触发开关和小型电磁驱动的两级高功率重频同步触发开关制造技术

本发明专利技术公开了触发开关和小型电磁驱动的两级高功率重频同步触发开关，触发开关包括设置在绝缘外壳内的两个开关主电极，两个开关主电极相向组装，两个开关主电极之间存在密封间隙，任意一个开关主电极沿其自身中心轴轴线开有中心轴孔，还包括一端连接有往复驱动装置的开关触发极(c)，在往复驱动装置的驱动下，开关触发极(c)以与开关主电极同轴的形式使得其另一端从中心轴孔内往复穿过该开关主电极进入密封间隙。

【技术实现步骤摘要】
触发开关和小型电磁驱动的两级高功率重频同步触发开关
本专利技术涉及三电极开关应用于重频高功率脉冲驱动源的技术，主要涉及触发开关和小型电磁驱动的两级高功率重频同步触发开关。
技术介绍
紧凑型重频高功率脉冲驱动源是近年来脉冲功率技术发展的重要方向。在紧凑型高功率重频脉冲驱动源中，触发开关是其关键部件之一。此开关重频工作性能、工作性能稳定性、可靠性、功率高低、体积大小对脉冲驱动源重频工作性能、稳定性、可靠性、输出功率高低和小型化程度有着重要的影响。当前高功率重频脉冲驱动源装置中采用的触发开关基本都是电脉冲触发的三电极火花间隙开关。此类开关主要包括两个主电极和一个触发电极，为了提高开关工作电压，主电极间可以填充绝缘气体介质、绝缘液体介质，也可以是真空。常见的两种典型的三电极火花间隙开关原理是：触发电脉冲加载到触发电极上，触发电极与接地电极间电场显著增强而击穿，放电产生的紫外线和带电粒子引起两主电极间隙激发流注而击穿，开关导通。这种技术存在以下技术缺陷：开关工作性能除了受开关本身影响外，还要受触发源输出的触发电脉冲性能的影响。对于开关本身，两主电极的结构、材料、电极表面光洁度、开关电极间距、填充的绝缘介质都会影响开关导通电压。当开关工作时，开关电极必然会由于导通放电而烧蚀，导致电极表面凸凹不平，随着工作次数越多，烧蚀程度越严重，工作时功率越高，烧蚀程度也越严重。因此，在重频、高功率工作条件下，电极烧蚀程度会逐步加深，此时开关静态击穿电压相比于初始时静态击穿电压会呈逐步下降趋势，下降到一定程度，就会出现触发电脉冲还未到达开关主电极就发生自击穿现象，此时触发源输出的触发电脉冲无法正确控制开关的正常重频工作，开关工作时序紊乱。为了延缓此类现象发生，可以适当增加开关两主电极初始间距，即适当提高开关的初始静态击穿电压，但提高太多容易出现触发脉冲到达也无法启动开关工作的现象，同样会出现开关工作时序紊乱，因此调整的范围很有限。综上所述，采用电脉冲触发的三电极火花间隙开关，很难实现开关在高功率条件下长时间稳定、可靠地重频工作。在触发源方面，由于此类开关工作必须依靠外加的高压电脉冲来驱动，因此重频触发源必不可少。为了保证开关重频触发的可靠性，要求触发源输出的触发电脉冲电压较高(一般几十千伏)、前沿要快(一般几十ns)，而且还要重频工作，此类触发源的设计较为复杂，为了保证高压绝缘，体积必然较大，不利于重频高功率脉冲驱动源紧凑化、小型化。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种高功率高频触发开关和小型电磁驱动的两级高功率重频同步触发开关。本专利技术通过下述技术方案实现：触发开关，包括设置在绝缘外壳内的两个开关主电极，两个开关主电极相向组装，两个开关主电极之间存在密封间隙，其特征在于，任意一个开关主电极沿其自身中心轴轴线开有中心轴孔，还包括一端连接有往复驱动装置的开关触发极，在往复驱动装置的驱动下，开关触发极以与开关主电极同轴的形式使得其另一端从中心轴孔内往复穿过该开关主电极进入密封间隙。