CN109449761A - 触发开关和小型电磁驱动的两级高功率重频同步触发开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了触发开关和小型电磁驱动的两级高功率重频同步触发开关，触发开关包括设置在绝缘外壳内的两个开关主电极，两个开关主电极相向组装，两个开关主电极之间存在密封间隙，任意一个开关主电极沿其自身中心轴轴线开有中心轴孔，还包括一端连接有往复驱动装置的开关触发极(c)，在往复驱动装置的驱动下，开关触发极(c)以与开关主电极同轴的形式使得其另一端从中心轴孔内往复穿过该开关主电极进入密封间隙。

Description

触发开关和小型电磁驱动的两级高功率重频同步触发开关

技术领域

本发明涉及三电极开关应用于重频高功率脉冲驱动源的技术，主要涉及触发开关和小型电磁驱动的两级高功率重频同步触发开关。

背景技术

紧凑型重频高功率脉冲驱动源是近年来脉冲功率技术发展的重要方向。在紧凑型高功率重频脉冲驱动源中，触发开关是其关键部件之一。此开关重频工作性能、工作性能稳定性、可靠性、功率高低、体积大小对脉冲驱动源重频工作性能、稳定性、可靠性、输出功率高低和小型化程度有着重要的影响。

当前高功率重频脉冲驱动源装置中采用的触发开关基本都是电脉冲触发的三电极火花间隙开关。此类开关主要包括两个主电极和一个触发电极，为了提高开关工作电压，主电极间可以填充绝缘气体介质、绝缘液体介质，也可以是真空。常见的两种典型的三电极火花间隙开关原理是：触发电脉冲加载到触发电极上，触发电极与接地电极间电场显著增强而击穿，放电产生的紫外线和带电粒子引起两主电极间隙激发流注而击穿，开关导通。

这种技术存在以下技术缺陷：开关工作性能除了受开关本身影响外，还要受触发源输出的触发电脉冲性能的影响。对于开关本身，两主电极的结构、材料、电极表面光洁度、开关电极间距、填充的绝缘介质都会影响开关导通电压。当开关工作时，开关电极必然会由于导通放电而烧蚀，导致电极表面凸凹不平，随着工作次数越多，烧蚀程度越严重，工作时功率越高，烧蚀程度也越严重。因此，在重频、高功率工作条件下，电极烧蚀程度会逐步加深，此时开关静态击穿电压相比于初始时静态击穿电压会呈逐步下降趋势，下降到一定程度，就会出现触发电脉冲还未到达开关主电极就发生自击穿现象，此时触发源输出的触发电脉冲无法正确控制开关的正常重频工作，开关工作时序紊乱。为了延缓此类现象发生，可以适当增加开关两主电极初始间距，即适当提高开关的初始静态击穿电压，但提高太多容易出现触发脉冲到达也无法启动开关工作的现象，同样会出现开关工作时序紊乱，因此调整的范围很有限。综上所述，采用电脉冲触发的三电极火花间隙开关，很难实现开关在高功率条件下长时间稳定、可靠地重频工作。

在触发源方面，由于此类开关工作必须依靠外加的高压电脉冲来驱动，因此重频触发源必不可少。为了保证开关重频触发的可靠性，要求触发源输出的触发电脉冲电压较高(一般几十千伏)、前沿要快(一般几十ns)，而且还要重频工作，此类触发源的设计较为复杂，为了保证高压绝缘，体积必然较大，不利于重频高功率脉冲驱动源紧凑化、小型化。

发明内容

本发明目的是提供一种高功率高频触发开关和小型电磁驱动的两级高功率重频同步触发开关。

本发明通过下述技术方案实现：

触发开关，包括设置在绝缘外壳内的两个开关主电极，两个开关主电极相向组装，两个开关主电极之间存在密封间隙，其特征在于，任意一个开关主电极沿其自身中心轴轴线开有中心轴孔，还包括一端连接有往复驱动装置的开关触发极，在往复驱动装置的驱动下，开关触发极以与开关主电极同轴的形式使得其另一端从中心轴孔内往复穿过该开关主电极进入密封间隙。

所述触发开关在往复驱动装置的驱动下，存在非连接导通状态和非连接断开状态，

所述非连接导通状态为：所述开关触发极在往复驱动装置的作用下，开关触发极沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极靠近移动，当开关触发极从开关主电极内穿过进入密封间隙后，触发电脉冲加载到开关触发极，开关触发极与相对的开关主电极间电场增强而击穿，放电产生的紫外线和带电粒子引起两个开关主电极的之间密封间隙激发流注而击穿，两个开关主电极的之间导通；

