CN115548713B - 一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘 - Google Patents

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Abstract

一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘，涉及高功率脉冲电源的接线领域,是为了解决大型真空舱内且含有数个直线型子线圈的负载与真空舱外通过同轴电缆进行电流传输的高功率脉冲电源之间的可靠连接、在高压大电流条件下的绝缘、以及同轴电缆与线圈引线的连接结构需要满足连接位置的较小空间的限制问题.该高压接线盘包括：主板、约束带、转接器隔板、固定板、电极盖板、电极组件、连接支架和绝缘隔板。以上部件除电极组件外均为绝缘材料，主板、固定板、电极盖板将电极组件包覆在其中，电极组件用来连接同轴电缆和线圈的输入输出端引线，本发明适用于连接高功率脉冲电源与多个负载。

Description

一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘
技术领域
本发明涉及高功率脉冲电源的接线领域，具体涉及一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘。
背景技术
在“磁鞘侧”磁重联模拟实验装置中，为了模拟出地球磁层的磁场向地球磁尾方向偏移特性，需采用多组含有数个直线型子线圈的负载接收高功率脉冲电源提供的脉冲电流产生脉冲磁场来调控模拟的太阳风磁场和地球磁场相互作用的磁场位形。高功率脉冲电源通常使用同轴电缆来输出脉冲电流，为了分散储能及检修方便，高功率脉冲电源采用模块化设计，一套高功率脉冲电源由数个模块组成，每个模块连接一根输出同轴电缆，通过汇流盘汇聚各个模块输出的电流再通过数根同轴电缆传送给负载线圈。而多组含有数个直线型子线圈的负载是由中心带有冷却水管的导线绕制，每个子线圈都具有输入输出两个接口用来连接外部的高功率脉冲电源，并且放置在大型真空舱中的每个子线圈都通过输入输出引线引出真空舱然后再与数根同轴电缆相连接，又因为脉冲功率电源对负载放电时会将高压和大电流施加在整个放电回路中，所以在同轴电缆与各子线圈输入输出引线连接处要具有良好的电气绝缘性能。此外由于真空舱外部空间有限，并且含有数个直线型子线圈的负载需要通过穿过真空舱壁的运动机构进行运动，这就大大压缩了线圈引线与同轴电缆的连接空间。因此，如何将同轴电缆与含有数个直线型子线圈的负载引线进行可靠连接并满足高压大电流条件下的绝缘需求，以及同轴电缆与线圈引线的连接结构能够满足连接位置的较小空间需求，是当前急需解决的问题。
发明内容
本发明是为了解决大型真空舱内且含有数个直线型子线圈的负载与真空舱外通过同轴电缆进行电流传输的高功率脉冲电源之间的可靠连接、在高压大电流条件下的绝缘、以及同轴电缆与线圈引线的连接结构需要满足连接位置的较小空间的限制问题，从而提供了一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘。
本发明采用的技术方案是：
一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘，该接线盘包括：主板1、约束带2、接线盘隔板3、固定板4、电极盖板5、电极组件6、连接支架7、绝缘隔板8。
主板1为绝缘材料，是该接线盘的主体骨架，内部根据连接电极6和绝缘隔板8的形状刻有相应的凹槽用来安装连接电极6和绝缘隔板8；
约束带2共两个，其为绝缘材料，用来在多个接线盘并排叠加放置的时候来压紧固定多个接线盘；
接线盘隔板3的一组为3个，均为绝缘材料，其尺寸分别为一长两短，分别与主板的纵向最长边和最短边的尺寸相同，当有多个接线盘并排叠加放置的时候填充各个接线盘之间的空间，使各个接线盘位置固定，并使主板1与线缆位置契合；
固定板4为绝缘材料，其内部刻有与主板1相同位置和形状的凹槽，用来封闭接线盘内部电极组件6，为了减轻重量，其厚度为电极组件6最厚部分的一半，但这使得固定板4并未完全覆盖住电极组件6，此时电极组件6裸露在外；
电极盖板5共两个，均为绝缘材料，用来覆盖固定板4上裸露的电极组件6；
电极组件6的数量与线圈包含直线型子线圈的数量相同，为金属导体，安装在主板1内的凹槽中，由固定板4固定并被电极盖板5覆盖；
连接支架7用来将固定到真空舱上；
绝缘隔板8为绝缘材料，共两片垂直交叉放置于主板1对应的凹槽内。
本发明中，所述一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘中的电极组件6由以下部分组成：同轴电缆外芯夹具9、同轴电缆内芯夹具10、铜排11、线圈输入端引线接头12、线圈输出端引线接头13。
同轴电缆外芯夹具9固定于主板1内部对应的凹槽内，用来连接并固定同轴电缆的外芯；
同轴电缆内芯夹具10固定于主板1内部对应的凹槽内，用来连接并固定同轴电缆的内芯；
铜排11用来连接同轴电缆外芯夹具9与线圈输出端引线接头13，以及同轴电缆内芯夹具10和线圈输入端引线接头12；
线圈输入端引线接头12连接线圈输入端引线，并将冷却水管引出；
线圈输出端引线接头13连接线圈输出端引线，并将冷却水管引出；
线圈输入端引线接头12和线圈输出端引线接头13结构相同，根据实际实验中线圈需要产生磁场的方向可以更换与线圈输入端引线和线圈输出端引线的连接，即需要正向磁场方向时，线圈输入端引线接头12连接线圈输入端引线，线圈输出端引线接头13连接线圈输出端引线；需要反向磁场方向时，线圈输入端引线接头12连接线圈输出端引线，线圈输出端引线接头13连接线圈输入端引线；
电极组件6中同轴电缆外芯夹具9、同轴电缆内芯夹具10、铜排11、线圈输入端引线接头12和线圈输出端引线接头13均为金属导体。
本发明中，所述一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘中使用两片垂直交叉结构的绝缘隔板8的目的是为增加各个电极组件6中线圈输入端引线接头12和线圈输出端引线接头13之间的沿面击穿距离，提高接线盘的电气绝缘强度。
本发明中，所述一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘可以根据所接负载线圈的数量进行并排叠加放置。
有益效果：本发明所述一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘，能够实现大型真空舱内且含有数个直线型子线圈的负载与真空舱外通过同轴电缆进行电流传输的高功率脉冲电源之间的可靠连接，并在高压大电流条件下具有较高的电气绝缘性能，以及具有较小的尺寸。
本发明中所述装置的有益效果是：1)使用该接线盘，能够实现大型真空舱内且含有数个直线型子线圈的负载与真空舱外通过同轴电缆进行电流传输的高功率脉冲电源之间的可靠连接；2)该接线盘在高压大电流条件下具有较高的电气绝缘性能；3)该接线盘具有较小的尺寸，能够满足真空舱外部同轴电缆与线圈引线连接处较小的空间限制条件。
附图说明
图1为一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘的分解示意图；
图2为一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘中的电极组件示意图；
图3为一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘中的绝缘隔板示意图；
图4为一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘与负载的一种典型安装结构示意图；
图中附图标记有：主板1、约束带2、接线盘隔板3、固定板4、电极盖板5、电极组件6、连接支架7、绝缘隔板8、同轴电缆外芯夹具9、同轴电缆内芯夹具10、铜排11、线圈输入端引线接头12、线圈输出端引线接头13、同轴电缆14、线圈输入端引线15、线圈输出端引线16、线圈17。
具体实施方式
具体实施方式一、参照图1至4具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘，该接线盘包括：主板1、约束带2、接线盘隔板3、固定板4、电极盖板5、电极组件6、连接支架7、绝缘隔板8。
主板1为绝缘材料，是该接线盘的主体骨架，内部根据连接电极6和绝缘隔板8的形状刻有相应的凹槽用来安装连接电极6和绝缘隔板8；
约束带2共两个，其为绝缘材料，用来在多个接线盘并排叠加放置的时候来压紧固定多个接线盘；
接线盘隔板3的一组为3个，均为绝缘材料，其尺寸分别为一长两短，分别与主板的纵向最长边和最短边的尺寸相同，当有多个接线盘并排叠加放置的时候填充各个接线盘之间的空间，使各个接线盘位置固定，并使主板1与线缆位置契合；
固定板4为绝缘材料，其内部刻有与主板1相同位置和形状的凹槽，用来封闭接线盘内部电极组件6，为了减轻重量，其厚度为电极组件6最厚部分的一半，但这使得固定板4并未完全覆盖住电极组件6，此时电极组件6裸露在外；
电极盖板5共两个，均为绝缘材料，用来覆盖固定板4上裸露的电极组件6；
电极组件6的数量与线圈包含直线型子线圈的数量相同，为金属导体，安装在主板1内的凹槽中，由固定板4固定并被电极盖板5覆盖；
连接支架7用来将接线盘固定到真空舱上；
绝缘隔板8为绝缘材料，共两片垂直交叉放置于主板1对应的凹槽内。
具体实施方式二、本实施方式是对实施方式一所述的一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘的进一步说明，本实施方式中，所述一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘中的电极组件6由以下部分组成：同轴电缆外芯夹具9、同轴电缆内芯夹具10、铜排11、线圈输入端引线接头12、线圈输出端引线接头13。
同轴电缆外芯夹具9固定于主板1内部对应的凹槽内，用来连接并固定同轴电缆的外芯；
同轴电缆内芯夹具10固定于主板1内部对应的凹槽内，用来连接并固定同轴电缆的内芯；
铜排11用来连接同轴电缆外芯夹具9与线圈输出端引线接头13，以及同轴电缆内芯夹具10和线圈输入端引线接头12；
线圈输入端引线接头12连接线圈输入端引线，并将冷却水管引出；
线圈输出端引线接头13连接线圈输出端引线，并将冷却水管引出；
线圈输入端引线接头12和线圈输出端引线接头13结构相同，根据实际实验中线圈需要产生磁场的方向可以更换与线圈输入端引线和线圈输出端引线的连接，即需要正向磁场方向时，线圈输入端引线接头12连接线圈输入端引线，线圈输出端引线接头13连接线圈输出端引线；需要反向磁场方向时，线圈输入端引线接头12连接线圈输出端引线，线圈输出端引线接头13连接线圈输入端引线；
电极组件6中同轴电缆外芯夹具9、同轴电缆内芯夹具10、铜排11、线圈输入端引线接头12和线圈输出端引线接头13均为金属导体。
具体实施方式三、本实施方式是对实施方式一所述的一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘的进一步说明，本实施方式中，所述一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘中使用两片垂直交叉结构的绝缘隔板8的目的是为增加各个电极组件6中线圈输入端引线接头12和线圈输出端引线接头13之间的沿面击穿距离，提高接线盘的电气绝缘强度。
具体实施方式四、本实施方式是对实施方式一所述的一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘的进一步说明，本实施方式中，所述一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘能够根据所接负载线圈的数量进行并排叠加放置。
实施例一：如图1所示，本实施方式所述的本实施方式所述的一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘，该接线盘包括：主板1、约束带2、接线盘隔板3、固定板4、电极盖板5、电极组件6、连接支架7、绝缘隔板8。
主板1为绝缘材料，是该接线盘的主体骨架，内部根据连接电极6和绝缘隔板8的形状刻有相应的凹槽用来安装连接电极6和绝缘隔板8；
约束带2共两个，其为绝缘材料，用来在多个接线盘并排叠加放置的时候来压紧固定多个接线盘；
接线盘隔板3的一组为3个，均为绝缘材料，其尺寸分别为一长两短，分别与主板的纵向最长边和最短边的尺寸相同，当有多个接线盘并排叠加放置的时候填充各个接线盘之间的空间，使各个接线盘位置固定，并使主板1与线缆位置契合；
固定板4为绝缘材料，其内部刻有与主板1相同位置和形状的凹槽，用来封闭接线盘内部电极组件6，为了减轻重量，其厚度为电极组件6最厚部分的一半，但这使得固定板4并未完全覆盖住电极组件6，此时电极组件6裸露在外；
电极盖板5共两个，均为绝缘材料，用来覆盖固定板4上裸露的电极组件6；
电极组件6的数量与线圈包含直线型子线圈的相同，为金属导体，安装在主板1内的凹槽中，由固定板4固定并被电极盖板5覆盖；
连接支架7用来将接线盘固定到真空舱上；
绝缘隔板8为绝缘材料，共两片垂直交叉放置于主板1对应的凹槽内。
如图2所示，所述一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘中的电极组件6由以下部分组成：同轴电缆外芯夹具9、同轴电缆内芯夹具10、铜排11、线圈输入端引线接头12、线圈输出端引线接头13。
同轴电缆外芯夹具9固定于主板1内部对应的凹槽内，用来连接并固定同轴电缆的外芯；
同轴电缆内芯夹具10固定于主板1内部对应的凹槽内，用来连接并固定同轴电缆的内芯；
铜排11用来连接同轴电缆外芯夹具9与线圈输出端引线接头13，以及同轴电缆内芯夹具10和线圈输入端引线接头12；
线圈输入端引线接头12连接线圈输入端引线，并将冷却水管引出；
线圈输出端引线接头13连接线圈输出端引线，并将冷却水管引出；
线圈输入端引线接头12和线圈输出端引线接头13结构相同，根据实际实验中线圈需要产生磁场的方向可以更换与线圈输入端引线和线圈输出端引线的连接，即需要正向磁场方向时，线圈输入端引线接头12连接线圈输入端引线，线圈输出端引线接头13连接线圈输出端引线；需要反向磁场方向时，线圈输入端引线接头12连接线圈输出端引线，线圈输出端引线接头13连接线圈输入端引线；
电极组件6中同轴电缆外芯夹具9、同轴电缆内芯夹具10、铜排11、线圈输入端引线接头12和线圈输出端引线接头13均为金属导体。
如图3所示，所述一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘中使用两片垂直交叉结构的绝缘隔板8的目的是为增加各个电极组件6中线圈输入端引线接头12和线圈输出端引线接头13之间的沿面击穿距离，提高接线盘的电气绝缘强度。
如图4所示，所述一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘可以根据所接负载线圈的数量进行并排叠加放置。典型的连接方式是连接4个直线型子线圈，使用两个接线盘并排叠加放置，同轴电缆14的内芯和外芯分别与同轴电缆内芯夹具10和同轴电缆外芯夹具9连接，再通过铜排11分别与线圈输入端引线接头12和线圈输出端引线接头13连接，最后与各个子线圈的输入引线15和输出引线16连接。
在安装两个并排叠加的接线盘时，需要先安装一个接线盘的主板1，并将主板1内部对应的凹槽与一个子线圈的线圈输入端引线接头12、线圈输出端引线接头13、线圈输入端引线15和输出引线16对应安装好，然后再按照上述方法安装另一个与其他子线圈连接的接线盘主板，两块主板1安装完成后，它们之间会有间隙，需要使用接线盘隔板3进行填充，使得两个接线盘只能能够稳定连接在一起。在拆卸两个接线盘的过程中，在完成其他部件的拆卸只剩两块主板1的情况下，需要先拆除接线盘隔板3，然后将其中一个接线盘的主板1向另一个接线盘的主板1的方向推入即可拿下该接线盘的主板1，然后另一个接线盘的主板1便可以轻松拆卸。
线圈输入端引线15与线圈输入端引线接头12的连接和线圈输出端引线16与线圈输出端引线接头13可以根据实验需求进行互换，即线圈输入端引线15与线圈输出端引线接头13连接以及线圈输出端引线16与线圈输入端引线接头12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 (4)

1.一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘，其特征是：所述高压接线盘包括：主板(1)、约束带(2)、接线盘隔板(3)、固定板(4)、电极盖板(5)、电极组件(6)、连接支架(7)、绝缘隔板(8)；
主板(1)为绝缘材料，是所述高压接线盘的主体骨架，所述高压接线盘内部根据电极组件(6)和绝缘隔板(8)的形状刻有相应的凹槽用于安装电极组件(6)和绝缘隔板(8)；
约束带(2)的数量共两个，均为绝缘材料，用于在N个所述高压接线盘并排叠加放置的时候来压紧固定多个该N个所述高压接线盘，N为正整数；
接线盘隔板(3)的一组为三块绝缘板，所述接线盘隔板(3)的结构为两块短板和一长板，所述接线盘隔板(3)中的一长板和每块短板分别与主板(1)的纵向最长边和最短边的尺寸相同，当有N个所述高压接线盘并排叠加放置的时，所述接线盘隔板(3)用于填充各个所述高压接线盘之间的空间，使各个所述高压接线盘位置固定，并使所述主板(1)与线缆位置契合；
所述固定板(4)为绝缘材料，其内部刻有与所述主板(1)相同位置和形状的凹槽，用来封闭所述高压接线盘内部电极组件(6)，所述电极组件(6)裸露在所述固定板(4)外部；
电极盖板(5)的数量共两个，均为绝缘材料，均用于覆盖所述固定板(4)上裸露的电极组件(6)；
电极组件(6)的数量与线圈包含直线型子线圈的数量相同，为金属导体，安装在主板(1)内的凹槽中，并被固定板(4)和电极盖板(5)覆盖；
连接支架(7)用于将所述高压接线盘固定到真空舱上；
绝缘隔板(8)为绝缘材料，共两片，且两片绝缘隔板(8)垂直交叉放置于主板(1)对应的凹槽内。
2.根据权利要求1所述的一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘，其特征在于，所述高压接线盘中的电极组件(6)包括同轴电缆外芯夹具(9)、同轴电缆内芯夹具(10)、铜排(11)、线圈输入端引线接头(12)和线圈输出端引线接头(13)；
所述同轴电缆外芯夹具(9)固定于所述主板(1)内部对应的凹槽内，用于连接并固定同轴电缆的外芯；
所述同轴电缆内芯夹具(10)固定于所述主板(1)内部对应的凹槽内，用于连接并固定同轴电缆的内芯；
所述铜排(11)用于连接所述同轴电缆外芯夹具(9)与所述线圈输出端引线接头(13)，所述铜排(11)还用于连接所述同轴电缆内芯夹具(10)和所述线圈输入端引线接头(12)；
线圈输入端引线接头(12)连接线圈的输入端引线，并将冷却水管引出；
线圈输出端引线接头(13)连接线圈的输出端引线，并将冷却水管引出；
所述线圈输入端引线接头(12)和所述线圈输出端引线接头(13)结构相同，根据实际实验中线圈需要产生磁场的方向可以更换与线圈输入端引线和线圈输出端引线的连接，即需要正向磁场方向时，线圈输入端引线接头(12)连接线圈输入端引线，线圈输出端引线接头(13)连接线圈输出端引线，需要反向磁场方向时，线圈输入端引线接头(12)连接线圈输出端引线，线圈输出端引线接头(13)连接线圈输入端引线；
电极组件(6)中同轴电缆外芯夹具(9)、同轴电缆内芯夹具(10)、铜排(11)、线圈输入端引线接头(12)和线圈输出端引线接头(13)均为金属导体。
3.根据权利要求2所述的一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘，其特征在于，所述高压接线盘中使用两片垂直交叉结构的绝缘隔板(8)的目的是为增加各个所述电极组件(6)中所述线圈输入端引线接头(12)和所述线圈输出端引线接头(13)之间的沿面击穿距离。
4.根据权利要求1所述的一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘，其特征在于，该接线盘能够根据所接负载线圈的数量进行并排叠加放置。
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