CN109301693A - 一种碳纤维脉冲功率开关 - Google Patents

一种碳纤维脉冲功率开关 Download PDF

Info

Publication number
CN109301693A
CN109301693A CN201811219394.4A CN201811219394A CN109301693A CN 109301693 A CN109301693 A CN 109301693A CN 201811219394 A CN201811219394 A CN 201811219394A CN 109301693 A CN109301693 A CN 109301693A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon fiber
diameter
hole
metal
length
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811219394.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109301693B (zh
Inventor
樊玉伟
李安昆
杨汉武
李嵩
李志强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National University of Defense Technology
Original Assignee
National University of Defense Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National University of Defense Technology filed Critical National University of Defense Technology
Priority to CN201811219394.4A priority Critical patent/CN109301693B/zh
Publication of CN109301693A publication Critical patent/CN109301693A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109301693B publication Critical patent/CN109301693B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/20—Means for starting arc or facilitating ignition of spark gap
    • H01T1/22—Means for starting arc or facilitating ignition of spark gap by the shape or the composition of the electrodes

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本发明涉及脉冲功率技术领域的一种碳纤维脉冲功率开关，与现有的自击穿开关相比，主要通过将现有自击穿开关中的金属阴极电极的主要发射区域由金属替换为碳纤维盘来提高开关的稳定性和延长寿命。其中，碳纤维盘包括金属带孔底盘、若干碳纤维束和固定压盘。所述的碳纤维束两端形成的碳纤维发射面以代替传统开关的金属发射面。本发明提供的碳纤维脉冲功率开关，由于碳纤维束比现有金属电极开关中的晶须长径比更大、场增强因子的一致性更好，且更耐高温烧蚀，因此在稳定性和寿命方面的性能都有很大提高。

Description

一种碳纤维脉冲功率开关
技术领域
本发明属于脉冲功率技术领域，具体涉及一种碳纤维脉冲功率开关。
