[發明專利]一種真空觸發開關

有效

• 申請號: 201310488280.0
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103546130A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 戴玲;林福昌;姚星辰;王延召;張弛
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H03K17/54
• 分類號: H03K17/54
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于脈沖功率技術領域，更具體地，涉及一種真空觸發開關。

背景技術

真空觸發開關是利用真空作為陰陽極間的主間隙絕緣介質和滅弧介質，并采用特殊設計的觸發電極控制開關閉合。隨著脈沖功率技術的發展，要求與其配套的大功率開關能在高電壓、大電流下工作，且能在觸發能量較小的情況下穩定、多次觸發。真空觸發開關是一種可以同時滿足上述要求的開關形式，在高功率脈沖方面，如大功率激光器、大功率微波電源、電磁發射技術等領域得到了廣泛應用。

傳統的真空觸發開關采用的主電極結構多為簡單的平板電極或者多棒極結構，開關內部的電磁環境主要由電流流過主觸頭時產生，由于產生的磁場強度有限，對電弧的發展基本不起作用；而觸發極主要有兩種：沿面觸發型和場擊穿型，傳統的觸發極結構多采用敞口設計，有利于觸發沿面產生的等離子體更多地擴散到主間隙中，但同時也會給觸發極帶來易受主間隙電弧污染的問題。

傳統的真空觸發開關主要存在下列問題：1）在通過大電流時，大電流的電弧可以等效成多束通有同向電流的導體，而通有同向電流的導體之間會相吸引，導致整個弧柱收縮，而弧柱的收縮會使電極的燒蝕加劇；2）在大電流下工作多次后，電弧產生的金屬等離子體會沉積在觸發沿面上，導致開關壽命縮短。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種真空觸發開關，避免了由于電弧集聚所帶來的電極燒蝕問題，能有效阻止電弧中的金屬等離子體朝觸發沿面噴濺，延長了真空觸發開關的壽命，大幅減小了觸發能量。

為實現上述目的，本發明提供了一種真空觸發開關，其特征在于，包括密閉殼體；所述密閉殼體由絕緣外殼及設置在所述絕緣外殼兩端的陰極法蘭盤和陽極法蘭盤構成；所述密閉殼體的兩端分別設有陰極和陽極，所述陰極和陽極分別通過所述陰極法蘭盤和所述陽極法蘭盤固定在所述密閉殼體內；所述陰極包括陰極導桿、陰極觸頭和陰極觸頭片；所述陽極包括陽極導桿、陽極觸頭和陽極觸頭片；所述陰極導桿和所述陽極導桿均為中空的圓筒形，其上有螺旋狀開槽，槽深與圓筒的厚度相同；所述陰極導桿和所述陽極導桿的一端分別與所述陰極法蘭盤和所述陽極法蘭盤緊密連接；所述陰極觸頭和所述陽極觸頭均為杯狀結構，杯壁為圓筒形，杯底中心開有圓孔，孔徑分別與所述陰極導桿和所述陽極導桿的內徑相等，杯壁上有螺旋狀開槽，槽深與杯壁的厚度相同；所述陰極導桿和所述陽極導桿的另一端分別與所述陰極觸頭和所述陽極觸頭的杯底同軸緊密連接，所述陰極觸頭和所述陽極觸頭的杯口分別與所述陰極觸頭片和所述陽極觸頭片緊密連接。

優選地，所述陰極中設有觸發結構。

優選地，所述陰極觸頭片為表面開槽的空心圓柱結構，所述觸發結構由輔助陰極、陶瓷管和觸發極構成；所述輔助陰極為圓環結構，套接在所述陰極觸頭片的通孔的一端，與所述陰極觸頭片緊密連接；所述陶瓷管套接在所述陰極觸頭片的通孔的另一端，與所述陰極觸頭片緊密連接，所述陶瓷管的端面與所述輔助陰極的端面緊密連接，所述陶瓷管的內壁靠近所述輔助陰極的一段，其內徑沿所述輔助陰極的方向逐漸減小，形成閉口結構；所述觸發極包括觸發極頭部和觸發極導桿，所述觸發極頭部為倒圓臺形，設置于所述陶瓷管內，與所述陶瓷管的閉口結構吻合，形成緊密連接；所述觸發極頭部與所述輔助陰極之間的所述陶瓷管的表面為觸發沿面；所述觸發極導桿固定在所述觸發極頭部上，與所述觸發極頭部緊密連接，所述觸發極導桿延伸至所述陰極法蘭盤之外，與所述陰極法蘭盤保持絕緣。

優選地，所述觸發沿面的長度為0.5～0.6mm。

優選地，所述觸發沿面表面涂釉。

優選地，所述陰極導桿和所述陽極導桿的槽寬為2～3mm，槽間間隙為4～6mm，槽與水平面的傾角為15～30度。

優選地，所述陰極觸頭和所述陽極觸頭的杯壁上開有6道螺旋狀槽，每道槽寬為2～3mm，槽與水平面的夾角為15～30度。

優選地，所述絕緣外殼的表面為波紋狀。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，具有以下有益效果：

1、主電極觸頭及其導桿采用開槽方式使電流在流過主電極時，在主間隙中產生足夠大的縱向磁場，使電弧在導通過程中呈擴散態，避免了傳統真空觸發間隙中由于電弧集聚所帶來的電極燒蝕問題，延長了真空觸發開關的壽命。

2、觸發結構采用“閉口”設計，使陶瓷管的觸發沿面隱藏于陰極內，能有效阻止電弧中的金屬等離子體朝觸發沿面噴濺，延長真空觸發開關的壽命。