[发明专利]一种高能抗爆阻尼电感器及其制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及高能物理及电力电子领域，特别涉及高压直流电容器放电回路中的保护装置。

本发明主要应用在高压直流电容器组储能放电装置中，解决装置中同类产品在受到大电流电动力和骤热膨胀冲击时易爆裂损坏等问题。

背景技术

一直以来，对于常规电感器，一般只要求达到其标称电感量，且要求在满足使用条件下尽量减小其直流内阻，降低电感器的损耗，提高其效率。近年来，随着科研领域的拓展，特别是针对脉冲电容器组式放电装置以及激光设备的不断更新及新技术的不断应用，迫切需要大功率抗爆电感器。本抗爆电感器，不仅要求保证电感量(单位：μH)，而且要保证其构成电感器导体的直流电阻值(单位：mΩ)，且其通过电感器上的电流是10⁴A至10⁵A，要求其所能吸收的能量达10⁶数量级。在大电流、高能量的情况下，电感器不仅要承受大电流的振动冲击力，而且还要承受高能量情况下的热膨胀，这两种恶劣条件，都会使电感损坏，甚至受冲击而爆炸。

发明内容

本发明为实现其目的所采取的技术方案是：在电感器的结构设计上，采取空心电感器的结构方式，以适应其大电流的工作范围，解决了普通的亚铁磁性材料电感器的饱和问题；在选用导体材料上，采用特制的铜镍合金，既要保证所需电感量的前提下，其直流电阻值为规定参数值(mΩ)，而且还需要一定质量的金属材料，才能保证电容器在放电过程中，电感器能够吸收其放电所产生的能量(MJ)，而温升必须在金属材料所允许的范围内，不至于被巨大能量产生高温升，破坏电感器的结构。

目前该产品成功应用于中国科学院的某型号装置中，并得到了认同，引导了在其它应用领域的扩展。

该电感器的工作原理图如图1所示。

附图说明

图1为本发明电感器的工作原理图。

图2为本发明的主视图。其中1为引出线接板，2为绕制合金材料，3为环氧树脂浇注混合物，4为高温纤维材料。

图3为本发明的俯视图。

具体实施方式

下面根据附图和具体实施实例对本发明作进一步说明。

上述电路工作原理是：有24路电容台与24台电感器相串后，再并联连接，形成电容器组装置。通过HV端子对电容器组进行充电，当充至所需电压时，充电回路自动断开；然后通过放电开关S₁进行放电，从而在负载RL上产生巨大的能量。对于单路电感器来说，每台电感器所吸收能量QL＝1/2*C*U²；

若当其中一台电容器出现故障短路时，那么其余的23台电容器全部通过故障支路上的电感器进行放电，故障支路电感所吸收能量Qg＝1/2*C*23*U²。由此可见故障状态下吸收能量也将是正常放电能量的几十倍。

在大电流、高能量的情况下，电感不仅要承受大电流的振动冲击力，而且还要承受高能量情况下的热膨胀，这两种恶劣条件，都会使电感损坏，甚至受冲击而爆炸。

设计实例，典型电路中各元件参数值：电感器L₁-L₂₄均为18μH，其阻抗均为50mΩ，电容器C₁-C₂₄均为150μF，25kV，电容等效电阻值约15mΩ，负载RL约5mΩ。正常工作情况下的电感器能量为46.875kJ，故障情况下，故障支路电感器所承受能量Qg为1078kJ。