CN215956367U - 一种用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于非接触式脉冲电流注入的新型带宽高效耦合器，属于电磁脉冲传导效应测试领域，采用复合式磁芯、分布式绕组、绝缘固定件、金属内芯和金属外壳构成非接触式脉冲电流注入的新型带宽高效耦合器，通过使用镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环组成的复合磁芯增强耦合器的感性耦合作用，提高低频耦合效率；绝缘固定件，起到绝缘和固定支撑作用；通过分布式绕组和金属内芯增强耦合器的容性耦合作用，提高高频耦合效率。耦合器采用了绝缘结构设计，保证其在300kV脉冲下的安全性与可靠性，克服现有非接触式耦合器工作频带较窄、耦合效率较低的缺点，实现脉冲源输出电流到多根线缆的高效率非接触注入。
Description
技术领域
本实用新型属于电磁脉冲传导效应测试领域，涉及一种用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器。
背景技术
脉冲电流注入(PCI)技术是一种开展效应物的高空电磁脉冲传导效应试验方法。脉冲电流注入是通过将脉冲源产生的电流通过耦合器注入到效应物端口，从而模拟产生与辐射环境感应电流等效的脉冲电流，因此耦合器的效率和工作频段对于注入电压电流具有很大影响。
非接触式耦合器因其因其不会破坏线缆绝缘层、可对线束进行试验而受到重视。现有的非接触式耦合器工作频带较窄、耦合效率较低。因此，设计一种高效率、宽频带的非接触式耦合器，用于对多线缆进行非接触式脉冲电流注入是非常有必要的。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器，旨在解决对多根线缆的高效率、宽频带非接触式耦合问题，实现脉冲源输出电流到多根线缆的高效率非接触注入。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型公开的一种用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器，包括复合式磁芯、分布式绕组、绝缘固定件、金属内芯和金属外壳；
分布式绕组连接到脉冲源，且分布式绕组与复合式磁芯紧密贴合并覆盖复合式磁芯的内表面和外表面，复合式磁芯在厚度方向紧贴固定在绝缘固定件中，两端被绝缘固定件固定；金属内芯在分布式绕组内侧并与分布式绕组紧密贴合且保持电连接，在分布式绕组和复合式磁芯的轴向外侧和径向外侧安装有绝缘固定件，金属外壳固定在绝缘固定件外侧。
优选地，所述复合式磁芯采用镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环组合成的磁芯，该磁芯总厚度为0.3m～1m。
进一步优选地，镍锌铁氧体磁环的初始磁导率为100至500，锰锌铁氧体磁环的初始磁导率为1000至5000。
优选地，所述分布式绕组为导电金属材质。
优选地，分布式绕组在端口设有分布式绕组输入端和分布式绕组接地端。
优选地，金属内芯上开有若干直径为8mm～20mm的金属内芯通孔。
优选地，金属内芯为蜂窝状金属卷筒。
优选地，绝缘固定件外侧留有螺纹沉孔。
进一步优选地，金属外壳通过螺钉与绝缘固定件固定。
优选地，分布式绕组厚度不超过2mm。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型所设计的耦合器包括复合式磁芯、分布式绕组、绝缘固定件、金属内芯和金属外壳采用复合式磁芯增强耦合器的感性耦合作用，提高低频耦合效率；通过分布式绕组和金属内芯增强耦合器的容性耦合作用，提高高频耦合效率；绝缘固定件，起到绝缘和固定支撑作用；此外，分布式绕组与复合式磁芯紧密贴合，同时复合式磁芯在厚度方向紧贴固定在绝缘固定件中，紧密贴合的设计方式能够有效减少漏感，提高耦合器高频性能。因此，本实用新型设计的宽带耦合器的工作频带较宽、耦合效率较高、注入波形畸变较小。耦合器采用了绝缘结构设计，保证其在300kV脉冲下的安全性与可靠性，实现脉冲源输出电流到多根线缆的高效率非接触注入。
为了评估所设计耦合器的性能，采用脉冲电流注入源、电流环、示波器等对其性能进行了实测对耦合器的性能进行了实测，在70kHz至40MHz的范围内插入损耗小于3dB，耦合效率高、工作频带宽。实测耦合器各组件沿面闪络电压均高于300kV，无绝缘问题。
进一步地，通过使用镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环组成的复合磁芯增强耦合器的感性耦合作用，提高低频耦合效率；
更进一步地，磁芯总厚度控制在0.3m～1m能实现高效率耦合，插入损耗小。
进一步地，镍锌铁氧体磁环的初始磁导率为100至500，在此磁导率范围能够保障高频性能良好；锰锌铁氧体磁环的初始磁导率为1000至5000，锰锌铁氧体的磁导率在此范围内能够保障低频性能良好。
进一步地，分布式绕组采用导电金属材质，可使用不锈钢、铜、铝等，根据不同需求进行替换，适用范围广。
进一步地，分布式绕组输入端连接至脉冲源输出端，分布式绕组接地端连接至脉冲源接地端，连接脉冲源。
进一步地，分布式绕组厚度如果超过2mm将影响耦合器内部的使用面积，并且造成较大杂散参数、影响耦合器的高频性能，因此本实用新型要求分布式绕组厚度不超过2mm。
进一步地，金属内芯开有若干通孔，也可以采用蜂窝状金属卷筒作为金属内芯，可以有助于减小绕组与被注入线缆的距离，实现对被注入线缆的高效耦合。
进一步地，采用通孔直径为8mm～20mm的金属内芯通孔保证在使用时，受注入线缆能从金属内芯的通孔穿过，且不影响其增强耦合器的容性耦合作用。
附图说明
图1为本实用新型的结构剖面图；
图2为本实用新型的结构示意图。
其中：1-复合式磁芯；2-分布式绕组；2a-分布式绕组输入端；2b-分布式绕组接地端；3-绝缘固定件；4-金属内芯；4a-金属内芯通孔；5-金属外壳。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参见图1和图2，本实用新型公开的一种用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器，包括连接至脉冲源的分布式绕组2，分布式绕组2为导电金属材质，在除输入端外的部分与复合式磁芯1贴合且完全包覆；复合式磁芯1采用镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环，在厚度方向紧贴放置在绝缘固定件3中，两端被绝缘固定件3固定；金属内芯4放置在分布式绕组2内侧，并与分布式绕组2紧密贴合且保持电连接，金属内芯4开有若干金属内芯通孔4a，金属内芯通孔4a的直径为8mm～20mm，能够保证在使用时受注入线缆能从金属内芯的通孔穿过，且不影响其增强耦合器的容性耦合作用。
