[發明專利]基于組合絕緣儲能的層疊卷繞Blumlein線

在審

• 申請號: 202210460822.2
• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114843010A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 李嵩;王俊婷;曾凡正;韋金紅;岳云瑞;高景明;錢寶良;劉照華
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01B7/02
• 分類號: H01B7/02;H01B11/18
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉

1.一種基于組合絕緣儲能的層疊卷繞Blumlein線，其特征在于基于組合絕緣儲能的層疊卷繞Blumlein線一端與電源相連，一端與負載相連，定義與電源相連的一端為前端，與負載相連的一端為后端；基于組合絕緣儲能的層疊卷繞Blumlein線由金屬外殼(1)、前絕緣封板(2)、后絕緣封板(3)、前高壓輸出板(4)、后高壓輸出板(5)、N個開關模塊(6)和N個組合絕緣型卷繞線(7)組成；N為正整數，根據實際需要的輸出電壓U和儲能密度w₀的要求共同確定；

金屬外殼(1)是由前拉伸圓環(11)、圓柱筒(12)和后拉伸圓環(13)構成的金屬圓筒，前拉伸圓環(11)和后拉伸圓環(13)完全相同；金屬外殼(1)總長度為L；圓柱筒(12)側壁厚度p＝R₁-R，R為圓柱筒(12)內半徑，R₁為圓柱筒(12)外半徑；前拉伸圓環(11)焊接在圓柱筒(12)的前端，后拉伸圓環(13)焊接在圓柱筒(12)的后端；前拉伸圓環(11)的外半徑為R₂，前拉伸圓環(11)的內半徑等于R₁；前拉伸圓環(11)厚度為d；在前拉伸圓環(11)上半徑為r的圓周上挖有M個通孔(111)；前拉伸圓環(11)的前端面與前絕緣封板(2)的后端面通過絕緣螺釘連接，后拉伸圓環(13)的后端面與后絕緣封板(3)的前端面通過絕緣螺釘連接；金屬外殼(1)內同軸嵌套有N個組合絕緣型卷繞線(7)和N個開關模塊(6)；金屬外殼(1)對圓柱筒(12)內的電磁場進行屏蔽，抑制外來電磁波的干擾，并避免作為干擾源去影響其他設備；前拉伸圓環(11)的前端面與圓柱筒(12)的前端面重合，后拉伸圓環(13)的后端面與圓柱筒(12)的后端面重合，前拉伸圓環(11)拉伸方向朝后端，后拉伸圓環(13)拉伸方向朝前端；

前絕緣封板(2)和后絕緣封板(3)完全相同，前絕緣封板(2)的后端面與前拉伸圓環(11)的前端面相連，后絕緣封板(3)的前端面與后拉伸圓環(13)的后端面相連，用于固定組合絕緣型卷繞線(7)的輸入輸出引腳位置；在前絕緣封板(2)和后絕緣封板(3)半徑為r的圓周上挖有M個通孔，使前絕緣封板(2)的后端面與前拉伸圓環(11)的前端面通過絕緣螺釘連接，后絕緣封板(3)的前端面與后拉伸圓環(13)的后端面通過絕緣螺釘連接；前絕緣封板(2)和后絕緣封板(3)均由絕緣材料制成且為圓盤狀，前絕緣封板(2)的中心O挖有第一通孔(21)，后絕緣封板(3)中心O’挖有第二通孔(31)；前絕緣封板(2)通過絕緣螺釘將前高壓輸出板(4)同軸嵌在第一通孔(21)處，后絕緣封板(3)通過絕緣螺釘將后高壓輸出板(5)同軸嵌在第二通孔(31)處；前絕緣封板(2)厚度為D，半徑等于R₂，第一通孔(21)半徑為R₄，R₄R₁；

前高壓輸出板(4)和后高壓輸出板(5)完全相同，均為金屬材質；前高壓輸出板(4)是T型圓柱，由前高壓輸出板圓柱(41)和前高壓輸出板圓盤(42)焊接組成，用來與組合絕緣型卷繞線(7)電連接；前高壓輸出板圓柱(41)長度為A，半徑等于R₄；前高壓輸出板圓盤(42)厚度為B，半徑R₅滿足R₁R₅R₄；前高壓輸出板圓柱(41)的前端面與電源直接相連；后高壓輸出板(5)由后高壓輸出板圓柱(51)和后高壓輸出板圓盤(52)構成，后高壓輸出板圓柱(51)的后端面與負載正極相連，后高壓輸出板圓盤(52)的前端面與第N個組合絕緣型卷繞線(7)通過導線相連；