背景技术
脉冲功率技术是产生高功率、窄脉宽电脉冲的技术，在电子束加速器物理、高功率微波 产生、等离子体物理等研究领域有重要应用。脉冲功率系统是一个复杂的系统，其中的脉冲 功率开关是脉冲功率系统的核心部件，其作用是控制系统电回路的导通或断开，通常应该具 有结构紧凑、长寿命、导通延时短(电流上升时间)、导通延时抖动小、通流能力强等特点。
在脉冲功率系统中，一般使用的脉冲功率开关多数运用绝缘介质的击穿特性。在高电压 脉冲作用下，绝缘介质发生击穿，即由绝缘状态转换到导电状态过程，也就是脉冲功率开关 由断开到导通的转换过程。根据是否需要触发，脉冲功率开关可分为触发开关和自击穿开关。 触发开关是指需要触发信号(如电信号或光信号等)的辅助作用，使得更易发生由断开到导 通转换过程的一类脉冲功率开关。自击穿开关是指不需要触发信号，当开关两端的电压达到 或超过绝缘介质的击穿电压时，就可以发生由断开到导通转换过程的一类脉冲功率开关。由 于不需要引入触发信号，自击穿开关具有整体结构简单、紧凑的优点，因此应用十分广泛； 但是自击穿开关一般又有导通延时长、导通延时和击穿电压抖动大(稳定性差)、寿命短的缺 点。
现有的自击穿开关，如图1所示，环绕中心轴线旋转对称，包括金属连接杆1a、固定螺帽 2a、介质密封板3a、螺杆4a、阴极电极5a、介质外筒6a、气嘴7a、阳极电极8a、小密封圈9a 和大密封圈10a。为了叙述方便，下文规定：阴极电极5a所在的一端为左端，阳极电极8a所在 的一端为右端。
现有的自击穿开关工作过程和机理为：当高电压脉冲加到自击穿开关两端的金属连接杆 1a时，此时刻为t0，在阴极电极5a和阳极电极8a之间形成宏观电场。宏观电场在阴阳两极相距 最近的区域(阴极电极5a右端弧顶和阳极电极8a左端中间区域附近之间)最强，由于阴极电 极5a处于低电位，因此电子将从阴极电极5a的弧顶附近(图1中的E区)被发射出并向阳极电 极8a运动。阴极电极5a上的晶须(即表面的微凸)，如图2所示，这些晶须的高度通常在10-4cm 量级，底半径小于10-5cm，而顶端半径远小于底半径；其微观电场(晶须附近小范围内的电 场)等于宏观电场与场增强因子的乘积，晶须的长径比越大(即场增强因子越大)，晶须表面 的微观电场就越大。通常，阴极电极5a发射电子的阈值电场很高，为107V/cm的量级，但是 由于场增强因子的作用，当宏观电场大于105V/cm就可以引起阴极电极5a发射电子。当加载 高电压脉冲使得宏观电场达到一定的强度时，由于微观电场的增强，使晶须顶端发生很强的 电子发射，而且由于电流流过导致的焦耳加热使晶须发生气化(普通不锈钢熔点～1500℃)， 并随之发生电爆炸。电爆炸使得阴极电极5a表面产生等离子体，等离子体中的电子在宏观电 场的作用下向阳极电极8a运动，并在此过程中与两电极间隙中残留(或预充)的气体发生碰 撞，使得气体发生电离，电离所产生的粒子又在宏观电场的作用下继续碰撞其它气体，导致 其它气体发生电离，如此形成一个雪崩效应，最终形成流向阳极电极8a的电子束流，此时刻 为t1，自击穿开关便处于导通状态。可见，每次自击穿开关导通都需要一个或多个晶须来启动， 启动过程中该晶须因电流通过产生过热而爆炸消失。长时间多高电压脉冲工作后，晶须的数 量会逐渐减少，而且其长径比也会变小，即场增强因子也会变小。
从上述过程可以看出，自击穿开关导通的关键在于电极表面晶须电子的发射过程。各个 晶须由于尺寸不一、分布不均匀，其场增强因子的一致性较差，从而使得晶须电子发射随机 性较大，导致自击穿开关导通延时(时刻t1与时刻t0之差)不稳定、抖动较大；自击穿开关长 时间运行后由于晶须的长径比变小而导致开关导通延时变长，甚至最后会使得自击穿开关的 耐压变大而脱离预期设计的工作电压范围，因此限制了自击穿开关在设定参数范围内的有效 工作寿命。
