專利名稱：一種真空用脈沖高壓電阻分壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于脈沖高電壓測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種真空用脈沖高壓電阻分壓器，應(yīng)用于脈沖功率裝置上真空環(huán)境中的局部脈沖高電壓測(cè)量。
背景技術(shù)：
二極管負(fù)載在脈沖功率裝置上應(yīng)用廣泛，工作電壓為數(shù)百千伏至兆伏量級(jí)，實(shí)驗(yàn)中需要進(jìn)行其局部脈沖高電壓的測(cè)量。由于二極管負(fù)載工作在真空環(huán)境中，而高電壓環(huán)境下真空中存在的自由電子容易造成表面電子雪崩而導(dǎo)致電阻分壓器出現(xiàn)高壓臂閃絡(luò)，因此使用電阻分壓器在真空中測(cè)量脈沖高電壓存在一定的困難。公知的用于真空中的電阻分壓器采用圓錐形絕緣子和金屬均壓環(huán)的重疊結(jié)構(gòu)解決該問題。中國刊物名稱為《脈沖功率系統(tǒng)的原理與應(yīng)用》([德]H.Bluhm著，清華大學(xué)出版社出版)對(duì)此進(jìn)行了介紹。但是該刊物中僅給出了分壓器的原理示意，缺少具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。電阻分壓器的絕緣子、均壓環(huán)和絕緣拉桿的固定方式，溶液的密封結(jié)構(gòu)以及中間電極的電氣連接方式是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。而且電阻分壓器在長時(shí)間工作后，溶液將產(chǎn)生少量氣體，為保證分壓器的絕緣性能，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的氣泡室結(jié)構(gòu)以保證電阻分壓器正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種真空用脈沖高壓電阻分壓器，以滿足在真空環(huán)境中測(cè)量局部脈沖高電壓的需求。本發(fā)明的一種真空用脈沖高壓電阻分壓器，其特點(diǎn)是，所述的電阻分壓器含有絕緣拉桿、電極罩、第一螺母、第一墊片、第一螺釘、高壓電極、數(shù)個(gè)環(huán)狀的絕緣子、第一絕緣子密封圈、插接件、底座、第二墊片、第二螺母、電阻、套管、電纜座、第二螺釘、第二拉桿密封圈、第三螺釘、電極密封圈、電極連接件、數(shù)個(gè)環(huán)狀的均壓環(huán)、第二絕緣子密封圈、水電阻溶液、氣泡室、排氣孔密封圈、第四螺釘、第一拉桿密封圈、中間電極、頂針。其中，所述的均壓環(huán)的上下平面均設(shè)置有密封槽。其連接關(guān)系是，高壓電極的上端面固定設(shè)置有電極罩，底座的下端面固定設(shè)置有套管，電纜座通過螺釘與套管固定連接。在高壓電極與底座之間依次疊放絕緣子與均壓環(huán)。均壓環(huán)上、下平面的密封槽中均設(shè)置有絕緣子密封圈。在絕緣子與均壓環(huán)的中心軸線上設(shè)置絕緣拉桿，絕緣拉桿的一端與電極連接件連接，且穿過底座中心的孔，位于套管內(nèi)。在套管內(nèi)底座下端面的密封槽中安裝第二拉桿密封圈，第二拉桿密封圈的下方設(shè)置第二墊片，第二墊片的下方安裝用于鎖緊的第二螺母。絕緣拉桿的另一端穿過高壓電極中心的孔，位于電極罩內(nèi)，高壓電極上平面設(shè)置的密封槽中安裝第一拉桿密封圈，第一拉桿密封圈的上方設(shè)置第一墊片，第一墊片的上方安裝用于鎖緊的第一螺母。緊固第一螺母和第二螺母，實(shí)現(xiàn)高壓電極、底座以及之間的絕緣子與均壓環(huán)等部件的鎖緊。所述電極連接件安裝于絕緣拉桿的孔中。環(huán)形的中間電極設(shè)置于絕緣拉桿的外圍。在電極連接件與絕緣拉桿孔中的端面之間設(shè)置電極密封圈。在垂直于中間電極軸線的平面上角向均布設(shè)置有頂針，頂針依次穿過中間電極的螺紋孔、絕緣拉桿的通孔，與電極連接件連接。中間電極通過頂針與絕緣拉桿固定連接。旋緊頂針使中間電極固定于絕緣拉桿上，實(shí)現(xiàn)電極連接件與中間電極的電氣連接。