CN110233429B - 用于吸附高功率气体火花开关中电极熔蚀产物的磁力陷阱 - Google Patents

用于吸附高功率气体火花开关中电极熔蚀产物的磁力陷阱 Download PDF

Info

Publication number
CN110233429B
CN110233429B CN201910599794.0A CN201910599794A CN110233429B CN 110233429 B CN110233429 B CN 110233429B CN 201910599794 A CN201910599794 A CN 201910599794A CN 110233429 B CN110233429 B CN 110233429B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
permanent magnet
magnetic trap
switch
gas spark
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.)
Active
Application number
CN201910599794.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110233429A (zh
Inventor
李晓昂
吕玉芳
张乔根
宋佳洁
刘琳
袁勰雨
孙昊晨
刘轩东
赵军平
文韬
庞磊
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.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
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 Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201910599794.0A priority Critical patent/CN110233429B/zh
Publication of CN110233429A publication Critical patent/CN110233429A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110233429B publication Critical patent/CN110233429B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • 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
    • 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
    • H01T1/24—Selection of materials for electrodes
    • 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
    • H01T14/00—Spark gaps not provided for in groups H01T2/00 - H01T13/00

Landscapes

  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Abstract

本公开揭示了一种用于吸附高功率气体火花开关中电极熔蚀产物的磁力陷阱，包括：高功率气体火花开关和磁力陷阱；所述高功率气体火花开关包括第一主电极、第二主电极、触发电极、上开关外壳、下开关外壳、第一电极拉杆、第二电极拉杆、第一电极固定螺母和第二电极固定螺母；所述磁力陷阱包括第一永磁体、第二永磁体。本公开通过在气体火花开关电极附近安装永磁体，用以在开关腔体内施加一定强度的稳定磁场，在不影响气体开关间隙放电特性的条件下，对含铁的电极熔蚀产物产生磁化作用，使其吸附在永磁体附近，从而形成电极熔蚀产物的磁力陷阱，达到电极熔蚀产物捕获的目的和效果。

