[发明专利]一种可实现多次开关动作的金属丝阵开关

权利要求书

1.一种可实现多次开关动作的金属丝阵开关，其特征在于：包括第一连接端(1)、填充气体(3)、外壳(5)、第二连接端(6)、N个金属丝阵(2)和N+1个接丝金属片(4)，N≥1；

其中N个金属丝阵(2)和N+1个接丝金属片(4)均置在外壳(5)内，N+1个接丝金属片(4)间隔设置，相邻的两个接丝金属片(4)之间设有金属丝阵(2)，接丝金属片(4)和金属丝阵(2)连接，外壳(5)两端中心开有通孔，第一连接端(1)一端伸入外壳(5)一端的通孔与位于端部的接丝金属片(4)连接，另一端与外电路连接；第二连接端(6)一端伸入外壳(5)另一端的通孔与位于端部的接丝金属片(4)连接，另一端与外电路连接；在外壳(5)内填充有填充气体(3)；

所述金属丝阵(2)包括若干条并联的金属丝，若干金属丝以外壳(5)的中心轴线为中心、平行于外壳(5)的中心轴线呈环形均匀分布，同一个金属丝阵(2)内的金属丝长度相同，不同金属丝阵(2)内的金属丝数量和长度各不相同，通过设计金属丝的数量和长度有效控制各次开关动作时间；

上述金属丝的数量和长度与各次开关动作时间的计算方法如下：

根据金属丝电爆炸的电阻率—比作用量模型和能量守恒定律，可推导得到以下方程组：

式中g为比作用量，j为电流密度，I为电流大小，n为金属丝根数，L为金属丝长度，d为金属丝直径，ρ为电阻率，ρ₀为金属丝固态初始电阻率，ρ₁为金属丝熔化点电阻率，ρ₂为金属丝液态初始电阻率，ρ₃为金属丝汽化点电阻率，g₁为金属丝熔化点比作用量，g₂为金属丝汽化点比作用量；

当金属丝阵开关的金属丝材料选定时，金属丝的ρ₀、ρ₁、ρ₂、ρ₃、g₁和g₂参数均可查询材料参数得到；当已知金属丝阵开关的工作电路时，电路中的电流大小I可根据电路特性分析得到；考虑电流在金属丝表面存在趋肤效应，选取金属丝直径小于0.2毫米；根据所需金属丝阵开关时间t，利用方程组(1)确定设计所需的金属丝根数n和长度L，即可实现对各次开关动作时间的有效控制。

2.根据权利要求1所述的可实现多次开关动作的金属丝阵开关，其特征在于：所述第一连接端(1)、第二连接端(6)为导电材料，直接通过导线或焊接应用电路。

3.根据权利要求1所述的可实现多次开关动作的金属丝阵开关，其特征在于：所述填充气体(3)为绝缘气体，利于提高开关断开时的断路阻抗，进一步陡化脉冲前沿。

4.根据权利要求3所述的可实现多次开关动作的金属丝阵开关，其特征在于：所述绝缘气体为氮气或六氟化硫。

5.根据权利要求1所述的可实现多次开关动作的金属丝阵开关，其特征在于：所述外壳(5)为具有良好闭气性能和绝缘性能的材料。

6.根据权利要求5所述的可实现多次开关动作的金属丝阵开关，其特征在于：所述具有良好闭气性能和绝缘性能的材料为橡胶或玻璃。

7.根据权利要求1所述的可实现多次开关动作的金属丝阵开关，其特征在于：所述第一连接端(1)一端伸入外壳(5)后，两者连接处做密封处理；所述第二连接端(6)一端伸入外壳(5)后，两者连接处做密封处理。