所述的電極連接件的孔中連接有插接件，電阻的一端與插接件連接，電阻的另一端與電纜座的芯線固定連接。所述水電阻溶液封裝于高壓電極、底座以及兩者之間的絕緣子、均壓環(huán)圍成的內(nèi)部空間中，高壓電極的內(nèi)部設(shè)置有氣泡室，氣泡室的上方設(shè)置有排氣孔；第四螺釘安裝于高壓電極排氣孔中，在第四螺釘與高壓電極排氣孔內(nèi)端面之間設(shè)置有排氣孔密封圈。所述頂針的數(shù)量為4 8個(gè)。本發(fā)明的有益效果是:通過采用本發(fā)明中的中間電極的電氣連接結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)和氣泡室結(jié)構(gòu)設(shè)置，本發(fā)明的一種真空用脈沖高壓電阻分壓器能夠?qū)崿F(xiàn)在真空環(huán)境中兆伏量級(jí)局部脈沖高電壓的測(cè)量。


圖1是本發(fā)明的一種真空用脈沖高壓電阻分壓器的結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖1中的局部剖面結(jié)構(gòu)示意 圖3a是本發(fā)明中的中間電極主視 圖3b是本發(fā)明中的中間電極俯視 圖4是本發(fā)明中的頂針的主視 圖5a是本發(fā)明中的電極連接件的仰視 圖5b是本發(fā)明中的電極連接件的主視 圖中，1.絕緣拉桿2.電極罩3.第一螺母4.第一墊片5.第一螺釘6.高壓電極7.絕緣子8.第一絕緣子密封圈9.插接件10.底座11.第二墊片12.第二螺母13.電阻14.套管15.電纜座16.第二螺釘17.第二拉桿密封圈18.第三螺釘19.電極密封圈20.電極連接件21.均壓環(huán)22.第二絕緣子密封圈23.水電阻溶液24.氣泡室25.排氣孔密封圈26.第四螺釘27.第一拉桿密封圈28.中間電極41.第一頂針42.第二頂針。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一種真空用脈沖高壓電阻分壓器作詳細(xì)描述。實(shí)施例1
在圖1 圖5中，本發(fā)明的一種真空用脈沖高壓電阻分壓器，含有絕緣拉桿1、電極罩
2、第一螺母3、第一墊片4、第一螺釘5、高壓電極6、數(shù)個(gè)環(huán)狀的絕緣子、第一絕緣子密封圈8、插接件9、底座10、第二墊片11、第二螺母12、電阻13、套管14、電纜座15、第二螺釘16、第二拉桿密封圈17、第三螺釘18、電極密封圈19、電極連接件20、數(shù)個(gè)環(huán)狀的均壓環(huán)、第二絕緣子密封圈22、水電阻溶液23、氣泡室24、排氣孔密封圈25、第四螺釘26、第一拉桿密封圈27、中間電極28、頂針。其中，所述的均壓環(huán)的上下平面均設(shè)置有密封槽。其連接關(guān)系是，通過第一螺釘5，將電極罩2固定在高壓電極6的上端面。通過第三螺釘18，將套管14固定在底座10的下端面。電纜座15通過第二螺釘16與套管14固定連接。在高壓電極6與底座10之間依次疊放絕緣子與均壓環(huán)；均壓環(huán)上、下平面的密封槽中分別設(shè)置有絕緣子密封圈。在絕緣子與均壓環(huán)的中心軸線上設(shè)置絕緣拉桿1，絕緣拉桿I的一端與電極連接件20連接，且穿過底座10中心的孔，位于套管14內(nèi)。在套管14內(nèi)底座10下端面的密封槽中安裝第二拉桿密封圈17，第二拉桿密封圈17的下方設(shè)置第二墊片11，第二墊片11的下方安裝用于鎖緊的第二螺母12。絕緣拉桿I的另一端穿過高壓電極6中心的孔，位于電極罩2內(nèi)，高壓電極6上平面設(shè)置的密封槽中安裝第一拉桿密封圈27，第一拉桿密封圈27的上方設(shè)置第一墊片4，第一墊片4的上方安裝用于鎖緊的第一螺母3。緊固第一螺母3和第二螺母12，實(shí)現(xiàn)高壓電極6、底座10以及之間的絕緣子與均壓環(huán)等部件的鎖緊。所述電極連接件20安裝于絕緣拉桿I的孔中。環(huán)形的中間電極28設(shè)置于絕緣拉桿I的外圍。在電極連接件20與絕緣拉桿I孔中的端面之間設(shè)置電極密封圈19。在垂直于中間電極28軸線的平面上角向均布設(shè)置有四個(gè)頂針，第一頂針41和第二頂針42為其中兩個(gè)。第一頂針41、第二頂針42、第三頂針、第四頂針依次穿過中間電極28的螺紋孔、絕緣拉桿I的通孔，與電極連接件20連接。中間電極28通過頂針與絕緣拉桿I固定連接，如圖
