CN111934202A - 一种基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关，包括绝缘底座、固定支架、永磁钢自复位机构、触点机构和配套点火主电路，绝缘底座固定连接于固定支架底部，永磁钢自复位机构和触点机构支撑设置在固定支架上，永磁钢自复位机构包括步进电机、转动绝缘支架、转动永磁钢、固定永磁钢和玻璃环，触点机构包括第一动触点、第二动触点、辅助触点、辅助电极接线端子、压缩弹簧、第一绝缘支架、第二绝缘支架、第一静触点和第二静触点，配套点火主电路用于产生脉冲高压启动各对动静触点放电。本申请提供的基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关能准确自动复位，并且无需位置检测传感器，能提升脉冲型高电压实验设备的自动化水平、安全性和可靠性。

Description

一种基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关

技术领域

本发明涉及三点极高压点火开关技术领域，具体涉及一种基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关。

背景技术

三电极高压点火开关是一种可以控制高电压电路由断开到导通的装置，广泛应用在脉冲型高电压设备中。三电极高压点火开关一般由两个主触点和一个辅助点火触点组合而成。通常有两球球主电极，以及一个球中穿设通孔，由陶瓷管提供绝缘的针形辅助触发电极即第三电极组成，球间隙之间距离有的固定不变化，有的可以人为零时调整，也有的采用电子***自动调整。三电极高压点火开关除了一般结构外，也有在两球隙中间等距设置针形辅助触发电极的，即针电极位于两球电极之间的中点。为了避免在控制点火之前的自击穿，针形辅助触发电极前端的高压脉冲点火信号必须由隔离电容器进行高压直流隔离，三电极之间距离不方便调整。

由流注理论可以知道，三电极之间距离固定不变化的三电极高压开结构简单，球球间隙属于稍不均匀气隙，击穿电压在一定的随机范围内变化，较为稳定。但在一般情况下，开关所控制的放电回路工作电压可能有所调整，有时调整的范围还比较宽。而电极之间距离固定不变的三电极高压开关额定工作电压范围窄，如果实际工作电压比开关额定电压低很多，开关不能按预期导通，导致开关拒动；如果实际工作电压比开关额定电压高时，实际电压还未上升到预定值开关就击穿，导致开关误动。比如本申请发明人所维护的某设备的30kV三电极高压开关，触点间的间隙固定不可调节，主触点的额定工作电压为30kV，能控制15kV―30kV的高压回路导通。但动作稳定性极差，偶尔还未达到30kV就自击穿。在更多时候，主回路工作电压在16kV以下就不能按预期正常启动主回路放电；当主电路电压等级低于15kV情况下，一般不能启动主电路放电。甚至环境温度对开关的影响也较为显著，夏季一般在16kV能较为正常控制导通，但同样的情况在冬季时，就不能控制导通。

普通三电极高压点火开关由于电极距离固定，所能有效控制放电的主回路放电的电压范围极窄。而在脉冲型高电压实验设备中，一般希望开关所能控制的高压回路的电压等级根据实际需要而经常调节，特别是在一些高压实验室，调节的范围有时还较宽。为使开关能在较宽范围内工作，一般采用手动零时调节电极间隙的办法。间隙距离的调节直接关系到击穿电压的高低，对操作员的调节、测量等技术、工作态度等要求较高，所以不方便使用。较为高级的三电极高压点火开关配置了步进电机等距离自动调节装置，较好的解决了主回路放电的电压范围极窄的问题。但自动调节装置需要传感器检测调整的球间隙距离，或者检测复位到位情况，以便进行反馈控制。检测回路信号很弱，极易受到外部高压电场与大电流磁场的强烈干扰、增加了检测与控制的难度，这无疑降低了开关的稳定性和可靠性。而且无论是手动调节还是自动调节，总存在忘记复位、或者位置反馈故障等意外情况，这又增加了三电极高压点火开关的误动或者拒动等风险。

