一种全固态触发隔离电阻制造技术

本发明专利技术提供一种全固态触发隔离电阻，解决现有初级脉冲源中水电阻存在的阻值稳定性差、易发生击穿、损坏后果严重、机械固定困难、热膨胀系数大等问题。该全固态触发隔离电阻采用全固态化设计，具有功率容量高、耐高压、阻值稳定、安装方便、环境适应性好等特点。全固态触发隔离电阻包括电阻基体、两个触指弹簧和两个屏蔽端帽；屏蔽端帽的一端设置有轴向凹槽，轴向凹槽的槽壁与屏蔽端帽的径向端面通过圆弧面连接；电阻基体的两端分别插入屏蔽端帽的轴向凹槽内，轴向凹槽的槽壁上设置有径向环形凹槽，触指弹簧安装在径向环形凹槽内，实现屏蔽端帽与电阻基体的电连接。

An all solid state trigger isolation resistor

The invention provides an all solid-state trigger isolation resistor, which solves the problems of poor resistance stability, easy breakdown, serious damage consequences, mechanical fixation difficulty, large thermal expansion coefficient and the like existing in water resistance of primary pulse source. The all solid-state trigger isolation resistor adopts the all solid-state design, which has the characteristics of high power capacity, high voltage resistance, stable resistance value, convenient installation and good environmental adaptability. All solid state trigger isolation resistance includes resistance matrix, two touch spring and two shield end caps; one end of shield end cap is provided with an axial groove, and the groove wall of the axial groove is connected with the radial end face of shield end cap through an arc surface; two ends of resistance matrix are respectively inserted into the axial groove of shield end cap, and the groove wall of the axial groove is provided with a radial annular groove, and the touch spring is installed In the radial circular groove, the shield end cap is electrically connected with the resistance matrix.