所述触发开关在往复驱动装置的驱动下，存在非连接导通状态和非连接断开状态，所述非连接导通状态为：所述开关触发极在往复驱动装置的作用下，开关触发极沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极靠近移动，当开关触发极从开关主电极内穿过进入密封间隙后，触发电脉冲加载到开关触发极，开关触发极与相对的开关主电极间电场增强而击穿，放电产生的紫外线和带电粒子引起两个开关主电极的之间密封间隙激发流注而击穿，两个开关主电极的之间导通；所述非连接断开状态为：所述开关触发极在往复驱动装置的作用下，开关触发极沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极远离移动，当开关触发极从密封间隙内退回到开关主电极内，开关触发极与相对的开关主电极间电场显著降低，不进行放电，两个开关主电极的之间密封间隙停止击穿，两个开关主电极的之间断开。所述触发开关在往复驱动装置的驱动下，存在连接导通状态和连接断开状态，所述连接导通状态为：所述开关触发极在往复驱动装置的作用下，开关触发极沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极靠近移动，当开关触发极从开关主电极内穿过进入密封间隙后与相对的开关主电极连接，则两个开关主电极的之间导通；所述连接断开状态为：所述开关触发极在往复驱动装置的作用下，开关触发极沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极远离移动，当开关触发极与相对的开关主电极间不连接，则两个开关主电极的之间断开。所述往复驱动装置包括线圈和设置在线圈内部的磁体，所述磁体一端连接有驱动杆，所述驱动杆与开关触发极同轴线方向连接，所述线圈所接信号为电压低于或等于30V的交变信号。所述交变信号的频率为0HZ-50HZ。本专利技术的设计原理为：本专利技术为了解决随着放电次数增多静态击穿电压下降造成开关无法正常工作和开关触发极需要外接较高触发电脉冲电压设备的问题。本专利技术采用了线圈、磁体外加电压低于或等于30V的交变信号的电压共同构成了一个可以往复驱动开关触发极的往复驱动装置，该往复驱动装置是利用线圈产生交变磁场，磁体在交变磁场中交替受方向相反的磁场力作用而快速往返运动。采用这种驱动方式可以快速的执行往复运动。在该驱动下，本专利技术可以将2个开关主电极之间的距离扩大，同时由于本专利技术中的开关触发极采用穿过主电极的同轴形式，因此开关触发极可以有2种工作模式，第一种是外加触发电脉冲加载到开关触发极，而开关触发极不与主电极直接接触，从而导通2个开关主电极，第二种是不外加触发电脉冲到开关触发极，因此要求开关触发极与2个开关主电极接触导通。在本专利技术中，由于是同轴设置开关主电极与开关触发极，因此撞击模式是开关主电极与开关触发极的端面正面接触撞击，因此不会产生电弧，且正面接触撞击，不会对开关主电极造成弯曲损伤，将上述触发开关用作高功率重频同步触发开关时，如果将触发开关放置成触发极垂直于地面的状态下使用，还可以借助重力，让触发极能快速回位，因此可以有效的保证较高的频率的开断。在上述2种模式中，对于接触式的导通，由于不需要外加高电压的触发电脉冲，因此整个开关的频率只由交变磁场决定，且只与频率快慢有关，在整个开断过程中，无需考虑电压大小，在本专利技术中实现开断的驱动，只需30V以下就可以完成，具体可以低至25V就可以完成这个驱动工作。这样就可以将原本配置为高电压的触发电脉冲的信号源改为低电压的触发脉冲源，因此可以使得该脉冲源的体积大大减小。为了解决由于电极烧蚀引起开关静态自击穿电压下降，导致不受触发源控制，出现时序紊乱的问题，可以通过设置较大的主电极初始间距来提高静态自击穿电压(可提高一倍以上)。由于本专利技术开关的闭合和断开是通过触发极的机械运动驱动触发电极接通和断开主电极间隙来实现的，因此不会出现开关不导通现象，从而保证了开关在高功率条件下重频工作的稳定性、可靠性。此开关所需的用于产生交变磁场的交变信号电压低，只需30伏，因此触发模块体积小，有利于脉冲驱动源的小型化。