因此，设计一种新型的自击穿脉冲功率开关结构，采用发射稳定性好、寿命长的电极， 提高自击穿开关的工作稳定性并延长其运行寿命，对于推进自击穿开关在脉冲功率系统中的 应用，并拓展脉冲功率技术的应用领域具有广阔的应用前景和重要的科研价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：设计一种碳纤维脉冲功率开关，提高开关的稳定性和延长 开关的寿命。
本发明采用的总技术方案是：与现有的自击穿开关相比，本发明设计了一种碳纤维脉冲 功率开关，主要通过将现有自击穿开关中的金属阴极电极的主要发射区域由金属替换为碳纤 维盘来提高开关的稳定性和延长寿命。其中，碳纤维盘包括金属带孔底盘、若干碳纤维束和 固定压盘。所述的碳纤维束两端形成的碳纤维发射面以代替传统开关的金属发射面。
具体技术方案是：如图3-6所示，
一种碳纤维脉冲功率开关，其特征在于：包括阴极电极5，所述的阴极电极5包括阴极 电极底座51和碳纤维盘52，所述的碳纤维盘52包括金属带孔底盘521、若干碳纤维束522和固定压盘523；所述的阴极电极底座51为半径为R2的半球体，左端中心处开有直径为 Ф2、深度为d2的圆凹槽，圆凹槽内壁开有内螺纹，右端半球顶处沿半球体球心方向开有直 径为Ф13的圆槽，圆槽底面与半球体的直径面距离为d15，满足d15>d2，圆槽内侧开有内螺纹，右侧边缘倒有半径为R3的圆角；所述的金属带孔底盘521直径为Ф14、厚度为d16，满 足Ф14＝Ф13<2*R2，d16+d15<R2，该金属带孔底盘521右侧盘面上均匀设有若干直径为 Ф15的通孔，通孔共有N2圈、每一圈为并列两排，该金属带孔底盘521左侧开有两级槽： 第一级是深度为d17、直径为Ф16的圆槽，第二级是N2个深度为d18、宽度为d19的圆环 槽，满足d18+d17<d16，保证每一圈通孔完全开在圆环槽的宽度之内，该金属带孔底盘521 的侧柱面上开有外螺纹，与阴极电极底座51右端圆槽的内螺纹配合；所述的固定压盘523的 结构与金属带孔底盘521的两级槽相匹配：为两级台体结构，分别是直径Ф16、厚度d23的 圆台和N2个厚度为d24、宽度为d25的圆环凸起，满足d23>d17，d24>d18，且d25<d19， 该固定压盘523的作用是压紧碳纤维束522；所述的碳纤维束522长度相同且大于2*d22、直 径为Ф17，满足Ф17<Ф15，且保证安装好后碳纤维束522两端距离金属带孔底盘521右侧盘 面的距离等于d22，该碳纤维束522两端形成的碳纤维面的作用是代替现有自击穿开关的金 属发射面。
进一步，所述的碳纤维脉冲功率开关，其特征在于：所述的金属带孔底盘521右侧盘面 中心区域还开有一个孔隙为d20、单边长为d21的十字孔。
进一步，所述的碳纤维脉冲功率开关，其特征在于：所述的阴极电极底座51采用不锈钢 或铜钨合金等金属材料；所述的金属带孔底盘521和固定压盘523采用金属铝、铜或不锈钢 等金属材料。
所述的碳纤维脉冲功率开关，其特征在于：还包括金属连接杆1、固定螺帽2、介质密 封板3、螺杆4、介质外筒6、气嘴7、阳极电极8、小密封圈9和大密封圈10；所述的金属 连接杆1由总长度为d1、直径分别为Ф1和Ф2的两段圆柱杆组成，满足Ф1<Ф2；直径为Ф2 的圆柱杆长度为d3，底端有一段长度为d2的外螺纹，与阴极电极底座51深度为d2的圆凹 槽的内螺纹配合，另一端有一段长度为d4的外螺纹；所述的固定螺帽2设有与金属连接杆1 长度为d4的外螺纹配合的内螺纹，该固定螺帽2一端开有深度为d5、宽度为d6的环形凹 槽，用以放置小密封圈9，凹槽内径为Ф3，满足Ф3>Ф2；所述的介质密封板3是直径为 Ф4、厚度为d7的圆盘，其中心处开有一个直径为Ф2的通孔，其边沿处内开有一圈N1个通 孔，通孔圆心所在的圆直径为Ф5，满足Ф5<Ф4；所述的介质外筒6长度为d11，内径为 Ф6，中间一段外筒长度为d10、外径为Ф7，左右两端各有一段外筒长度为d12、外径为 Ф8，满足Ф8＝Ф4，在介质外筒6的两端边沿处内各开有一圈共N1个螺孔，螺孔圆心所在的 