【技术实现步骤摘要】
一种全固态触发隔离电阻
本专利技术涉及脉冲功率装置，具体涉及一种全固态触发隔离电阻，应用于大型脉冲功率装置中初级脉冲源的触发隔离。
技术介绍
快直线型变压器驱动源(FLTD)是一种能够产生高电压、大电流的新型驱动源，其特点是将传统的脉冲产生、压缩和成形环节集成在高20cm至35cm、直径小于3.0m的圆盘形腔体中，直接产生上升沿约100ns的电功率脉冲。单个FLTD模块的输出电流峰值可达2.0MA，较之传统的Marx结合多级水介质脉冲压缩成形技术，其体现出众多优势，已成为下一代大型驱动源研制极具竞争性技术之一。FLTD模块的结构如图1所示，初级脉冲源由多个放电支路并联，每个放电支路由两支正负充电的电容器25和一支电触发气体开关22组成，各放电支路的放电回路均包绕磁芯28一圈，次级为一金属圆柱筒。整个模块在电路上相当于初级由多个单匝线圈并联，次级为一单匝线圈，各放电支路同步工作时，次级负载可以近似获得与初级充电电压一致的峰值电压，而电流则为单个放电支路电流的N倍(N为模块放电支路并联数)。FLTD模块工作过程主要分为两步：第一步通过高压充电电阻21和高压充电电缆24给各电容器25直流充电；第二步外电路提供电触发信号，控制各电触发气体开关22同步导通。触发过程如下：中间绝缘盘26上设置有圆环型触发线27，外部触发器通过高压触发电缆29与圆环型触发线27连接，各电触发气体开关22的触发电极通过高压触发电阻23连接至圆环型触发线27。模块充电完成后，外部触发器产生触发信号，触发信号通过高压触发电缆29传输至圆环型触发线27，圆环型触发线27再将触发信号沿角向进行分配，并通过高压触发电阻23施加至各电触发气体开关22的触发电极，进而实现各电触发气体开关的近似同步闭合。由以上触发过程可知，多级放电单元的同步放电由外部触发脉冲通过高压触发电阻23控制其单元内部的电触发气体开关22实现，每级放电单元至少需要1支高压触发电阻23，因此单个初级脉冲源所需高压触发电阻23数量达数十支甚至上百支，其工作稳定性直接决定初级脉冲源的整体性能，也是限制脉冲功率装置可靠性提升的关键因素之一。因此，开展高可靠新型高压电阻探索具有重要的工程应用价值。针对初级脉冲源大功率高压电阻的设计，国内外开展了众多探索与研究，但截至目前，始终未能脱离水电阻的使用(以某种导电液为介质的电阻)。在J.R.Woodworth，W.E.Fowler，B.S.Stoltzfus等学者的《Compact810kAlineartransformerdrivercavity》(PhysicalReviewSpecialTopic-AcceleratorandBeams，2011，14，pp.040401)中提出了一种20个放电支路并联的快直线型变压器驱动源模块，每个放电支路包含触发电阻，触发电阻均由塑料软管内装导电液构成，软管两端插接金属帽密封导电液，同时金属帽作为电气连接件与外部部件连接(电容器或开关)。此类电阻的优点是功率容量大、结构简单、成本低，但在工程实践中存在以下方面的问题：1)阻值不稳定；水电阻由电解质与纯净水配比而成，随着静置时间、环境温度等条件的改变，电解液容易发生凝聚、析出等变化，进而导致水电阻阻值的改变；2)容易发生击穿；水电阻在静置条件下，容易析出微小气泡，而气泡介电常数仅约电解液的1/81，意味着其内部电场强度是电解液的81倍，局部电场被严重畸变，进而导致气泡击穿引发的电阻失效；3)损坏导致后果严重；通常初级脉冲源充满变压器油介质，当水电阻损坏破裂后，电解液会污染整个初级源腔体中的变压器油，造成巨大的经济损失和维护难度；4)机械固定困难；从安装便捷性、增加沿面长度、热胀冷缩效应考虑，水电阻外壁多采用塑料软管，在长时间使用过程中，由于电动力的作用，容易导致软管变形，造成根部断裂甚至导致正负充电电阻之间的绝缘击穿；5)热胀冷缩明显；电解液热膨胀系数较大，在环境温度变化过程中热胀冷缩幅度大，容易造成软管破裂或者端部金属帽脱离，造成电阻的损坏，特别在低于0℃或者高于100℃环境温度下更是无法使用，直接限制了初级脉冲源的使用环境。综上所述，高压电阻是大型脉冲功率装置中初级脉冲源的关键单元部件之一，虽然众多初级脉冲源中均采用水电阻作为触发电阻，但其存在着明显的不足，严重制约着初级脉冲源可靠性的提升。
技术实现思路
