一种Tesla变压器初级线圈屏蔽结构

摘要

本发明提供一种Tesla变压器初级线圈屏蔽结构，以解决Tesla变压器初级电路开关器件受干扰易损坏的问题。本发明包括由绝缘纸制成的绝缘筒和至少4片金属带。绝缘筒紧贴初级线圈内表面，金属带紧贴绝缘筒内表面并等间隔排布。金属带中部为矩形宽带，两端为矩形窄带。矩形宽带的长度等于初级线圈的长度。矩形宽带的宽度所对应中心角的角度至少为相邻金属带间的间隔所对应中心角角度的12倍，矩形窄带的宽度小于矩形宽带宽度的0.2倍。金属带的两端与变压器的硅钢叠片磁芯电接触。本屏蔽结构两端金属带缝隙较大不影响磁力线通过，每条金属带缝隙回路的净磁通为零，对Tesla变压器能量效率影响极小，能保证Tesla变压器正常工作。

说明书

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，涉及一种Tesla变压器初级线圈屏蔽结构。

背景技术

Tesla变压器型脉冲功率源主要特征是Tesla变压器与脉冲形成线一体化 构建：Tesla变压器的初级线圈和次级线圈均嵌入同轴脉冲形成线内部，介于 内、外开路磁芯之间。内、外磁芯分别与同轴脉冲形成线内、外筒可靠电接 触。

Tesla变压器型脉冲功率源工作中，主开关闭合后，电压波沿脉冲形成线 传播。此时，初级线圈与内、外磁芯构成电容分压器，初级线圈上感应出脉 冲电压。而现有的初级电路结构由储能电容器、开关器件和初级线圈组成， 容易出现开关器件受到干扰，甚至损坏的现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种Tesla变压器初级线圈屏蔽结 构，以解决Tesla变压器初级电路开关器件受到次级高压快脉冲干扰极易损坏 的问题。

本发明的技术解决方案是：所提供的一种Tesla变压器初级线圈屏蔽结构， 其特殊之处在于：屏蔽结构包括绝缘纸制成的绝缘筒和至少4片金属带；绝 缘筒紧贴Tesla变压器初级线圈的内表面；金属带紧贴绝缘筒的内表面并等间 隔地排布在绝缘筒的内表面；金属带由矩形宽带和矩形窄带组成，金属带的 中部为矩形宽带，两端为矩形窄带；矩形宽带的长度等于Tesla变压器初级线 圈的长度，矩形宽带的轴向位置与初级线圈的轴向位置一致；矩形宽带的宽 度所对应的中心角的角度至少为相邻两金属带间的间隔所对应中心角角度的 12倍；矩形窄带的宽度小于矩形宽带宽度的0.2倍；金属带的两端部与Tesla 变压器的硅钢叠片磁芯电接触。

基于以上基本技术方案，本发明可作如下优化：

上述金属带为对称结构。

上述绝缘筒的长度等于Tesla变压器硅钢叠片磁芯的长度。

上述绝缘筒为三层复合绝缘纸制成的绝缘筒。

上述金属带为薄铜片或薄铝片。

本发明的优点是：本发明所提供屏蔽结构两端金属带的缝隙较大，不影 响磁力线通过，同时每条金属带缝隙回路的净磁通为零，因此对Tesla变压器 能量效率影响极小，能保证Tesla变压器正常工作。当初级电路主开关闭合后， 电压波沿脉冲形成线传播，由于屏蔽结构与Tesla变压器外磁芯等电位，初级 线圈通过屏蔽结构中的缝隙耦合到幅值极小的电压脉冲，起到有效保护初级 电路开关器件的作用。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明单片金属带结构示意图；

图3是本发明屏蔽结构与Tesla变压器初级线圈装配示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的描述：

参见附图1至附图3，本发明所提供的一种Tesla变压器初级线圈屏蔽结 构内嵌于Tesla变压器初级线圈3的内表面，且与初级线圈3同轴。

屏蔽结构包括由绝缘纸制成的绝缘筒2和至少4片金属带1。绝缘筒2紧 贴初级线圈3的内表面。金属带1紧贴绝缘筒2的内表面并等间隔地排布在 绝缘纸2的内表面；金属带1由矩形宽带和矩形窄带组成，金属带1的中部 为矩形宽带，金属带1的两端为矩形窄带；矩形宽带的长度等于初级线圈3 的长度，矩形宽带的轴向位置与初级线圈3的轴向位置一致。矩形宽带的宽 度所对应的中心角的角度至少为相邻两金属带间的间隔对应中心角角度的12 倍；矩形窄带的宽度小于矩形宽带宽度的0.2倍；金属带的两端部与Tesla变 压器的硅钢叠片磁芯4电接触。

为达到更好的屏蔽效果，本发明的金属带1可设计为对称结构。制成绝 缘筒2的绝缘纸采用三层复合绝缘纸，绝缘筒2的长度等于Tesla变压器硅钢 叠片磁芯4的长度。

本发明的金属带1可选择无磁性、导体、非常薄、易弯曲的材质，比如 薄铜片或薄铝片。

本发明的工作原理为：Tesla变压器初级线圈屏蔽结构内嵌于初级线圈3 的内表面，当初级电路开关导通后，初级线圈3放电电流产生的磁场经屏蔽 结构两端的缝隙通过，在次级线圈上感应出高电压，并以电场形式存储在脉 冲形成线内。由于本屏蔽结构两端的金属带1缝隙较大，基本不影响磁力线 通过，同时，每条金属带1缝隙回路净磁通为零，因此，本屏蔽结构对Tesla 变压器能量效率影响极小，保证Tesla变压器正常工作。

当初级电路主开关闭合后，电压波沿脉冲形成线传播，由于屏蔽结构与 Tesla变压器外磁芯等电位，初级线圈3通过屏蔽结构中的缝隙耦合到幅值极 小的电压脉冲，从而起到有效保护初级电路开关器件的作用。

下面通过具体实施例来说明本发明的屏蔽效果。

实施例：

Tesla变压器初级线圈3内表面直径为140mm，长度为200mm；Tesla变 压器磁芯4内表面直径为142mm，长度为350mm。

屏蔽结构内嵌于初级线圈3的内表面，且与初级线圈3同轴对称。屏蔽 结构包括16片金属带1和圆筒状三层复合绝缘纸2。金属带1由矩形宽带和 矩形窄带组成，金属带1的中部为矩形宽带，两端为矩形窄带。16片金属带 1紧贴三层复合绝缘纸2内表面并等间隔2mm均匀排布，金属带1两端部的 矩形窄带与Tesla变压器硅钢叠片磁芯4可靠电接触。具体结构尺寸为：

绝缘纸2直径为140mm，长度为350mm。

金属带1为对称结构，其中部的矩形宽带的宽度为25mm，其两端的矩形 窄带宽度为5mm。矩形宽带的长度为200mm，金属带1总长度约为350mm。 矩形宽带的宽度所对应的角度为20度，金属带1排布间隔所对应的角度为1.6 度。

Tesla变压器初级线圈屏蔽结构仿真结果为：初级线圈3耦合电压为总电 压值的0.02％。

在未安装本发明所提供屏蔽结构的前期实验中发现，当100kV脉冲电压 波沿脉冲形成线传播时，在重复频率100Hz，工作100炮时，初级电路开关 器件出现损坏现象；在安装本发明所提供的屏蔽结构后，在相同的实验条件 下，Tesla变压器初级电路可靠工作，在重复频率100Hz，连续工作时间1min， 10万炮条件下，Tesla变压器型脉冲功率源稳定可靠运行。