專利名稱:直流電弧發(fā)生器布局結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一個(gè)直流電弧發(fā)生器布局結(jié)構(gòu)，除引線外的全部器件置于全封閉鋁質(zhì)箱體內(nèi)部，從左往右排列，分作基礎(chǔ)電源區(qū)、一級(jí)升壓中等電壓區(qū)和二級(jí)升壓高電壓區(qū)；基礎(chǔ)電源設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立模塊，加上金屬屏蔽隔離罩后直接安裝于鋁質(zhì)外殼內(nèi)；一級(jí)升壓電路和二級(jí)升壓電路分作二個(gè)模塊統(tǒng)一安裝于絕緣支承板上，通過絕緣支承板再固定于鋁質(zhì)外殼底部，并在四周圍留出足夠的安全距離，這種模塊結(jié)構(gòu)方便安裝與維修；相互間容易干擾的部件之間加鐵質(zhì)薄板隔離，以提高抗干擾能力；合理的布局可以使得大載流量的引線長度盡量短，將電磁輻射的能量降至最低，并具備良好的散熱性能。
【專利說明】
直流電弧發(fā)生器布局結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明直流電弧發(fā)生器布局結(jié)構(gòu)涉及的內(nèi)容屬于電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，提供了一種電路高低電壓區(qū)域合理布置方案，并且能夠在密閉型電磁屏蔽的條件下發(fā)揮盡量大的散熱效果。
【背景技術(shù)】
[0002]電弧發(fā)生器是利用電子技術(shù)將輸入電能轉(zhuǎn)換成高電壓，擊穿分析電極之間的空間，使之局部產(chǎn)生極高的溫度，同時(shí)發(fā)出耀眼亮光。用電弧激發(fā)原子發(fā)射光譜是光譜分析技術(shù)的應(yīng)用之一，廣泛應(yīng)用于冶金、地質(zhì)、環(huán)境、生物和食品等常見的樣品檢測(cè)分析領(lǐng)域。此夕卜，在溶液樣品分析領(lǐng)域，電弧光源也被引入而與其它分析儀器聯(lián)用。
[0003]電弧發(fā)生器可以分為交流電弧發(fā)生器和直流電弧發(fā)生器。交流電弧發(fā)生器通過工頻變壓器多級(jí)升壓，由工頻交流電壓直接激發(fā)，其優(yōu)點(diǎn)是變換過程少，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但交流電弧強(qiáng)度隨交流電壓的高低而變化，電弧能量穩(wěn)定性較差，且工頻升壓變壓器的體積較大，工作效率低下。直流電弧發(fā)生器是將電網(wǎng)交流電源或者化學(xué)電池的電壓轉(zhuǎn)換成所需要穩(wěn)定直流電壓，再通過電子技術(shù)產(chǎn)生激發(fā)電弧所需要的各種電壓。直流電弧發(fā)生器中包含多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換模塊，有基礎(chǔ)直流電壓模塊、一級(jí)可調(diào)整型升壓模塊、二級(jí)升壓及電弧激勵(lì)模塊等，電壓轉(zhuǎn)換過程比較復(fù)雜，各個(gè)電路模塊有各自的轉(zhuǎn)換要求。通常直流電弧發(fā)生器工作在高電壓、脈沖大電流狀態(tài)，各電路模塊之間容易相互干擾，處理不當(dāng)會(huì)破壞各自的工作條件，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞電子元件。
[0004]電弧是一個(gè)強(qiáng)電磁場(chǎng)激發(fā)源，容易對(duì)其它電器設(shè)備造成電磁干擾，因而常采用鋁質(zhì)殼體，將電弧發(fā)生器做成全屏蔽結(jié)構(gòu)，同時(shí)又要具備很高絕緣能力，許多功率器件不能直接通過金屬殼體散熱，而是需要采用風(fēng)冷方式散熱，在外殼上開通風(fēng)孔會(huì)損害屏蔽效果，應(yīng)設(shè)計(jì)出良好的氣流內(nèi)循環(huán)模式。
[0005]因此，直流電弧發(fā)生器中各電路模塊之間的合理布局十分重要，本實(shí)用新型針對(duì)于抗電磁干擾問題、功率器件散熱問題等提出了一套合理布局方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型直流電弧發(fā)生器布局結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)具有明確的高低電壓分區(qū)模式，有良好的抗干擾性能和散熱效果，從技術(shù)層面上看，具有以下特征:
[0007]采用全封閉鋁質(zhì)箱體，除引線外的全部器件置于箱體內(nèi)部，分作基礎(chǔ)電源區(qū)、一級(jí)升壓中等電壓區(qū)、二級(jí)升壓高電壓區(qū)，從左往右順序排列，如附圖1所示，電源進(jìn)線置于箱體左后側(cè)，高壓引出線置于箱體右前側(cè)，箱體左前側(cè)放置電位器、開關(guān)等操作部件;基礎(chǔ)電源設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立模塊，加上金屬屏蔽隔離罩后直接安裝于鋁質(zhì)外殼內(nèi)；一級(jí)升壓電路和二級(jí)升壓電路分作二個(gè)模塊統(tǒng)一安裝于絕緣支承板上，通過絕緣支承板再固定于鋁質(zhì)外殼底部，并在四周圍留出足夠的安全距離;一級(jí)升壓變壓器的線圈軸向水平安置，二級(jí)升壓變壓器的線圈軸向豎直安置，在一級(jí)升壓電路模塊的功率場(chǎng)效應(yīng)管與繼電器之間加裝Z字形鐵質(zhì)薄板，鐵質(zhì)薄板上邊蓋住繼電器上方空間；不便采用傳導(dǎo)散熱的功率器件集中置于絕緣支承板的中部，由絕緣支承板的后邊緣中部豎立安裝的風(fēng)扇形成內(nèi)循環(huán)氣流完成風(fēng)冷卻。
[0008]所述的直流電弧發(fā)生器布局結(jié)構(gòu)在殼體上僅保留電源進(jìn)線和高壓出線所需的孔洞，其它部位是導(dǎo)體全封閉形式。
[0009]所述的直流電弧發(fā)生器布局結(jié)構(gòu)中安全距離是指高電壓差導(dǎo)體之間的空間直線距離和爬電距離均不小于30mm。
[0010]所述的豎立安裝的風(fēng)扇采用6015直流軸流風(fēng)扇，12V額定電壓。
[0011]以高低電壓分區(qū)為目的合理布局，可以使得器件之間引線長度盡量短，特別是大載流量的引線較短，將電磁輻射的能量降至最低。如附圖1中脈沖變壓器置于引弧儲(chǔ)能電容和電弧激勵(lì)儲(chǔ)能電容之間，電弧電流的引線較短，并且避免了高電壓部分的交叉走線，提高直流電弧發(fā)生器電氣安全性。本實(shí)用新型的布局中，引弧所需能量流的路徑呈現(xiàn)“Ω”形，電弧激勵(lì)電流的路徑呈現(xiàn)“一”字形，由兩條不同的路徑匯聚至輸出電纜，承載大電流導(dǎo)線只有臨近輸出口的一小段，使得載流導(dǎo)線的電磁輻射量較小。
[0012]雖然電弧發(fā)生器的一級(jí)升壓變壓器磁場(chǎng)是封閉式的，但二級(jí)升壓變壓器磁場(chǎng)卻是開放式的，其電磁輻射很強(qiáng)，是電弧發(fā)生器最強(qiáng)的干擾源，臨近電路需要良好的抗干擾和電磁屏蔽措施。在本實(shí)用新型直流電弧發(fā)生器布局結(jié)構(gòu)中，基礎(chǔ)電源外加金屬屏蔽隔離罩是為了防止基礎(chǔ)電源受到二級(jí)升壓變壓器磁場(chǎng)的干擾;一級(jí)升壓電路模塊的功率場(chǎng)效應(yīng)管與繼電器之間加裝Z字形鐵質(zhì)薄板并蓋住繼電器上方空間，也是為了防止基礎(chǔ)電源低電壓電路受到干擾;一級(jí)升壓變壓器的線圈軸向水平安置，二級(jí)升壓變壓器的線圈軸向豎直安置的方式，能夠有效防止二級(jí)升壓變壓器的輻射磁場(chǎng)穿越一級(jí)升壓變壓器的任何一個(gè)繞組，消除兩個(gè)變壓器之間的磁耦合干擾。直流電弧發(fā)生器的外殼體采用鋁質(zhì)材料，利用金屬鋁的良好導(dǎo)電性，能夠以電渦流形式阻擋內(nèi)部脈沖電磁場(chǎng)向外輻射。
[0013]直流電弧發(fā)生器電路中多處采用了RC積分電路，在高電壓、高頻率、大電流條件下積分電阻功耗較大，需要采用風(fēng)冷散熱。將這些功率器件集中于絕緣支承板的中部，即一級(jí)升壓模塊和二級(jí)升壓模塊之間，處于同一個(gè)風(fēng)道，用一個(gè)小功率風(fēng)扇就可以將熱量擴(kuò)散至整個(gè)箱體，如圖3所示，通過金屬鋁材料的良好導(dǎo)熱性在整個(gè)箱體進(jìn)行散熱。
【附圖說明】

[0014]附圖1是直流電弧發(fā)生器箱體布局結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0015]圖中I是電源輸入口和總電源開關(guān)，2是基礎(chǔ)電源模塊，3是外調(diào)節(jié)部件，4是一級(jí)升壓模塊，5是輸出電極接線端，6是中壓儲(chǔ)能電容，7是功率電阻，8是中壓儲(chǔ)能電容，9是二級(jí)升壓變壓器，10是間隙放電器，11是高壓儲(chǔ)能電容，12是冷卻風(fēng)扇，13是高壓絕緣承載板，14是全封閉鋁質(zhì)外殼。