所述非连接断开状态为：所述开关触发极在往复驱动装置的作用下，开关触发极沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极远离移动，当开关触发极从密封间隙内退回到开关主电极内，开关触发极与相对的开关主电极间电场显著降低，不进行放电，两个开关主电极的之间密封间隙停止击穿，两个开关主电极的之间断开。

所述触发开关在往复驱动装置的驱动下，存在连接导通状态和连接断开状态，

所述连接导通状态为：所述开关触发极在往复驱动装置的作用下，开关触发极沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极靠近移动，当开关触发极从开关主电极内穿过进入密封间隙后与相对的开关主电极连接，则两个开关主电极的之间导通；

所述连接断开状态为：所述开关触发极在往复驱动装置的作用下，开关触发极沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极远离移动，当开关触发极与相对的开关主电极间不连接，则两个开关主电极的之间断开。

所述往复驱动装置包括线圈和设置在线圈内部的磁体，所述磁体一端连接有驱动杆，所述驱动杆与开关触发极同轴线方向连接，所述线圈所接信号为电压低于或等于30V的交变信号。

所述交变信号的频率为0H_Z-50H_Z。

本发明的设计原理为：

本发明为了解决随着放电次数增多静态击穿电压下降造成开关无法正常工作和开关触发极需要外接较高触发电脉冲电压设备的问题。本发明采用了线圈、磁体外加电压低于或等于 30V的交变信号的电压共同构成了一个可以往复驱动开关触发极的往复驱动装置，该往复驱动装置是利用线圈产生交变磁场，磁体在交变磁场中交替受方向相反的磁场力作用而快速往返运动。采用这种驱动方式可以快速的执行往复运动。在该驱动下，本发明可以将2个开关主电极之间的距离扩大，同时由于本发明中的开关触发极采用穿过主电极的同轴形式，因此开关触发极可以有2种工作模式，第一种是外加触发电脉冲加载到开关触发极，而开关触发极不与主电极直接接触，从而导通2个开关主电极，第二种是不外加触发电脉冲到开关触发极，因此要求开关触发极与2个开关主电极接触导通。在本发明中，由于是同轴设置开关主电极与开关触发极，因此撞击模式是开关主电极与开关触发极的端面正面接触撞击，因此不会产生电弧，且正面接触撞击，不会对开关主电极造成弯曲损伤，将上述触发开关用作高功率重频同步触发开关时，如果将触发开关放置成触发极垂直于地面的状态下使用，还可以借助重力，让触发极能快速回位，因此可以有效的保证较高的频率的开断。在上述2种模式中，对于接触式的导通，由于不需要外加高电压的触发电脉冲，因此整个开关的频率只由交变磁场决定，且只与频率快慢有关，在整个开断过程中，无需考虑电压大小，在本发明中实现开断的驱动，只需30V以下就可以完成，具体可以低至25V就可以完成这个驱动工作。这样就可以将原本配置为高电压的触发电脉冲的信号源改为低电压的触发脉冲源，因此可以使得该脉冲源的体积大大减小。为了解决由于电极烧蚀引起开关静态自击穿电压下降，导致不受触发源控制，出现时序紊乱的问题，可以通过设置较大的主电极初始间距来提高静态自击穿电压(可提高一倍以上)。由于本发明开关的闭合和断开是通过触发极的机械运动驱动触发电极接通和断开主电极间隙来实现的，因此不会出现开关不导通现象，从而保证了开关在高功率条件下重频工作的稳定性、可靠性。此开关所需的用于产生交变磁场的交变信号电压低，只需30伏，因此触发模块体积小，有利于脉冲驱动源的小型化。而在非接触导通的情况下，由于击穿电压与距离存在直接的对应关系，一般距离小，击穿电压小，距离大，击穿电压大，在解决电极烧蚀引起开关静态自击穿电压下降问题时，本发明增大主电极初始间距来提高静态自击穿电压，为解决由于上述改进导致触发脉冲到达也无法启动开关工作的现象，而本发明由于触发极是运动的，因此可以由于触发极在运动过程中改变触发极与主电极直接的间距，从而使得其能自适应的达到触发距离，避免出现触发脉冲到达也无法启动开关工作的现象

