(57)【要約】  加工用電極２と被加工物３との間の加工間隙に直流または交流の電流パルスを供給するための直流電源１、スイッチング素子４ａ，４ｂおよびダイオード７ａを含む直列回路と、電流の流れる方向を一方向に規制するダイオード７ｂ，７ｃと、スイッチング素子４ａ，４ｂを制御する制御部１０と、を備え、制御部１０は、直列回路上に存在するインダクタンス６によって三角波形状を成す電流パルスを生成する際に、当該電流パルスにおける無電流時間と電流継続時間との比である電流パルス時比率が１／５以下となるようにスイッチング素子４ａ，４ｂを制御する。
2012140735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工用電極と被加工物との間の加工間隙に直流または交流の電流パルスを供給するための直流電源およびスイッチング素子を含む直列回路と、
前記スイッチング素子を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記直列回路上に存在するインダクタンス成分によって三角波形状を成す電流パルスを生成する際に、当該電流パルスにおける無電流時間と電流継続時間との比である電流パルス時比率が１／５以下となるように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする放電加工機用電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記電流パルス時比率が１／１０以下となるように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記電流パルスのパルス幅が０.３〜１０.０μsecの範囲内に設定されるように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記電流パルスのピーク値が１５〜１５０Ａの範囲内に設定されるように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項５】
前記直列回路に具備されるスイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体にて形成されるスイッチング素子であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項６】
前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料または、ダイヤモンドを用いた半導体であることを特徴とする請求項５に記載の放電加工機用電源装置。
【請求項７】
加工用電極と被加工物との間の加工間隙に直流または交流の電流パルスを供給するための直流電源およびスイッチング素子を含む直列回路を有し、前記直列回路上に存在するインダクタンス成分によって三角波形状に形成される電流パルスを前記加工間隙に断続的に供給することで前記被加工物を加工する放電加工方法であって、
前記電流パルスにおける無電流時間と電流継続時間との比である電流パルス時比率が１／５以下、且つ、１／１０以上となるように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする放電加工方法。
【請求項８】
加工用電極と被加工物との間の加工間隙に直流または交流の電流パルスを供給するための直流電源およびスイッチング素子を含む直列回路を有し、前記直列回路上に存在するインダクタンス成分によって三角波形状に形成される電流パルスを前記加工間隙に断続的に供給することで前記被加工物を加工する放電加工方法であって、
前記電流パルスにおける無電流時間と電流継続時間との比である電流パルス時比率が１／１０以下となるように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする放電加工方法。
【請求項９】
加工用電極と被加工物との間の加工間隙に直流または交流の電流パルスを供給するための直流電源およびスイッチング素子を含む直列回路を有し、前記直列回路上に存在するインダクタンス成分によって三角波形状に形成される電流パルスを前記加工間隙に断続的に供給することで前記被加工物を加工する放電加工方法であって、
前記電流パルスにおける無電流時間と電流継続時間との比である電流パルス時比率が１／５もしくはその近傍値となるように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする放電加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電加工機用電源装置および放電加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放電加工機用電源装置に関連する先行技術文献として、下記特許文献１および２に示されたものがある。【０００３】
特許文献１に示される放電加工機用電源装置では、所定の繰返し周波数を有するパルス列を所定時間毎に断続させるスイッチング素子を駆動し、コンデンサが並列接続された加工用電極と被加工物との加工間隙に交流パルス電流を供給することにより、コンデンサの電荷をその加工間隙に完全に放電させてアーク電流の続流を防止し、放電加工における面粗度を良好とする技術が開示されている。【０００４】
