一种一体化多级高压脉冲隔离电感的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及脉冲功率技术领域，特别是涉及一种一体化高耐电压隔离电感。技术背景
[0002]作为脉冲功率技术领域中脉冲产生及成形的主要部件，脉冲功率源的发展一直备受瞩目。Marx发生器是最为常用的一种电容式脉冲功率源装置。由于其并联充电、串联放电的工作特性，为保护电路，同时防止脉冲从电容对地端泄放，通常用电阻作为电容器间的隔离元件。但电阻隔离时，恒压充电条件下充电效率最高仅为50%，且有充电时间较长，无法工作于高重复频率模式等缺陷。采用电感隔离方式可显著降低脉冲功率源的充电时间，提升其充电效率和重复运行频率，且体积和重量相比电阻隔离方式均有减小。因此，隔离电感的引入符合Marx发生器小型化、实用化的发展要求。
[0003]目前，高功率、高能量的Marx发生器采用的隔离电感一般都为带有磁芯的线圈，这样可以有效增大电感量并提高其品质因数。但由于将线圈内部绝缘介质替换成了等电位的磁芯，使得表面线圈与磁芯之间，及电感线圈两端之间的绝缘强度大幅降低，从而导致隔离电感系统耐电压强度大幅降低，容易被击穿而损坏；此外，即使忽略电感量的影响，使用无内置磁芯的块体绝缘介质，对于数十级以上的高压Marx系统而言，单节电感的耐电压强度仍然显得不足，系统高压端经常会发生沿面闪络，甚至击穿损坏；且多级Marx发生器的隔离电感数量至少与Marx发生器级数相当，各个独立的隔离电感的引入使得电感分布及结构设计等成为必须考虑的因素，并引入更为复杂的空间分布参数；较多电感线圈的引入同时也会增加系统的接触点，接触点的增多不但可能引入更多的接触电阻，而且增加了接触点发生尖端放电等不良现象的几率，从而在较大程度上降低电路的稳定性和可靠性。
[0004]调研发现，目前国内对多级Marx发生器中的隔离电感的研宄并不多见。实验中我们发现，隔离电感对Marx发生器最终输出波形的脉宽及平顶段的平滑度均有重要影响，且一体化的隔离电感设计可在高压条件下显著减少尖端放电等有害现象的发生，同时简化Marx发生器系统的设计。因此，设计并制备一种绝缘及耐电压强度高、一体化程度高、体积重量小，可靠性高的隔离电感对高功率、高能量的紧凑型脉冲功率源系统的发展具有重要的意义。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种与现有技术有较大区别的隔离电感，实现结构紧凑、耐电压强度高、接触电阻小等功能。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]一种一体化多级高压脉冲隔离电感，包括若干个依次连接的绝缘连接节，每相邻的两个绝缘连接节之间夹一个铜圆环电极，每个铜圆环电极外同轴的套接一个管状均压电极，均压电极与铜圆环电极之间通过螺栓连接为一体；所述多级高压脉冲隔离电感还包括一根导线，导线均匀的螺旋缠绕在连接为一体的绝缘连接节的外表面，导线与每一个铜圆环电极通过螺栓压接。
[0008]在上述技术方案中，所述若干个绝缘连接节包括一个顶端绝缘连接节、一个底端绝缘连接节和中间的若干个绝缘连接节；所述顶端绝缘连接节其中一端的中心为凸起状；所述底端绝缘连接节其中一端的中心为内凹状；所述中间的若干个绝缘连接节由相同结构的单节首尾依次连接而成，一端的中心为凸起状，另一端中心为内凹状。
[0009]在上述技术方案中，所有绝缘连接节的凸起的尺寸与内凹的尺寸相匹配。
[0010]在上述技术方案中，所述铜圆环电极的圆环内径与所述绝缘连接件的凸起部分的外径相适应，且铜圆环电极可套入绝缘连接件的凸起部分。
[0011 ] 在上述技术方案中，所述铜圆环电极的外侧面及均压电极上均设置有等距的螺纹孔，均压电极与铜圆环电极通过螺栓连接在一起。
[0012]在上述技术方案中，所述均压电极为圆筒形状，所述均压电极套在两个绝缘连接节靠近连接处的外部并与两个绝缘连接节之间的铜圆环电极同轴连接。
[0013]在上述技术方案中，所述每一个绝缘连接节的中心设置有通孔。
[0014]在上述技术方案中，所述每一个绝缘连接节、铜圆环电极、均压电极均为同轴心连接结构。
[0015]在上述技术方案中，所述每一个绝缘连接节中心的通孔连接为一体形成一个内部中空结构。
[0016]在上述技术方案中，所述绝缘连接节为圆柱形，其圆柱形表面设置有螺纹，所述单根导线均匀的嵌入螺纹间隙之间。
[0017]本实用新型的工作原理:
[0018]电容式Marx脉冲功率源装置由于采用并联充电、串联放电的倍压原理来实现高压输出特性，故要求前级充电电路须具有如下特性:该电路在直流电通过时，呈无阻抗短路状态；而当交流电通过时，呈高阻断路状态。本实用新型中所提及的一种一体化多级高压脉冲隔离电感的引入正好符合这一特殊要求:当直流电通过时，电感线圈相当于一段导线，阻值很小，可通过电感线圈为各级电容充电；而当交流电通过时，电流的变化会引发电感线圈产生一个反向的感应电动势阻碍其变化，呈现高阻断开状态。这样既可以保护前级充电电路不受放电产生的高压的影响，又可防止能量的非必要耗散，从而得到较高的输出能量。
[0019]本实用新型的技术方案与现有技术相比其优点在于:本实用新型所述一体化多级高压脉冲隔离电感具有更高的耐电压强度，且接触电阻小、结构紧凑。所述一种一体化多级高压脉冲隔离电感系统在各级电感间引入了具有较大截面积的铜圆环电极，可将高压均匀分布在较大的导电平面上，从而有效减小电感线圈内部的电场强度。此外，电容的正负充电端亦可通过螺栓压接在铜圆环的外侧面，使接触点不出现裸露的线头及尖端等，有效防止了尖端放电及沿面闪络等有害现象的发生；管状不锈钢均压电极与铜圆环电极通过导电的固定螺栓同轴连接，可显著增大各高压端的电场分布区域，进一步减小电感线圈内部的电场强度及电场梯度，从而大幅提升其耐电压强度；圆柱形连接节表面为紧密的螺纹状，可将绕线牢固的固定在螺纹缝隙之间，防止导线松动脱落；绝缘连接节通过螺纹形式套接在一起，便于安装和维护，结构牢固，外形紧凑；整个隔离电感的线圈由单根导线绕成，极大减少了电接触点；电感系统的所有电接触点均采用压接形式，不出现任何尖锐的结构，极大降低了尖端放电等有害现象的发生。本实用新型可减少Marx发生器系统的体积和重量，并有效满足高能量、高功率的Marx脉冲功率源小型化发展的技术要求。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型的结果示意图；
[0021]图2是图1的剖视示意图；
[0022]图3是绝缘连接节的结构剖视示意图；
[0023]图4是顶端绝缘连接节结果剖视示意图；
[0024]图5是底端绝缘连接节结果剖视示意图；
[0025]其中:I是底端绝缘连接节，2是铜圆环电极，3是紧固螺栓，4是管状不锈钢均压电极，5是绝缘连接节，6是顶端绝缘连接节，5-1是内凹部分，5-2是凸起，5-3是通孔。
【具体实施方式】
[0026]如图1所示，本实用新型主体部分