因此，如何创新的开发一种能自动复位、并且无检测传感器的三电极高压点火开关，对提升脉冲型高电压实验设备的自动化水平、安全性和可靠性等方面，具有极大的实际价值。

发明内容

针对现有三电极高压点火开关存在忘记复位、或者位置反馈故障等意外情况，从而增加了三电极高压点火开关误动或拒动风险的技术问题，本发明提供一种基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关，包括绝缘底座、固定支架、永磁钢自复位机构、触点机构和配套点火主电路；其中，

所述绝缘底座固定连接于固定支架底部，所述固定支架顶部固定连接有上盖，所述绝缘底座和上盖之间的固定支架上固定连接有中空基座，所述中空基座表面对称设有两个固定槽；

所述永磁钢自复位机构包括步进电机、转动绝缘支架、转动永磁钢、固定永磁钢和玻璃环，所述步进电机固定安装在中空基座的下表面，所述转动绝缘支架呈十字形，所述转动绝缘支架的左右枝下表面对称设有固定孔，所述转动永磁钢固定镶嵌在固定孔内，且转动绝缘支架左右枝上的转动永磁钢端面均充磁且磁极方向刚好相反，所述转动绝缘支架的下枝上设有盲孔，所述盲孔与穿出中空基座的步进电机的主轴固定插接，所述固定永磁钢固定镶嵌在中空基座表面的两个固定槽内，且两个固定槽内的固定永磁钢端面均充磁且磁极方向刚好相反，所述转动永磁钢和固定永磁钢在步进电机的中心轴线方向上要能重合，所述玻璃环放置于中空基座表面并位于转动永磁钢和固定永磁钢之间；

所述触点机构包括第一动触点、第二动触点、辅助触点、辅助电极接线端子、压缩弹簧、第一绝缘支架、第二绝缘支架、第一静触点和第二静触点，所述第一动触点和第二动触点固定在转动绝缘支架的上枝两对称侧面，且两动触点通过穿设于转动绝缘支架上枝内的导线进行连接，所述辅助触点固定连接在转动绝缘支架的上枝上端面，所述辅助电极接线端子固定插接在上盖中心，所述压缩弹簧的一端与辅助电极接线端子下端固定连接，另一端与所述辅助触点滑动压接，所述第一绝缘支架和第二绝缘支架相对固定连接在上盖下表面，所述第一静触点固定在第一绝缘支架内侧，所述第二静触点固定在第二绝缘支架内侧，所述第一静触点上引出有第一主电极接线端子，所述第二静触点上引出有第二主电极接线端子；

所述配套点火主电路包括低压直流电源U、限流电阻R1、储能电容器C1、隔离型脉冲变压器T、半导体控制开关V1和隔离电容器C2，所述低压直流电源U的正极通过限流电阻R1与半导体控制开关V1的正极和储能电容器C1的一端连接，所述储能电容器C1的另一端与隔离型脉冲变压器T原边绕组首端连接，所述隔离型脉冲变压器T为升压型变压器，能输出脉冲高压，其原边绕组尾端与半导体控制开关V1和低压直流电源U的负极连接，所述隔离型脉冲变压器T副边绕组首端经隔离电容器C2与第一动触点和第二动触点连接，所述隔离型脉冲变压器T副边绕组尾端与第一静触点连接并接参考地，所述第二静触点通过输出节点U0与外部被控制高压回路连接。

与现有技术相比，本发明提供的基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关，包括有永磁钢自复位机构、触点机构和配套点火主电路，永磁钢自复位机构包括步进电机、转动绝缘支架、转动永磁钢、固定永磁钢和玻璃环，触点机构包括第一动触点、第二动触点、辅助触点、辅助电极接线端子、压缩弹簧、第一绝缘支架、第二绝缘支架第一静触点和第二静触点，因而既能够在步进电机的驱动下，自动化的调节动静两个触点间隙距离，从而自动控制击穿电压，还能在步进电机失电情况下，由永磁钢的异极性间的强吸引力作用实现自动复位；特别是利用了永磁钢的异极性磁极在距离较短时，异极性间的吸引力极强烈的特性，避免了常规三电极高压点火开关手动复位及复位不准确，自动复位需要检测、抗干扰等问题。因此，本高压点火开关结构简单、绝缘强度高、复位自动、准确、无需电源，因而可有效应用于某些脉冲型高电压设备中。

