CN114421257B - 一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法 - Google Patents

Abstract

一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法，涉及一种脉冲功率电源接线方法。该方法主要步骤为：（1）脉冲功率电源同轴电缆传输；（2）汇流盘汇流；（3）同轴电缆内外芯分离；（4）与真空舱壁上的一组高压密封电极连接；（5）负载线圈输入输出两个端口之间的距离较近时，使用同轴电缆转接器连接高压密封电极；（6）与负载线圈的输入输出端口处的接线器连接；（7）与负载线圈连接；（8）负载线圈输入输出两个端口之间的距离较远时，使用增距转接器连接高压密封电极；（9）增距转接器通过两个单芯电缆与负载的输入输出端连接。使用该接线方法，能够抑制脉冲功率电源在真空舱内传输路径产生的电磁冲击力。

Description

一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法

技术领域

本发明专利涉及一种脉冲功率电源接线方法，具体涉及一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法。

背景技术

空间等离子体环境模拟与研究系统是在地面进行模拟地球磁层环境，研究与磁层顶磁重联相关的三维磁重联物理问题以及极端空间等离子体环境的特点及相关物理过程，从而揭示空间等离子体的分布、演化规律及其与航天器相互作用的物理机制，提高对空间极端环境的认识和防控能力。在整个地面模拟系统中，采用直径5米、长10米的圆柱形真空舱来模拟太空中的高真空环境，使用放置于真空舱内的一套包含7种线圈的磁体系统来模拟地球磁层的磁场环境，而磁体系统则由真空舱外的一套脉冲功率电源提供激励电流，从而产生脉冲磁场来模拟地球磁层的磁场环境。根据物理实验需求，脉冲功率电源在充电电压20kV的条件下，能够为磁体系统提供峰值560 kA，脉宽1 ms，以及最大脉宽240 ms，峰值18.5 kA的两种典型模式的脉冲电流。而真空舱外的脉冲功率电源在真空舱外部采用多根同轴电缆进行传输，根据空间等离子体环境模拟与研究系统的设计要求，脉冲功率电源在向真空舱内部进行传输脉冲电流时是通过真空舱壁上的一组高压密封电极转化为电流一进一出的两个端口后在舱内再与负载线圈的电流一进一出的两个端口进行连接，所以如果采用单芯电缆在真空舱内部与负载线圈连接时，电缆很容易受到由脉冲电流产生的电磁冲击力的影响而产生抖动、摔打，这样不仅会造成电缆的损坏还会对真空舱内其他设备造成损坏的风险。因此，如何实现在真空舱内高真空环境下，舱外脉冲功率电源为舱内负载线圈提供激励脉冲电流时，能够抑制舱内传输路径产生的电磁冲击力，是当前急需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的是为了解决在真空舱内高真空环境下，舱外脉冲功率电源为舱内负载线圈提供激励脉冲电流时，能够抑制舱内传输路径产生的电磁冲击力的问题。

本发明采用的技术方案是：

一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法，该方法步骤为：

（1）真空舱外的脉冲功率电源使用多根同轴电缆向舱内负载传输脉冲电流，同轴电缆的内芯为电流流出路径，外芯为电流流回路径；

（2）多根同轴电缆在舱外连接汇流盘1进行汇流；

（3）汇流盘1与接线器2连接实现同轴电缆的内外芯分离；

（4）接线器2与真空舱壁6上的一组高压密封电极3连接，同轴电缆的内外芯分别与一组高压密封电极3中的两根贯穿于真空舱壁6的导体连接；

（5）如果负载线圈的两个端口之间的距离较近，则使用同轴电缆转接器4与一组高压密封电极3中的两根穿舱导体连接，同轴电缆转接器4将两根穿舱导体传输电流的一进一出路径重新转换为同轴电缆传输形式，即内芯为电流流出路径，外芯为电流流回路径；

（6）在真空舱内，同轴电缆固定好后与负载线圈的输入输出端口处的接线器5连接，继续分离为内外芯独立状态；

（7）分离后的同轴电缆的内芯与负载线圈的输入端连接，分离后的同轴电缆的外芯与负载线圈的输出端连接；

（8）如果负载线圈的两个端口之间的距离较远，首先将一组高压密封电极3中的两个导体与增距转接器7连接，两个电极沿背向延长，从而增加两个导体的接线的距离；

（9）增距转接器通过两个单芯电缆与负载的输入输出端连接；

本发明中，所述一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法中的汇流盘1包含两个金属导体，分别连接同轴电缆的内芯和外芯。

本发明中，所述一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法中的接线器2为金属导体，共两个，每个的一端连接汇流盘中的两个金属导体，另一端连接一组高压密封电极中的一个导体。

