[发明专利]多路同步磁脉冲发生装置

说明书

多路同步磁脉冲发生装置属于电脉冲放电器。

磁脉冲加工技术做为一种新兴的工业加工类型，国外已经有了一定发展规模，美国、苏联等国已有10KJ-50KJ输出能量的磁脉冲发生装置系列产品。国内研制最大磁脉冲发生器的能量只有10KJ，处在由实验室技术往工业化应用转化阶段，尚无定型产品。

发明的目的是：制造出一种能多路同步输出(每路10KJ)工作稳定的磁脉冲发生装置，总能量达到100KJ，能对大中型工件实施高效率多工位大面积的加工，拓展磁脉冲技术的应用领域。

发明的设计构思：根据磁脉冲发生装置输出的高压冲击大电流通过电磁线圈所产生强大的脉冲磁场和磁脉冲力直接或间接作用于被加工金属坯料，使其成形的原理设计了10路以10ns的同步精度输出100KJ的磁脉冲总能量。每路装置可以独立工作输出10KJ能量。通过工作电压和输出路数的控制可以实现输出磁脉冲能量调节。主要由高压纳秒脉冲发生器，同轴开关，脉冲变压器，磁脉冲线圈，脉冲电容器组，控制开关，高压直流源，同轴电缆，多路控制系统，多路显示仪表等主要部件和单元组成。高压纳秒脉冲发生器的10路输出分别做为10路同轴开关的触发信号，加入中间极。每路的脉冲电容器组输入端于控制开关输出极联接，输出端经2根同轴电缆及低感传输线接头与同轴开关的输入极联接，其输出极经一根同轴电缆于脉冲变压器初级联接，次级于磁脉冲线圈联接。10路的高压直流源输出端于控制开关输入极联接，输入端于总电源输出联接，总电源输出同时于高压纳秒发生器的输入端联接，总电源输入端于调压器的输出联接，其输入端于恒流源的输出相接。多路控制系统分别于10路控制开关的控制极多路显示仪表相联接。多路显示仪表接至脉冲电容器组，用调压器调节高压直流源的输出电压改变脉冲电容的储能量或控制磁脉冲输出路数，来实现输出磁脉冲能量的调节。每路磁脉冲电路系统可独立工作。当控制开关K2于a端接通时经充电电阻R1，R2分两路向脉冲电容C1，C2充电，R3，R4分别为C1，C2的保护电阻，直流电压表V1测量电容C1，C2充电值。同轴开关TK1经C3获得高压纳秒脉冲发生器的触发脉冲时将迅速导通，脉冲电容C1，C2经同轴电缆TLa，TLb同时经同轴开关TK1放电，放电脉冲经同轴电缆TLC输入至脉冲变压BM初级绕组，次级将输出低压大电流的电脉冲信号至磁脉冲线圈LC，使磁脉冲线圈获得10KJ左右的磁脉冲输出。若电路不被选通控制开关K2于b端接通，通过R0放电保证设备安全。

本发明的优点是：能够实现以10ns的同步精度输出10路磁脉冲，每路输出10KJ总能量100KJ；可实现多工位，大面积，高效率的磁脉冲加工；输出能量可调，在金属坯料加工过程中可以简化工序，少用模具；多路输出设备安全可靠，可防止因储能电容单个击穿造成爆炸事故发生；广泛适用于机械、航空、航天、汽车、化工、工艺美术建筑装璜等行业的加工。

附图说明：

图1：多路同步磁脉冲发生装置原理框图。

图2：分路磁脉冲发生装置电气原理图。

发明实施例：高压直流源1于每路的控制开关5，脉冲电容器组6(含V1电阻R1～R7)同轴电缆10，11，同轴开关7(含C3，R8R9)高压纳秒脉冲发生器4，脉冲变压器8磁脉冲线圈9多路控制系统2，多路显示仪表3总电源KV调压器TV恒流源HV按电气原理组装，联接，调试。高压直流源1采用双T滤波网络Lc变换网络提供高品质的充电电流。同轴开关7高压纳秒脉冲发生器4按已有专利技术实施，同轴开关7为同轴脉冲大电流火花开关是一种低电感双通道的大电流开关，输入输出阻抗匹配良好，可实现高能量磁脉冲传输。高压纳秒脉冲发生器4可实现多路同时输出10ns脉冲幅值大于10KV，前沿陡度高(4-6)KV/ns的触发脉冲。控制开关5选用真空开关，脉冲电容器组6储能量要达到10KJ。特制的脉冲变压器8降低电压增大脉冲电流，有利于冲击大电流在传输中的反射与阻抗匹配。自制的磁脉冲空心线圈9电感低20μH寿命长。同轴电缆TLaTLb为50ΩTLC20Ω，并采用低感传输线接头。多路同步输出磁脉冲发生装置由2个电磁脉冲发生柜，一个控制台及外接件三部分组成。总电源XV恒流源HV高压直流源1控制开关5，脉冲电容器组6同轴开关7分装在2个柜内。调压器TV多路控制系统2多路显示仪表3安装在控制台内，同轴电缆11脉冲变压器8磁脉冲线圈9组装连接后为外接件。使用中如果需要输出路数增加至10路以上的任意路数，可通过增加电源系统的容量，增加高压纳秒脉冲发生器的输出路数来实现。同步输出精度不变。