一种紧凑型结构的Marx发生器的制作方法

本发明涉及脉冲功率技术领域，尤其涉及的是一种紧凑型结构的Marx发生器。

背景技术：

高功率脉冲技术中，作为初级能源大多采用Marx发生器，Marx发生器能在较低的充电电压下，通过并联充电、串联放电的方式，产生兆伏量级的高压脉冲信号。随着技术及应用需求的发展，脉冲功率系统除了满足输出电压、功率等基本的要求以外，还对其体积和重量提出了更高的要求。

公开号为“103457577A”的Marx发生器采用紧凑型纳秒高压脉冲源，省掉了现有高压脉冲源中的峰化回路，由Marx发生器、控制单元、高压直流充电电源三部分组成，其中Marx发生器包括壳体、脉冲电容器、气体火花开关，壳体、脉冲电容器、气体火花开关均为圆柱形，且三者同轴设置，壳体包括金属壳身及位于壳身两端与壳身固定连接的输入端绝缘支撑盖和输出端绝缘支撑盖。

公开号为“102185515A”高电压Marx发生器，包括33级，每级由高压电容器和一个气体开关组成，共若干排，呈S型排列，每排三条充电电阻支路呈弧形布置在每排的正上方；排内5个开关的触发电极引出均斜向下方，所有排各自通过倾斜的两根尼龙吊带悬挂在Marx油箱盖板上，发生器首排5个开关采用外触发方式，开关选用四电极预电离开关；发生器剩余排的28个开关则采用耦合过电压触发方式，选用三电极场畸变开关。Marx发生器整体布局采用S形结构,使得回路电流的分布尽量靠近、并且方向相反,从而使得回路电感尽量互相抵消,降低整个发生器的回路电感,实现低电感。所用的充电电阻、触发电阻、隔离电阻均采用水电阻,用去离子水充氯化钾溶液,外壳是耐油塑料软管,可以弯曲使用。采用塑料软管自身的柔韧性做密封结构,不需另外的密封槽。同时,在过渡电极中间及边缘紧缩环的端面做电气连接结构,方便实现了电气连接的转换。在Marx发生器输出端设置一个充电保护电阻,在充电过程中用于防止Marx发生器自放对后面负载产生不良影响,增加了发生器运行的可靠性。本发明的主要特点是结构紧凑、电感低,同时还具有建立时间的抖动小和可靠性高的特点。

上述公开的专利文件中的Marx发生器均存在电容值选择不够灵活方便，结构不够紧凑的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种紧凑型结构的Marx发生器，以实现电容值选择灵活方便，结构紧凑的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种紧凑型结构的Marx发生器，包括第一电容器组、第二电容器组、第三电容器组、第四电容器组、第五电容器组、第六电容器组、开关腔、第一火花隙开关、第二火花隙开关、第三火花隙开关、充电电感和负载电阻，其特征在于：所述的第一电容器组、第二电容器组、第三电容器组、第四电容器组、第五电容器组、第六电容器组组成一个电容盘，所述的电容盘为圆环形状，所述的开关腔设置在圆环内，所述的第一火花隙开关、第二火花隙开关和第三火花隙开关均设置在开关腔中，所述的充电电感为6路，6路充电电感成雪花状分布，所述的负载电阻设置两个相邻的电容器组之间的间隙内，所述的充电电感与电容盘电连接，所述的第一火花隙开关的两端分别与第一电容器组和第二电容器组电连接，所述的第二火花隙开关的两端分别与第三电容器组和第四电容器组电连接，所述的第三火花隙开关的两端分别与第五电容器组和第六电容器组电连接，所述的负载电阻的一端与电容盘的输出端电连接，该负载电阻的另一端接地。

作为优选，所述的充电电感采用空芯长螺距螺旋线进行绕制，并置于电容盘的中间，成圆形结构排列分布分别对第一电容器组、第二电容器组、第三电容器组、第四电容器组、第五电容器组、第六电容器组充电。

作为优选，所述的第一电容器组、第二电容器组、第三电容器组、第四电容器组、第五电容器组、第六电容器组均为扇形，且第一电容器组、第二电容器组、第三电容器组、第四电容器组、第五电容器组、第六电容器组均由多个电容器并联组合而成。

作为优选，所述的火花隙开关采用圆柱型平面电极头，所述的圆柱型平面电极头与连杆的一端相连，所述的连杆的另一端的外壁上设有外螺纹，所述的开关腔的内壁上设有内螺纹，所述的连杆与开关腔螺纹连接。

