• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Diefunktionskritische Serienschaltung von hochspannungsfesten Widerständen (Rn, R'n)in einem Marx-Generator (11) wird erfindungsgemäß durch ein Formteil (12, 12')leitfähigenKunststoffes ersetzt, das je nach der Aufbau-Gruppierung der Kondensatorbatterie(Cn) überdie daraus resultierende geometrische Folge der Kondensator-Anschlüsse (An,A'n) verläuftund mit diesen verbunden, etwa vernietet oder verschraubt (13) ist, wobeianstelle eines einzigen Formteils auch mehr als ein durchgehendesFormteil eingesetzt sein kann.
    公开号:DE102004017875A1
    申请号:DE200410017875
    申请日:2004-04-13
    公开日:2005-11-10
    发明作者:Helmut Hofmann
    申请人:Diehl BGT Defence GmbH and Co KG；
    IPC主号:H03K3-537
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Marx-Generator.
    [0002] Der1923 von Herrn Prof. Marx (TU Braunschweig) erfundene Stoßspannungsgeneratordient der Bereitstellung eines Hochspannungsimpulses etwa für Zweckeder Isolationsprüfung,der Untersuchung des Verhaltens von Gasen in starken elektrischenFeldern oder gemäß DE 101 51 565 A1 der Anregungeines Resonators zur Abstrahlung von Mikrowellenenergie hoher Leistung.
    [0003] DiegrundsätzlicheFunktion des Marx-Generators beruht darauf, eine Kondensatorbatteriemit einer Anzahl n (n = 1, 2, 3,..., i) von zueinander parallel geschaltetenKondensatoren auf eine von einer Gleichspannungsquelle über einenelektronischen Spannungswandler gelieferte mäßig hohe Eingangsspannung aufzuladenund dann in Serie zu schalten, so dass über diese Serienschaltung dien-fache Eingangsspannung als Ausgangsspannung verfügbar ist.Dabei erfolgt das Umsteuern von der Parallelschaltung in die Serienschaltungvon jeweils zwei in der Kondensatorbatterie aufeinanderfolgendenKondensatoren mittels einer Funkenstrecke. Bei Ansprechen einerersten von ihnen zündendann auch alle anderen Funkenstrecken in der Kondensatorbatterie praktischgleichzeitig durch. Das Ansprechen der ersten Funkenstrecke kannmittels deren Ansprechspannung, also über die Querschnittsgeometrieund den gegenseitigen Abstand der Funkenstreckenelektroden vorgegebenwerden; oder das Ansprechen der ersten der Funkenstrecken wird durcheinen ihr extern zugeführtenTriggerimpuls eingeleitet. Entkopplungswiderstände, die auch als die Zeitkonstantenbestimmende Ladewiderständewirken, verhindern, dass einer der beiden Kondensatoren, zwischendenen die Funkenstrecke zur Serienschaltung liegt, infolge des Durchzündens derFunkenstrecke kurzgeschlossen wird. Dadurch wirkt die Reihenschaltungder Lade- und Entkopplungswiderstände beim Umschalten der Kondensatorenauf Serienschaltung als Hochspannungs-Spannungsteiler. Und deshalbmüssenhier hochspannungsfeste Widerständeeingesetzt werden, die allerdings teuer sind und in der Praxis imZuge einer längerenFolge von Betriebszyklen des Marx-Generators ihre elektrischen Eigenschaftenhäufigverändern.Das hat zur Folge, dass der Max-Generator nicht über eine längere Zeitspanne stabil arbeitet,wenn er etwa quasikontinuierlich den erwähnten Mikrowellen-Resonatorsbetreiben soll. Man könntezwar die Widerstände hinsichtlichihrer Spannungsfestigkeit überdimensionieren,aber das würdedie Kosten noch weiter in die Höhetreiben und dennoch keinen dauerhaft stabilen Betrieb sicherstellen.
    [0004] Deshalbliegt vorliegender Erfindung die technische Problemstellung zugrunde,mit preisgünstigenSchaltungsmitteln einen hinsichtlich der Hochspannungsbeanspruchungseiner Lade- und Entkopplungswiderstände dauerstandfesten Marx-Generator zu schaffen.
    [0005] DieseAufgabe ist erfindungsgemäß durch dieim Hauptanspruch angegebene Merkmalskombination gelöst. Danachwerden zwischen die einzelnen Kondensatorstufen nun keine diskreten,hochspannungsfesten Widerständemehr eingelötet.Sondern diese Serienschaltungen von hochspannungsfesten Widerständen werdenersetzt durch ein Formteil aus elektrisch leitendem Kunststoff,wobei unter Kunststoff sowohl herkömmliche Kunststoffe, Harze, Gummi,Elastomere, etc. zu verstehen sind. Ein solches Formteil ist etwaals Thermoplast mit Kohlenstoffeinlagen (Graphitpartikeln), alsSilikon mit Einlagen aus versilbertem Kupfer oder als Kunststoffmit darin längsausgerichtetenmetallischen Fasern handelsüblichund preiswert verfügbar.Solche leitfähigenPolymere zeigen keine Abhängigkeitihres elektrischen Verhaltens von der Hochspannungsbeanspruchung.Außerdemsind sie als übermehrere Kontaktstellen durchlaufende Materialbrücken, die etwa mit Nieten oderunter Schrauben auf dem Formteil oder durch dieses hindurch aufeiner isolierenden Unterlage kontaktiert werden, leichter zu handhaben, alsdie unter Berücksichtigungvon Schutzmaßnahmengegen Spannungsüberschläge einzelneinzulötendenherkömmlichenHochspannungswiderstände.