同时，本发明提供的基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关不采用弹簧复位。具体地，由于弹簧的回复力f＝kL，k为弹性系数，L为弹簧在不受外力作用时的自然长度基础上，受外力作用后的伸缩量，而弹簧弹性系数受环境温度影响，弹簧两端需要与转动或者直动机构连接，不灵活。而且一般而言，弹簧在复位0位置附近，其伸缩量较启动后的伸缩小，回复力也小，复位极不可靠。为了可靠复位，需要设置复位限位装置，这种机械限位装置，无疑增加了卡阻风险；而且弹簧在复位位置，一般还需要有较大的预伸缩量，以保证复位准确可靠。但是环境温度、连接装置、限位装置、预伸缩量等，使得弹簧复位机构结构复杂、灵活性差。而采用永磁钢自复位的办法，利用异极性磁极距离越小，相互吸引力越大的特定，其结构简单、复位自动、准确可靠。

进一步，所述中空基座的中空周围设有多个安装孔，所述步进电机通过螺接于安装孔的螺钉固定安装在中空基座的下表面。

进一步，所述步进电机选用无减速附件、摩擦力极小的直接驱动型步进电机。

进一步，所述转动永磁钢和固定永磁钢为打孔圆形永磁钢环，所述转动永磁钢通过穿设在转动绝缘支架左右枝上的固定螺丝固定镶嵌在固定孔内。

进一步，所述转动永磁钢和固定永磁钢均为半圆环形永磁钢，所述转动绝缘支架左右枝上的两半圆形转动永磁钢关于转动绝缘支架的转动中心轴对称分布，固定于所述固定槽内的两半圆形固定永磁钢与两半圆形转动永磁钢相同布置。

进一步，所述第一动触点、第二动触点、第一静触点和第二静触点为直径相同的铜球。

进一步，所述第一动触点和第二动触点固定在转动绝缘支架的上枝左右侧面或前后侧面。

进一步，所述步进电机在旋转行程为零的位置上，所述第一动触点和第一静触点之间以及第二动触点和第二静触点之间的表面距离为零或者最大，且各触点中心处在同一回转水平内。

附图说明

图1是本发明提供的基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关结构示意图。

图2是图1省略部分元件后的三电极高压点火开关结构示意图。

图3是本发明提供的绝缘底座和固定支架的结构示意图。

图4是本发明提供的永磁钢自复位机构***结构示意图。

图5是本发明提供的触点机构结构示意图。

图6是本发明提供的配套点火主电路原理示意图。

图7是本发明提供的转动永磁钢和固定永磁钢组合优选结构示意图。

图中，1、绝缘底座；2、固定支架；21、上盖；22、中空基座；221、固定槽；222、安装孔；3、永磁钢自复位机构；31、步进电机；32、转动绝缘支架；33、转动永磁钢；34、固定永磁钢；35、玻璃环；36、固定螺丝；4、触点机构；40、第一动触点；41、第二动触点；42、辅助触点；43、辅助电极接线端子；44、压缩弹簧；45、第一绝缘支架；46、第二绝缘支架；47、第一静触点；48、第二静触点；49、第一主电极接线端子；49′、第二主电极接线端子；5、配套点火主电路。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参考图1至图6所示，本发明提供一种基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关，包括绝缘底座1、固定支架2、永磁钢自复位机构3、触点机构4和配套点火主电路5；其中，

所述绝缘底座1固定连接于固定支架2底部，所述固定支架2顶部固定连接有上盖21，所述绝缘底座1和上盖21之间的固定支架2上固定连接有中空基座22，即所述中空基座22位于绝缘底座1上方的固定支架2上，所述中空基座22表面对称设有两个固定槽221，所述绝缘底座1和固定支架2用于为永磁钢自复位机构3、触点机构4和配套点火主电路5提供机械支持和必要的电气绝缘；