而在非接触导通的情况下，由于击穿电压与距离存在直接的对应关系，一般距离小，击穿电压小，距离大，击穿电压大，在解决电极烧蚀引起开关静态自击穿电压下降问题时，本专利技术增大主电极初始间距来提高静态自击穿电压，为解决由于上述改进导致触发脉冲到达也无法启动开关工作的现象，而本专利技术由于触发极是运动的，因此可以由于触本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.触发开关，包括设置在绝缘外壳内的两个开关主电极，两个开关主电极相向组装，两个开关主电极之间存在密封间隙，其特征在于，任意一个开关主电极沿其自身中心轴轴线开有中心轴孔，还包括一端连接有往复驱动装置的开关触发极(c)，在往复驱动装置的驱动下，开关触发极(c)以与开关主电极同轴的形式使得其另一端从中心轴孔内往复穿过该开关主电极进入密封间隙。

【技术特征摘要】
1.触发开关，包括设置在绝缘外壳内的两个开关主电极，两个开关主电极相向组装，两个开关主电极之间存在密封间隙，其特征在于，任意一个开关主电极沿其自身中心轴轴线开有中心轴孔，还包括一端连接有往复驱动装置的开关触发极(c)，在往复驱动装置的驱动下，开关触发极(c)以与开关主电极同轴的形式使得其另一端从中心轴孔内往复穿过该开关主电极进入密封间隙。2.根据权利要求1所述的触发开关，其特征在于，所述触发开关在往复驱动装置的驱动下，存在非连接导通状态和非连接断开状态，所述非连接导通状态为：所述开关触发极(c)在往复驱动装置的作用下，开关触发极(c)沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极靠近移动，当开关触发极(c)从开关主电极内穿过进入密封间隙后，触发电脉冲加载到开关触发极(c)，开关触发极(c)与相对的开关主电极间电场增强而击穿，放电产生的紫外线和带电粒子引起两个开关主电极的之间密封间隙激发流注而击穿，两个开关主电极的之间导通；所述非连接断开状态为：所述开关触发极(c)在往复驱动装置的作用下，开关触发极(c)沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极远离移动，当开关触发极(c)从密封间隙内退回到开关主电极内，开关触发极(c)与相对的开关主电极间电场显著降低，不进行放电，两个开关主电极的之间密封间隙停止击穿，两个开关主电极的之间断开。3.根据权利要求1所述的触发开关，其特征在于，所述触发开关在往复驱动装置的驱动下，所述触发开关在往复驱动装置的驱动下，存在连接导通状态和连接断开状态，所述连接导通状态为：所述开关触发极(c)在往复驱动装置的作用下，开关触发极(c)沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极靠近移动，当开关触发极(c)从开关主电极内穿过进入密封间隙后与相对的开关主电极连接，则两个开关主电极的之间导通；所述连接断开状态为：所述开关触发极(c)在往复驱动装置的作用下，开关触发极(c)沿开关主电极中心轴轴线向另外一个开关主电极远离移动，当开关触发极(c)与相对的开关主电极间不连接，则两个开关主电极的之间断开。4.根据权利要求1所述的触发开关，其特征在于，所述往复驱动装置包括线圈(17)和设置在线圈内部的磁体(18)，所述磁体(18)一端连接有驱动杆(d)，所述驱动杆与开关触发极(c)同轴线方向连接，所述线圈(17)所接信号为电压低于或等于30V的双极性交变信号。5.根据权利要求4所述的触发开关，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝世荣，戴文峰，曹龙博，冯传均，王敏华，吴伟，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51