專利名稱：真空環(huán)境下棒狀三電極高能脈沖放電開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高能放電開(kāi)關(guān)，特別涉及一種用于脈沖功率技術(shù)、核聚變、高能激光及高電壓、大電流技術(shù)的真空環(huán)境下棒狀三電極高能脈沖放電開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
高能脈沖放電開(kāi)關(guān)是脈沖功率技術(shù)、核聚變、高能激光及高能脈沖技術(shù)中常用的關(guān)鍵器件之一。隨著脈沖功率技術(shù)等強(qiáng)電磁脈沖技術(shù)的發(fā)展，高能脈沖發(fā)生裝置將發(fā)揮愈來(lái)愈大的作用，放電開(kāi)關(guān)的電荷量轉(zhuǎn)移量及脈沖能量也在逐漸增加，在高電壓、大電流條件下，開(kāi)關(guān)的擊穿現(xiàn)象和開(kāi)關(guān)放電的物理過(guò)程十分復(fù)雜，開(kāi)關(guān)電極的燒蝕直接影響到開(kāi)關(guān)的放電特性和使用壽命。為此，具有高耐受電壓、放電時(shí)延和抖動(dòng)小、等效電感量和電阻小、電極燒蝕少以及重復(fù)頻率高的開(kāi)關(guān)器件，是當(dāng)今電工學(xué)科研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)課題。真空放電開(kāi)關(guān)具有承受電壓高、傳導(dǎo)電流大、穩(wěn)定性高、等效電感和電阻小、工作電壓調(diào)整便利、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低等諸多優(yōu)點(diǎn)，在高電壓、大電流以及脈沖功率技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。真空開(kāi)關(guān)在導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)間隙間產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，電弧溫度隨開(kāi)關(guān)氣壓、電場(chǎng)強(qiáng)度、通流大小等的不同會(huì)達(dá)到幾千甚至上萬(wàn)攝氏度，此高溫電弧對(duì)電極材料造成強(qiáng)烈的燒蝕作用，而燒蝕的程度也決定著開(kāi)關(guān)工作的穩(wěn)定性和壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種真空環(huán)境下棒狀三電極高能脈沖放電開(kāi)關(guān)，此開(kāi)關(guān)具備極大的導(dǎo)通瞬態(tài)高能電流的能力，高的運(yùn)行可靠性，且電極的燒蝕率低、使用壽命長(zhǎng)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括密閉真空絕緣外殼和設(shè)置在絕緣外殼內(nèi)的左電極、右電極，在絕緣外殼上設(shè)置有用于安裝左、右電極的左、右導(dǎo)流桿，左、 右電極通過(guò)左、右導(dǎo)流桿與外部相接，在左、右電極的放電間隙之間設(shè)置有觸發(fā)電極，且在左、右電極的上方設(shè)置有電弧吸收板。所述的觸發(fā)電極為柱狀電極且垂于左、右電極，此觸發(fā)電極通過(guò)絕緣外殼與外部連接。所述的左電極和右電極為平行放置。所述的左、右電極相對(duì)的面為斜面且兩斜面之間的夾角小于45度角。所述的左電極和右電極為圓棒狀、矩形結(jié)構(gòu)的電極，或是圓棒狀與矩形結(jié)構(gòu)的組合形式。所述的電弧吸收板為金屬材料或耐燒蝕的絕緣材料。所述的電弧吸收板的表面為平面狀或凹凸不平的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明將左、右電極密閉在真空環(huán)境下，真空具有極高的絕緣水平，平行或仰角放置的棒狀電極具有弧后等離子體的快速擴(kuò)散能力，使它具備極大的導(dǎo)通瞬態(tài)高能電流的能力，且密閉在真空環(huán)境中的開(kāi)關(guān)穩(wěn)定性與可靠性高；脈沖電弧在洛倫磁力的作用下，迅速向電極外側(cè)移動(dòng)，減少了對(duì)電極的燒蝕。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的電極結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的電極結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1，參見(jiàn)圖1、2，本發(fā)明包括密閉真空絕緣外殼6和設(shè)置在絕緣外殼6內(nèi)的平行放置的左電極1、右電極2，左電極1和右電極2為圓棒狀、矩形結(jié)構(gòu)的電極，或是圓棒狀與矩形結(jié)構(gòu)的組合形式即矩形結(jié)構(gòu)電極但邊角處倒圓角。