2、圖3、圖4所示。旋緊頂針使中間電極28固定于絕緣拉桿I上，實(shí)現(xiàn)電極連接件20與中間電極28的電氣連接。所述的電極連接件20的孔中連接有插接件9，電阻13的一端與插接件9連接，電阻13的另一端與電纜座15的芯線固定連接，如圖2、圖5所示。所述水電阻溶液23封裝于高壓電極6、底座10以及兩者之間的絕緣子、均壓環(huán)圍成的內(nèi)部空間中；高壓電極6的內(nèi)部設(shè)置有氣泡室24，氣泡室24的上方設(shè)置有排氣孔；第四螺釘26安裝于高壓電極6的排氣孔中，在第四螺釘26與高壓電極6排氣孔內(nèi)端面之間設(shè)置有排氣孔密封圈25。本實(shí)施例中，設(shè)置有十七個(gè)絕緣子，絕緣子7是其中一個(gè)；設(shè)置有十六個(gè)均壓環(huán)，均壓環(huán)21是其中一個(gè)。均壓環(huán)上、下平面均設(shè)置有絕緣子密封圈，均壓環(huán)21上平面設(shè)置的絕緣子密封圈是第二絕緣子密封圈22 ;均壓環(huán)21下平面設(shè)置的絕緣子密封圈是第一絕緣子密封圈8。針對(duì)阻抗為10 Ω的二極管負(fù)載，測(cè)量該二極管負(fù)載上所施加的極性為負(fù)，幅值約為I MV、前沿約50 ns，脈寬約200 ns的脈沖高電壓的需求，本發(fā)明的一種真空用脈沖高壓電阻分壓器實(shí)施例中的各部件具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下。本發(fā)明中的絕緣子7的材質(zhì)是有機(jī)玻璃，高壓電極6、底座10以及均壓環(huán)21的材質(zhì)是鋁。水電阻溶液23是硫代硫酸鈉溶液。絕緣拉桿I的長度為420 mm;絕緣子7的錐角為45°，外徑為84 mm，內(nèi)徑為40mm,厚度為14 mm ;均壓環(huán)21的外徑為100 mm,內(nèi)徑為40 mm,厚度為6 mm ;高壓電極6與底座10的內(nèi)端面間距為300 mm，中間電極28距離底座10的內(nèi)端面為4 mm。由水電阻構(gòu)成的第一級(jí)分壓器的分壓比為75:1。電阻13為長度50 mm，直徑6 mm，阻值4 kQ的玻璃釉電阻；與測(cè)試設(shè)備端連接的50 Ω負(fù)載構(gòu)成分壓比為80:1的第二級(jí)分壓器。水電阻溶液23的電阻值為500 Ω，體積240 cm3 ;氣泡室24的深度為6 mm,體積為10 cm3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本發(fā)明實(shí)施例測(cè)量的二極管電壓最高幅值約為1.1 MV。實(shí)驗(yàn)中，本發(fā)明實(shí)施例的絕緣良好，滿足在真空中測(cè)量兆伏量級(jí)脈沖高電壓的要求。實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1的基本結(jié)構(gòu)相同，不同之處是絕緣子數(shù)量設(shè)置為三十個(gè)，相應(yīng)的均壓環(huán)數(shù)量為二十九個(gè)，頂針數(shù)量設(shè)置為六個(gè)。實(shí)施例3
本實(shí)施例與實(shí)施例1的基本結(jié)構(gòu)相同，不同之處是絕緣子數(shù)量設(shè)置為六十個(gè)，相應(yīng)的均壓環(huán)數(shù)量為五十九個(gè)，頂針數(shù)量設(shè)置為八個(gè)。
權(quán)利要求
1.一種真空用脈沖高壓電阻分壓器，其特征是，所述的電阻分壓器含有絕緣拉桿(I)、電極罩(2)、第一螺母(3)、第一墊片(4)、高壓電極(6)、數(shù)個(gè)環(huán)狀的絕緣子、第一絕緣子密封圈(8)、插接件(9)、底座(10)、第二墊片(11)、第二螺母(12)、電阻(13)、套管(14)、電纜座(15)、第二拉桿密封圈(17)、電極密封圈(19)、電極連接件(20)、數(shù)個(gè)環(huán)狀的均壓環(huán)、第二絕緣子密封圈(22)、水電阻溶液(23)、氣泡室(24)、排氣孔密封圈(25)、第四螺釘(26)、第一拉桿密封圈(27)、中間電極(28)、