作为优选，所述的电容盘为多个，多个所述电容盘叠加在一起，多个火花隙开关成线性排列。

作为优选，所述的开关腔为圆形或拱形结构。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明的紧凑型结构的Marx发生器，通过并联多个小容值电容器组合成较大容值的电容，不仅在电容值选择上灵活方便，而且在结构上更加紧凑，适应了小型化、紧凑型脉冲功率系统的发展需要。本发明技术方案中的紧凑型结构的Marx发生器与现有的单片单级Marx发生器相比，长度缩小六分之五，更易实现结构紧凑和小型化。此外，火花隙开关成线性排列，火花放电后产生的辉光相互照射，有助于Marx的顺利建立。

附图说明

图1为本发明的一种紧凑型结构的Marx发生器的结构示意图；

图2为本发明的一种紧凑型结构的Marx发生器开关腔部分的剖视图。

其中，1-第一电容器组、2-第二电容器组、3-第三电容器组、4-第四电容器组、5-第五电容器组、6-第六电容器组、7-第一火花隙开关、8-第二火花隙开关、9-第三火花隙开关、10-开关腔、11-充电电感、12-负载电阻、13-连杆、14-圆柱型平面电极头。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参照附图1-2所示，一种紧凑型结构的Marx发生器，包括第一电容器组1、第二电容器组2、第三电容器组3、第四电容器组4、第五电容器组5、第六电容器组6、开关腔10、第一火花隙开关7、第二火花隙开关8、第三火花隙开关9、充电电感11和负载电阻12，第一电容器组1、第二电容器组2、第三电容器组3、第四电容器组4、第五电容器组5、第六电容器组6组成一个电容盘，电容盘为圆环形状，开关腔10设置在圆环内，第一火花隙开关7、第二火花隙开关8和第三火花隙开关9均设置在开关腔10中，充电电感11为六路，六路充电电感11成雪花状分布，负载电阻12设置两个相邻的电容器组之间的间隙内，充电电感11与电容盘电连接，第一火花隙开关7的两端分别与第一电容器组1和第二电容器组2电连接，第二火花隙开关8的两端分别与第三电容器组3和第四电容器组4电连接，第三火花隙开关9的两端分别与第五电容器组5和第六电容器组6电连接，负载电阻12的一端与电容盘的输出端电连接，该负载电阻12的另一端接地。

需要说明的是，充电电感11采用空芯长螺距螺旋线进行绕制，并置于电容盘的中间，成圆形结构排列分布分别对第一电容器组1、第二电容器组2、第三电容器组3、第四电容器组4、第五电容器组5、第六电容器组6充电，第一电容器组1、第二电容器组2、第三电容器组3、第四电容器组4、第五电容器组5、第六电容器组6均为扇形，且第一电容器组1、第二电容器组2、第三电容器组3、第四电容器组4、第五电容器组5、第六电容器组6均由多个电容器并联组合而成。

在本技术方案中，火花隙开关采用圆柱型平面电极头14，圆柱型平面电极头14与连杆13的一端相连，连杆13的另一端的外壁上设有外螺纹，开关腔10的内壁上设有内螺纹，连杆13与开关腔10螺纹连接，开关腔10为圆形或拱形结构。

在本技术方案中，电容盘为多个，多个所述电容盘叠加在一起，多个火花隙开关成线性排列。

参照附图1所示，六个电容器组由多个小容值电容器并联组合而成，分别布置于圆环上，开关腔10及火花隙开关设置于圆环中心，三组火花隙开关间隔一定距离，以增加其沿面电场。三组(流路)正负充电电感11采用空芯长螺距螺旋线进行绕制并置于电容间隙，成雪花状排列，分别对六个电容器组充电。第一火花隙开关7分别连接第一电容器组1和第二电容器组2，第二火花隙开关8分别连接第三电容器组3和第四电容器组4，第三火花隙开关8分别连接第五电容器组5和第六电容器组6，第一电容器组1、第二电容器组2、第三电容器组3、第四电容器组4、第五电容器组5、第六电容器组6通过连接片直接连接，当Marx建立时，第一电容器组1、第二电容器组2、第三电容器组3、第四电容器组4、第五电容器组5、第六电容器组6通过三组火花隙开关组依次串联放电。负载电阻12置于电容器间隙之间，分别连接盘状Marx发生器的输出端和接地端。依据这种连接方式，将上一级圆盘的输出端和下级圆盘的输入端连接，即可将多个圆盘串联叠加，以增加Marx发生器的输出电压和功率。随着电容盘的叠加，开关腔中的相应的火花隙开关呈线性排列，火花放电后产生的辉光相互照射，有助于Marx的顺利建立。

参照附图2所示，火花隙开关均采用圆柱型平面电极头14，圆柱型平面电极头14通过连杆13螺纹连接于开关腔10，通过旋转电极头可对火花隙开关间隙进行细微调节。开关腔10为圆柱形或拱形结构，连接端面开放，可以与Marx内部结构进行一体绝缘设计，避免单独开关腔体设计，使结构简单、紧凑。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。