所述永磁钢自复位机构3包括步进电机31、转动绝缘支架32、转动永磁钢33、固定永磁钢34和玻璃环35，所述步进电机21固定安装在中空基座22的下表面，接收来自现有电机控制器的驱动信号，按信号要求旋转预定角度，所述转动绝缘支架32呈十字形，所述转动绝缘支架32的左右枝下表面对称设有固定孔(图中未示出)，即所述转动绝缘支架32的左枝和右枝下表面均设有固定孔，所述转动永磁钢33固定镶嵌在固定孔内，且转动绝缘支架32左右枝上的转动永磁钢33端面均充磁且磁极方向刚好相反，即左枝上转动永磁钢33端面的磁极方向与右枝上转动永磁钢33端面的磁极方向刚好相反，例如左枝上转动永磁钢33的上端面为N极，则右枝上转动永磁钢33的上端面为S极，所述转动绝缘支架32的下枝上设有盲孔(图中未示出)，所述盲孔与穿出中空基座22的步进电机31的主轴固定插接，即所述步进电机31的主轴穿过中空基座22后与盲孔固定插接，由此当步进电机31旋转时，会带动转动绝缘支架32和转动永磁钢33一起转动，所述固定永磁钢34固定镶嵌在中空基座22表面的两个固定槽221内，且两个固定槽221内的固定永磁钢34端面均充磁且磁极方向刚好相反，即两个固定槽221内的固定永磁钢34磁极设置与转动永磁钢33相同，因而不再赘述，所述转动永磁钢33和固定永磁钢34在步进电机31的中心轴线方向上要能重合，所述玻璃环35放置于中空基座22表面并位于转动永磁钢33和固定永磁钢34之间，由于玻璃环35的滑动摩擦系数很小，很容易滑动，基本没有阻力，由此保证在旋转行程最小处和最大处时，转动永磁钢33和固定永磁钢34两者之间的吸引力在合适范围，从另外一个方面调节恢复转矩和启动转矩；而转动永磁钢33和固定永磁钢34与步进电机31中心轴线间的有效回旋半径，各永磁钢的尺寸形状、磁场强弱、以及转动永磁钢33和固定永磁钢34在步进电机31中心轴线上的垂直距离等参数，决定了步进电机31的启动转矩及恢复转矩要求，两者需要配合，具体要求是：在步进电机31旋转行程为零处，转动永磁钢33和固定永磁钢34两者距离最近，吸引力也最大，两者正好在步进电机31中心轴线方向上重合，在无驱动信号下两者无相对偏转，而有驱动信号时，两者能顺利侧滑相对偏转；在步进电机31旋转行程最大处，转动永磁钢33和固定永磁钢34两者距离最远，吸引力也最小，在无驱动信号下两者相对能顺利侧滑偏转复位，而有驱动信号时，能顺利侧滑并保持相对偏转角度；

所述触点机构4包括第一动触点40、第二动触点41、辅助触点42、辅助电极接线端子43、压缩弹簧44、第一绝缘支架45、第二绝缘支架46、第一静触点47和第二静触点48，所述第一动触点40和第二动触点41固定在转动绝缘支架32的上枝两对称侧面，且两动触点第一动触点40和第二动触点41即通过穿设于转动绝缘支架32上枝内的导线进行连接，所述辅助触点42固定连接如插接在转动绝缘支架32的上枝上端面，所述辅助电极接线端子43固定插接在上盖21中心，所述辅助电极接线端子43用于接收外部输入高压触发启动脉冲，所述压缩弹簧44的一端与辅助电极接线端子43下端固定连接，另一端与所述辅助触点42滑动压接，以此保证所述辅助触点42能相对转动，所述第一绝缘支架45和第二绝缘支架46相对固定连接在上盖21下表面，所述第一静触点47固定在第一绝缘支架45内侧，所述第二静触点48固定在第二绝缘支架46内侧，即所述第一静触点47和第二静触点48也是相对配置的，所述第一静触点47上引出有第一主电极接线端子49，所述第二静触点48上引出有第二主电极接线端子49′；由此当所述步进电机31旋转时，所述第一动触点40和第二动触点41可以一起转动，从而调节动、静触点的间隙距离，即第一动触点40与第一静触点47以及第二动触点41与第二静触点48之间的距离，达到调节击穿电压的目的；

