[发明专利]一种并联组合薄壁环形脉冲电容器

说明书

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，具体涉及一种并联组合薄壁环形脉冲电容器。

背景技术

超宽谱高功率微波产生系统的核心是脉冲功率源，其可产生纳秒级脉宽、高电压、高瞬时功率的电压脉冲，而Tesla变压器是脉冲功率源的核心部件之一。

Tesla变压器是一种双谐振脉冲变压器，其初级回路中包含了初级脉冲电容器、初级线圈及初级放电开关。脉冲电容器与普通电容的区别是：脉冲电容器必须具有很小的内感(通常在纳亨量级)和短时间内更强的充放电能力。

通常电容器都是制作成独立的单元器件，其外形有圆柱型、立方型、扁平型、圆饼型等等，电极的引出形式有双端引出、单端引出、侧面引出等等。为满足不同装置的物理和结构需要，电容器会被设计成不同的结构形式，从而达到提高装置性能，减小装置体积尺寸等目的。图1是传统脉冲电容器与初级线圈的连接，图中所示的电容器安装于脉冲源外筒体之外，增加初级回路面积，使初级杂散电感变大，且装置体积也较大。

发明内容

为了满足高功率脉冲源小型化和效率高的需要，本发明提供一种并联组合薄壁环形脉冲电容器，它可安装于脉冲源外筒体内壁，减小初级回路体积，同时减小装置的体积。

本发明将壁厚大约在5mm左右的电容称为薄壁电容。

本发明技术解决方案是：

提供一种并联组合薄壁环形脉冲电容器，包括两个金属电极及位于两个金属电极之间的多个单体薄壁电容，其特别之处在于：

上述单体薄壁电容两端具有喷金层；

上述两个金属电极为两个同心金属电极环，其半径相同；两个金属电极环上具有开口，开口处设有正负电极引出端；

上述单体薄壁电容两端的喷金层分别与两个金属电极环连接。

可以将这种结构形式的电容器内置设备中或环绕设备外，有效节约空间；尤其对Tesla变压器的初级电容，该环形电容器可减小初级杂散电感，提高变压器性能。

为了便于多级电容并联形成环形电容器，上述单体薄壁电容呈弧形或平板结构。

为了配合脉冲源的内腔结构，上述金属电极环和脉冲源的内腔结构匹配，其可以为圆环或方形环。

喷金层厚度需要根据电容器端面尺寸确定，喷的太厚或太薄会降低电容器的电极引出的可靠性，因此将上述喷金层喷为2mm厚；通常喷金层的金属选用熔点较低的金属如锌、锡或二者的合金。

上述的开口金属电极环由具有导电性的金属制成，如紫铜、黄铜及合金等，作为电容器充放电的正负电极。

上述单体薄壁电容的个数可以为多个，多个单体薄壁电容之间为并联结构。具体的每个单体薄壁电容单元通过两端的喷金层与开口金属电极环焊接。

开口宽度为20～30mm，上述两个金属电极环的厚度远小于这两个金属电极环的半径。

本发明还提供一种上述脉冲电容器的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：制备单体薄壁电容；

1.1：将金属化薄膜卷绕后，在真空条件下压制成薄片；

1.2：在步骤1.1压制成的薄片的两端喷金，得到单体薄壁电容；

步骤二：制备脉冲电容器；

将单体薄壁电容两端的喷金层分别与两个同心半径相同的金属电极环焊接，即得到脉冲电容器。

本发明还提供一种Tesla变压器，包括脉冲电容器，其特别之处在于：

包括两个金属电极及夹在两个金属电极之间的单体薄壁电容，上述单体薄壁电容两端具有喷金层；

上述两个金属电极为两个半径相同的同心金属电极环；金属电极环上具有开口；开口处设有正负电极引出端；

上述单体薄壁电容两端的喷金层分别与两个金属电极环连接；

上述脉冲电容器既作为Tesla变压器的初级线圈，又作为Tesla变压器的初级电容，安装于Tesla变压器的外筒磁芯内壁。可实现初级电容与初级线圈一体化的Tesla变压器初级回路。

将该电容器装配在Tesla变压器中，在金属电极环的开口处接入晶闸管便能实现脉冲电容器的充放电，同时也具备Tesla变压器初级线圈的励磁作用，即初级电容与初级线圈一体化的Tesla变压器初级回路。

本发明的有益效果是：

1、本发明提出的一种并联组合薄壁环形脉冲电容器，其可用于Tesla变压器中，既可作为初级电容器又可用作初级线圈，使初级回路的面积缩小，并将回路的杂散电感大幅减小，有利于提高变压器的性能。