28、铁磁发电机：原理、性能与应用

铁磁发电机：原理、性能与应用

1. 横向铁磁发电机为电容充电

横向铁磁发电机（transverse FMG）在为电容充电方面展现出了良好的性能。实验中，一个包含252匝脉冲生成线圈、采用外径22.2mm、高25.4mm的Nd₂Fe₁₄B圆柱体的横向FMG，对18nF的电容组进行充电。实验记录了输出电流I(t)、电压U(t)和功率P(t)的波形。

实验结果表明，利用爆炸驱动的横向FMG为电容组充至高压从根本上是可行的。电容储能装置是应用最广泛的脉冲功率系统，可视为铁磁发电机最重要的负载类型。超过30%存储在Nd₂Fe₁₄B铁磁体中的静磁能可通过横向FMG转移到电容组，这为基于铁磁发电机和电容储能的微型自主单级和多级系统的设计与构建提供了直接途径。

2. 微型高压纳秒铁磁发电机 - 矢量反转发生器系统

Shkuratov等人提出并开发了一种基于铁磁发电机（FMG）的自主两级高压系统，即FMG - 矢量反转发生器（VIG）系统。该系统的总体思路是利用输出变换级来放大FMG的输出电压，理论上可将FMG输出电压脉冲的幅度放大数倍，并将电压脉冲长度从微秒压缩至纳秒。

2.1 工作原理

为研究FMG - VIG系统的运行，搭建了实验装置。FMG置于爆轰罐内，其输出端子穿过爆轰罐壁上的端口，连接到VIG的输入和电压监测系统。实验中使用的高压FMG包含一个外径22.2mm、内径8.0mm、高25.4mm的Nd₂Fe₁₄B铁磁元件、高爆炸药、带有多匝线圈的塑料脉冲生成线圈支架以及高压输出端子，该铁磁元件体积为22.5cm³。

VIG是一种脉冲发生器，能以一个电压存储电荷，并以高于存储电压的峰值电压作为脉冲放电。V