    [0006] ImFalle des Marx-Generators eröffnetder Austausch der Hochspannungswiderstände gegen wenigstens ein Formteilaus leitfähigemKunststoff somit die Mög lichkeit,jeweils ein durchgehendes Formteil über die beiden Kondensatoranschlüsse zu verlegen,so dass auf jeder Seite des Kondensators nur ein einziges Bauteilfür dieWiderstands-Serienschaltung zu montieren ist, wobei anstelle eineseinzigen auch mehr als ein durchgehendes Formteil vorgesehen seinkann. Je nach der geometrischen Anordnung der Kondensatoren beimmechanischen Aufbau des Marx-Generators kann das jeweilige Formteilaus leitfähigemKunststoff etwa linear, U-förmig,O-förmigoder in einer komplexen Form, die an die geometrische Anordnungder Kondensatoranschlüssebzw. der Widerstands-Serienschaltungangepasst ist, ausgebildet sein, so dass für jede geometrische Auslegungstets anstelle der Vielzahl einzulötender Widerstände jeweilsnur noch ein einzelnes aufzulegendes Formteil aus leitfähigem Kunststofferforderlich ist, das mit den jeweiligen Anschlüssen der Kondensatorbatterieetwa überKontaktschrauben verbunden wird.
    [0007] Diesist in beiliegender Zeichnung näherveranschaulicht, aus deren nachstehender Erläuterung sich, abgesehen vonden weiteren Ansprüchen,zusätzlicheMerkmale und Weiterbildungen der Erfindung ergeben. Die einzigeFigur der Zeichnung zeigt das Prinzipschaltbild eines Marx-Generatorsin Form der Blockanordnung einer Kondensator-Batterie, deren Kondensatorenparallel aufgeladen und dann überLichtfunkenstrecken parallelgeschaltet werden.
    [0008] Derklassische Marx-Generator 11 weist eine Gruppe von n (n= 1, 2,..., i), hier i = 6, Kondensatoren Ci auf, die zunächst untereinanderelektrisch parallel geschaltet sind. Dadurch wird jeder dieser KondensatorenCi überseinen Ladewiderstand Ri auf eine Eingangs-Gleichspannung UI aufgeladen,wobei allerdings die LadewiderständeRi nach Art eines Spannungsteilers in Serie geschaltet sind. Voneinem Kondensator-Anschluss Ai eines Kondensators Ci zum gegenüberliegendenKondensator-Anschluss A'i+1des nächstbenachbarten Kondensators Ci+1 der Parallelschaltung erstreckt sicheine Funkenstrecke Fi. Wenn diese (aufgrund Spannungsdurchbruchesoder infolge externer Initialisierung) durchzündet, wird damit der eine Anschluß Ai deseinen Kondensators Ci auf den gegenüberliegenden Anschluß A'i+1 des benachbartenKondensators Ci+1 geschaltet, so daß sich die SerienschaltungCi-Ci+1 ergibt. Ein Kurzschluss des Kondensators Ci+1 über die FunkenstreckeFi findet infolge des Ladewiderstandes Ri+1 nicht statt, während einKurzschluss des Kondensators Ci überseine Funkenstrecke Fi durch einen Entkopplungswiderstand R'i+1 verhindert ist. DieLadekonstante des Kondensators Ci+1 setzt sich also aus der Serienschaltungder Ladewiderstände Ri-Ri+1 und des EntkopplungswiderstandesR'i+1 zusammen.
    [0009] Die über dieFunkenstrecke Fi erfolgende Serienschaltung der beiden auf die EingangsspannungUI aufgeladenen Kondensatoren Ci und Ci+1 erbringt infolge derenSerienschaltung die Spannung 2×UI,also die zweifache Eingangsspannung. Deshalb schlägt praktischsofort auch die Funkenstrecke Fi+1 über, und die bisherige Serienschaltungwird um den Spannungsbeitrag des nächstfolgenden KondensatorsCi+2 aufgestockt; und so fort. So steht schließlich am anderen Ende der gesamtenKondensator-Serienschaltung die Ausgangsspannung n×UI = UOan.
    [0010] DieEingangsspannung UI wird von einer Spannungsquelle 5 geliefert,bei der es sich um einen Gleichspannungs-Speicher 6 oderum ein Wechselstrom-Netz 7 mit Gleichrichter 8 handelnkann. Zweckmäßiger Weisefolgt ein handelsüblicherelektronischer Spannungswandler 9, der die EingangsspannungUI in der Größenordnungvon typisch 10 kV liefert.