Description

用于吸附高功率气体火花开关中电极熔蚀产物的磁力陷阱
技术领域
本公开属于脉冲功率技术领域，具体涉及一种用于吸附高功率气体火花开关中电极熔蚀产物的磁力陷阱。
背景技术
脉冲功率技术在惯性约束聚变、高功率粒子束等国防技术领域和医疗器械消毒、废气处理等民用技术领域具有广泛的应用前景。气体火花开关因通流大、结构简单、易维护等特点而成为脉冲功率领域最常用、最具潜力的开关类型。但是，气体火花开关面临电极熔蚀的问题，即在放电过程中，炙热的放电通道与电极材料发生剧烈的热和力作用，导致电极材料局部过热相变和受力移除，从而形成电极熔蚀产物，包括金属蒸汽冷凝粉末、熔融液滴凝固的金属颗粒等。熔蚀产物尺寸各异、且分布于气体火花开关的不同位置，不易排出，可能引发气体开关的异常放电，影响开关的稳定性和寿命。
国内外学者针对不同电极材料对电极熔蚀产物的影响，发现钨镍铁合金电极具有很强的抵抗电极熔蚀的能力，具有一定的应用前景，但是在高功率条件下仍然存在较严重的电极熔蚀，并产生一定量的电极熔蚀产物，从而影响气体火花开关的工作性能和使用寿命，因此亟需针对性提出解决措施。
钨镍铁合金电极材料中，铁的熔点相对较低，因此，电极熔蚀过程中铁会优先发生相变和移除，形成的电极熔蚀产物中也含有较高的铁含量，在外施磁场的作用下可发生磁化并受到电磁力的作用。
发明内容
针对上述问题，本公开的目的在于提供一种用于吸附高功率气体火花开关中电极的磁力陷阱，通过在气体开关电极附近安装永磁体，用以在开关腔体内施加一定强度的稳定磁场，在不影响气体开关间隙放电特性的前提下，对含铁的电极熔蚀产物产生磁化作用使其吸附在永磁体附近，从而形成电极熔蚀产物的磁力陷阱，达到电极熔蚀产物捕获的目的和效果。
本公开的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于吸附高功率气体火花开关中电极熔蚀产物的磁力陷阱，包括：高功率气体火花开关和磁力陷阱；其中，
所述高功率气体火花开关包括第一主电极、第二主电极、触发电极、上开关外壳、下开关外壳、第一电极拉杆、第二电极拉杆、第一电极固定螺母和第二电极固定螺母，
所述第一主电极通过所述第一电极拉杆和所述第一电极固定螺母固定连接，
所述第二主电极通过所述第二电极拉杆和所述第二电极固定螺母固定连接，
所述触发电极的两端通过所述上开关外壳和所述下开关外壳压紧固定；
所述磁力陷阱包括第一永磁体、第二永磁体，
所述第一永磁体固定于所述触发电极上，用于在所述高功率气体火花开关的腔体的上半部分产生恒定磁场形成第一磁力陷阱对电极熔蚀产物进行吸附，
所述第二永磁体固定于所述开关外壳上，用于在所述高功率气体火花开关的腔体的下半部分产生恒定磁场形成第二磁力陷阱对电极熔蚀产物进行吸附。
优选的，所述磁力陷阱还包括环氧垫圈，所述环氧垫圈位于所述第一永磁体和所述触发电极之间，用于抑制所述第一永磁体对所述触发电极的磁化作用。
优选的，所述第一永磁体和所述第二永磁体为钕铁硼磁铁。
优选的，所述第一永磁体和所述第二永磁体为环状。
优选的，所述第一永磁体和所述第二永磁体的截面积为1mm2～10mm2。
优选的，所述第一永磁体和所述第二永磁体通过强力胶粘接或压板固定的方式分别固定于所述触发电极和所述下开关外壳上。
优选的，所述第一主电极、第二主电极和所述触发电极为钨镍铁合金。
本公开还提供一种对高功率气体火花开关中电极熔蚀产物进行吸附的方法，包括如下步骤：
S1：在触发电极两侧设置第一永磁体形成第一磁力陷阱，通过第一磁力陷阱的磁化作用对电极熔蚀产物进行吸附；
S2：在所述第一永磁体和所述触发电极之间设置环氧垫圈；
S3：在气体开关外壳上设置第二永磁体形成第二磁力陷阱，通过第二磁力陷阱的磁化作用对电极熔蚀产物进行吸附。
优选的，所述第一永磁体和所述第二永磁体为钕铁硼磁铁。
优选的，所述第一永磁体和所述第二永磁体为环状。
与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
通过在气体开关电极附近安装永磁体，用以在开关腔体内施加一定强度的稳定磁场，在不影响气体开关间隙放电特性的条件下，对含铁的电极熔蚀产物产生磁化作用，使其吸附在永磁体附近，从而形成电极熔蚀产物的磁力陷阱，达到电极熔蚀产物捕获的目的和效果，可大幅减小颗粒诱发的开关自放电概率，显著提高开关工作的稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本公开提供的一种高功率气体火花开关钨镍铁合金电极熔蚀产物的磁力陷阱的结构示意图；
图2是本公开提供的一种对高功率气体火花开关中电极熔蚀产物进行吸附的方法流程图。
附图标记说明如下：
1-1、第一主电极；1-2、第二主电极；2、触发电极；3-1、上开关外壳；3-2、下开关外壳；4-1、第一电极拉杆；4-2、第二电极拉杆；5-1、第一电极固定螺母；5-2、第二电极固定螺母；6-1、第一永磁体；6-2第二永磁体；7-环氧垫圈。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本公开的技术方案进行详细说明，以使本公开的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本公开的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示，本公开提供一种用于吸附高功率气体火花开关中电极熔蚀产物的磁力陷阱，包括：高功率气体火花开关和磁力陷阱；其中，
所述高功率气体火花开关包括第一主电极1-1、第二主电极1-2、触发电极2、上开关外壳3-1、下开关外壳3-2、第一电极拉杆4-1、第二电极拉杆4-2、第一电极固定螺母5-1和第二电极固定螺母5-2，
所述第一主电极1-1通过所述第一电极拉杆4-1和所述第一电极固定螺母5-1固定连接，
所述第二主电极1-2通过所述第二电极拉杆4-2和所述第二电极固定螺母5-2固定连接，
所述触发电极2的两端通过所述上开关外壳3-1和所述下开关外壳3-2压紧固定；
所述磁力陷阱包括第一永磁体6-1、第二永磁体6-2，
所述第一永磁体6-1固定于所述触发电极2上，用于在所述高功率气体火花开关的腔体的上半部分产生恒定磁场形成第一磁力陷阱对电极熔蚀产物进行吸附，
所述第二永磁体6-2固定于所述下开关外壳3-2上，用于在所述高功率气体火花开关的腔体的下半部分产生恒定磁场形成第二磁力陷阱对电极熔蚀产物进行吸附。
本实施例中，由钨镍铁合金作为材料的电极在熔蚀过程中产生的铁磁性材料在磁场中会迅速产生磁化作用(即分子电流由无序排列转变为有序定向排列的过程)，此时，分子电流在磁场中受到安培力。当分子电流无需排列时，安培力相互抵消，相当于不受力；但当分子电流有序排列时，安培力的各个分量无法抵消，从而导致铁磁性材料在磁场中受到力作用而吸附到永磁体附近，从而形成电极熔蚀产物的磁力陷阱，实现对电极熔蚀产物中铁磁性材料的捕获。
另一个实施例中，所述磁力陷阱还包括环氧垫圈7，所述环氧垫圈7位于所述第一永磁体6-1和所述触发电极2之间，用于抑制所述第一永磁体6-1对所述触发电极2的磁化作用。
本实施例中，若第一永磁体6-1和触发电极2直接接触，将会对触发电极2产生较强的磁化作用，此时，触发电极2大部分表面区域的磁场强度上升，会与第一永磁体6-1产生相似的效果(即吸附含铁的熔蚀产物)。一旦触发电极2吸附熔蚀产物，仍可能影响开关自放电特性和运行稳定性，这是气体火花开关在使用过程中无法接受的，因此，为了保证第一永磁体6-1的绝对主导作用，为了保证含铁的熔蚀产物几乎能够全部被第一永磁体6-1吸引和束缚，需要用绝缘物质对第一永磁体6-1和触发电极2进行隔离。
另一个实施例中，所述第一永磁体6-1和所述第二永磁体6-2为钕铁硼磁铁。
本实施例中，钕铁硼磁铁为至目前为止在常温下具有最强磁力的永久磁铁，因此，采用，钕铁硼磁铁作为永磁体，能够对钨镍铁合金电极熔蚀产物中的铁元素产生极强的吸附效果。
另一个实施例中，所述第一永磁体6-1和所述第二永磁体6-2为环状。
本实施例中，环状永磁体所产生的空间磁场的特征是：环状中心区域的磁场强度很小，而环状表面的磁场强度很大，能够有效的减小永磁体对电极的磁化作用，减小电极对熔蚀产物的吸附。
另一个实施例中，所述第一永磁体6-1和所述第二永磁体6-2的截面积为1mm2～10mm2。
另一个实施例中，所述第一永磁体6-1和所述第二永磁体6-2通过强力胶粘接或压板固定的方式分别固定于所述触发电极2和所述下开关外壳3-2上。
另一个实施例中，所述第一主电极1-1、第二主电极1-2和所述触发电极2为钨镍铁合金。
另一个实施例中，如图2所示，本公开还提供一种对高功率气体火花开关中电极熔蚀产物进行吸附的方法，包括如下步骤：
S1：在触发电极两侧设置第一永磁体形成第一磁力陷阱，通过第一磁力陷阱的磁化作用对电极熔蚀产物进行吸附；
S2：在所述第一永磁体和所述触发电极之间设置环氧垫圈；
S3：在气体开关外壳上设置第二永磁体形成第二磁力陷阱，通过第二磁力陷阱的磁化作用对电极熔蚀产物进行吸附。
本实施例中，第一永磁体能够在气体火花开关腔体上半部分产生恒定磁场，从而形成第一磁力陷阱，电极熔蚀产物中的铁磁性材料在磁力作用下被吸附到第一永磁体周围，从而实现对铁磁性材料的捕获；同理，第二永磁体能够在气体火花开关腔体下半部分产生恒定磁场，从而形成第二磁力陷阱，电极熔蚀产物中的铁磁性材料在磁力作用下被吸附到第二永磁体周围，从而实现对铁磁性材料的捕获。
另一个实施例中，所述第一永磁体和所述第二永磁体为钕铁硼磁铁。
另一个实施例中，所述第一永磁体和所述第二永磁体为环状。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (8)