また、特許文献２に示される放電加工機用電源装置では、加工用電極と被加工物との加工間隙に直流パルス電流を供給するための直流電源、スイッチング素子と抵抗器とからなる直列回路、加工用電極と被加工物とに並列接続されたコンデンサおよび、加工間隙の放電の発生を検出する放電検出手段を具備する構成において、スイッチング素子に対してコンデンサの放電電流のパルス幅と同等かそれ以下のパルス幅だけオンし、所定時間だけオフするオン／オフ制御をコンデンサが放電し放電検出手段がその放電を検出するまで繰返し、放電検出手段で放電の検出後における所定のオフ時間の後に再度オン／オフ制御を繰返す技術を開示している。この特許文献２の放電加工機用電源装置によれば、加工用電極と被加工物との間の間隙（以下「加工間隙」という）には、コンデンサの放電のパルス幅以上の電流が流れないようにして、特許文献１と同様にアーク電流の続流を防止している（図２および図１１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０３−５５１１７号公報
【特許文献２】特許２９１４１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１，２の放電加工機用電源装置は、直流電源と加工用電極との間に抵抗器が必須となる構成であるため、加工電流が大きい場合には、この抵抗器での発熱量が大きくなり、装置の発熱量が増大するという課題があった。【０００７】
また、上記特許文献２の放電加工機用電源装置は、加工間隙に流れる電流パルス幅を極力短い時間に制限することにより、アーク電流の続流を防止する手法であるため、加工間隙に放電電流が流れないある一定時間以上の無電流時間が存在し、加工速度をあまり大きくできないという課題があった。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、従来の装置よりも加工速度を高め、かつ、発熱量の増大を抑制することができる放電加工機用電源装置および放電加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る放電加工機用電源装置は、加工用電極と被加工物との間の加工間隙に直流または交流の電流パルスを供給するための直流電源およびスイッチング素子を含む直列回路と、前記スイッチング素子を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記直列回路上に存在するインダクタンス成分によって三角波形状を成す電流パルスを生成する際に、当該電流パルスにおける無電流時間と電流継続時間との比である電流パルス時比率が１／５以下となるように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、従来の装置よりも加工速度を高めることができ、発熱量の増大をも抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１に係る放電加工機用電源装置を含む放電加工機の一構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１の放電加工機における極間開放時の極間電圧および極間電流を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１の放電加工機における放電発生時の極間電圧および極間電流を示す図である。
【図４】図４は、放電加工機に流れる電流の経路を図１の回路構成上に示した図である。
【図５】図５は、電流パルスの時比率と放電痕の大きさとの関係を示す測定結果の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態２に係る放電加工機用電源装置を含む放電加工機の一構成例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態２の放電加工機における極間開放時の極間電圧および極間電流を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態２の放電加工機における放電発生時の極間電圧および極間電流を示す図である。
【図９】図９は、放電加工機に流れる逆極性の電流経路を図６の回路構成上に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る放電加工機用電源装置および放電加工方法について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１.
図１は、実施の形態１に係る放電加工機用電源装置を含む放電加工機の一構成例を示す図である。実施の形態１に係る放電加工機用電源装置は、直流電源１、スイッチング素子４ａ，４ｂ、ダイオード７ａ〜７ｃ、抵抗９および制御部１０を備えて構成される。
【００１４】
図１において、被加工物３と加工用電極２（細穴放電加工機および形彫り放電加工機の場合には型電極、ワイヤ放電加工機の場合にはワイヤ）とが、スイッチング素子４ａ，４ｂ（ここではＦＥＴを例示）、ダイオード７ａおよびインダクタンス６を介して直流電源１に接続されている。スイッチング素子４ａのソース端は、直流電源１の負極に接続され、ドレイン端は、ダイオード７ａのカソード端に接続されている。スイッチング素子４ｂのソース端は、被加工物３に接続され、ドレイン端は、直流電源１の正極に接続されている。インダクタンス６は、電流経路上に存在する寄生インダクタンス成分であり、図１では、ダイオード７ａのアノード端と加工用電極２との間に生じるものとして破線で示している。なお、ダイオード７ａは、必須の構成要素ではなく、省略することも可能である。
【００１５】
ダイオード７ｂ，７ｃは、ダイオード７ａと共に電流の流れる方向を一方向に規制する素子である。ダイオード７ｂのアノード端は、スイッチング素子４ａとダイオード７ａとの接続端に接続され、カソード端は、直流電源１の正極に接続されている。また、ダイオード７ｃのカソード端は、スイッチング素子４ｂと被加工物３との接続端に接続され、アノード端は、直流電源１の負極とスイッチング素子４ａとの接続端に接続されている。
【００１６】