開關模塊(6)由陽極電極(61)和陰極電極(62)組成，陽極電極(61)和陰極電極(62)完全相同；陽極電極(61)和陰極電極(62)均是采用銅制成圓盤狀；N個陽極電極(61)與N個組合絕緣型卷繞線(7)的第一引腳(71)一一對應直接相連，N個陰極電極(62)與N個組合絕緣型卷繞線(7)第二引腳(72)一一對應直接相連；N個陽極電極(61)并聯且與前高壓輸出板圓盤(42)的后端面相連；

N個組合絕緣型卷繞線(7)均由阿基米德螺旋線(75)和第一引腳(71)、第二引腳(72)、第三引腳(73)、第四引腳(74)組成，阿基米德螺旋線(75)為由帶狀線卷繞成的圓環，帶狀線為上金屬帶(751)-上儲能介質帶(752)-中間金屬帶(753)-下儲能介質帶(754)-下金屬帶(755)-地線間隔帶(756)組成的6層結構；N個組合絕緣型卷繞線(7)間隔為k同軸置于圓柱筒(12)內，第1級組合絕緣型卷繞線(7)與前拉伸圓環(11)后端面距離為k，第N級組合絕緣型卷繞線(7)與后拉伸圓環(13)前端面距離為k；

上金屬帶(751)、中間金屬帶(753)、下金屬帶(755)均選用銅帶，厚度均為c、寬度均為W、長度等于組合絕緣型卷繞線(7)金屬帶的展開長度l；上儲能介質帶(752)、下儲能介質帶(754)厚度均為b、寬度均為W’、長度l’大于l，上儲能介質帶(752)從上向下依次由1層聚偏氟乙烯膜組成的上儲能介質帶上聚偏氟乙烯層(7521)、8層聚酰亞胺膜組成的上儲能介質帶聚酰亞胺層(7522)和7層聚偏氟乙烯膜組成的上儲能介質帶下聚偏氟乙烯層(7523)組合而成，下儲能介質帶(754)和上儲能介質(752)帶關于中間金屬帶(753)上下對稱，下儲能介質帶(754)從下到上依次由1層聚偏氟乙烯膜組成的下儲能介質帶上聚偏氟乙烯層(7541)、8層聚酰亞胺膜組成的下儲能介質帶聚酰亞胺層(7542)和7層聚偏氟乙烯膜組成的下儲能介質帶下聚偏氟乙烯層(7543)組合而成；地線間隔帶(756)由4層聚酰亞胺膜組成，用于隔絕相鄰周期地電位金屬的物理連接；第一引腳(71)從中間金屬帶(753)初始端即組合絕緣型卷繞線(7)高壓輸入端引出，第二引腳(72)從下金屬帶(755)初始端即組合絕緣型卷繞線(7)低壓輸入端引出，第三引腳(73)從上金屬帶(751)末端即是組合絕緣型卷繞線(7)高壓輸出端引出，第四引腳(74)從下金屬帶(755)末端即組合絕緣型卷繞線(7)低壓輸出端引出，4個引腳均為金屬固定片；第n級組合絕緣型卷繞線(7)的第一引腳(71)與第n級開關模塊(6)的陽極電極(61)相連，第n級組合絕緣型卷繞線(7)的第二引腳(72)與第n級開關模塊(6)的陰極電極(62)相連；第n級組合絕緣型卷繞線(7)的第三引腳(73)與第n-1級組合絕緣型卷繞線(7)的第四引腳(74)連接，第n級組合絕緣型卷繞線(7)的第四引腳(74)與第n+1級組合絕緣型卷繞線(7)的第三引腳(73)連接；第一級組合絕緣型卷繞線(7)在金屬外殼(1)的靠近前絕緣封板(2)的一端，第一級組合絕緣型卷繞線(7)的第三引腳(73)與金屬外殼(1)的圓柱筒(12)相接觸；第N級組合絕緣型卷繞線(7)在金屬外殼(1)的靠近后絕緣封板(3)一端第N級組合絕緣型卷繞線(7)的第四引腳(74)與后高壓輸出板(5)相接觸。