圆直径为Ф5，与介质密封板3上的通孔相对应，并在稍靠内侧开有深度为d8、宽度为d9的 环形凹槽，用以放置大密封圈10，凹槽内径为Ф9，满足Ф4>Ф5>Ф7>Ф9>Ф6，且 Ф7>Ф9+2*d9；在介质外筒6壁中间部位开有一个直径为Ф10的通孔，用于装配气嘴；所述 的螺杆4设有外螺纹，与介质外筒6的螺孔配合；所述的气嘴7是外径为Ф10、内径为Ф11、 长度为d13的圆管；所述的阳极电极8是直径为Ф12、厚度为d14的圆盘，在其左圆面的边 沿处倒有半径为R1的圆角，其右圆面中心处开有直径为Ф2、深度为d2的圆凹槽，圆凹槽 内壁开有内螺纹，与金属连接杆1长度为d2的外螺纹配合；所述的小密封圈9直径大于固定 螺帽2的环形凹槽的深度d5以及宽度d6；所述的大密封圈10直径大于介质外筒6的环形凹 槽的深度d8以及宽度d9。
进一步，所述的碳纤维脉冲功率开关，其特征在于：所述的金属连接杆1、固定螺帽2、 螺杆4和阳极电极8采用不锈钢或铜钨合金等金属材料；所述的介质密封板3和介质外筒6 采用高分子聚乙烯材料；所述的气嘴7采用介质或者金属材料；所述的小密封圈9和大密封 圈10采用橡胶密封圈。
本发明可以达到以下技术效果：
与现有的自击穿开关中金属阴极电极的晶须相比，由于本发明所采用的碳纤维束长径比 更大，场增强因子的一致性更好，且更耐高温烧蚀(碳纤维熔点～3500℃)，故可使自击穿开 关运行稳定性更好、寿命更长。
(1)本发明所述碳纤维脉冲功率开关可以减小开关导通的延时以及延时的抖动，从而可以 提高脉冲功率系统工作的稳定性；
(2)本发明所述碳纤维脉冲功率开关可以提高开关的耐高温烧蚀性，提高开关的寿命至 数万个脉冲。相比传统金属电极开关来说，开关寿命可提高两个数量级，从而大大减小开关 对脉冲功率系统工作寿命的限制；
(3)本发明所述碳纤维脉冲功率开关具有不低于传统的金属电极开关的通流能力，从而 可保证脉冲功率装置的技术性能不降低。
附图说明
图1. 现有的自击穿开关的剖面图；
图2. 现有的自击穿开关的阴极电极表面晶须的结构尺寸示意图；
图3. 本发明所述碳纤维脉冲功率开关沿中心轴线的剖面图及M、N处局部放大图；
图4. 本发明所述的阴极电极底座沿中心轴线的剖面图；
图5. 本发明所述的碳纤维盘沿中心轴线的剖面图及O处局部放大图；
图6. 本发明所述的金属带孔底盘的右视图及沿中心轴线的剖面图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
如图3-5所示，本发明碳纤维脉冲功率开关环绕中心轴线旋转对称，包括金属连接杆1、 固定螺帽2、介质密封板3、螺杆4、阴极电极5、介质外筒6、气嘴7、阳极电极8、小密封圈9和大密封圈10，其中阴极电极5包括阴极电极底座51和碳纤维盘52，碳纤维盘52包括 金属带孔底盘521、若干碳纤维束522和固定压盘523。
为了叙述的方便，下文规定：阴极电极5所在的一端为左端，阳极电极8所在的一端为 右端。碳纤维脉冲功率开关的结构与装配关系如下：
如图3所示，金属连接杆1由直径分别为Ф1、Ф2的两段圆柱杆组成，满足Ф1<Ф2，金 属连接杆1总长度为d1，直径为Ф2的圆柱杆长度为d3，金属连接杆1直径为Ф2圆柱杆的底端有一段长度为d2的外螺纹，金属连接杆1的中部(直径为Ф2的圆柱杆上)有一段长度d4的外螺纹。固定螺帽2设有与金属连接杆长度为d4的外螺纹相配合的内螺纹，其朝向介质密封板3的一端开有深度为d5、宽度为d6的环形凹槽，用以放置小密封圈9，凹槽内径为Ф3，Ф3>Ф2。介质密封板3是直径为Ф4、厚度为d7的圆盘，其中心处开有一个直径为Ф2的通孔，其边沿处内开有一圈N1个通孔，通孔圆心所在的圆直径为Ф5，满足Ф5<Ф4。阴 极电极底座51和碳纤维盘52是本发明的核心部件，下文详细介绍，这里先介绍其它部件。 