本发明中，所述一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法中的高压密封电极3安装于真空舱壁6上，一组电极包含两个贯穿真空舱壁6的金属导体，通常为铜柱，具有良好的耐高压和绝缘性能，整个电极通过密封法兰固定于真空舱壁6上。

本发明中，所述一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法中的同轴电缆转接器4与汇流盘1结构相同，包含两个导体，分别连接一组高压真空电极3中的两个穿舱导体，然后两个导体再各自连接同轴电缆的内芯和外芯，根据实际同轴电缆的数量，两个导体的大小可以进行改变，以满足多根同轴电缆的接入。

本发明中，所述一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法中的负载线圈输入输出端口处的接线器5包含两个导体，分别连接同轴电缆的内外芯，然后再分别与负载线圈的输入输出端连接。

本发明中，所述一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法中的增距转接器7为两根L形铜柱，分别与一组高压密封电极3中的两根穿舱导体连接，两根L形铜柱非穿舱导体连接端远离放置，增加接线距离。

有益效果：本发明所述一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法， 能够实现在真空舱内高真空环境下，舱外脉冲功率电源为舱内负载线圈提供激励脉冲电流时，抑制舱内传输路径产生的电磁冲击力的作用。

本发明中所述装置的有益效果是：1）使用该接线方法，当真空舱内负载线圈的输入输出端口之间的距离较近时，能够抑制舱内传输路径产生的电磁冲击力；2）使用该接线方法，当真空舱内负载线圈的输入输出端口之间的距离较远时，能够抑制舱内传输路径产生的电磁冲击力。

附图说明

图1为一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法的流程图；

图2为真空舱内负载线圈的输入输出端口之间的距离较近时，该接线方法的实现方式；

图3为真空舱内负载线圈的输入输出端口之间的距离较远时，该接线方法的实现方式；

图中附图标记有：汇流盘1、接线器2、高压密封电极3、同轴电缆转接器4、负载线圈输入输出端口处的接线器5、真空舱壁6、增距转接器7。

具体实施方式

具体实施方式一、参照图1至3具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法，该方法步骤为：

（1）真空舱外的脉冲功率电源使用多根同轴电缆向舱内负载传输脉冲电流，同轴电缆的内芯为电流流出路径，外芯为电流流回路径；

（2）多根同轴电缆在舱外连接汇流盘1进行汇流；

（3）汇流盘1与接线器2连接实现同轴电缆的内外芯分离；

（4）接线器2与真空舱壁6上的一组高压密封电极3连接，同轴电缆的内外芯分别与一组高压密封电极3中的两根贯穿于真空舱壁6的导体连接；

（5）如果负载线圈的两个端口之间的距离较近，则使用同轴电缆转接器4与一组高压密封电极3中的两根穿舱导体连接，同轴电缆转接器4将两根穿舱导体传输电流的一进一出路径重新转换为同轴电缆传输形式，即内芯为电流流出路径，外芯为电流流回路径；

（6）在真空舱内，同轴电缆固定好后与负载线圈的输入输出端口处的接线器5连接，继续分离为内外芯独立状态；

（7）分离后的同轴电缆的内芯与负载线圈的输入端连接，分离后的同轴电缆的外芯与负载线圈的输出端连接；

（8）如果负载线圈的两个端口之间的距离较远，首先将一组高压密封电极3中的两个导体与增距转接器7连接，两个电极沿背向延长，从而增加两个导体的接线的距离；

（9）增距转接器通过两个单芯电缆与负载的输入输出端连接；

具体实施方式二、本实施方式是对实施方式一所述的一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法的进一步说明，本实施方式中，所述一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法中的汇流盘1包含两个金属导体，分别连接同轴电缆的内芯和外芯。

具体实施方式三、本实施方式是对实施方式一所述的一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法的进一步说明，本实施方式中，所述一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法中的接线器2为金属导体，共两个，每个的一端连接汇流盘中的两个金属导体，另一端连接一组高压密封电极中的一个导体。

具体实施方式四、本实施方式是对实施方式一所述的一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法的进一步说明，本实施方式中，所述一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法中的高压密封电极3安装于真空舱壁6上，一组电极包含两个贯穿真空舱壁6的金属导体，通常为铜柱，具有良好的耐高压和绝缘性能，整个电极通过密封法兰固定于真空舱壁6上。

具体实施方式五、本实施方式是对实施方式一所述的一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法的进一步说明，本实施方式中，所述一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法中的同轴电缆转接器4与汇流盘1结构相同，包含两个导体，分别连接一组高压真空电极3中的两个穿舱导体，然后两个导体再各自连接同轴电缆的内芯和外芯，根据实际同轴电缆的数量，两个导体的大小可以进行改变，以满足多根同轴电缆的接入。

