[发明专利]一种真空触发开关

说明书

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，更具体地，涉及一种真空触发开关。

背景技术

真空触发开关是利用真空作为阴阳极间的主间隙绝缘介质和灭弧介质，并采用特殊设计的触发电极控制开关闭合。随着脉冲功率技术的发展，要求与其配套的大功率开关能在高电压、大电流下工作，且能在触发能量较小的情况下稳定、多次触发。真空触发开关是一种可以同时满足上述要求的开关形式，在高功率脉冲方面，如大功率激光器、大功率微波电源、电磁发射技术等领域得到了广泛应用。

传统的真空触发开关采用的主电极结构多为简单的平板电极或者多棒极结构，开关内部的电磁环境主要由电流流过主触头时产生，由于产生的磁场强度有限，对电弧的发展基本不起作用；而触发极主要有两种：沿面触发型和场击穿型，传统的触发极结构多采用敞口设计，有利于触发沿面产生的等离子体更多地扩散到主间隙中，但同时也会给触发极带来易受主间隙电弧污染的问题。

传统的真空触发开关主要存在下列问题：1）在通过大电流时，大电流的电弧可以等效成多束通有同向电流的导体，而通有同向电流的导体之间会相吸引，导致整个弧柱收缩，而弧柱的收缩会使电极的烧蚀加剧；2）在大电流下工作多次后，电弧产生的金属等离子体会沉积在触发沿面上，导致开关寿命缩短。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种真空触发开关，避免了由于电弧集聚所带来的电极烧蚀问题，能有效阻止电弧中的金属等离子体朝触发沿面喷溅，延长了真空触发开关的寿命，大幅减小了触发能量。

为实现上述目的，本发明提供了一种真空触发开关，其特征在于，包括密闭壳体；所述密闭壳体由绝缘外壳及设置在所述绝缘外壳两端的阴极法兰盘和阳极法兰盘构成；所述密闭壳体的两端分别设有阴极和阳极，所述阴极和阳极分别通过所述阴极法兰盘和所述阳极法兰盘固定在所述密闭壳体内；所述阴极包括阴极导杆、阴极触头和阴极触头片；所述阳极包括阳极导杆、阳极触头和阳极触头片；所述阴极导杆和所述阳极导杆均为中空的圆筒形，其上有螺旋状开槽，槽深与圆筒的厚度相同；所述阴极导杆和所述阳极导杆的一端分别与所述阴极法兰盘和所述阳极法兰盘紧密连接；所述阴极触头和所述阳极触头均为杯状结构，杯壁为圆筒形，杯底中心开有圆孔，孔径分别与所述阴极导杆和所述阳极导杆的内径相等，杯壁上有螺旋状开槽，槽深与杯壁的厚度相同；所述阴极导杆和所述阳极导杆的另一端分别与所述阴极触头和所述阳极触头的杯底同轴紧密连接，所述阴极触头和所述阳极触头的杯口分别与所述阴极触头片和所述阳极触头片紧密连接。

优选地，所述阴极中设有触发结构。

优选地，所述阴极触头片为表面开槽的空心圆柱结构，所述触发结构由辅助阴极、陶瓷管和触发极构成；所述辅助阴极为圆环结构，套接在所述阴极触头片的通孔的一端，与所述阴极触头片紧密连接；所述陶瓷管套接在所述阴极触头片的通孔的另一端，与所述阴极触头片紧密连接，所述陶瓷管的端面与所述辅助阴极的端面紧密连接，所述陶瓷管的内壁靠近所述辅助阴极的一段，其内径沿所述辅助阴极的方向逐渐减小，形成闭口结构；所述触发极包括触发极头部和触发极导杆，所述触发极头部为倒圆台形，设置于所述陶瓷管内，与所述陶瓷管的闭口结构吻合，形成紧密连接；所述触发极头部与所述辅助阴极之间的所述陶瓷管的表面为触发沿面；所述触发极导杆固定在所述触发极头部上，与所述触发极头部紧密连接，所述触发极导杆延伸至所述阴极法兰盘之外，与所述阴极法兰盘保持绝缘。

优选地，所述触发沿面的长度为0.5～0.6mm。

优选地，所述触发沿面表面涂釉。

优选地，所述阴极导杆和所述阳极导杆的槽宽为2～3mm，槽间间隙为4～6mm，槽与水平面的倾角为15～30度。

优选地，所述阴极触头和所述阳极触头的杯壁上开有6道螺旋状槽，每道槽宽为2～3mm，槽与水平面的夹角为15～30度。

优选地，所述绝缘外壳的表面为波纹状。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、主电极触头及其导杆采用开槽方式使电流在流过主电极时，在主间隙中产生足够大的纵向磁场，使电弧在导通过程中呈扩散态，避免了传统真空触发间隙中由于电弧集聚所带来的电极烧蚀问题，延长了真空触发开关的寿命。

2、触发结构采用“闭口”设计，使陶瓷管的触发沿面隐藏于阴极内，能有效阻止电弧中的金属等离子体朝触发沿面喷溅，延长真空触发开关的寿命。