    [0011] Wasunter Bezugnahme auf die Schaltungsskizze der Zeichnung zur Funktionserläuterungals nur 6-stufiger Marx-Generator dargestellt ist, wird in der Praxiszum Gewinnen einer entsprechend hohen Ausgangsspannung UO durchentsprechend viele Kondensatoren Ci eine mehrere 10-fache bis über 100-facheEingangsspannung UI realisiert. Entsprechend viele hochspannungsfesteWiderständeRi, R'i müssen einerseitszwischen die AnschlüsseAi-Ai+1 und andererseits zwischen die Anschlüsse A'i-A'i+1 eingelötet werden.Das ist material- und zeitaufwendig.
    [0012] ImAusführungsbeispielder Erfindung wird aus einem leitfähigen Kunststoff, wobei unterKunststoff sowohl herkömmlicheKunststoffe als auch Harze, Gummi, Elastomere, etc. zu verstehenist, fürjede dieser Widerstandsserienschaltungen Rn, R'n an den beiden Seiten der KondensatorbatterieCn als Formteil ein Streifen aus leitfähigem Kunststoff 12 über die geometrischenAnordnungen der AnschlüsseAn, A'n der KondensatorenCn verlegt, die etwa zwischen zwei isolierenden Montageplatten mechanischgehaltert sind. Die elektrische Kontaktierung zwischen dem jeweiligenKondensator-Anschluss Ai bzw. A'i unddem Kunststoff-Streifen 12, 12' kann etwa durch Lötpunkte,durch Nieten oder zweckmäßiger Weise durchKontaktschrauben 13 erfolgen, die durch Kontaktfahnen anden Kondensator-AnschlüssenAn, A'n hindurchin den Kunststoff-Streifen 12 bzw. 12' hinein oderdurch dieses hindurch in die darunter gelegene Montageplatte geschraubtwerden. Dabei folgt die Geometrie des Streifens 12, 12' dem Verlaufder AnschlüsseAn bzw. A'n, sodass anstelle einer Anzahl einzeln handzuhabender Hochspannungswiderstände nunauf jeder Seite der Kondensatorbatterie Cn nur ein einzelner Widerstandsstreifen 12 bzw. 12' einzulegenund kraft- oder formschlüssigunter Kontaktierung an die Kondensator-Anschlüsse An, A'n festzulegen ist.
    [0013] Zusammenfassendist also festzustellen, daß erfindungsgemäß die funktionskritischeSerienschaltung von hochspannungsfesten Widerständen Rn, R'n in einem Marx-Generator 11 durchein Formteil 12, 12' leitfähigen Kunststoffesersetzt ist, das je nach der Aufbau-Gruppierung der KondensatorbatterieCn überdie daraus resultierende geometrische Folge der Kondensator-Anschlüsse An,A'n verläuft undmit diesen verbunden, etwa vernietet oder verschraubt ist, wobeianstelle eines einzigen Formteils auch mehr als ein durchgehendesFormteil eingesetzt sein kann.
    权利要求:
    Claims (7)
    [1] Marx-Generator (11) mit einer Anzahlvon Kondensatoren (Cn), die in Parallelschaltung über Widerstände (Rn,R'n) vor den Kondensator-Anschlüssen (An,A'n) auf eine Eingangsspannung(UI) aufladbar und dann überFunkenstrecken (Fn) einander in Serie schaltbar sind, um als Ausgangsspannung(UO) die n-fache Eingangsspannung (UI) zu liefern, dadurch gekennzeichnet,dass die Serienschaltung der Widerstände (Ri-Ri+1; R'i-R'i+1) jeweils alsein Formteil (12, 12') elektrisch leitfähigen Kunststoffes ausgebildetist, das überdie jeweils zugeordneten Anschlüsse(An, A'n) der Kondensatoren(Cn) verlegt ist.
    [2] Marx-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Anschlüsse(An, A'n) mit dem ihnenjeweils zugeordneten Formteil (12, 12') kraft- oderformschlüssigverbunden sind.
    [3] Marx-Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Anschlüsse(An, A'n) mittels Kontaktschrauben(13) mit dem ihnen jeweils zugeordneten Formteil (12, 12') verschraubtsind.
    [4] Marx-Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Anschlüsse(An, A'n) durch dasjeweilige Formteil (12, 12') hindurch mit einer isolierendenMontageplatte verschraubt sind, die zugleich mechanische Halterungfür dieAnordnung der Kondensatoren (Cn) ist.
    [5] Marx-Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Formteil (12, 12') als Streifenausgebildet ist.
    [6] Marx-Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Formteil (12, 12') linear, U-förmig oderO-förmigausgebildet ist.
    [7] Marx-Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Serienschaltung der Widerstände (Ri-Ri+1;R'i-R'i+1) durch mehr alsein einziges Formteil ausgebildet ist.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-11-10| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-10-09| 8364| No opposition during term of opposition|
    2017-03-03| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: DIEHL DEFENCE GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: DIEHL BGT DEFENCE GMBH & CO. KG, 88662 UEBERLINGEN, DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410017875|DE102004017875B4|2004-04-13|2004-04-13|Marx-Generator|DE200410017875| DE102004017875B4|2004-04-13|2004-04-13|Marx-Generator|
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