具体实施方式六、本实施方式是对实施方式一所述的一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法的进一步说明，本实施方式中，所述一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法中的负载线圈输入输出端口处的接线器5包含两个导体，分别连接同轴电缆的内外芯，然后再分别与负载线圈的输入输出端连接。

具体实施方式七、本实施方式是对实施方式一所述的一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法的进一步说明，本实施方式中，所述一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法中的增距转接器7为两根L形铜柱，分别与一组高压密封电极3中的两根穿舱导体连接，两根L形铜柱非穿舱导体连接端远离放置，增加接线距离。

实施例一：如图1所示，本实施方式所述的一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法，该方法步骤为：

（1）真空舱外的脉冲功率电源使用多根同轴电缆向舱内负载传输脉冲电流，同轴电缆的内芯为电流流出路径，外芯为电流流回路径；

（2）多根同轴电缆在舱外连接汇流盘1进行汇流；

（3）汇流盘1与接线器2连接实现同轴电缆的内外芯分离；

（4）接线器2与真空舱壁6上的一组高压密封电极3连接，同轴电缆的内外芯分别与一组高压密封电极3中的两根贯穿于真空舱壁6的导体连接；

（5）如果负载线圈的两个端口之间的距离较近，则使用同轴电缆转接器4与一组高压密封电极3中的两根穿舱导体连接，同轴电缆转接器4将两根穿舱导体传输电流的一进一出路径重新转换为同轴电缆传输形式，即内芯为电流流出路径，外芯为电流流回路径；

（6）在真空舱内，同轴电缆固定好后与负载线圈的输入输出端口处的接线器5连接，继续分离为内外芯独立状态；

（7）分离后的同轴电缆的内芯与负载线圈的输入端连接，分离后的同轴电缆的外芯与负载线圈的输出端连接；

（8）如果负载线圈的两个端口之间的距离较远，首先将一组高压密封电极3中的两个导体与增距转接器7连接，两个电极沿背向延长，从而增加两个导体的接线的距离；

（9）增距转接器通过两个单芯电缆与负载的输入输出端连接；

汇流盘1包含两个金属导体，分别连接同轴电缆的内芯和外芯。

接线器2为金属导体，共两个，每个的一端连接汇流盘中的两个金属导体，另一端连接一组高压密封电极3中的一个导体。

高压密封电极3安装于真空舱壁6上，一组电极包含两个贯穿真空舱壁6的金属导体，通常为铜柱，具有良好的耐高压和绝缘性能，整个电极通过密封法兰固定于真空舱壁6上。

同轴电缆转接器4与汇流盘1结构相同，包含两个导体，分别连接一组高压真空电极3中的两个穿舱导体，然后两个导体再各自连接同轴电缆的内芯和外芯，根据实际同轴电缆的数量，两个导体的大小可以进行改变，以满足多根同轴电缆的接入。

负载线圈输入输出端口处的接线器5包含两个导体，分别连接同轴电缆的内外芯，然后再分别与负载线圈的输入输出端连接。

增距转接器7为两根L形铜柱，分别与一组高压密封电极3中的两根穿舱导体连接，两根L形铜柱非穿舱导体连接端远离放置，增加接线距离。

如图2所示，当负载线圈的两个端口之间的距离较近时，真空舱外脉冲功率电源的若干放电模块通过同轴电缆输出脉冲电流，同轴电缆的内芯与脉冲功率电源模块中的正极连接作为电流的流出路径，同轴电缆的外芯与脉冲功率电源模块中的负极连接作为电流的流回路径。所有同轴电缆通过汇流盘1进行汇流，汇流盘1通过两个导体将同轴电缆的内外芯分离为电流的一流出和一流回路径，然后通过接线器2与一组高压密封电极中3的两个穿舱导体连接，一组高压密封电极中3的两个穿舱导体再分别与同轴电缆转接器4中的两个导体连接，这两个导体分别连接若干同轴电缆的内芯和外芯，电流流动路径与舱外同轴电缆的路径相同，最后在负载线圈输入输出端口处与接线器5连接，接线器5中的两个导体分别连接同轴电缆的内外芯，并分离内外芯，同时与负载线圈的输入输出端口连接，真空舱壁6为方便说明该方法实施例，不在本发明中。

如图3所示，当负载线圈的两个端口之间的距离较远时，真空舱外脉冲功率电源的若干放电模块通过同轴电缆输出脉冲电流，同轴电缆的内芯与脉冲功率电源模块中的正极连接作为电流的流出路径，同轴电缆的外芯与脉冲功率电源模块中的负极连接作为电流的流回路径。所有同轴电缆通过汇流盘1进行汇流，汇流盘1通过两个导体将同轴电缆的内外芯分离为电流的一流出和一流回路径，然后通过接线器2与一组高压密封电极中3的两个穿舱导体连接，一组高压密封电极中3的两个穿舱导体再与增距接线器7连接，增距接线器包含两个L形铜柱导体，这两个L形铜柱导体分别连接一组高压密封电极中3的两个穿舱导，两个L形铜柱导体的非穿舱导体连接端远离放置，通过电芯电缆与负载线圈的两个输入输出端口连接。