虽然，在现有技术中，同样有为了解决使用对触发极外加高压电脉冲的问题，现有技术改造开关的火花导通为接触导通的设计，这种设计采用的技术是外接蓄电池和继电器，在外部指令下，继电器工作，直流回路导通，然后采用电磁铁吸合触发极，然后利用弹簧复位，而采用弹簧复位，由于复位速度慢，且可控性差，重复频率很低，也难以工作在一个稳定的频率下，因此工作频率也难以调节；在百千安量级、数十吉瓦以上的高功率应用中，这种接触导通方式形成很强的电弧，开关电极烧蚀严重，开关放电次数有限；此外，采用弹簧复位，由于弹簧本身为导电体，在数十吉瓦以上的高功率条件下，绝缘无法解决，一旦绝缘失效，极易造成继电器、蓄电池等外部控制电路损毁，因此这种技术无法应用到本领域中作为重频高功率脉冲驱动源的触发开关。另外，这种技术采用的接触导通的方式为：在2个主电极之间横向插入触发极，即2个主电极竖向叠放，而触发极则水平放置，在外部电磁铁的驱动下，触发极同时撞向2个主电极的端部。而在本领域中，为了获得重频高功率脉冲驱动源，需要采用较高频率的方式完成开关动作，即会在1s内产生很多次的撞击，以0Hz的频率为例，这种现有技术由于2个主电极和触发极采用的是垂直设置的方式，因此在1s内2个主电极会承受0次撞击，因此在1分钟时间内会产生20次的撞击，由于这个过程是连续的，这就会对2 个主电极造成不可恢复的损伤，另外，由于本发明技术领域是高功率脉冲，需要2个主电极在30kV、30kA的条件下工作，这种用一个触发极同时接触2个主电极的工作模式会导致产生较大的电弧，对主电极表面造成很多损伤，随着损伤的加重，这种同时接触2个主电极的接触的可靠性则会大大降低，而提高2个主电极之间的间隙，则需要增加触发极的直径才能保持其余主电极的接触，增加直径则意味着增加了触发极的重量，这会加重对主电极的侧向撞击。

鉴于上述技术问题，本发明采用了同轴驱动触发极的工作形式，这种形式，采用端面正面接触，受力为同轴线方向，触发极端部设计为半球面，减轻烧蚀，工作寿命长，从安全性上能得到保障，同时采用的驱动方式为线圈产生交变磁场，实现双向驱动，从而驱动交变控制器内部磁体快速往复运动，双向驱动均可控，开关工作频率可调、可控；磁体与触发极间由绝缘支撑盘、绝缘支撑杆连接，确保在数十吉瓦高功率应用中有效绝缘，因此可以说这种交变磁场的双向驱动与同轴的设计，能有效的组合后，能实现快速开断，开关工作可靠性高、寿命长、重频工作频率可调、可控，可用于百千伏、百千安量级以上高功率场合。

小型电磁驱动的两级高功率重频同步触发开关，包括绝缘支撑骨架，所述绝缘支撑骨架内设置有两组开关主电极，每组开关主电极包括相向组装的两个开关主电极；两个开关主电极之间存在密封间隙，还包括两个分别与两组开关主电极一一匹配的开关触发极，每组开关主电极中任意一个开关主电极沿其自身中心轴轴线开有中心轴孔，两个开关触发极分别装配在对应开关主电极的中心轴孔内；还包括驱动支撑骨架，所述驱动支撑骨架外装有往复驱动装置，所述往复驱动装置的输出轴连接有位于驱动支撑骨架内部的总动支撑杆；所述绝缘支撑骨架内还设置有连杆组件，所述两个开关触发极同时装配在连杆组件上，总动支撑杆总驱动连接于连杆组件；在往复驱动装置的驱动下，两个开关触发极分别以与对应开关主电极同轴的形式使得其一端从中心轴孔内往复穿过该开关主电极进入密封间隙。

在上述结构中，可以看出，其结构是利用2个上述触发开关组合构成，在上述结构中，采用1个驱动源，同时驱动一个连杆组件，而2个触发开关的触发极同步设置在连杆组件上，那么在这种条件下，相对于是2个触发开关的运动是同步的，因此可以完成两级高功率重频同步触发的过程。

