[发明专利]磁压接电极结构、峰化电容器以及兆伏级电磁脉冲模拟器

说明书

本发明公开了一种磁压接电极结构、峰化电容以及兆伏级电磁脉冲模拟器。本发明的磁压接电极结构包括高压电极环、永磁体、紧配环、上导磁片以及下导磁片；高压电极环的内孔中自下而上依次同轴设置下导磁片、永磁体以及上导磁片；下导磁片采用先液氮冷却，再使用压机的方式安装于高压电极环内孔中，并均与高压电极环的内孔为过盈配合；上导磁片与高压电极环的内孔之间安装紧配环；紧配环采用先液氮冷却，再使用压机的方式安装于上导磁片与高压电极环的内孔之间。该磁压接电极结构具有强磁力、大面积电极压接均匀和金属表面的平整光滑等优点。

技术领域

本发明属于电磁脉冲技术领域，具体涉及一种磁压接电极结构、峰化电容以及兆伏级电磁脉冲模拟器。

背景技术

电磁脉冲模拟器是一种产生快前沿电磁脉冲的装置，按结构形式可分为有界波模拟器和辐射波模拟器。有界波模拟器结构示意图如图1所示，图中虚线所包围的就是磁力压紧式平板型峰化电容器。峰化电容器是脉冲功率源的核心部件，为了获得快前沿脉冲，必须减小峰化输出回路的电感。也就是减小输出回路中峰化电容器和输出开关的电感，即减小这两个元件的几何尺寸，但峰化电容器必须能够承受高达几MV的脉冲高压。

有界波模拟器典型工作过程是：由初级脉冲产生器1产生一个前沿较慢的高压脉冲，通过高压脉冲输出端2给峰化电容器4快速充电，峰化电容器4充电到一定电压后，开关3击穿，快前沿电脉冲通过天线5传播，产生实验所需的电磁脉冲场。

现有的峰化电容器4由一个上极板6、一个或多个中间极板7，一个下极板8以及一系列绝缘薄膜9组成。由于峰化电容器4的容值一般都很小，大部分采用气绝缘，为了使电容值稳定，一种利用强力磁铁之间的吸力压紧薄膜的峰化电容器的理论被提出，这种方式理论上可实现电容值的稳定，同时减少了绝缘薄弱环节。

但如何将永磁体内嵌于金属电极中间，并实现强磁力、大面积电极压接均匀和金属表面的平整光滑是一个急需解决的问题。

发明内容

为了解决背景技术中现有技术难以实现将永磁体内嵌于金属电极中间，并实现强磁力、大面积电极压接均匀和金属表面的平整光滑的电极结构，本发明提供给了一种磁压接电极结构；

同时本发明还提供了一种采用该磁压接电极结构的可满足低电感、低阻抗脉冲要求的峰化电容器，以及可抑制绝缘表面闪络的兆伏级电磁脉冲模拟器。

本发明的技术方案是：

提供了一种磁压接电极结构，包括高压电极环、永磁体、紧配环、上导磁片以及下导磁片；

高压电极环的内孔中自下而上依次同轴设置下导磁片、永磁体以及上导磁片；

其中，下导磁片采用先液氮冷却，再使用压机的方式安装于高压电极环内孔中，并均与高压电极环的内孔为过盈配合；

上导磁片与高压电极环的内孔之间安装紧配环；紧配环采用先液氮冷却，再使用压机的方式安装于上导磁片与高压电极环的内孔之间。

进一步地，为了增大金属电极表面的磁场强度，上述永磁体选用钕铁硼等强磁性材料，该材料具有极高的磁能积和矫顽力，同时良好的机械特性和高能量密度的优点。上导磁片、下导磁片均选用2Cr13材料制作，高压电极为304不锈钢材料制作。

基于上述磁压接电极结构，现提供一种使用该电极结构的峰化电容器，包括一个上极板、N个中间极板，一个下极板以及多层绝缘薄膜；

上极板、中间极板以及下极板均采用上述磁压接电极结构，并且上极板中永磁体与下极板中永磁体的极性相反；

与上极板相邻的中间极板中的永磁体，与上极板中的永磁体极性相反；

与下极板相邻的中间极板中的永磁体，与下极板中的永磁体极性相反；

每相邻两个中间极板的永磁体极性相反。