1.一种用于吸附高功率气体火花开关中电极熔蚀产物的磁力陷阱，包括：高功率气体火花开关和磁力陷阱；其中，
所述高功率气体火花开关包括第一主电极、第二主电极、触发电极、上开关外壳、下开关外壳、第一电极拉杆、第二电极拉杆、第一电极固定螺母和第二电极固定螺母，
所述第一主电极通过所述第一电极拉杆和所述第一电极固定螺母固定连接，
所述第二主电极通过所述第二电极拉杆和所述第二电极固定螺母固定连接，
所述触发电极的两端通过所述上开关外壳和所述下开关外壳压紧固定；
所述磁力陷阱包括第一永磁体、第二永磁体，
所述第一永磁体为环状，固定于所述触发电极上，用于在所述高功率气体火花开关的腔体的上半部分产生恒定磁场形成第一磁力陷阱对电极熔蚀产物进行吸附，
所述第二永磁体为环状，固定于所述开关外壳上，用于在所述高功率气体火花开关的腔体的下半部分产生恒定磁场形成第二磁力陷阱对电极熔蚀产物进行吸附；
所述磁力陷阱还包括环氧垫圈，所述环氧垫圈位于所述第一永磁体和所述触发电极之间以及第二永磁体与所述触发电极之间，且所述环氧垫圈与所述第一永磁体和第二永磁体均为同心布置，用于抑制所述第一永磁体及第二永磁体对所述触发电极的磁化作用。
2.根据权利要求1所述的磁力陷阱，其特征在于，所述第一永磁体和所述第二永磁体为钕铁硼磁铁。
3.根据权利要求1所述的磁力陷阱，其特征在于，所述第一永磁体和所述第二永磁体的截面积为1mm2～10mm2。
4.根据权利要求3所述的磁力陷阱，其特征在于，所述第一永磁体和所述第二永磁体通过强力胶粘接或压板固定的方式分别固定于所述触发电极和所述下开关外壳上。
5.根据权利要求1所述的磁力陷阱，其特征在于，所述第一主电极、第二主电极和所述触发电极为钨镍铁合金。
6.一种根据权利要求1所述的磁力陷阱对高功率气体火花开关中电极熔蚀产物进行吸附的方法，包括如下步骤：
S1：在触发电极两侧设置第一永磁体形成第一磁力陷阱，通过第一磁力陷阱的磁化作用对电极熔蚀产物进行吸附；
S2：在所述第一永磁体和所述触发电极之间设置环氧垫圈；
S3：在气体开关外壳上设置第二永磁体形成第二磁力陷阱，通过第二磁力陷阱的磁化作用对电极熔蚀产物进行吸附。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一永磁体和所述第二永磁体为钕铁硼磁铁。
8.根据权利要求6所述的磁力陷阱，其特征在于，所述第一永磁体和所述第二永磁体为环状。
CN201910599794.0A 2019-07-04 2019-07-04 用于吸附高功率气体火花开关中电极熔蚀产物的磁力陷阱 Active CN110233429B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910599794.0A CN110233429B (zh) 2019-07-04 2019-07-04 用于吸附高功率气体火花开关中电极熔蚀产物的磁力陷阱