所述配套点火主电路5包括低压直流电源U、限流电阻R1、储能电容器C1、隔离型脉冲变压器T、半导体控制开关V1和隔离电容器C2，所述低压直流电源U的正极通过限流电阻R1与半导体控制开关V1的正极和储能电容器C1的一端连接，所述储能电容器C1的另一端与隔离型脉冲变压器T原边绕组首端连接，所述隔离型脉冲变压器T为升压型变压器，能输出脉冲高压，其原边绕组尾端与半导体控制开关V1和低压直流电源U的负极连接，所述隔离型脉冲变压器T副边绕组首端经隔离电容器C2与第一动触点和第二动触点连接，所述隔离型脉冲变压器T副边绕组尾端与第一静触点连接并接参考地，所述第二静触点通过输出节点U0与外部被控制高压回路连接；该配套点火主电路5的工作原理为：低压直流电源U通过限流电阻R1为储能电容器C1充电，充电阶段，由于限流电阻R1的限流作用，充电电流变化缓慢，因而在隔离型脉冲变压器T原边绕组激发的励磁很小，输出节点U0所连接的外部高压由于隔离电容器C2的隔离作用，不启动各对触点的放电。

当需要本申请提供的基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关导通时，外部输入一个低压驱动信号至半导体控制开关V1的控制端G上，则储能电容器C1通过半导体控制开关V1对隔离型脉冲变压器T原边瞬间脉冲放电，脉冲电流极大，会激励隔离型脉冲变压器T副边产生脉冲高压；由于触点g1-g2(即第二静触点48与第二动触点41)、g3-g4(即第一动触点40与第一静触点47)间隙可以通过永磁钢自复位机构3调节，所以本高压点火开关控制的击穿电压范围极大；而且由于采用永磁钢对间隙进行自动复位，在无驱动信号时，转动永磁钢与固定永磁钢之间的巨大拉力使得触点间隙的行程自动为0或者最大，而不需要被动复位；转动永磁钢33和固定永磁钢34对之间的距离越小，则两者之间的相互吸引力最大，恢复力最大，使得复位准确、可靠；同时克服了开关手动复位、步进电机控制复位、弹簧复位等的复杂结构、不自动、不准确、失误等不足之处，能避免更多的开关误动与拒动情况的发生，对高压设备自动化水平的提高及故障率的降低，以及保障实验人员的安全，具有极大的实用价值。

与现有技术相比，本发明提供的基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关，包括有永磁钢自复位机构、触点机构和配套点火主电路，永磁钢自复位机构包括步进电机、转动绝缘支架、转动永磁钢、固定永磁钢和玻璃环，触点机构包括第一动触点、第二动触点、辅助触点、辅助电极接线端子、压缩弹簧、第一绝缘支架、第二绝缘支架第一静触点和第二静触点，因而既能够在步进电机的驱动下，自动化的调节动静两个触点间隙距离，从而自动控制击穿电压，还能在步进电机失电情况下，由永磁钢的异极性间的强吸引力作用实现自动复位；特别是利用了永磁钢的异极性磁极在距离较短时，异极性间的吸引力极强烈的特性，避免了常规三电极高压点火开关手动复位及复位不准确，自动复位需要检测、抗干扰等问题。因此，本高压点火开关结构简单、绝缘强度高、复位自动、准确、无需电源，因而可有效应用于某些脉冲型高电压设备中。