介质外筒6长度为d11，内径为Ф6，中间一段长度为d10的部分的外径为Ф7，左右两端各 有一段长度为d12的部分的外径为Ф8，满足Ф8＝Ф4，在介质外筒6的两端边沿处内各开有 一圈共N1个螺孔(螺孔圆心所在的圆直径为Ф5，即与介质密封板3上的通孔相对应)，并 在稍靠内侧开有深度为d8、宽度为d9的环形凹槽，用以放置大密封圈10，凹槽内径为Ф9， 满足Ф4>Ф5>Ф7>Ф9>Ф6，且Ф7>Ф9+2*d9；介质密封板3与介质外筒6通过若干螺杆4螺 纹固定连接。在介质外筒6壁中间部位开有一个直径为Ф10的通孔，用于装配气嘴。气嘴7 是外径为Ф10、内径为Ф11、长度为d13的圆管。阳极电极8是直径为Ф12、厚度为d14的 圆盘，在其左圆面的边沿处倒有半径为R1的圆角，其右圆面中心处开有直径为Ф2、深度为 d2的圆凹槽，圆凹槽内壁开有内螺纹，可与金属连接杆1长度为d2的外螺纹匹配连接。小 密封圈9、大密封圈10为橡胶密封圈，要求其直径分别大于对应环形凹槽的深度以及宽度。
如图4所示，阴极电极底座51为半径为R2的半球体，左端中心处开有直径为Ф2、深度为d2的圆凹槽，圆凹槽内壁开有内螺纹，可与金属连接杆1长度为d2的外螺纹匹配连接；右端半球顶处沿半球体球心方向开有直径为Ф13的圆槽，圆槽底面与半球体的直径面距离为 d15，满足d15>d2；圆槽内侧同样开有内螺纹，右侧边缘倒有半径为R3的圆角。
如图5所示，碳纤维盘52包括金属带孔底盘521、若干碳纤维束522和固定压盘523。如图6所示，金属带孔底盘521直径为Ф14、厚度为d16，满足Ф14＝Ф13<2*R2<Ф12，d16+d15<R2；金属带孔底盘521右侧盘面上均匀分布若干直径为Ф15的通孔，通孔共有N2圈、 每一圈为并列两排；金属带孔底盘521的左侧开有两级槽：第一级是深度为d17、直径为Ф16的圆槽，第二级是N2个深度为d18、宽度为d19的圆环槽，满足d18+d17<d16，其中每一个 圆环槽与每一圈通孔对应，即每一圈通孔完全开在圆环槽的宽度之内；厚度为d16的侧柱面上开有外螺纹，与阴极电极底座51右端圆槽的内螺纹配合；底盘中心区域开有一个孔隙为d20、单边长为d21的十字孔。图5中，碳纤维束522直径为Ф17，Ф17<Ф15，可通过市场 上购买的碳纤维长丝裁剪后得到，成形后的碳纤维束522应长出金属带孔底盘521表面长度d22。固定压盘523用于压紧碳纤维束，其结构与金属带孔底盘521的两级槽相匹配：为两级台体结构，分别是直径Ф16、厚度d23的圆台和N2个厚度为d24、宽度为d25的圆环凸起， d23>d17，d24>d18，且d25<d19。碳纤维盘52的制作过程为：金属带孔底盘521可直接将金 属材料机械加工而成；将碳纤维束522裁剪成直径为Ф17，长度大于2*d22的圆柱状纤维束； 将所述碳纤维束的两端通过金属带孔底盘521左边圆环槽分别从两个并列的圆孔穿出，穿出后的碳纤维束两端裸露在金属带孔底盘521右侧，两端均留出长度大于d22的碳纤维束；在所有孔中都穿上碳纤维束522之后，将固定压盘523嵌入金属带孔底盘521的圆槽和圆环槽内，用以将碳纤维束固定；最后，将裸露在金属带孔底盘521右侧的长度不一致的碳纤维束修剪整齐，使其裸露在外侧的长度统一为d22。由此便得到了一个碳纤维盘52。
装配时，首先将碳纤维盘52柱面的外螺纹旋入阴极电极底座51右端圆槽的内螺纹中， 为了方便旋入，可借助中心十字孔采用螺丝刀等工具加力，确保牢固；之后将金属连接杆1 右端的螺纹旋入阴极电极底座51左端的螺孔，再将金属连接杆1左端穿过介质密封板3中间 的通孔；将小密封圈9放入固定螺帽2的凹槽中后，将固定螺帽2从金属连接杆1左端套进 去并与金属连接杆1中间的螺纹拧紧；此时金属连接杆1、固定螺帽2、介质密封板3、阴极电极底座51和碳纤维盘52便固定在一起了。为方便叙述，下文将此部分称为阴极电极部分。之后，在介质外筒6左端的凹槽中放置大密封圈10后，通过若干螺杆4、介质密封板3边沿 处内的通孔和介质外筒6左端的螺孔将阴极电极部分和介质外筒6连接起来。阳极电极一侧的组装和与介质外筒6的连接方式与阴极电极部分类似，不再赘述。最后将气嘴7插入介质外筒6筒壁上的通孔，并采用上胶等方式固定密封即可。