优选的，所述两个开关触发极的轴线同轴设置或轴线平行设置。

优选的，所述两个开关触发极同轴线设置，所述连杆组件包括与总动支撑杆连接的第二级绝缘支撑盘，所述第二级绝缘支撑盘上连接有绝缘支撑杆，绝缘支撑杆上连接有第一级绝缘支撑盘，所述第一级绝缘支撑盘上连接有绝缘连接杆，其中第二级绝缘支撑盘与第一级绝缘支撑盘平行设置，两个开关触发极、总动支撑杆、绝缘支撑杆、绝缘连接杆轴线互相平行，两个开关触发极中有1个开关触发极连接到绝缘连接杆远离第一级绝缘支撑盘的一端上，另一个开关触发极连接到第二级绝缘支撑盘远离总动支撑杆的一侧上。在这个结构中，通过总动支撑杆、绝缘支撑杆、绝缘连接杆、第二级绝缘支撑盘与第一级绝缘支撑盘组成了一个连杆。2个触发极则被同轴的驱动。

优选的，所述两个开关触发极轴线平行设置，所述连杆组件包括与总动支撑杆连接的第二级绝缘支撑盘，两个开关触发极通过第二级绝缘支撑盘与总动支撑杆连接；两个开关触发极的轴线与总动支撑杆平行设置。在这种结构中，相对于是2个触发极被1个推板同步推动。

优选的，所述往复驱动装置包括线圈和设置在线圈内部的磁体，所述磁体作为往复驱动装置的输出轴，其一端与总动支撑杆连接，所述线圈所接信号为交变信号，交变信号的电压低于或等于30V、频率为0H_Z-50H_Z。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明利用磁体在交变磁场中交替受方向相反的磁场力作用而快速往返运动，带动两级开关触发电极在开关两主电极间快速同步往返运动，实现两级开关快速同步闭合和断开，从而实现两级开关的重频同步工作。本发明已经成功应用于紧凑型重频Marx发生器中，作为Marx发生器前两级触发开关，重复频率可达50Hz，此种触发开关工作电压可达30kV以上，导通电流可达30kA以上。电磁驱动的两级高功率重频同步触发开关系统主要由触发开关和触发模块两部分组成。触发开关的线圈与触发模块输出通过导线连接，采用上述结构可以使得触发模块可以采用较低电压的模块，因此无需结构体积较大的触发模块。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为单个触发开关的结构图。

图2为两级高功率重频同步触发开关的立体图。

图3为两级高功率重频同步触发开关处于初始状态下触发极未伸出主电极的视图。

图4为两级高功率重频同步触发开关处于运动状态下触发极伸出主电极的视图。

图中的附图标记表示为：1、绝缘支撑骨架；2、驱动支撑骨架；3、第一级开关主电极A； 4、第一级开关主电极B；5、第一级开关触发极；61、第二级开关主电极A；62、第二级开关主电极B；7、第二级开关触发极；8、第一级开关触发极导引盘；9、第二级开关触发极导引盘；10、绝缘连接杆；11、第一级绝缘支撑盘；12、第二级绝缘支撑盘；13、绝缘连接杆固定螺母；14、绝缘支撑杆；15、绝缘支撑杆固定螺母；16、总动支撑杆；17、线圈；18、磁体；19、导线；20、触发模块；a、开关主电极A；b、开关主电极B；c、开关触发极；d、驱动杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，触发开关，包括设置在绝缘外壳内的两个开关主电极，两个开关主电极相向组装，两个开关主电极之间存在密封间隙，其特征在于，任意一个开关主电极沿其自身中心轴轴线开有中心轴孔，还包括一端连接有往复驱动装置的开关触发极c，在往复驱动装置的驱动下，开关触发极c以与开关主电极同轴的形式使得其另一端从中心轴孔内往复穿过该开关主电极进入密封间隙。2个开关主电极分别为开关主电极Aa、开关主电极Bb。此处的绝缘外壳可以为绝缘支撑骨架1。

所述触发开关在往复驱动装置的驱动下，存在非连接导通状态和非连接断开状态，

所述非连接导通状态为：所述开关触发极c在往复驱动装置的作用下，开关触发极c沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极靠近移动，当开关触发极c从开关主电极内穿过进入密封间隙后，触发电脉冲加载到开关触发极c，开关触发极c与相对的开关主电极间电场增强而击穿，放电产生的紫外线和带电粒子引起两个开关主电极的之间密封间隙激发流注而击穿，两个开关主电极的之间导通；

所述非连接断开状态为：所述开关触发极c在往复驱动装置的作用下，开关触发极c沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极远离移动，当开关触发极c从密封间隙内退回到开关主电极内，开关触发极c与相对的开关主电极间电场显著降低，不进行放电，两个开关主电极的之间密封间隙停止击穿，两个开关主电极的之间断开。

所述触发开关在往复驱动装置的驱动下，存在连接导通状态和连接断开状态，

所述连接导通状态为：所述开关触发极c在往复驱动装置的作用下，开关触发极c沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极靠近移动，当开关触发极c从开关主电极内穿过进入密封间隙后与相对的开关主电极连接，则两个开关主电极的之间导通；

