[发明专利]一种峰化电容器

说明书

本申请涉及一种峰化电容器，包括容芯、绝缘外壳和高气压绝缘气路，所述绝缘外壳内部密闭形成密封腔，所述容芯固定在所述密封腔内，所述高气压绝缘气路连通所述密封腔并输入惰性气体，所述容芯包括若干彼此串联的电容。本发明的有益效果是：本发明基于双轴定向拉伸单面粗糙聚丙烯薄膜为介质材料，具有极高的介电强度；通过多电容串联技术，增加多个中间电极，极大缩短了单个电容极板间距，解决了电容器内极板间的电场畸变问题；通过延长介质直径及内部充气，有效消除了内部滑闪隐患；电极为层叠结构，电流沿电容器轴向传播，内感很小；基于平行板原理，各个极板直径一致，使得其只需较小的面积，电容器体积得到了节约。

技术领域

本申请属于脉冲功率器件领域，尤其是涉及一种峰化电容器。

背景技术

脉冲功率技术是将电能进行空间压缩(电容器或电感器等储能器件)及时间压缩(大容量快速开关)，在瞬间释放巨大功率的装置。各种粒子加速器、各种射线发生器、粒子发生器、电磁脉冲模拟器、高功率微波模拟器、雷电效应模拟器都属于这类装置，是科学技术研究的前沿领域。

脉冲功率装置产生的脉冲，其上升时间(脉冲前沿)与回路的电感成正比，与负载的阻值成反比。当装置负载一定的条件下，要获得快的上升时间脉冲，必须严格控制回路的电感量。以电磁脉冲模拟器为例，负载天线的阻抗通常是150Ω，要达到脉冲上升时间2.3ns的标准要求，回路电感必须小于157nH(直径5mm，长度1m导线的电感大约1140nH)。对于大型脉冲装置，这基本上是难以实现的要求。

为实现快的脉冲上升时间，脉冲功率装置一般采用二级脉冲压缩方式(或多级脉冲压缩)。初级回路用于产生前沿较慢的高压脉冲，二级回路(也叫峰化回路)对初级回路的脉冲进行前沿陡化。峰化回路的电容器要求有极高的耐压(几百千伏到几兆伏)、极小的电感(小于20nH)。

传统上采用同轴传输线原理设计峰化电容器，这种电容器设计具有较小的电感。但为了达到耐压要求和容值要求，其尺寸很大，一般从数百厘米到数米长，直径也数百厘米，使得峰化装置非常巨大；这种结构很难与前级脉冲压缩回路输出及峰化回路开关匹配；由于整个电容器外壳是地电位，造成峰化装置内部绝缘困难；由于电容器电极及其介质均是封闭型，其制造、加工、装配也较困难。正是由于这些不足，使得其很难被工程上采用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中传输线型峰化电容器的体积过大、加工、装配困难等不足，从而提供一种尺寸小、加工易，最高工作电压得到提高的峰化电容器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种峰化电容器，包括容芯、绝缘外壳和高气压绝缘气路，所述绝缘外壳内部密闭形成密封腔，所述容芯固定在所述密封腔内，所述高气压绝缘气路连通所述密封腔并输入惰性气体，所述容芯包括若干彼此串联的电容。

在其中一个实施例中，所述容芯包括若干层叠设置的极板，极板呈扁平板状，相邻极板之间夹设有电容器介质，电容器介质为薄膜。

在其中一个实施例中，所述电容器介质介电强度大于200kV/mm。

在其中一个实施例中，所述电容器介质面积大于所述极板面积。

在其中一个实施例中，所述极板在相邻所述电容器介质上的垂直投影的边缘与所述极板的边缘之间的最小距离大于10mm。

在其中一个实施例中，所述绝缘外壳采用聚四氟乙烯材料制成。

在其中一个实施例中，所述惰性气体为六氟化硫。

在其中一个实施例中，所述六氟化气体在所述密封腔内的气压至少为1.5MPa。

在其中一个实施例中，所述高气压绝缘气路包括固定在所述绝缘外壳上的进气管和出气管。

在其中一个实施例中，所述进气管和/或出气管上设有密闭开关。