[發明專利]電參數在線可調的磁開關及電參數調節方法

有效

• 申請號: 201611152680.4
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106681422B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 李嵩;高景明;楊漢武;錢寶良;闞江南;田希文;晏龍波
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G05F1/625
• 分類號: G05F1/625
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 趙洪

1.一種電參數在線可調的磁開關，它包括磁芯(1)、開關繞組(2)；磁芯(1)由M塊磁環(4)組成，每塊磁環(4)的截面積為A，平均磁路長度為l，飽和磁感應強度為B_s，剩余磁感應強度為B_r，B_s和B_r為磁性材料的本征參數，A和l為磁芯的幾何參數；開關繞組(2)為一段均勻纏繞在磁芯(1)上匝數為N的連續導線，連續導線的首尾兩端點分別作為磁開關的輸入端(5)和輸出端(6)；其特征在于電參數在線可調的磁開關還包括復位電路(3)和處理模塊(11)；復位電路(3)由復位電源(7)和復位繞組(8)組成；復位電源(7)為輸出電流連續可調的電流源，復位電源(7)通過電纜或光纖與處理模塊(11)進行數據交換，由處理模塊(11)控制復位電源(7)輸出的復位電流的幅值I₂；復位繞組(8)為一段均勻纏繞在磁芯(1)上繞組匝數為N_r的連續導線，導線的兩端分別連接復位電源(7)的正、負兩級；復位電源(7)產生的復位電流流經復位繞組(8)產生復位磁場這一磁場與高功率電脈沖和開關繞組(2)產生的開關磁場方向相反；

處理模塊(11)是安裝了復位電流解算軟件的計算機，處理模塊(11)通過光纖或電纜與復位電源(7)相連，并進行實時數據交換；復位電流解算軟件從鍵盤接收應用場景需要的電參數即工作電壓V、脈沖上升時間τ，通過公式解算出所需的磁感應強度變化量ΔB，再根據安培定律和選定磁性材料的磁滯回線，計算出所需復位電流的幅值I₂，Φ為磁通量，正比于磁開關工作電壓與脈沖上升時間的乘積V·τ，N為開關繞組(2)匝數，M·A為開關繞組(2)內磁性材料的有效截面積。

2.如權利要求1所述的電參數在線可調的磁開關，其特征在于所述復位電源(7)輸出電流在0-10A范圍內連續可調。

3.一種對如權利要求1所述的電參數在線可調的磁開關進行電參數調節的方法，其特征在于包括以下步驟：

第1步，處理模塊(11)從鍵盤接收結合實際應用環境需求輸入的高功率電脈沖電壓隨時間的變化關系V(t)；

第2步，處理模塊(11)內的復位電流解算軟件根據磁通守恒定律計算磁開關工作所需磁通量Φ＝∫V(t)dt；

第3步，復位電流解算軟件計算所需磁感應強度變化量其中，N為開關繞組(2)匝數，M·A為開關繞組(2)內磁性材料的有效截面積；

第4步，處理模塊(11)內的復位電流解算軟件計算磁開關中磁性材料的工作起始點B_start＝ΔB-B_s，B_s是磁性材料的本征特性；

第5步，根據磁性材料的磁滯回線，由處理模塊(11)內的復位電流解算軟件找出磁性材料的工作起始點B_start對應的復位磁場的磁場強度H_start；

第6步，處理模塊(11)內的復位電流解算軟件根據安培定律計算所需復位電源的輸出電流l為磁環(4)的平均磁路長度，N_r為復位繞組匝數；

第7步，處理模塊(11)內的復位電流解算軟件向復位電源(7)輸出幅值為I₂的恒定電流，產生實際應用環境需要的復位磁場，進而改變磁開關中磁性材料的復位深度，實現磁開關工作電壓和脈沖上升時間的在線連續可調。