同时，本发明提供的基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关不采用弹簧复位。具体地，由于弹簧的回复力f＝kL，k为弹性系数，L为弹簧在不受外力作用时的自然长度基础上，受外力作用后的伸缩量，而弹簧弹性系数受环境温度影响，弹簧两端需要与转动或者直动机构连接，不灵活。而且一般而言，弹簧在复位0位置附近，其伸缩量较启动后的伸缩小，回复力也小，复位极不可靠。为了可靠复位，需要设置复位限位装置，这种机械限位装置，无疑增加了卡阻风险；而且弹簧在复位位置，一般还需要有较大的预伸缩量，以保证复位准确可靠。但是环境温度、连接装置、限位装置、预伸缩量等，使得弹簧复位机构结构复杂、灵活性差。而采用永磁钢自复位的办法，利用异极性磁极距离越小，相互吸引力越大的特定，其结构简单、复位自动、准确可靠。

作为具体实施例，请参考图4所示，所述中空基座22的中空周围设有多个安装孔222，所述步进电机31通过螺接于安装孔222的螺钉固定安装在中空基座22的下表面，由此实现步进电机31与中空基座22的固定连接。

作为具体实施例，所述步进电机31选用现有无减速附件、摩擦力极小的直接驱动型步进电机，由此无驱动电流时，步进电机31能灵活转动；而且步进电机31的步进角越小，则所调节的间隙分辨率就越高。

作为一种具体实施例，请参考图4所示，所述转动永磁钢33和固定永磁钢34为打孔圆形永磁钢环，所述转动永磁钢33通过穿设在转动绝缘支架32左右枝上的固定螺丝36固定镶嵌在固定孔内，由此实现了转动永磁钢33和固定永磁钢34的配合固定。

作为另一种具体实施例，请参考图7所示，所述转动永磁钢33和固定永磁钢34均为相同形状半圆环形永磁钢，所述转动绝缘支架32左右枝上的两半圆形转动永磁钢33关于转动绝缘支架32的转动中心轴对称分布，固定于所述固定槽221内的两半圆形固定永磁钢34与两半圆形转动永磁钢22相同布置，因而在对所述转动绝缘支架32左右枝的固定孔以及中空基座22表面的两个固定槽221设计时，应当相应位置留有与半圆形永磁钢相应形状的固定槽位。采用本实施例中的两半圆形固定永磁钢和两半圆形转动永磁钢结构分布，由于半圆形永磁钢的辐射角度为180度，能够使得转动绝缘支架32的最大回转角度更接近180度，明显高于其他形状永磁钢的自动复位机构。

作为具体实施例，所述第一动触点40、第二动触点41、第一静触点47和第二静触点48为直径相同的铜球，即各个触点采用铜质材料制成，注意铜球半径不能太小，以防球面电晕，由此可以保证各间隙距离下有稳定的击穿电压。

作为具体实施例，所述第一动触点40和第二动触点41固定在转动绝缘支架32的上枝左右侧面或前后侧面，而如图2所示的动触点分布则是固定在转动绝缘支架32的上枝左右侧面。具体当所述第一动触点40和第二动触点41固定在转动绝缘支架32的上枝左右侧面(两动触点中心连线与第一静触点47和第二静触点48的中心连线垂直)时，则在复位位置，本高压点火开关处于常开状态；而当所述第一动触点40和第二动触点41固定在转动绝缘支架32的上枝前后侧面(两动触点中心连线与第一静触点47和第二静触点48的中心连线在一条直线上)时，则在复位位置，本高压点火开关处于常闭状态。

作为具体实施例，所述步进电机31在旋转行程为零的位置上，所述第一动触点40和第一静触点47之间以及第二动触点41和第二静触点48之间的表面(如球与球表面)距离为零或者最大，即各个动静触点对中动触点和静触点之间的表面距离为零或者最大，且各触点中心(如球中心)处在同一回转水平(即位于同一水平高度)内，由此可以很方便计算各动静触点对间的距离。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关，其特征在于，包括绝缘底座、固定支架、永磁钢自复位机构、触点机构和配套点火主电路；其中，