在絕緣外殼6上設(shè)置有用于安裝左、右電極1、2的左、右導(dǎo)流桿4、5，左、右電極1、2通過(guò)左、右導(dǎo)流桿4、5與外部相接，所述的左電極1和右電極2中至少有一個(gè)為活動(dòng)電極，在左、右電極1、2的放電間隙7之間設(shè)置有觸發(fā)電極3，該觸發(fā)電極3為柱狀電極且垂于左、右電極1、2，此觸發(fā)電極3通過(guò)絕緣外殼6與外部連接，且左電極1、右電極2與觸發(fā)電極3之間的距離以及觸發(fā)電極3插入到左電極1和右電極2之間的深度為可調(diào)式，且在左、右電極1、2的上方設(shè)置有金屬材料或耐燒蝕的絕緣材料制成的電弧吸收板8，且電弧吸收板8的表面為平面或凹凸不平的結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2，參見(jiàn)圖1，3，本實(shí)施例左、右電極1、2相對(duì)的面為斜面且兩斜面之間的夾角9小于45度角。本發(fā)明工作過(guò)程如下參見(jiàn)1、2、3，本發(fā)明具有一個(gè)左電極1、一個(gè)右電極2和位于左電極1、右電極2之間的觸發(fā)電極3，當(dāng)觸發(fā)電極3提供足夠量的觸發(fā)脈沖時(shí)，觸發(fā)電極3 與左電極1之間形成場(chǎng)致發(fā)射，從而形成初始等離子體，隨著初始等離子體向放電間隙7的擴(kuò)散，使左電極1和右電極2之間的電場(chǎng)發(fā)生畸變，直接引發(fā)左電極1與右電極2之間的擊穿放電。由于本發(fā)明的電極左右放置，脈沖電弧在自建磁場(chǎng)的洛倫磁力的作用下沿電極表面向上或向電極前方移動(dòng)，特別是當(dāng)左電極1和右電極2之間呈一定角度9 (小于45°角) 時(shí)，更加有利于脈沖電弧沿電極表面一方面在自建磁場(chǎng)羅倫磁力的作用下向上或向電極前方移動(dòng)，這樣脈沖電弧對(duì)電極局部的燒蝕作用減弱，使得棒狀三電極真空放電開(kāi)關(guān)具有等強(qiáng)的導(dǎo)通電流的能力和長(zhǎng)的使用壽命，同時(shí)當(dāng)電弧運(yùn)動(dòng)發(fā)展到電弧吸收板8時(shí)，電弧冷卻并很快吸收，電弧吸收板8的表面可以是平面狀，也可以在表面開(kāi)有許多凹凸不平的槽。
權(quán)利要求
1.一種真空環(huán)境下棒狀三電極高能脈沖放電開(kāi)關(guān)，其特征在于包括密閉真空絕緣外殼(6)和設(shè)置在絕緣外殼(6)內(nèi)的左電極(1)、右電極O)，在絕緣外殼(6)上設(shè)置有用于安裝左、右電極(1、2)的左、右導(dǎo)流桿0、5)，左、右電極(1、2)通過(guò)左、右導(dǎo)流桿(4、5)與外部相接，在左、右電極(1、2)的放電間隙(7)之間設(shè)置有觸發(fā)電極(3)，且在左、右電極(1、 2)的上方設(shè)置有電弧吸收板(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空環(huán)境下棒狀三電極高能脈沖放電開(kāi)關(guān)，其特征在于所述的觸發(fā)電極(3)為柱狀電極且垂于左、右電極(1、2)，此觸發(fā)電極C3)通過(guò)絕緣外殼(6) 與外部連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空環(huán)境下棒狀三電極高能脈沖放電開(kāi)關(guān)，其特征在于所述的左電極⑴和右電極⑵為平行放置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空環(huán)境下棒狀三電極高能脈沖放電開(kāi)關(guān)，其特征在于所述的左、右電極(1、2)相對(duì)的面為斜面且兩斜面之間的夾角(9)小于45度角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空環(huán)境下棒狀三電極高能脈沖放電開(kāi)關(guān)，其特征在于所述的左電極(1)和右電極(2)為圓棒狀、矩形結(jié)構(gòu)的電極，或是圓棒狀與矩形結(jié)構(gòu)的組合形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空環(huán)境下棒狀三電極高能脈沖放電開(kāi)關(guān)，其特征在于所述的電弧吸收板(8)為金屬材料或耐燒蝕的絕緣材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空環(huán)境下棒狀三電極高能脈沖放電開(kāi)關(guān)，其特征在于所述的電弧吸收板(8)的表面為平面狀或凹凸不平的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
真空環(huán)境下棒狀三電極高能脈沖放電開(kāi)關(guān)，包括設(shè)置在絕緣外殼內(nèi)的左、右對(duì)稱的棒狀電極，且由絕緣外殼及設(shè)置在絕緣外殼兩端導(dǎo)流桿構(gòu)成的密閉殼體，左電極和右電極之間還設(shè)置有觸發(fā)電極，且在左、右電極的上方或前方設(shè)置有電弧吸收板。由于左、右電極安置在真空環(huán)境下，電弧在洛侖磁力的作用下，電弧沿電極表面向上或向電極前端快速移動(dòng)，電極的燒蝕率極低，開(kāi)關(guān)具備極大的導(dǎo)通瞬態(tài)高能電流的能力，且導(dǎo)電通道密閉環(huán)境中而不受外界干擾，提高了高能脈沖開(kāi)關(guān)運(yùn)行的可靠性和使用壽命。
文檔編號(hào)H01T2/02GK102522698SQ20111040178
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者黃忠德 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)