所述连接断开状态为：所述开关触发极c在往复驱动装置的作用下，开关触发极c沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极远离移动，当开关触发极c与相对的开关主电极间不连接，则两个开关主电极的之间断开。

所述往复驱动装置包括线圈17和设置在线圈内部的磁体18，所述磁体18一端连接有驱动杆d，所述驱动杆与开关触发极c同轴线方向连接，所述线圈17所接信号为电压低于或等于30V的交变信号。

所述交变信号的频率为0H_Z-50H_Z。

本发明的设计原理为：

本发明为了解决随着放电次数增多静态击穿电压下降造成开关无法正常工作和开关触发极需要外接较高触发电脉冲电压设备的问题。本发明采用了线圈17、磁体18外加电压低于或等于30V的交变信号的电压共同构成了一个可以往复驱动开关触发极的往复驱动装置，该往复驱动装置是利用线圈17产生交变磁场，磁体在交变磁场中交替受方向相反的磁场力作用而快速往返运动。采用这种驱动方式可以快速的执行往复运动。在该驱动下，本发明可以将 2个开关主电极之间的距离扩大，同时由于本发明中的开关触发极采用穿过主电极的同轴形式，因此开关触发极可以有2种工作模式，第一种是外加触发电脉冲加载到开关触发极，而开关触发极不与主电极直接接触，从而导通2个开关主电极，第二种是不外加触发电脉冲到开关触发极，因此要求开关触发极与2个开关主电极接触导通。在本发明中，由于是同轴设置开关主电极与开关触发极，因此撞击模式是开关主电极与开关触发极的端面正面接触撞击，因此不会产生电弧，且正面接触撞击，不会对开关主电极造成弯曲损伤，且，使用上述触发开关用于高功率重频同步触发开关时，需要将触发开关放置成触发极垂直于地面的状态下使用，因此还可以借助重力，让触发能快速回位，因此可以有效的保证较高的频率的开断。在上述2种模式中，对于接触式的导通，由于不需要外加高电压的触发电脉冲，因此整个开关的频率只需要交变磁场决定，且只能频率快慢有关，在整个开断过程中，无需考虑电压大小，在本发明中实现开断的驱动，只需30V以下就可以完成，具体可以低至25V就可以完成这个驱动工作。这样就可以将原本配置为高电压的触发电脉冲的信号源改为低电压的触发脉冲源，因此可以使得该脉冲源的体积大幅减小。为了解决由于电极烧蚀引起开关静态自击穿电压下降，导致不受触发源控制，出现时序紊乱的问题，可以通过设置较大的主电极初始间距来提高静态自击穿电压。由于本发明开关的闭合和断开是通过触发极的机械运动驱动触发电极接通和断开主电极间隙来实现的，因此不会出现开关不导通现象，从而保证了开关在高功率条件下重频工作的稳定性、可靠性。此开关所需的用于产生交变磁场的双极性信号电压低，只需30伏，因此触发模块体积小，有利于脉冲驱动源的小型化。而在非接触导通的情况下，由于击穿电压与距离存在直接的对应关系，一般距离小，击穿电压小，距离大，击穿电压大，在解决电极烧蚀引起开关静态自击穿电压下降问题时，本发明增大主电极初始间距来提高静态自击穿电压，为解决由于上述改进导致触发脉冲到达也无法启动开关工作的现象，而本发明由于触发极是运动的，因此可以由于触发极在运动过程中改变触发极与主电极直接的间距，从而使得其能自适应的达到触发距离，避免出现触发脉冲到达也无法启动开关工作的现象。

