[發(fā)明專(zhuān)利]基于組合絕緣儲(chǔ)能的層疊卷繞Blumlein線

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210460822.2
• 申請(qǐng)日: 2022-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114843010A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李嵩;王俊婷;曾凡正;韋金紅;岳云瑞;高景明;錢(qián)寶良;劉照華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01B7/02
• 分類(lèi)號(hào): H01B7/02;H01B11/18
• 代理公司: 湖南兆弘專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于組合絕緣儲(chǔ)能的層疊卷繞Blumlein線，本發(fā)明由金屬外殼、前絕緣封板、后絕緣封板、前高壓輸出板、后高壓輸出板、N個(gè)開(kāi)關(guān)模塊和N個(gè)組合絕緣型卷繞線組成。金屬外殼由前拉伸圓環(huán)、圓柱筒和后拉伸圓環(huán)構(gòu)成；前絕緣封板和后絕緣封板均由絕緣材料制成且為圓盤(pán)狀；前高壓輸出板和后高壓輸出板均為金屬材質(zhì)的T型圓柱；開(kāi)關(guān)模塊由陽(yáng)極電極和陰極電極組成；組合絕緣型卷繞線由阿基米德螺旋線和4個(gè)引腳組成，阿基米德螺旋線為由帶狀線卷繞成的圓環(huán)，帶狀線為上金屬帶?上儲(chǔ)能介質(zhì)帶?中間金屬帶?下儲(chǔ)能介質(zhì)帶?下金屬帶?地線間隔帶6層結(jié)構(gòu)；本發(fā)明解決了現(xiàn)有脈沖形成線儲(chǔ)能密度、耐壓強(qiáng)度、絕緣強(qiáng)度較低的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固態(tài)脈沖技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于組合絕緣儲(chǔ)能的層疊卷繞Blumlein線。

背景技術(shù)

脈沖功率技術(shù)是把較低功率、較長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存的能量在時(shí)間和空間上進(jìn)行壓縮，在較短時(shí)間內(nèi)，以較高功率釋放給負(fù)載的電物理技術(shù)。隨著20世紀(jì)60年代等離子體物理、高功率微波和核物理等研究的發(fā)展，脈沖功率技術(shù)逐漸興起成為一門(mén)高新技術(shù)，在國(guó)防科技、基礎(chǔ)物理研究以及醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮了十分重要的作用。通常情況下，脈沖功率系統(tǒng)可分為電感儲(chǔ)能型和電容儲(chǔ)能型兩種。與電感儲(chǔ)能型脈沖功率系統(tǒng)相比，電容儲(chǔ)能型脈沖功率系統(tǒng)具有能量效率較高、輸出波形較好、脈寬較長(zhǎng)、重頻運(yùn)行能力較強(qiáng)以及阻抗范圍較大、易與HPM源相匹配等特點(diǎn)，是目前國(guó)際上脈沖功率技術(shù)研究的主流方向。

高功率脈沖形成線能夠?qū)λ矐B(tài)電脈沖信號(hào)進(jìn)行波形調(diào)制，是脈沖功率系統(tǒng)的核心器件之一，其工作特性在很大程度上影響了系統(tǒng)整體的工作能力。伴隨該領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，具有緊湊化、高重復(fù)頻率、高儲(chǔ)能密度的高功率脈沖形成線逐漸成為研究前沿和熱點(diǎn)。

按照工作介質(zhì)的不同，高功率脈沖形成線可以分為液態(tài)脈沖形成線和固態(tài)脈沖形成線兩種。液態(tài)脈沖形成線多以變壓器油或去離子水作為絕緣介質(zhì)，優(yōu)點(diǎn)是擊穿場(chǎng)強(qiáng)較高，成本相對(duì)較低；然而，該類(lèi)脈沖形成線運(yùn)行穩(wěn)定性較差，環(huán)境適應(yīng)性較差，且體積、質(zhì)量較大，不便于移動(dòng)，與脈沖形成線緊湊化、小型化的發(fā)展需求相悖。固態(tài)脈沖形成線采用固體絕緣材料作為儲(chǔ)能介質(zhì)，具有緊湊、運(yùn)行可靠、且體積、質(zhì)量較小等的優(yōu)點(diǎn)，得到了本方向研究人員的廣泛關(guān)注。卷繞型帶狀脈沖形成線受工藝限制較小，易于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)脈沖輸出，且經(jīng)過(guò)卷繞后可以有效減小形成線的體積，有利于實(shí)現(xiàn)脈沖功率裝置的緊湊化和小型化。在楊實(shí)博士學(xué)位論文《基于磁開(kāi)關(guān)和帶狀線的長(zhǎng)脈沖、超低阻抗脈沖發(fā)生器及其相關(guān)技術(shù)研究》【楊實(shí).基于磁開(kāi)關(guān)和帶狀線的長(zhǎng)脈沖、超低阻抗脈沖發(fā)生器及其相關(guān)技術(shù)研究[D].國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué),2010.】，喻斌雄等人的學(xué)術(shù)論文《一種準(zhǔn)同軸高壓卷繞型脈沖形成線》【YuBin-Xiong,Su Jian-Cang,Li Rui,Cheng Jie,Zheng Lei,Bo Zeng,Xu Xiu-Dong,GaoPeng-Cheng.A quasi-coaxial HV rolled pulse forming line[J].The Review ofscientific instruments,2018,89(9):095101-1-095101-7.】以及《采用薄膜介質(zhì)的全固態(tài)脈沖形成線的絕緣改進(jìn)》【Yu Binxiong,Li Rui,Su Jian cang,Xu Xiudong,QiuXudong,Shang Wei,Liu Jin liang.Insulation improvement of an all-solid pulseforming line with film dielectric[J].Review of Scientific Instruments,2019,90(10):104705-1-104705-7.】均報(bào)道了一種卷繞型帶狀脈沖形成線，但其耐壓強(qiáng)度均不超過(guò)100kV且儲(chǔ)能密度不超過(guò)2.87J/L。其中基于組合絕緣儲(chǔ)能的卷繞線可以通過(guò)改變絕緣膜組合方式與比例從而優(yōu)化電極邊緣的場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)，有利于提升脈沖形成線絕緣強(qiáng)度和儲(chǔ)能密度。如何提升固態(tài)脈沖形成線的絕緣強(qiáng)度、耐壓強(qiáng)度和儲(chǔ)能密度一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員極為關(guān)注的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容