[0016]附圖2是直流電弧發(fā)生器一級(jí)升壓模塊布局結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0017]圖中15是電路板，16是能耗器件，17是激勵(lì)場(chǎng)效應(yīng)管，18是主濾波電容，19是電源輸入接點(diǎn)，20是PffM模塊，21是外部控制接口，22是鐵質(zhì)電磁隔離板，23是繼電器，24是電弧激勵(lì)電壓輸出口，25是限流電阻，26是升壓變壓器磁芯，27是升壓變壓器主副線圈，28是升壓變壓器高壓包，29是高壓整流堆。
[0018]附圖3是直流電弧發(fā)生器散熱氣流分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合本實(shí)用新型的附圖，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施作進(jìn)一步說明。
[0020]直流電弧發(fā)生器的電路分作兩大部件獨(dú)立安裝:部件一是基礎(chǔ)電源模塊，提供150-200V直流電弧激勵(lì)電壓和+12V控制電路工作電壓，可以從220V交流電網(wǎng)中獲取，也可以由蓄電池轉(zhuǎn)換而來，單獨(dú)調(diào)試正確后置于屏蔽罩內(nèi)，再裝配到電弧發(fā)生器殼體中；部件二是安裝在絕緣承載板上的一級(jí)升壓電路、二級(jí)升壓電路和電弧激勵(lì)電路，可以將各部件在絕緣承載板上固定后再將絕緣承載板固定于電弧發(fā)生器殼體中，也可以先將絕緣承載板固定于電弧發(fā)生器殼體中，再逐一安裝各部件。
[0021]直流電弧發(fā)生器的外殼由多塊鋁質(zhì)板材拼接而成，鋁板自身具有良好的抗高頻電磁場(chǎng)輻射作用，為了有效阻止內(nèi)部脈沖電磁場(chǎng)通過縫隙向外輻射，要求任意兩塊板材之間能夠形成良好的電流回路。
[0022]為了提高整機(jī)的抗機(jī)械沖擊強(qiáng)度，防止在強(qiáng)機(jī)械沖擊下?lián)p壞電子部件，特別注意一級(jí)升壓模塊安裝。絕緣承載板的厚度達(dá)到9mm以上，并采用金屬隔離柱連接絕緣承載板與一級(jí)升壓電路板，電路板的螺絲固定孔墊上橡膠墊后再用螺絲固定，實(shí)現(xiàn)柔性裝配方式。一級(jí)升壓變壓器配上專用絕緣座套后固定于一級(jí)升壓電路板上。
[0023]電弧激勵(lì)引線中的一條帶有高壓電，其對(duì)應(yīng)的接線柱先固定在絕緣板上后再安裝于殼體前面板，并在周圍留出1mm以上的安全距離。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.直流電弧發(fā)生器布局結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征在于:采用全封閉鋁質(zhì)箱體，除引線外的全部器件置于箱體內(nèi)部，分作基礎(chǔ)電源區(qū)、一級(jí)升壓中等電壓區(qū)、二級(jí)升壓高電壓區(qū)，從左往右順序排列，電源進(jìn)線置于箱體左后側(cè)，高壓引出線置于箱體右前側(cè)，箱體左前側(cè)放置電位器、開關(guān)等操作部件;基礎(chǔ)電源設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立模塊，加上金屬屏蔽隔離罩后直接安裝于鋁質(zhì)外殼內(nèi)；一級(jí)升壓電路和二級(jí)升壓電路分作二個(gè)模塊統(tǒng)一安裝于絕緣支承板上，通過絕緣支承板再固定于鋁質(zhì)外殼底部，并在四周圍留出足夠的安全距離。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電弧發(fā)生器布局結(jié)構(gòu)，其特征是:安裝于絕緣支承板上的一級(jí)升壓電路和二級(jí)升壓電路二個(gè)模塊之間留出通風(fēng)通道，由絕緣支承板的后邊緣中部豎立安裝的風(fēng)扇形成內(nèi)循環(huán)氣流完成風(fēng)冷卻。
【文檔編號(hào)】H02M1/44GK205725449SQ201620289437
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】葉繼英, 陳庭勛
【申請(qǐng)人】浙江海洋學(xué)院