绝缘固定件外侧留有螺纹沉孔，金属外壳5通过螺钉与绝缘固定件3固定，采用螺钉固定金属外壳，强度高、拆卸方便、性价比高。
优选地，复合磁芯1是由镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环构成的磁芯，该磁芯总厚度为0.3m～1m；更进一步地，镍锌铁氧体磁环的初始磁导率为100至500，锰锌铁氧体磁环的初始磁导率为1000至5000，磁芯总厚度为0.3m至1m，金属内芯通孔4a直径为8mm至20mm。
进一步地，分布式绕组2、金属内芯4、金属外壳5采用导电金属材质，可使用不锈钢、铜、铝等。分布式绕组2的厚度不超过2mm，在除输入端外的部分与复合式磁芯贴合，缝隙不大于2mm。分布式绕组输入端2a连接至脉冲源输出端，分布式绕组接地端2b连接至脉冲源接地端。
进一步地，绝缘固定件3采用绝缘材料，绝缘材料采用尼龙、聚四氟乙烯等。外侧留有螺纹沉孔，用于固定金属外壳5，内侧与分布式绕组2贴合，缝隙不大于2mm。
综上所述，本实用新型的采用复合式磁芯、分布式绕组、绝缘固定件、金属内芯和金属外壳构成非接触式脉冲电流注入的新型宽带高效耦合器，通过使用镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环组成的复合磁芯增强耦合器的感性耦合作用，提高低频耦合效率；绝缘固定件，起到绝缘和固定支撑作用；通过分布式绕组和金属内芯增强耦合器的容性耦合作用，提高高频耦合效率。宽带耦合器采用了绝缘结构设计，保证其在300kV脉冲下的安全性与可靠性，克服现有非接触式耦合器工作频带较窄、耦合效率较低的缺点，实现脉冲源输出电流到多根线缆的高效率非接触注入。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器，其特征在于，包括复合式磁芯(1)、分布式绕组(2)、绝缘固定件(3)、金属内芯(4)和金属外壳(5)；
分布式绕组(2)连接到脉冲源，且分布式绕组(2)与复合式磁芯(1)紧密贴合并覆盖复合式磁芯(1)的内表面和外表面，复合式磁芯(1)在厚度方向紧贴固定在绝缘固定件(3)中，两端被绝缘固定件(3)固定；金属内芯(4)在分布式绕组(2)内侧并与分布式绕组(2)紧密贴合且保持电连接，在分布式绕组(2)和复合式磁芯(1)的轴向外侧和径向外侧安装有绝缘固定件(3)，金属外壳(5)固定在绝缘固定件(3)外侧。
2.根据权利要求1所述的用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器，其特征在于，所述复合式磁芯(1)采用镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环组合成的磁芯，该磁芯总厚度为0.3m～1m。
3.根据权利要求2所述的用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器，其特征在于，镍锌铁氧体磁环的初始磁导率为100至500，锰锌铁氧体磁环的初始磁导率为1000至5000。
4.根据权利要求1所述的用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器，其特征在于，所述分布式绕组(2)为导电金属材质。
5.根据权利要求1所述的用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器，其特征在于，分布式绕组(2)在端口设有分布式绕组输入端(2a)和分布式绕组接地端(2b)。
6.根据权利要求1所述的用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器，其特征在于，金属内芯(4)上开有若干直径为8mm～20mm的金属内芯通孔(4a)。
7.根据权利要求1所述的用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器，其特征在于，金属内芯(4)为蜂窝状金属卷筒。
8.根据权利要求1所述的用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器，其特征在于，绝缘固定件(3)外侧留有螺纹沉孔。
9.根据权利要求8所述的用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器，其特征在于，金属外壳(5)通过螺钉与绝缘固定件(3)固定。
10.根据权利要求1所述的用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器，其特征在于，分布式绕组(2)厚度不超过2mm。
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| CN202121165266.3U CN215956367U (zh) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | 一种用于非接触式脉冲电流注入的宽带耦合器 |
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| CN115149236A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-10-04 | 西安交通大学 | 一种用于高空电磁脉冲传导干扰注入的非接触式容性耦合装置及其使用方法 |
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2021
- 2021-05-28 CN CN202121165266.3U patent/CN215956367U/zh active Active
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| CN115149236B (zh) * | 2022-07-25 | 2023-05-02 | 西安交通大学 | 一种用于高空电磁脉冲传导干扰注入的非接触式容性耦合装置及其使用方法 |
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