本发明中，金属连接杆1、固定螺帽2、螺杆4、阴极电极底座51、阳极电极8为金属材料，可采用不锈钢或铜钨合金等金属材料制作；介质密封板3、介质外筒6为绝缘介质材料，可采用高分子聚乙烯材料制作；气嘴7可采用介质或者金属材料；金属带孔底盘521和固定压盘523为金属材料，可采用金属铝、铜或不锈钢等金属材料。
本发明所述碳纤维脉冲功率开关在工作时，由于碳纤维束的长径比非常大，场增强因子 大而非常有利于发射，故导通延时较短；由于每一束碳纤维束中包含许多细小的纤维丝，故 通流能力强；当加上高电压脉冲之后，细小的纤维丝会带上静电，这样相邻纤维丝之间会由 于静电作用而相互排斥，裸露在碳纤维盘外侧的纤维丝会发散开来，使得纤维丝均匀覆盖整 个阴极的侧面，故延时抖动较小；由于碳纤维耐高温烧蚀性能好，不易因烧蚀而损坏或者减 少，故寿命较长。综上，本发明所述碳纤维脉冲功率开关既有通流能力强又有延时短、延时 抖动小、寿命长的优点，从而在保证脉冲功率系统技术性能不降的前提下，大幅提高其稳定 性和运行寿命。

Claims (5)

1.一种碳纤维脉冲功率开关，其特征在于：包括阴极电极(5)，所述的阴极电极(5)包括阴极电极底座(51)和碳纤维盘(52)，所述的碳纤维盘(52)包括金属带孔底盘(521)、若干碳纤维束(522)和固定压盘(523)；
所述的阴极电极底座(51)为半径为R2的半球体，左端中心处开有直径为Ф2、深度为d2的圆凹槽，圆凹槽内壁开有内螺纹，右端半球顶处沿半球体球心方向开有直径为Ф13的圆槽，圆槽底面与半球体的直径面距离为d15，满足d15>d2，圆槽内侧开有内螺纹，右侧边缘倒有半径为R3的圆角；
所述的金属带孔底盘(521)直径为Ф14、厚度为d16，满足Ф14＝Ф13<2*R2，d16+d15<R2，该金属带孔底盘(521)右侧盘面上均匀设有若干直径为Ф15的通孔，通孔共有N2圈、每一圈为并列两排，该金属带孔底盘(521)左侧开有两级槽：第一级是深度为d17、直径为Ф16的圆槽，第二级是N2个深度为d18、宽度为d19的圆环槽，满足d18+d17<d16，保证每一圈通孔完全开在圆环槽的宽度之内，该金属带孔底盘(521)的侧柱面上开有外螺纹，与阴极电极底座(51)右端圆槽的内螺纹配合；
所述的固定压盘(523)的结构与金属带孔底盘(521)的两级槽相匹配：为两级台体结构，分别是直径Ф16、厚度d23的圆台和N2个厚度为d24、宽度为d25的圆环凸起，满足d23>d17，d24>d18，且d25<d19，该固定压盘(523)的作用是压紧碳纤维束(522)；
所述的碳纤维束(522)长度相同且大于2*d22、直径为Ф17，满足Ф17<Ф15，且保证安装好后碳纤维束(522)两端距离金属带孔底盘(521)右侧盘面的距离等于d22，该碳纤维束(522)两端形成的碳纤维面的作用是代替现有自击穿开关的金属发射面。
2.根据权利要求1所述的碳纤维脉冲功率开关，其特征在于：所述的金属带孔底盘(521)右侧盘面中心区域开有一个孔隙为d20、单边长为d21的十字孔。
3.根据权利要求1所述的碳纤维脉冲功率开关，其特征在于：所述的阴极电极底座(51)采用不锈钢或铜钨合金等金属材料；所述的金属带孔底盘(521)和固定压盘(523)采用金属铝、铜或不锈钢等金属材料。
4.根据权利要求1-3任一所述的碳纤维脉冲功率开关，其特征在于：还包括金属连接杆(1)、固定螺帽(2)、介质密封板(3)、螺杆(4)、介质外筒(6)、气嘴(7)、阳极电极(8)、小密封圈(9)和大密封圈(10)；
所述的金属连接杆(1)由总长度为d1、直径分别为Ф1和Ф2的两段圆柱杆组成，满足Ф1<Ф2；直径为Ф2的圆柱杆长度为d3，底端有一段长度为d2的外螺纹，与阴极电极底座(51)深度为d2的圆凹槽的内螺纹配合，另一端有一段长度为d4的外螺纹；