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910599794.0A CN110233429B (zh) 2019-07-04 2019-07-04 用于吸附高功率气体火花开关中电极熔蚀产物的磁力陷阱

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110233429A CN110233429A (zh) 2019-09-13
CN110233429B true CN110233429B (zh) 2020-10-27

Family

ID=67856720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910599794.0A Active CN110233429B (zh) 2019-07-04 2019-07-04 用于吸附高功率气体火花开关中电极熔蚀产物的磁力陷阱

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110233429B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112164984A (zh) * 2020-10-20 2021-01-01 东北石油大学 一种吸气式火花开关装置及使用方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101288917B (zh) * 2008-05-01 2011-06-08 太原理工大学 一种永磁场电火花小孔复合加工方法及装置
CN103441427B (zh) * 2013-09-09 2015-05-20 西安交通大学 等离子体合成射流触发技术的多通道气体火花开关
CN207154941U (zh) * 2017-09-07 2018-03-30 苏州聚慧邦新材料科技有限公司 一种电火花机床清洗装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110233429A (zh) 2019-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108320997B (zh) 多极式横向永磁体结构直流开断真空灭弧室及应用
CN110233429B (zh) 用于吸附高功率气体火花开关中电极熔蚀产物的磁力陷阱
CN101370957B (zh) 阴极蒸发器
JP2010251056A (ja) 開閉器
CN110856330A (zh) 一种采用接触引弧方式的等离子体炬装置及使用方法
Wang et al. Experimental study of anode activities in high current vacuum arc subjected to axial magnetic fields under different conditions
CN110085475A (zh) 机械式高压直流断路器中真空灭弧室双线圈式触头结构
CN211404390U (zh) 一种中压快速接地开关
CN1224910A (zh) 具有用于纵向磁化的磁部件的真空断路器的电极装置
CN209675160U (zh) 一种磁吹灭弧装置
Shi et al. The influence of axial magnetic field distribution on high-current vacuum arc
WO2021152646A1 (ja) ガス絶縁開閉装置
CN103066497A (zh) 具有快速操动机构的激光触发真空开关
CN113675036A (zh) 一种具有内嵌哈尔巴赫阵列永磁环的真空灭弧室触头结构
JP2512611B2 (ja) 回転機の磁極用永久磁石片着磁装置
CN208414533U (zh) 一种过滤式阴极电弧沉积装置
CN106710968B (zh) 一种直流接触器
CN201788793U (zh) 电感器铁芯
GB2338837A (en) Current control element switched by a magnetic field
CN204303666U (zh) 一种真空灭弧室
CN2779595Y (zh) 离子源磁场发生装置
Xiu et al. Study of distortion of a vacuum arc at a long-gap distance
CN208271779U (zh) 一种小型器具开关用的灭弧磁石安装结构
CN2313282Y (zh) 一种真空开关灭弧室触头
CN102479599A (zh) 永磁体的制作方法

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