虽然，在现有技术中，同样有为了解决使用对触发极外加高压电脉冲的问题，现有技术改造开关的火花导通为接触导通的设计，这种设计采用的技术是外接蓄电池和继电器，在外部指令下，继电器工作，直流回路导通，然后采用电磁铁吸合触发极，然后利用弹簧复位，而采用弹簧复位，由于复位速度慢，且可控性差，重复频率很低，也难以工作在一个稳定的频率下，因此工作频率也难以调节；在百千安量级、数十吉瓦以上的高功率应用中，这种接触导通方式形成很强的电弧，开关电极烧蚀严重，开关放电次数有限；此外，采用弹簧复位，由于弹簧本身为导电体，在数十吉瓦以上的高功率条件下，绝缘无法解决，一旦绝缘失效，极易造成继电器、蓄电池等外部控制电路损毁，因此这种技术无法应用到本领域中作为重频高功率脉冲驱动源的触发开关。另外，这种技术采用的接触导通的方式为：在2个主电极之间横向插入触发极，即2个主电极竖向叠放，而触发极则水平放置，在外部电磁铁的驱动下，触发极同时撞向2个主电极的端部。而在本领域中，为了获得重频高功率脉冲驱动源，需要采用较高频率的方式完成开关动作，即会在1s内产生很多次的撞击，以0Hz的频率为例，这种现有技术由于2个主电极和触发极采用的是垂直设置的方式，因此在1s内2个主电极会承受0次撞击，因此在1分钟时间内会产生20次的撞击，由于这个过程是连续的，这就会对2 个主电极造成不可恢复的损伤，另外，由于本发明技术领域是高功率脉冲，需要2个主电极在30kV、30kA的条件下工作，这种用一个触发极同时接触2个主电极的工作模式会导致产生较大的电弧，对主电极表面造成很多损伤，随着损伤的加重，这种同时接触2个主电极的接触的可靠性则会大大降低，而提高2个主电极之间的间隙，则需要增加触发极的直径才能保持其余主电极的接触，增加直径则意味着增加了触发极的重量，这会加重对主电极的侧向撞击。

鉴于上述技术问题，本发明采用了同轴驱动触发极的工作形式，这种形式，采用端面正面接触，受力为同轴线方向，触发极端部设计为半球面，减轻烧蚀，工作寿命长，从安全性上能得到保障，同时采用的驱动方式为线圈产生交变磁场，实现双向驱动，从而驱动，交变控制器内部磁体快速往复运动，双向驱动均可控，开关工作频率可调、可控；磁体与触发极间由绝缘支撑盘、绝缘支撑杆连接，确保在数十吉瓦高功率应用中有效绝缘，因此可以说这种交变磁场的双向驱动与同轴的设计，能有效的组合后，能实现快速开断，开关工作可靠性高、寿命长、重频工作频率可调、可控，可用于百千伏、百千安量级以上高功率场合。

实施例2

如图2、图3、图4所示，小型电磁驱动的两级高功率重频同步触发开关，

包括绝缘支撑骨架1，所述绝缘支撑骨架内设置有两组开关主电极，每组开关主电极包括相向组装的两个开关主电极；两个开关主电极之间存在密封间隙，还包括两个分别与两组开关主电极一一匹配的开关触发极，每组开关主电极中任意一个开关主电极沿其自身中心轴轴线开有中心轴孔，两个开关触发极分别装配在对应开关主电极的中心轴孔内；还包括驱动支撑骨架2，所述驱动支撑骨架外装有往复驱动装置，所述往复驱动装置的输出轴连接有位于驱动支撑骨架内部的总动支撑杆16；所述绝缘支撑骨架内还设置有连杆组件，所述两个开关触发极同时装配在连杆组件上，总动支撑杆总驱动连接于连杆组件；在往复驱动装置的驱动下，两个开关触发极分别以与对应开关主电极同轴的形式使得其一端从中心轴孔内往复穿过该开关主电极进入密封间隙。优选的，所述往复驱动装置包括线圈17和设置在线圈内部的磁体18，所述磁体18作为往复驱动装置的输出轴，其一端与总动支撑杆16连接，所述线圈 17所接信号为交变信号，交变信号的电压低于或等于30V、频率为0H_Z-50H_Z。

在上述结构中，可以看出，其结构是利用2个上述触发开关组合构成，在上述结构中，采用1个驱动源，同时驱动一个连杆组件，而2个触发开关的触发极同步设置在连杆组件上，那么在这种条件下，相对于是2个触发开关的运动是同步的，因此可以完成两级高功率重频同步触发的过程。