頂針；其中，所述的均壓環(huán)的上下平面均設(shè)置有密封槽；其連接關(guān)系是，高壓電極(6)的上端面固定設(shè)置有電極罩(2)，底座(10)的下端面固定設(shè)置有套管(14)，電纜座(15)通過螺釘與套管(14)固定連接；在高壓電極(6)與底座(10)之間依次疊放絕緣子與均壓環(huán)；均壓環(huán)上下平面均設(shè)置有絕緣子密封圈；在絕緣子與均壓環(huán)的中心軸線上設(shè)置絕緣拉桿(1)，絕緣拉桿(I)的一端與電極連接件(20)連接，且穿過底座(10)中心的孔，位于套管(14)內(nèi)；在套管(14)內(nèi)底座(10)下端面的密封槽中安裝第二拉桿密封圈(17)，第二拉桿密封圈(17)的下方設(shè)置第二墊片(11)，第二墊片(11)的下方安裝用于鎖緊的第二螺母(12);絕緣拉桿(I)的另一端穿過高壓電極(6)中心的孔，位于電極罩(2)內(nèi)；高壓電極(6)上平面設(shè)置的密封槽中安裝第一拉桿密封圈(27)，第一拉桿密封圈(27)的上方設(shè)置第一墊片(4)，第一墊片(4)的上方安裝用于鎖緊的第一螺母(3);所述電極連接件(20)安裝于絕緣拉桿(I)的孔中；環(huán)形的中間電極(28)設(shè)置于絕緣拉桿(I)的外圍；在電極連接件(20)與絕緣拉桿(I)孔中的端面之間設(shè)置電極密封圈(19);在垂直于中間電極(28)軸線的平面上角向均布設(shè)置有頂針，頂針依次穿過中間電極(28)的螺紋孔、絕緣拉桿(I)的通孔，與電極連接件(20)連接；中間電極(28)通過頂針與絕緣拉桿(I)固定連接；所述水電阻溶液(23)封裝于高壓電極(6)、底座(10)以及兩者之間的數(shù)個(gè)絕緣子、數(shù)個(gè)均壓環(huán)圍成的內(nèi)部空間中；所述的絕緣拉桿(I)、高壓電極(6)、均壓環(huán)、絕緣子、底座(10)為同軸心設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空用脈沖高壓電阻分壓器，其特征是，所述的電極連接件(20)的孔中連接有插接件(9)，電阻(13)的一端與插接件(9)連接，電阻(13)的另一端與電纜座(15)的芯線固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空用脈沖高壓電阻分壓器，其特征是，所述的高壓電極(6)內(nèi)設(shè)置有氣泡室(24)，氣泡室(24)的上方設(shè)置有排氣孔；第四螺釘(26)安裝于高壓電極(6)的排氣孔中，在第四螺釘(26)與高壓電極(6)排氣孔內(nèi)端面之間設(shè)置有排氣孔密封圈(25)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空用脈沖高壓電阻分壓器，其特征是，所述的頂針的數(shù)量為4 8個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種真空用脈沖高壓電阻分壓器，所述的電阻分壓器中的高壓電極與底座之間依次疊放絕緣子與均壓環(huán)；絕緣拉桿位于絕緣子與均壓環(huán)的中心軸線位置；環(huán)形的中間電極位于絕緣拉桿的外圍，并固定于絕緣拉桿上，實(shí)現(xiàn)電極連接件與中間電極的電氣連接；水電阻溶液封裝于高壓電極、底座以及兩者之間的絕緣子、均壓環(huán)等部件的內(nèi)部空間中；高壓電極的內(nèi)部預(yù)留氣泡室。通過采用所述的中間電極的電氣連接、密封結(jié)構(gòu)和氣泡室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本發(fā)明的一種真空用脈沖高壓電阻分壓器能夠?qū)崿F(xiàn)在真空環(huán)境中兆伏量級(jí)局部脈沖高電壓的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01R15/04GK103163348SQ20131011756
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月8日
發(fā)明者衛(wèi)兵, 卿燕玲, 計(jì)策, 豐樹平, 陳林, 王勐, 周良驥 申請(qǐng)人:中國工程物理研究院流體物理研究所