一種覆膜的高壓氣體火花隙開關(guān)電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種覆膜的電極領(lǐng)域，具體地，涉及一種覆膜的高壓氣體火花隙開關(guān)電極。
【背景技術(shù)】
[0002]在脈沖功率裝置中，各類氣體火花隙開關(guān)(以下簡稱開關(guān))是一種常用的脈沖調(diào)制器件。其原理是利用在開關(guān)電極之間氣體的絕緣性能，截止住加在其上的直流高壓或者脈沖高壓，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候引入觸發(fā)電壓信號(hào)或者增加電壓使其超過氣體的耐壓強(qiáng)度，致使開關(guān)導(dǎo)通，從而形成所需的高功率脈沖波形。但是氣體火花隙開關(guān)存在一定概率自動(dòng)或提前導(dǎo)通，被稱為自擊穿或者自放電，這是因?yàn)殡姌O表面的電子在電場(chǎng)作用下有一定幾率脫離電極材料進(jìn)入絕緣氣體所在空間，被稱為初始電子。覺有一定能量得初始電子與氣體分子碰撞時(shí)會(huì)導(dǎo)致氣體分子電離，形成二次電子，二次電子繼續(xù)與氣體分子碰撞進(jìn)而形成雪崩效應(yīng)，導(dǎo)致開關(guān)電極之間形成電流通道。電流足夠大的時(shí)候，開關(guān)就會(huì)導(dǎo)通。由于初始電子與氣體分子的碰撞電尚為具有一定分布的概率事件，初始電子越多，概率越大，反之則越小，因此為了防止開關(guān)的自擊穿，要盡量減小初始電子的數(shù)量。在其他條件一直的情況下，初始電子的數(shù)量與電極表面的電場(chǎng)強(qiáng)度和電極的面積成正比，而減小電極的面積容易導(dǎo)致電極表面局部電場(chǎng)集中，強(qiáng)度提高，因此通常使用較大面積的電極來保證電場(chǎng)均勻性，但大面積的電極也容易造成初始電子增多。為解決這一問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種覆膜的氣體火花隙開關(guān)電極。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種減小初始電子可能產(chǎn)生進(jìn)入電極區(qū)域的面積，降低了初始電子產(chǎn)生概率，從而大大降低氣體火花隙開關(guān)在直流高電壓下的自放電概率的覆膜的高壓氣體火花隙開關(guān)電極。
[0004]本實(shí)用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:一種覆膜的高壓氣體火花隙開關(guān)電極，包括電極、觸發(fā)極、勻場(chǎng)區(qū)、絕緣膜和放電區(qū)，所述的電極包括陰極和陽極，所述的觸發(fā)極設(shè)置在陰極和陽極之間的兩端，所述的陰極和陽極對(duì)應(yīng)平行設(shè)置，其兩級(jí)之間填充有絕緣氣體，所述的陰極和陽極表面分為勻場(chǎng)區(qū)和放電區(qū)，所述的勻場(chǎng)區(qū)位于電極表面中部，電極表面的勻場(chǎng)區(qū)兩端為放電區(qū)，所述的勻場(chǎng)區(qū)表面設(shè)有絕緣膜。
[0005]進(jìn)一步的，所述的勻場(chǎng)區(qū)表面覆蓋有絕緣膜。
[0006]進(jìn)一步的，所述的勻場(chǎng)區(qū)表面鍍有絕緣膜。
[0007]進(jìn)一步的，所述的絕緣膜材質(zhì)為氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、聚酰亞胺、聚乙烯、聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯。
[0008]進(jìn)一步的，所述絕緣膜的厚度大于初始電子在此絕緣膜內(nèi)的射程。確保初始電子不由此進(jìn)入絕緣氣體中。放電區(qū)5表面裸露，為氣體放電所形成的電流提供通道。勻場(chǎng)區(qū)所覆膜厚度根據(jù)開關(guān)電極上電壓變化。為了保證每一次開關(guān)放電都在放電區(qū)進(jìn)行，對(duì)開關(guān)的觸發(fā)極進(jìn)行特別設(shè)計(jì)，使得觸發(fā)電壓信號(hào)達(dá)到觸發(fā)極時(shí)，所導(dǎo)致的電場(chǎng)畸變集中在放電區(qū)。
[0009]綜上，本實(shí)用新型的有益效果是:用于高壓大電流的氣體火花隙開關(guān)，通過電極電場(chǎng)的形狀設(shè)計(jì)將電極表面分為放電區(qū)和勻場(chǎng)區(qū)，并在電極勻場(chǎng)區(qū)表面覆蓋一層絕緣材料膜，減小初始電子可能產(chǎn)生進(jìn)入電極區(qū)域的面積，降低了初始電子產(chǎn)生概率，從而大大降低氣體火花隙開關(guān)在直流高電壓下的自放電概率。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型一種覆膜的高壓氣體火花隙開關(guān)電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]其中:1-電極，2-觸發(fā)極，3-勻場(chǎng)區(qū)，4-絕緣膜，5-放電區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0013]實(shí)施例1
[0014]如圖1所示的一種覆膜的高壓氣體火花隙開關(guān)電極，包括電極1、觸發(fā)極2、勻場(chǎng)區(qū)3、絕緣膜4和放電區(qū)5，電極I包括陰極和陽極，所述的觸發(fā)極2設(shè)置在陰極和陽極之間的兩端，所述的陰極和陽極對(duì)應(yīng)平行設(shè)置，其兩級(jí)之間填充有絕緣氣體，所述的陰極和陽極表面分為勻場(chǎng)區(qū)3和放電區(qū)5，所述的勻場(chǎng)區(qū)3位于電極I表面中部，電極I表面的勻場(chǎng)區(qū)3兩端為放電區(qū)5，所述的勻場(chǎng)區(qū)3表面覆蓋有絕緣膜4。絕緣膜4材質(zhì)為氧化硅。所述絕緣膜4的厚度大于初始電子在此絕緣膜4內(nèi)的射程。