所述绝缘底座固定连接于固定支架底部，所述固定支架顶部固定连接有上盖，所述绝缘底座和上盖之间的固定支架上固定连接有中空基座，所述中空基座表面对称设有两个固定槽；

所述永磁钢自复位机构包括步进电机、转动绝缘支架、转动永磁钢、固定永磁钢和玻璃环，所述步进电机固定安装在中空基座的下表面，所述转动绝缘支架呈十字形，所述转动绝缘支架的左右枝下表面对称设有固定孔，所述转动永磁钢固定镶嵌在固定孔内，且转动绝缘支架左右枝上的转动永磁钢端面均充磁且磁极方向刚好相反，所述转动绝缘支架的下枝上设有盲孔，所述盲孔与穿出中空基座的步进电机的主轴固定插接，所述固定永磁钢固定镶嵌在中空基座表面的两个固定槽内，且两个固定槽内的固定永磁钢端面均充磁且磁极方向刚好相反，所述转动永磁钢和固定永磁钢在步进电机的中心轴线方向上要能重合，所述玻璃环放置于中空基座表面并位于转动永磁钢和固定永磁钢之间；

所述触点机构包括第一动触点、第二动触点、辅助触点、辅助电极接线端子、压缩弹簧、第一绝缘支架、第二绝缘支架、第一静触点和第二静触点，所述第一动触点和第二动触点固定在转动绝缘支架的上枝两对称侧面，且两动触点通过穿设于转动绝缘支架上枝内的导线进行连接，所述辅助触点固定连接在转动绝缘支架的上枝上端面，所述辅助电极接线端子固定插接在上盖中心，所述压缩弹簧的一端与辅助电极接线端子下端固定连接，另一端与所述辅助触点滑动压接，所述第一绝缘支架和第二绝缘支架相对固定连接在上盖下表面，所述第一静触点固定在第一绝缘支架内侧，所述第二静触点固定在第二绝缘支架内侧，所述第一静触点上引出有第一主电极接线端子，所述第二静触点上引出有第二主电极接线端子；

所述配套点火主电路包括低压直流电源U、限流电阻R1、储能电容器C1、隔离型脉冲变压器T、半导体控制开关V1和隔离电容器C2，所述低压直流电源U的正极通过限流电阻R1与半导体控制开关V1的正极和储能电容器C1的一端连接，所述储能电容器C1的另一端与隔离型脉冲变压器T原边绕组首端连接，所述隔离型脉冲变压器T原边绕组尾端与半导体控制开关V1和低压直流电源U的负极连接，所述隔离型脉冲变压器T副边绕组首端经隔离电容器C2与第一动触点和第二动触点连接，所述隔离型脉冲变压器T副边绕组尾端与第一静触点连接并接参考地，所述第二静触点通过输出节点U0与外部被控制高压回路连接。

2.根据权利要求1所述的基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关，其特征在于，所述中空基座的中空周围设有多个安装孔，所述步进电机通过螺接于安装孔的螺钉固定安装在中空基座的下表面。

3.根据权利要求1所述的基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关，其特征在于，所述步进电机选用无减速附件的直接驱动型步进电机。

4.根据权利要求1所述的基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关，其特征在于，所述转动永磁钢和固定永磁钢为打孔圆形永磁钢环，所述转动永磁钢通过穿设在转动绝缘支架左右枝上的固定螺丝固定镶嵌在固定孔内。

5.根据权利要求1所述的基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关，其特征在于，所述转动永磁钢和固定永磁钢均为半圆环形永磁钢，所述转动绝缘支架左右枝上的两半圆形转动永磁钢关于转动绝缘支架的转动中心轴对称分布，固定于所述固定槽内的两半圆形固定永磁钢与两半圆形转动永磁钢相同布置。

6.根据权利要求1所述的基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关，其特征在于，所述第一动触点、第二动触点、第一静触点和第二静触点为直径相同的铜球。

7.根据权利要求1所述的基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关，其特征在于，所述第一动触点和第二动触点固定在转动绝缘支架的上枝左右侧面或前后侧面。

8.根据权利要求1所述的基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关，其特征在于，所述步进电机在旋转行程为零的位置上，所述第一动触点和第一静触点之间以及第二动触点和第二静触点之间的表面距离为零或者最大，且各触点中心处在同一回转水平内。

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