本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情况或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (5)

1.一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法，其特征是：该方法的步骤包括：

步骤一、将真空舱外的脉冲功率电源使用m根同轴电缆向舱内负载传输脉冲电流，所述m=2N，N为正整数；

其中：每根同轴电缆的内芯均为电流流出路径，每根同轴电缆的外芯均为电流流回路径，然后执行步骤二；

步骤二、将步骤一中所述m根同轴电缆在舱外连接一号汇流盘，然后执行步骤三；

步骤三、将步骤二所述一号汇流盘与二号接线器（2）连接，实现m根同轴电缆的内外芯分离，然后执行步骤四；

步骤四、将所述二号接线器（2）与真空舱壁上的一组高压密封电极（3）连接，2N根同轴电缆的内芯和外芯通过二号接线器（2）分别与该组高压密封电极（3）中的两根贯穿于真空舱壁的穿舱导体连接，然后执行步骤五；

步骤五、判断负载线圈的输入输出两个端口之间的距离是否小于或等于d，d为正数，如果判断结果为是，则执行步骤六；如果判断结果为否，则执行步骤十；

步骤六、使用同轴电缆转接器（4）与步骤四中所述的一组高压密封电极（3）中的两根穿舱导体连接，所述同轴电缆转接器（4）将两根穿舱导体传输电流的一进和一出路径重新转换为同轴电缆传输形式，即：内芯为电流流出路径，外芯为电流流回路径；然后执行步骤七；

步骤七、在真空舱内，将另外m根同轴电缆固定好后，所述另外m根同轴电缆一端与所述同轴电缆转接器（4）连接，另一端与负载线圈的输入输出端口处的一号接线器（5）连接，以使得所述另外m根同轴电缆继续分离为内外芯独立状态，然后执行步骤八；

步骤八、在负载处，通过所述一号接线器（5）分离所述另外m根同轴电缆的内外芯，然后执行步骤九；

步骤九、将步骤八分离后的所述另外m根同轴电缆的内芯与负载线圈的输入端连接，同时将分离后的所述另外m根同轴电缆的外芯与负载线圈的输出端连接，完成一次高真空环境下抑制电磁冲击力的接线；

步骤十、将所述一组高压密封电极（3）中的两个穿舱导体与增距转接器（7）连接，然后执行步骤十一；

步骤十一、利用增距转接器（7）增加两根单芯电缆的接线的距离，然后执行步骤十二；

步骤十二、将两根单芯电缆分别连接负载的输入端和输出端，实现真空舱内脉冲电流向负载线圈的传输，完成一次高真空环境下抑制电磁冲击力的接线；

该接线方法中的一号汇流盘（1）包含两个金属导体，所述两个金属导体分别连接真空舱外的m根同轴电缆的内芯和外芯；

该接线方法中的二号接线器（2）为金属导电体，共两个金属导电体，两个金属导电体的一端分别连接一号汇流盘中的两个金属导体，其另一端分别连接所述一组高压密封电极中的两个穿舱导体。

2.根据权利要求1所述的一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法，其特征在于，该接线方法中的高压密封电极（3）安装于真空舱壁（6）上，该组高压密封电极包含两个贯穿真空舱壁（6）的穿舱导体，整个高压密封电极通过密封法兰固定于真空舱壁（6）上。

3.根据权利要求1所述的一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法，其特征在于，该接线方法中的同轴电缆转接器（4）与一号汇流盘（1）结构相同，包含两个导体，该两个导体分别连接所述一组高压密封电极（3）中的两个穿舱导体，然后两个导体再各自连接真空舱内的同轴电缆的内芯和外芯，根据真空舱内的实际同轴电缆的数量，两个导体的大小能够进行改变，以满足真空舱内的m根同轴电缆的接入。

4.根据权利要求1所述的一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法，其特征在于，该接线方法中的负载线圈输入输出端口处的一号接线器（5）包含两个导体，所述两个导体分别连接真空舱内的同轴电缆的内外芯，然后再分别与负载线圈的输入输出端连接。

5.根据权利要求1所述的一种高真空环境下抑制电磁冲击力的接线方法，其特征在于，该接线方法中的增距转接器（7）为两根L形铜柱，所述两根L形铜柱分别与所述一组高压密封电极（3）中的两根穿舱导体连接，两根L形铜柱非穿舱导体连接端相互远离放置，增加接线距离。

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