电压脉冲的峰值振幅$U(t) {max} = 35V$，半高宽（FWHM）为1.8µs。

实验测量的结果与数值模拟结果吻合良好。测量得到的输出电压峰值为$U(t) {max} = 35.8V$，种子电流的峰值和上升时间分别为$I(t) {max} = 1700A$和14.3µs，输出电压波形的FWHM为2.32µs。记录的$I(t)$波形是一个半高宽为51µs的准矩形脉冲。

当将FCG种子线圈的阻抗降低到$Z_L(100kHz) = 18mΩ$时，种子电流的振幅增加了1.64倍。实验中$I(t)$达到的最大值为2780A，计算得到的种子电流脉冲振幅为2800A。种子电流的上升时间为12.1µs，计算值为11.6µs。记录的输出电压脉冲振幅为$U(t