本专利技术提供一种全固态触发隔离电阻，解决现有初级脉冲源中水电阻存在的阻值稳定性差、易发生击穿、损坏后果严重、机械固定困难、热膨胀系数大等问题。该触发隔离电阻采用全固态化设计，具有功率容量高、耐高压、阻值稳定、安装方便、环境适应性好等特点。本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种全固态触发隔离电阻，包括电阻基体、两个触指弹簧和两个屏蔽端帽；所述屏蔽端帽的一端设置有轴向凹槽，所述轴向凹槽的槽壁与屏蔽端帽的径向端面通过圆弧面连接；所述电阻基体的两端分别插入屏蔽端帽的轴向凹槽内，所述轴向凹槽的槽壁上设置有径向环形凹槽，所述触指弹簧安装在径向环形凹槽内，实现屏蔽端帽与电阻基体的电连接。进一步地，所述电阻基体插入屏蔽端帽的部分设置有金属镀膜层。进一步地，所述金属镀膜层为铜镀膜层、银镀膜层或金镀膜层。进一步地，所述径向环形凹槽的截面形状为梯形，所述触指弹簧的截面形状为椭圆形，目的是确保屏蔽端帽与电阻基体插接条件下的良好电接触。进一步地，所述电阻基体为绝缘材料掺杂导电材料压制而成。进一步地，所述电阻基体为陶瓷掺杂石墨、陶瓷掺杂铝粉压制而成。进一步地，所述电阻基体为圆柱形结构或长方体结构。进一步地，所述触指弹簧的内径比轴向凹槽的半径小0.8mm～1.0mm。进一步地，所述触指弹簧为铍铜材料制成的弹簧。进一步地，所述电阻基体的直径为15mm、轴向长度为150mm。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术的全固态触发隔离电阻为实体电阻，其充分利用了实体电阻自身特点(电感低，功率容量较大、耐压水平较高)，实现了初级脉冲源大功率高压电阻的全固态化设计，提出了初级脉冲源中大功率高压电阻设计中的系统解决方案，解决了传统水电阻存在的阻值稳定性差、易发生击穿、损坏后果严重、机械固定困难、热膨胀系数大等问题。该高压电阻易于工业化批量生产，有效提高了该类电阻的可靠性，为初级脉冲源高压电阻的工程实践提供了重要参考。附图说明图1为现有FLTD模块结构示意图；图2为本专利技术全固态触发隔离电阻的安装示意图；图3为本专利技术全固态触发隔离电阻的结构示意图。附图标记：1-全固态触发隔离电阻，2-充电电阻，11-电阻基体，12-触指弹簧，13-屏蔽端帽，14-轴向凹槽，15-径向环形凹槽，16-金属镀膜层，21-高压充电电阻，22-电触发气体开关，23-高压触发电阻，24-高压充电电缆，25-电容器，26-中间绝缘盘，27-触发线，28-磁芯，29-高压触发电缆。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术的内容作进一步详细描述。本专利技术提供一种触发隔离电阻，该电阻是一种全固态化大功率高压电阻。在初级脉冲源中，触发隔离电阻要求其具有低电感、较大功率容量、耐压高等特点。根据以上特点，本专利技术触发隔离电阻采用全固态化设计，以满足不同功用高压电阻对电感、功率容量、耐压等参数要求。如图2所示，本专利技术提供的全固态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固态触发隔离电阻，其特征在于：包括电阻基体(11)、两个触指弹簧(12)和两个屏蔽端帽(13)；所述屏蔽端帽(13)的一端设置有轴向凹槽(14)，所述轴向凹槽(14)的槽壁与屏蔽端帽(13)的径向端面通过圆弧面连接；所述电阻基体(11)的两端分别插入屏蔽端帽(13)的轴向凹槽(14)内，所述轴向凹槽(14)的槽壁上设置有径向环形凹槽(15)，所述触指弹簧(12)安装在径向环形凹槽(15)内，实现屏蔽端帽(13)与电阻基体(11)的电连接。

【技术特征摘要】
1.一种全固态触发隔离电阻，其特征在于：包括电阻基体(11)、两个触指弹簧(12)和两个屏蔽端帽(13)；所述屏蔽端帽(13)的一端设置有轴向凹槽(14)，所述轴向凹槽(14)的槽壁与屏蔽端帽(13)的径向端面通过圆弧面连接；所述电阻基体(11)的两端分别插入屏蔽端帽(13)的轴向凹槽(14)内，所述轴向凹槽(14)的槽壁上设置有径向环形凹槽(15)，所述触指弹簧(12)安装在径向环形凹槽(15)内，实现屏蔽端帽(13)与电阻基体(11)的电连接。2.根据权利要求1所述的全固态触发隔离电阻，其特征在于：所述电阻基体(11)插入屏蔽端帽(13)的部分设置有金属镀膜层(16)。3.根据权利要求2所述的全固态触发隔离电阻，其特征在于：所述金属镀膜层(16)为铜镀膜层、银镀膜层或金镀膜层。4.根据权利要求1或2或3所述的全固态触发隔离电阻，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：呼义翔，曾江涛，丛培天，杨实，周亚伟，何德雨，周文渊，
申请(专利权)人：西北核技术研究院，
类型：发明
国别省市：陕西,61