[0015]本實(shí)用新型對(duì)所設(shè)計(jì)的氣體火花隙開關(guān)電極I為金屬材料，通常采用各類銅合金或不銹鋼材料等，其表面進(jìn)行了功能分區(qū):勻場(chǎng)區(qū)3面積較大，表面平整，保證電場(chǎng)均勻，電場(chǎng)強(qiáng)度不集中；放電區(qū)5位于勻場(chǎng)區(qū)3的邊緣，面積較小，通常為電極表面的過渡區(qū)，保證放電區(qū)的表面電場(chǎng)強(qiáng)度在開關(guān)未導(dǎo)通前小于勻場(chǎng)區(qū)。勻場(chǎng)區(qū)3表面覆蓋絕緣材料薄膜4，其厚度大于初始電子在此絕緣材料中的射程，確保初始電子不由此進(jìn)入絕緣氣體中。放電區(qū)5表面裸露，為氣體放電所形成的電流提供通道。勻場(chǎng)區(qū)3所覆膜厚度根據(jù)開關(guān)電極上電壓變化。為了保證每一次開關(guān)放電都在放電區(qū)進(jìn)行，對(duì)開關(guān)的觸發(fā)極2進(jìn)行特別設(shè)計(jì)，使得觸發(fā)電壓信號(hào)達(dá)到觸發(fā)極2時(shí)，所導(dǎo)致的電場(chǎng)畸變集中在放電區(qū)5。
[0016]實(shí)施例2
[0017]如圖1所示的一種覆膜的高壓氣體火花隙開關(guān)電極，包括電極1、觸發(fā)極2、勻場(chǎng)區(qū)3、絕緣膜4和放電區(qū)5，電極I包括陰極和陽極，所述的觸發(fā)極2設(shè)置在陰極和陽極之間的兩端，所述的陰極和陽極對(duì)應(yīng)平行設(shè)置，其兩級(jí)之間填充有絕緣氣體，所述的陰極和陽極表面分為勻場(chǎng)區(qū)3和放電區(qū)5，所述的勻場(chǎng)區(qū)3位于電極I表面中部，電極I表面的勻場(chǎng)區(qū)3兩端為放電區(qū)5，勻場(chǎng)區(qū)3表面鍍有絕緣膜4。絕緣膜4材質(zhì)為聚四氟乙烯。所述絕緣膜4的厚度大于初始電子在此絕緣膜4內(nèi)的射程。
[0018]如上所述，可較好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
[0019]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)，在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種覆膜的高壓氣體火花隙開關(guān)電極，包括電極(I)、觸發(fā)極(2)、勻場(chǎng)區(qū)(3)、絕緣膜(4)和放電區(qū)(5)，其特征在于:所述的電極(I)包括陰極和陽極，所述的觸發(fā)極(2)設(shè)置在陰極和陽極之間的兩端，所述的陰極和陽極對(duì)應(yīng)平行設(shè)置，其兩級(jí)之間填充有絕緣氣體，所述的陰極和陽極表面分為勻場(chǎng)區(qū)(3)和放電區(qū)(5)，所述的勻場(chǎng)區(qū)(3)位于電極(I)表面中部，電極(I)表面的勻場(chǎng)區(qū)(3)兩端為放電區(qū)(5)，所述的勻場(chǎng)區(qū)(3)表面設(shè)有絕緣膜(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆膜的高壓氣體火花隙開關(guān)電極，其特征在于:所述的勻場(chǎng)區(qū)(3)表面覆蓋有絕緣膜(4)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆膜的高壓氣體火花隙開關(guān)電極，其特征在于:所述的勻場(chǎng)區(qū)(3 )表面鍍有絕緣膜(4 )。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意項(xiàng)所述的一種覆膜的高壓氣體火花隙開關(guān)電極，其特征在于:所述的絕緣膜(4)材質(zhì)為氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、聚酰亞胺、聚乙烯、聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意項(xiàng)所述的一種覆膜的高壓氣體火花隙開關(guān)電極，其特征在于:所述絕緣膜(4)的厚度大于初始電子在此絕緣膜(4)內(nèi)的射程。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種覆膜的高壓氣體火花隙開關(guān)電極，包括電極、觸發(fā)極、勻場(chǎng)區(qū)、絕緣膜和放電區(qū),所述的電極包括陰極和陽極，所述的觸發(fā)極設(shè)置在陰極和陽極之間的兩端，所述的陰極和陽極對(duì)應(yīng)平行設(shè)置，其兩級(jí)之間填充有絕緣氣體，所述的陰極和陽極表面分為勻場(chǎng)區(qū)和放電區(qū)，所述的勻場(chǎng)區(qū)位于電極表面中部，電極表面的勻場(chǎng)區(qū)兩端為放電區(qū)，所述的勻場(chǎng)區(qū)表面設(shè)有絕緣膜。減小初始電子可能產(chǎn)生進(jìn)入電極區(qū)域的面積，降低了初始電子產(chǎn)生概率，從而大大降低氣體火花隙開關(guān)在直流高電壓下的自放電概率的覆膜的高壓氣體火花隙開關(guān)電極。
【IPC分類】H01T1/22
【公開號(hào)】CN204741167
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520529893
【發(fā)明人】李 遠(yuǎn), 李勁, 陳德彪, 陳茂, 劉邦亮, 何輝, 周智, 程小龍, 劉小平
【申請(qǐng)人】中國工程物理研究院流體物理研究所
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月21日