高电流脉冲电源系统用微型励磁机的研发

《IEEE Transactions on Plasma Science》：Development of a Miniature Compulsator for High-Current Pulsed Power Systems

微型脉冲发生器设计采用Halbach等效永磁体与无槽同心四相绕组，通过铝屏蔽被动补偿实现均匀电感，经瞬态有限元分析与实验验证，结果一致，证实了该架构在可扩展高效脉冲系统中的可行性。

　　

摘要：

本手稿详细介绍了专为紧凑型脉冲功率应用（如弧焊）设计、开发并经过实验验证的微型 compulsator（一种电磁装置）。该装置采用了 Halbach 等效永磁体（PM）激励系统，通过将均匀磁化的 NdFeB 块排列在精密模具中来实现，从而无需复杂的磁化过程。机器采用无槽、同心的四相电枢绕组，并将其置于气隙中，以最小化内部阻抗、漏磁和互感。通过铝制屏蔽层实现被动补偿，能够在转子旋转过程中产生镜像电流，确保电感均匀分布。关键电磁参数（如气隙磁通密度和自感）通过瞬态有限元分析（FEA）得出，并通过实验结果进行了验证。原型机在开路和电阻负载条件下进行了制造和测试，实验结果与 FEA 预测高度吻合，证明了该设计方法的准确性。本研究证明了所提出的架构在可扩展、高效率的基于 compulsator 的脉冲功率系统中的可行性。