3.1.2 充磁磁场产生方式

常用的充磁磁场产生方式有以下3种：

（1）利用电磁铁产生恒定磁场。这是最直接的产生磁化磁场的方法。由于线圈中通过的电流峰值有限，不宜太大，因此一般电磁铁所产生的磁场最大也只能达到1～2T。对于矫顽力较高的钕铁硼永磁材料，则至少需要5T或更高的磁化磁场才能将其磁化至饱和状态。

（2）超导线圈产生超强稳定磁场。将硬超导线绕制的线圈冷却到临界温度以下，由于其电阻为零，没有线圈损耗，因此通以大电流能够产生超强磁场。但维护起来相当麻烦，且非常昂贵。

（3）脉冲磁场。在瞬间产生一个极大的脉冲电流流过充磁线圈而产生磁化磁场。这种方式能够产生很强的磁场，充磁时间短，效率高。

目前应用较多的充磁磁场是脉冲磁场，典型的脉冲充磁电路如图3-2所示。

当开关K1闭合，K2断开时，电源对电容C进行充电，电容电压达到设定值U0时断开K1，此时再闭合开关K2，则电容C与放电回路电阻R（包括线路、线圈等整个回路的总电阻）和线圈电感L组成RLC放电回路。可列出电容电压uC为未知量的常系数二阶线性齐次微分方程如下：

图3-2 电容放电脉冲电路示意图

由初始条件t=0+时，uC=U0，i=0，可得

（1）当时，电流表达式为

电流波形为有阻尼的正向脉冲波形，令，求得电流达到最大的时刻，最大电流为

（2）当时，电流表达式为，电流波形为临界阻尼的正向脉冲波，求得电流达到最大的时刻，最大电流；

（3）当时，电流表达式为

电流波形为有阻尼的减幅振荡正弦波，可求得电流达到最大的时刻，脉冲电流的第一个峰值为

式（3-2）～式（3-5）中

3种情况的脉冲放电电流波形如图3-3所示。

由图可知，①和②两种情况下的电流均可以对永磁体进行充磁，第③种情况的脉冲电流为正弦振荡波形，脉冲电流峰值最大，产生的充磁磁场最强，但存在负的充磁电流，由此产生的反向磁场可能会造成永磁体充磁后又发生退磁。通过电力电子器件作为开关串入电路，可以得到正弦振荡脉冲电流的第一个半周期波形，也可以用于脉冲充磁。

图3-3 脉冲放电电流波形