所述的固定螺帽(2)设有与金属连接杆(1)长度为d4的外螺纹配合的内螺纹，该固定螺帽(2)一端开有深度为d5、宽度为d6的环形凹槽，用以放置小密封圈(9)，凹槽内径为Ф3，满足Ф3>Ф2；
所述的介质密封板(3)是直径为Ф4、厚度为d7的圆盘，其中心处开有一个直径为Ф2的通孔，其边沿处内开有一圈N1个通孔，通孔圆心所在的圆直径为Ф5，满足Ф5<Ф4；
所述的介质外筒(6)长度为d11，内径为Ф6，中间一段外筒长度为d10、外径为Ф7，左右两端各有一段外筒长度为d12、外径为Ф8，满足Ф8＝Ф4，在介质外筒(6)的两端边沿处内各开有一圈共N1个螺孔，螺孔圆心所在的圆直径为Ф5，与介质密封板(3)上的通孔相对应，并在稍靠内侧开有深度为d8、宽度为d9的环形凹槽，用以放置大密封圈(10)，凹槽内径为Ф9，满足Ф4>Ф5>Ф7>Ф9>Ф6，且Ф7>Ф9+2*d9；在介质外筒(6)壁中间部位开有一个直径为Ф10的通孔，用于装配气嘴；
所述的螺杆(4)设有外螺纹，与介质外筒(6)的螺孔配合；
所述的气嘴(7)是外径为Ф10、内径为Ф11、长度为d13的圆管；
所述的阳极电极(8)是直径为Ф12、厚度为d14的圆盘，在其左圆面的边沿处倒有半径为R1的圆角，其右圆面中心处开有直径为Ф2、深度为d2的圆凹槽，圆凹槽内壁开有内螺纹，与金属连接杆(1)长度为d2的外螺纹配合；
所述的小密封圈(9)直径大于固定螺帽(2)的环形凹槽的深度d5以及宽度d6；
所述的大密封圈(10)直径大于介质外筒(6)的环形凹槽的深度d8以及宽度d9。
5.根据权利要求4所述的碳纤维脉冲功率开关，其特征在于：所述的金属连接杆(1)、固定螺帽(2)、螺杆(4)和阳极电极(8)采用不锈钢或铜钨合金等金属材料；所述的介质密封板(3)和介质外筒(6)采用高分子聚乙烯材料；所述的气嘴(7)采用介质或者金属材料；所述的小密封圈(9)和大密封圈(10)采用橡胶密封圈。
CN201811219394.4A 2018-10-19 2018-10-19 一种碳纤维脉冲功率开关 Active CN109301693B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811219394.4A CN109301693B (zh) 2018-10-19 2018-10-19 一种碳纤维脉冲功率开关

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811219394.4A CN109301693B (zh) 2018-10-19 2018-10-19 一种碳纤维脉冲功率开关

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109301693A true CN109301693A (zh) 2019-02-01
CN109301693B CN109301693B (zh) 2020-03-17

Family

ID=65157899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811219394.4A Active CN109301693B (zh) 2018-10-19 2018-10-19 一种碳纤维脉冲功率开关

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109301693B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2071829U (zh) * 1990-08-10 1991-02-20 中国科学院上海技术物理研究所 大功率脉冲触发三电极放电管
CN1996754A (zh) * 2006-12-30 2007-07-11 中国科学院电工研究所 多通道激光触发真空沿面闪络开关