优选的，所述两个开关触发极的轴线同轴设置或轴线平行设置。

实施例3

如图2，在实施例2的基础上，所述两个开关触发极同轴线设置，所述连杆组件包括与总动支撑杆连接的第二级绝缘支撑盘12，所述第二级绝缘支撑盘12上连接有绝缘支撑杆14，绝缘支撑杆14上连接有第一级绝缘支撑盘11，所述第一级绝缘支撑盘11上连接有绝缘连接杆10，其中第二级绝缘支撑盘12与第一级绝缘支撑盘11平行设置，两个开关触发极、总动支撑杆16、绝缘支撑杆14、绝缘连接杆10轴线互相平行，两个开关触发极中有1个开关触发极连接到绝缘连接杆10远离第一级绝缘支撑盘11的一端上，另一个开关触发极连接到第二级绝缘支撑盘12远离总动支撑杆的一侧上。在这个结构中，通过总动支撑杆16、绝缘支撑杆14、绝缘连接杆10、第二级绝缘支撑盘12与第一级绝缘支撑盘11组成了一个连杆。2 个触发极则被同轴的驱动。具体的，如图3所示，触发开关主要由绝缘支撑骨架1和2、第一级开关主电极3和4、第一级开关触发极5、第二级开关主电极5和6、第二级开关触发极 7、开关触发极导引盘8和9、绝缘连接杆10、绝缘支撑盘11和12、绝缘连接杆固定螺母13、四根绝缘支撑杆14、绝缘支撑杆固定螺母15、第二级开关触发极固定螺母16、线圈17、磁体18、导线19、触发模块20组成。

具体的，两级开关主电极分别为：第一级开关主电极A3、第一级开关主电极B4、第二级开关主电极A61和第二级开关主电极B62通过螺纹固定于绝缘支撑骨架1上。其中第一级开关主电极A3、第一级开关主电极B4结构尺寸一致；第二级开关主电极A61和第二级开关主电极B62结构、尺寸一致。第一级开关主电极B4、第二级开关主电极B62各自中心设计为通孔，使得第一级开关触发极5能穿过第一级开关主电极B4的通孔，第二级开关触发极能穿过第二级开关主电极B62的通孔，并能自由运动。第一级开关触发极5通过螺纹与绝缘连接杆10连接，并通过绝缘连接杆固定螺母13固定于第一级绝缘支撑盘11上，第一级绝缘支撑盘11和第二级绝缘支撑盘12通过4根绝缘支撑杆14及相应的绝缘支撑杆固定螺母15 连接固定，4根绝缘支撑杆分别穿过绝缘支撑骨架1的4个通孔，并可以沿轴向自由运动，第二级开关触发极7通过第二级开关触发极固定螺母固定于第二级绝缘支撑盘12上，第二级绝缘支撑盘12通过总动支撑杆与磁体18通过螺纹连接固定，线圈17的输入通过两根导线 19与触发模块20的输出连接。安装时要确保两级开关主电极间距一致，如图3所示，静态时，第一级开关触发极5和第二级开关触发极7端部均分别与第一级开关主电极B4和第二级开关主电极B表面平齐，从而有利于两级开关同步闭合和断开。触发模块主要是双极性触发脉冲产生电路，其功能是产生双极性电脉冲输出，通过2个端口输出。该触发电路集成于一个密闭的金属盒内，能有效避免外界的电磁干扰。2个端口输出通过两根导线与触发开关的线圈17输入相连。触发模块产生的交变信号加载到线圈上，在线圈内交替产生方向相反的磁场，从而对置于其中的磁体18交替产生方向相反的磁场力，驱动磁体往返运动，带动开关触发极往返运动，从而快速接通和断开开关两主电极间隙，实现开关的导通和闭合。

实施例4

实施例2的基础上，可以参考图2，本实施例未给出具体图，相对于将图2中的连杆结构中只保留第二级绝缘支撑盘12，让2个在开关触发极同时安装在第二级绝缘支撑盘12上，两组开关主电极成上下并列形式，所述两个开关触发极轴线平行设置，所述连杆组件包括与总动支撑杆连接的第二级绝缘支撑盘12，两个开关触发极通过第二级绝缘支撑盘12与总动支撑杆连接；两个开关触发极的轴线与总动支撑杆平行设置。在这种结构中，相对于是2个触发极被1个推板同步推动。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.触发开关，包括设置在绝缘外壳内的两个开关主电极，两个开关主电极相向组装，两个开关主电极之间存在密封间隙，其特征在于，任意一个开关主电极沿其自身中心轴轴线开有中心轴孔，还包括一端连接有往复驱动装置的开关触发极(c)，在往复驱动装置的驱动下，开关触发极(c)以与开关主电极同轴的形式使得其另一端从中心轴孔内往复穿过该开关主电极进入密封间隙。

2.根据权利要求1所述的触发开关，其特征在于，所述触发开关在往复驱动装置的驱动下，存在非连接导通状态和非连接断开状态，

所述非连接导通状态为：所述开关触发极(c)在往复驱动装置的作用下，开关触发极(c)沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极靠近移动，当开关触发极(c)从开关主电极内穿过进入密封间隙后，触发电脉冲加载到开关触发极(c)，开关触发极(c)与相对的开关主电极间电场增强而击穿，放电产生的紫外线和带电粒子引起两个开关主电极的之间密封间隙激发流注而击穿，两个开关主电极的之间导通；

