爆磁壓縮，為爆炸磁通量壓縮的簡稱，是利用炸藥爆炸產生的能量壓縮磁場，實現炸藥化學能向電磁能轉換的一種技術。爆磁壓縮的基本概念出現在20世紀50年代，它利用炸藥爆炸，以磁通量損失最低的方式，把初始磁通量壓縮到一個電感較小的區域中。如果這一過程中沒有磁通量損失，則與磁通量相關的磁能將反比於電感，從而把炸藥的能量轉換為磁能。
爆磁壓縮的裝置俗稱爆磁壓縮發生器，又名磁壓縮發生器、磁聚積發生器等，它利用良導體把磁通量區域封閉起來，使壓縮過程中的磁通量損耗降為最小。在炸藥爆轟的驅動下，導體被強制抵抗磁場運動而做功，使磁能增大。爆磁壓縮發生器以炸藥作為能源，因此具有重量輕，體積小，輸出能量大的特點。多年以來，出現過許多結構不同的發生器類型，目前常用的4種爆磁壓縮發生器類型有平板型、螺線圈型、同軸型和圓盤型。
基本介紹
- 中文名：爆磁壓縮
- 外文名：ExplosiveMagnetic Flux Compression
歷史起源,基本分類,工作性能,
歷史起源
爆磁壓縮技術於20世紀50年代早期從俄羅斯和美國開始發展起來。20世紀60年代，英國、法國、義大利、中國也開始了這項研究。
20世紀70年代之後，爆磁壓縮研究開始沿兩個不同的方向進行，即發展基於磁壓縮原理的電源，以及產生超強磁場的裝置。第一類系統是電流或者能量發生器，它在一個與電感性負載隔開的區域中進行磁通量壓縮，設計用來產生很高的電流；第二類系統稱為能量密度發生器，它利用一個內含磁場的圓筒形導電套筒徑向內爆，產生超強磁場。電源的目標是改進爆磁壓縮發生器的參數並增強其運行的穩定性，從而可以提高向外負載輸出的電流和能量。強磁場源的目標是發展利用脈衝磁場或者利用可壓縮氣體加速金屬套筒的方法，使得在發生器中心區域的磁場能量高度集中，產生超強磁場。
20世紀90年代後期，美國和俄羅斯從事爆磁壓縮發生器研究的實驗室數量有所減少，其他國家進行爆磁壓縮發生器研究的實驗室數量有所增加。美國有洛斯阿拉莫斯國家實驗室、美國空軍Phillips實驗室、德克薩斯技術大學以及爆炸脈衝功率股份有限公司（Explosive Pulsed Power, Inc.）；俄羅斯繼續這項研究的實驗室有全俄實驗物理研究院、高溫研究所和化學物理所（Chernogolovka分部）。此外，有英國的Loughborough大學，瑞典的FOA（Forsvarets Forskningsanstack），法國的Gramat研究中心和中國的流體物理研究所，德國、日本和韓國等也在進行該研究。
爆磁壓縮發生器起初只用來產生超強磁場，隨著人們對其物理學原理理解的深入，利用爆磁壓縮發生器作為電源產生脈衝寬度範圍達到10s~10s的電磁能脈衝。目前，已有實驗在負載上獲得300 MA電流、10 W功率和幾千萬焦至幾億焦能量的電脈衝，脈衝寬度在微秒範圍。
基本分類
爆磁壓縮發生器按爆轟驅動的方式分為內爆式和外爆式。外爆式發生器由向定子線圈釋放電流的種子電源（電容器、電池）、內部填充炸藥的稱為套筒或電樞的中空導體以及負載組成。當流過定子線圈的種子電流達到峰值時，炸藥起爆使套筒膨脹運動，壓縮線圈和套筒之間環形區域中的磁場，使炸藥的化學能轉變為電磁能。內爆式發生器也是由這樣一些部件組成，但其套筒受炸藥驅動作內爆運動而壓縮磁場。
爆磁壓縮發生器主要有平板型、柱型、螺線圈型、圓盤型等幾種形狀。
爆磁壓縮發生器的不同幾何構型(1張)
爆磁壓縮發生器的不同幾何構型(1張)工作性能
用於產生超強磁場的爆磁壓縮發生器可獲得高達10 Oe的脈衝磁場，磁能密度達到4×10 J/m，比炸藥的化學能密度高40倍，功率密度約為10 W/m。專門設計用作電源的爆磁壓縮發生器，磁能密度可達到10 J/m，功率密度達到10 W/m~10 W/m，脈衝電流幅度已達到300 MA，可以10 W的瞬時功率產生10 MJ~100 MJ的能量。若後者的幾何尺度與前者相當，按同種特性參數比較，後者各參數要低一個量級。
爆磁壓縮發生器在科學實驗中的輸出特性參數可以在很寬廣的範圍中變動。