JP2010140882A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Nec Corp 発光装置、発光装置の製造方法及び再生方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2071829U (zh) * 1990-08-10 1991-02-20 中国科学院上海技术物理研究所 大功率脉冲触发三电极放电管
CN1996754A (zh) * 2006-12-30 2007-07-11 中国科学院电工研究所 多通道激光触发真空沿面闪络开关
JP2010140882A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Nec Corp 発光装置、発光装置の製造方法及び再生方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109301693B (zh) 2020-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103441427B (zh) 等离子体合成射流触发技术的多通道气体火花开关
CN202856146U (zh) 一种基于紫外预电离技术的多通道气体火花开关
CN102904162A (zh) 一种基于紫外预电离技术的多通道气体火花开关
CN101783480B (zh) 一种两电极气体火花开关
CN101521135B (zh) 栅控碳纳米阴极场发射x射线管
CN102176401B (zh) 电力电子脉冲变流用大功率类火花开关管
US8390200B2 (en) Coaxial cavity gyrotron with two electron beams
CN110600999B (zh) 一种新型高压大电流旋弧开关
CN201378580Y (zh) 栅控碳纳米阴极场发射x射线管
CN205900503U (zh) 大角度陶瓷金属封装的高压、强流真空界面
CN108598868A (zh) 一种用于气体火花开关的电极结构及设计方法
CN105763096B (zh) 一种用于驱动消融毛细管放电的组合波电路
CN109301693A (zh) 一种碳纤维脉冲功率开关
CN111613970B (zh) 一种大容量四电极紫外预电离气体开关
RU2624000C2 (ru) Генератор высокочастотного излучения на основе разряда с полым катодом
CN1263080C (zh) 离子源
CN202094076U (zh) 电力电子脉冲变流用大功率类火花开关管
CN113745974A (zh) 一种四电极自触发陡化气体开关
CN105845123B (zh) 一种大功率水下等离子体强声源的放电电极头
CN109441746B (zh) 一种应用于真空弧推进器的自触发方法
Litvak et al. Development in Russia of 170 GHz gyrotron for ITER
CN210866108U (zh) 一种强流重复频率钛酸锶—碳纳米管介质阴极
Goodrich et al. High power opening switch operation on Hawk
Zhang et al. A miniaturized surface flash triggered vacuum switch with low trigger delay time and high working life
CN109378240B (zh) 一种激光烧蚀触发薄膜开关和方波发生器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant