CN205811974U - 一种自触发式紧凑型Marx发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自触发式紧凑型Marx发生器，包括发生器屏蔽筒、气体开关、储能电容、隔离电感、支撑骨架等，其中气体开关均为过电压自触发式开关，因此无需传统发生器复杂的外部触发源以及配套的触发电极，所有开关同轴设计，通过紫外预电离作用提高发生器的同步特性；发生器的储能电容通过支撑骨架沿腔体轴线两侧呈一字并列安装，有效节约发生器的体积，提高其紧凑程度；通过加载非晶材料磁芯的电感设计，在紧凑的体积内有效提高隔离器件的感抗；同时通过非金属屏蔽筒体彻底消除了发生器后级输出高压容易与传统金属外筒之间发生高压打火的隐患。

Description

一种自触发式紧凑型Marx发生器

技术领域

本实用新型属于高功率脉冲技术领域，具体涉及一种自触发式紧凑型Marx发生器。

背景技术

Marx发生器作为一种常见的高功率脉冲源，其输出电压可达数百千伏甚至兆伏，基本工作原理是首先采用并联方式对其内部的电容充电储能，然后触发气体开关进行串联放电，从而得到单级充电电压和级数相乘的的高压脉冲输出，鉴于发生器上述显著的倍压作用，在军用和商业领域被广泛应用，但是随着工程应用不断深入，对发生器的输出电压、脉冲前沿，尤其是体积重量等指标提出了更为苛刻的要求，传统的采用外部触发源工作的发生器已经无法满足脉冲功率系统进一步小型化应用。

公开号为“204465486U”的Marx发生器采用同轴型结构设计，储能电容器、充电电阻、各级气体开关及引线全部封装于金属筒内，形成紧凑结构。发生器内部气体开关与其他部件单独设计，对装配和工作提出较高要求，同时需要采用气动控制或三电极开关外部触发的方式对发生器前几级开关进行触发。

公开号为“104218923A”的盘片式Marx发生器也采用同轴型基本结构设计，但是采用小电容并联形成的盘片式电容器组进行并联充电，充电时须采用多级并联同时充电，优点是电容充电电压均衡，盘片电容器组容值可改变，但是该发生器结构设计较为复杂，内部线路较多，在高电压工作条件下对绝缘提出了较高的要求。

上述公开的专利文件中的Marx发生器存在触发方式繁琐、内部结构复杂不易装配的问题。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的存在触发方式繁琐、内部结构复杂不易装配的问题，本实用新型提出一种自触发式紧凑型Marx发生器。

技术方案

一种自触发式紧凑型Marx发生器，其特征在于包括非金属屏蔽筒、储能电容、尼龙支撑骨架、气体开关、隔离电感、紧固螺钉和非金属端盖；尼龙支撑骨架位于非金属屏蔽筒内的两侧，储能电容通过紧固螺钉固定在尼龙支撑骨架上且沿非金属屏蔽筒的腔体轴线两侧成直线一字排列，储能电容两端分别与气体开关及隔离电感进行电连接，隔离电感串联后与非金属端盖连接，非金属端盖位于非金属屏蔽筒两端。

所述气体开关为过电压自触发式气体放电开关。

所述隔离电感采用高压线绕制：将高压线绕制在内部填装磁芯的非金属绕制骨上。

所述储能电容采用无极性陶瓷电容。

有益效果

本实用新型提出的一种自触发式紧凑型Marx发生器，发生器所有开关采用过电压自击穿方式工作，无需传统发生器复杂的外部触发源以及配套的触发电极，有效降低系统的冗余度；发生器内部储能电容呈一字并列布置，有效节约发生器的体积，提高其紧凑程度，方便工程化应用；同时通过非金属屏蔽筒体彻底消除了发生器后级输出高压容易与传统金属外筒之间发生高压打火的隐患；发生器隔离器件采用非晶磁芯绕制，在有限体积内增大了感抗，提高发生器的电压转换效率；同时采用同轴设计，通过紫外预电离作用提高了发生器的同步特性，陡化发生器输出脉冲前沿指标。

附图说明

图1 Marx发生器整体结构图；

图2 Marx发生器内部结构端视图及俯视图(不含外筒法兰盘)；

图3 Marx发生器内部结构端视图及剖视图(不含外筒法兰盘)；

图4隔离电感内部结构示意图；

1-非金属屏蔽筒、2-储能电容、3-尼龙支撑骨架、4-气体开关，5-隔离电感、6-非晶磁芯，7-绕制尼龙骨架、8-绕制高压线、9-紧固螺钉、10-法兰盘、11-连接电缆。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