所述非连接断开状态为：所述开关触发极(c)在往复驱动装置的作用下，开关触发极(c)沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极远离移动，当开关触发极(c)从密封间隙内退回到开关主电极内，开关触发极(c)与相对的开关主电极间电场显著降低，不进行放电，两个开关主电极的之间密封间隙停止击穿，两个开关主电极的之间断开。

3.根据权利要求1所述的触发开关，其特征在于，所述触发开关在往复驱动装置的驱动下，所述触发开关在往复驱动装置的驱动下，存在连接导通状态和连接断开状态，

所述连接导通状态为：所述开关触发极(c)在往复驱动装置的作用下，开关触发极(c)沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极靠近移动，当开关触发极(c)从开关主电极内穿过进入密封间隙后与相对的开关主电极连接，则两个开关主电极的之间导通；

所述连接断开状态为：所述开关触发极(c)在往复驱动装置的作用下，开关触发极(c)沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极远离移动，当开关触发极(c)与相对的开关主电极间不连接，则两个开关主电极的之间断开。

4.根据权利要求1所述的触发开关，其特征在于，所述往复驱动装置包括线圈(17)和设置在线圈内部的磁体(18)，所述磁体(18)一端连接有驱动杆(d)，所述驱动杆与开关触发极(c)同轴线方向连接，所述线圈(17)所接信号为电压低于或等于30V的双极性交变信号。

5.根据权利要求4所述的触发开关，其特征在于，所述交变信号的频率为0H_Z-50H_Z。

6.小型电磁驱动的两级高功率重频同步触发开关，其特征在于，包括绝缘支撑骨架(1)，所述绝缘支撑骨架内设置有两组开关主电极，每组开关主电极包括相向组装的两个开关主电极；两个开关主电极之间存在密封间隙，还包括两个分别与两组开关主电极一一匹配的开关触发极，每组开关主电极中任意一个开关主电极沿其自身中心轴轴线开有中心轴孔，两个开关触发极分别装配在对应开关主电极的中心轴孔内；还包括驱动支撑骨架(2)，所述驱动支撑骨架外装有往复驱动装置，所述往复驱动装置的输出轴连接有位于驱动支撑骨架内部的总动支撑杆(16)；所述绝缘支撑骨架内还设置有连杆组件，所述两个开关触发极同时装配在连杆组件上，总动支撑杆总驱动连接于连杆组件；在往复驱动装置的驱动下，两个开关触发极分别以与对应开关主电极同轴的形式使得其一端从中心轴孔内往复穿过该开关主电极进入密封间隙。

7.根据权利要求6所述的触发开关，其特征在于：所述两个开关触发极的轴线同轴设置或轴线平行设置。

8.根据权利要求6所述的触发开关，其特征在于：所述两个开关触发极同轴线设置，所述连杆组件包括与总动支撑杆连接的第二级绝缘支撑盘(12)，所述第二级绝缘支撑盘(12)上连接有绝缘支撑杆(14)，绝缘支撑杆(14)上连接有第一级绝缘支撑盘(11)，所述第一级绝缘支撑盘(11)上连接有绝缘连接杆(10)，其中第二级绝缘支撑盘(12)与第一级绝缘支撑盘(11)平行设置，两个开关触发极、总动支撑杆(16)、绝缘支撑杆(14)、绝缘连接杆(10)轴线互相平行，两个开关触发极中有1个开关触发极连接到绝缘连接杆(10)远离第一级绝缘支撑盘(11)的一端上，另一个开关触发极连接到第二级绝缘支撑盘(12)远离总动支撑杆的一侧上。

9.根据权利要求6所述的触发开关，其特征在于：所述两个开关触发极轴线平行设置，所述连杆组件包括与总动支撑杆连接的第二级绝缘支撑盘(12)，两个开关触发极通过第二级绝缘支撑盘(12)与总动支撑杆连接；两个开关触发极的轴线与总动支撑杆平行设置。

10.根据权利要求6所述的触发开关，其特征在于：所述往复驱动装置包括线圈(17)和设置在线圈内部的磁体(18)，所述磁体(18)作为往复驱动装置的输出轴，其一端与总动支撑杆(16)连接，所述线圈(17)所接信号为双极性交变信号，双极性交变信号的电压低于或等于30V、频率为0H_Z-50H_Z。