为实现基于Marx发生器脉冲功率系统的小型化应用，同时降低发生器对外部触发源的依赖，本实用新型提供一种自触发工作方式的紧凑型Marx发生器。

本发明解决技术问题的方案是：一种自触发式紧凑型Marx发生器，包括非金属屏蔽筒1、气体开关4、储能电容2、隔离电感5、尼龙支撑骨架3，所述气体开关4均为过电压自触发式气体放电开关，所有气体开关4置于非金属屏蔽筒1内部轴线上；所述储能电容2两端分别与气体开关4及隔离电感5进行电连接，储能电容2通过尼龙支撑骨架3沿非金属屏蔽筒1的腔体轴线两侧呈一字并列安装；所述隔离电感5分别串联后与发生器的非金属端盖连接，非金属端盖上设有法兰盘10。

所述高压气体开关4均采用不锈钢材料半球削顶形式，通过调整开关间距，发生器将以过电压自击穿方式工作，逐级导通，无需复杂的外部触发源和触发电极设计；

所述的非金属屏蔽筒1采用非金属材料，有效提高发生器的绝缘强度，无需传统发生器采用金属屏蔽筒时必须的绝缘内衬筒，从而减小发生器的发生器外径；

所述隔离电感5采用高压线绕制，绕制骨架内部含非晶材料磁芯，可在紧凑的体积内有效提高隔离器件的感抗；

所储能电容2采用无极性陶瓷电容，沿腔体轴线两侧直线一字排列，该方式可在最大程度上提高发生器空间利用率，有效缩减发生器的长度；

所述气体开关4处于屏蔽筒轴线上，开关工作时，前级开关导通产生的紫外光将预电离下一级开关，从而使发生器向雪崩式发展，发生器的输出前沿将更一步陡化。

所述的储能电容2的内侧设有外圈为螺纹的圆柱突起，气体开关4采用螺纹安装的方式旋入储能电容2上，气体开关4与隔离电感5通过连接电缆11连接。

本实用新型实施例的外形尺寸为Φ240×650mm，整体布局为同轴结构。

本实用新型由非金属屏蔽筒、内部芯体、带法兰盘的非金属端盖等部件组成。芯体由高压储能电容、尼龙支撑骨架、隔离电感、气体开关等部分组成，考虑尼龙骨架拉伸强度，采取两截拼接方式组成整体支撑骨架，如附图3所示。

本实用新型实施例的主要安装过程是：

将多个储能电容2依次通过紧固螺钉9呈一字并列固定在尼龙支撑骨架3上；

隔离电感5利用绕制高压线8在已经内部填装好非晶磁芯6的非金属绕制骨架7上进行紧密绕制；

气体开关4将连接电缆11与已经安装好的储能电容2内侧中心孔压接，每个隔离电感5与两个储能电容器2连接；

将安装好的芯体固定在输入非金属端板内部，套上非金属屏蔽筒，然后安装输出非金属法兰盘10，最后通过螺钉将发生器的屏蔽筒和端板经法兰盘连接固定。

Claims (4)

1.一种自触发式紧凑型Marx发生器，其特征在于包括非金属屏蔽筒(1)、储能电容(2)、尼龙支撑骨架(3)、气体开关(4)、隔离电感(5)、紧固螺钉(9)和非金属端盖；尼龙支撑骨架(3)位于非金属屏蔽筒(1)内的两侧，储能电容(2)通过紧固螺钉(9)固定在尼龙支撑骨架(3)上且沿非金属屏蔽筒(1)的腔体轴线两侧成直线一字排列，储能电容(2)两端分别与气体开关(4)及隔离电感(5)进行电连接，隔离电感(5)串联后与非金属端盖连接，非金属端盖位于非金属屏蔽筒(1)两端。

2.根据权利要求1所述的一种自触发式紧凑型Marx发生器，其特征在于所述气体开关(4)为过电压自触发式气体放电开关。

3.根据权利要求1所述的一种自触发式紧凑型Marx发生器，其特征在于所述隔离电感(5)采用高压线绕制：将高压线(8)绕制在内部填装磁芯(6)的非金属绕制骨架(7)上。

4.根据权利要求1所述的一种自触发式紧凑型Marx发生器，其特征在于所述储能电容(2)采用无极性陶瓷电容。