被加工物３と加工用電極２との間には、被加工物３および加工用電極２の形状や大きさ、あるいは被加工物３と加工用電極２との間の距離（極間距離）などによって決まる浮遊容量成分や、配線の容量成分が存在する。このため、この浮遊成分を、図１の破線部で示すように、被加工物３および加工用電極２の両端間に接続される浮遊容量８として示している。
【００１７】
一方、制御部１０は、スイッチング素子４ａ，４ｂに対するオン／オフ制御を行う構成部であり、パルス発生回路１１およびパルス発生条件設定部１２を備えて構成される。パルス発生条件設定部１２は、外部から入力される加工条件や、加工条件に基づいて設定される諸条件（例えば加工時間、加工電流、スイッチング素子４ａ，４ｂをオンするタイミング、スイッチング素子４ａ，４ｂのオンオフ時比率（オン時間に対するオフ時間の比：オフ時間／オン時間）など）を設定する。パルス発生回路１１は、パルス発生条件設定部１２からの信号に基づき、スイッチング素子４ａ，４ｂをオン／オフするための制御信号を生成してスイッチング素子４ａ，４ｂを制御する。
【００１８】
つぎに、実施の形態１に係る放電加工機用電源装置の動作について図１〜図４の各図面を参照して説明する。図２は、極間開放時、即ち極間電流が流れないときの極間電圧および極間電流を示す図であり、図３は、放電発生時、即ち極間電流が流れるときの極間電圧および極間電流を示す図であり、図４は、放電加工機に流れる電流の経路を図１の回路構成上に示した図である。
【００１９】
実施の形態１の放電加工機用電源装置では、図２の上段部に示すような所定時間Ｔ１だけオンし、所定時間Ｔ２だけオフする所定数（図２では５個を例示）のパルス列が制御部１０のパルス発生回路１１から出力される。スイッチング素子４ａ，４ｂは、このパルス列により同時にオン／オフ制御され、直流電源１の直流電圧を被加工物３と加工用電極２との間の加工間隙に印加する。
【００２０】
ここで、極間電流が流れない場合（即ち放電が起こらない場合）、直流電源１からの直流電圧は、パルス列のオンにより浮遊容量８に印加され、浮遊容量８が充電される。このとき、図２の中段部に示すように、パルス列がオンの期間においては、極間電圧（充電電圧）が保持され、パルス列がオフの期間においては、蓄積電荷の一部が浮遊容量８と抵抗９とでほぼ決まる時定数に従って放電される。断続的に印加されるパルス列によって、これらの充電および放電が繰り返される。また、パルス列の印加後においては、浮遊容量８の蓄積電荷が放電され、極間電圧は、当該時定数に従い零レベルに向かって低下して行く。
【００２１】
一方、極間電流が流れる場合（即ち放電が起こる場合）、浮遊容量８の蓄積電荷（充電エネルギー）が加工間隙に供給される。ここで、極間電流の経路（電流経路）は、図４に示す通りである。より詳細に説明すると、パルス列のオンのタイミングで電流は立ち上がり、直流電源１の正極→スイッチング素子４ｂ→被加工物３→加工用電極２→インダクタンス６→ダイオード７ａ→スイッチング素子４ａ→直流電源１の負極という実線で示す電流経路で極間電流が流れる。一方、パルス列のオフのタイミングで電流は立ち下がり、インダクタンス６に蓄積されたエネルギーにより、インダクタンス６→ダイオード７ａ→ダイオード７ｂ→直流電源１の正極→直流電源１の負極→ダイオード７ｃ→被加工物３→加工用電極２→インダクタンス６という一点鎖線で示す電流経路で極間電流が流れる。
【００２２】
このようにして、図３の下段部に示すような極間電流が流れる。なお、浮遊容量８の蓄積電荷は放電の際に加工間隙に供給され、極間電圧の変化は図３の中段部に示すように小さい。
【００２３】
つぎに、実施の形態１に係る放電加工機用電源装置の要部動作について図３および図４の図面などを参照して説明する。
【００２４】
例えば、図３の下段部に示す波形は、スイッチング素子４ａ，４ｂのオン時間を２.５μsec、オフ時間を１.５μsec、即ちオンオフ時比率を１.５／２.５＝０.６に設定したときの極間電流（放電電流）波形である。極間電流波形の正の傾斜部Ｌ１は、インダクタンス６のインダクタンス成分と、スイッチング素子４ａ，４ｂがオンするときの電流経路上に存在する抵抗成分（加工間隙の抵抗や加工液を含む放電加工機での抵抗、配線抵抗、スイッチング素子４ａ，４ｂおよびダイオード７ａのオン抵抗成分など）とで決まる時定数に従って過渡的に立ち上がる電流成分であり、図示のようにほぼ直線的に立ち上がる。また、極間電流波形の負の傾斜部Ｌ２は、インダクタンス６のインダクタンス成分と、スイッチング素子４ａ，４ｂがオフするときの電流経路上に存在する抵抗成分（加工間隙の抵抗や加工液を含む放電加工機での抵抗、配線抵抗、ダイオード７ａ〜７ｃのオン抵抗成分、直流電源１の内部抵抗など）とで決まる時定数に従って立ち下がる電流成分であり、図示のようにほぼ直線的に立ち下がる。
【００２５】
上述したことから理解できることであるが、回路構成が決まり素子の選定が為されれば、スイッチング素子４ａ，４ｂがオフからオンに切り替わるときの極間電流波形における正の傾斜部Ｌ１の傾きが決まり、スイッチング素子４ａ，４ｂがオンからオフに切り替わるときの極間電流波形における負の傾斜部Ｌ２の傾きも決まる。
【００２６】
図３の例では、スイッチング素子４ａ，４ｂのオン時間を２.５μsec、オフ時間を１.５μsecに設定することにより、極間電流が流れていない時間（無電流時間）が０.３μsec、極間電流が流れて継続している時間（電流パルス幅もしくは電流継続時間）が３.７μsecとなり、無電流時間と電流パルス幅（もしくは電流継続時間）との比が０.３／３.７≒０.０８に設定されていることが分かる。
【００２７】
図５は、スイッチング素子４ａ，４ｂのオンオフ時比率を変更して加工したときの放電痕の大きさを示す測定結果の一例を示す図である。図５において、横軸は無電流時間と電流パルス幅との比（以下「電流パルス時比率」という）であり、縦軸は加工によって生じた放電痕の大きさを示している。この放電痕の大きさは、例えば細穴放電加工装置において、ある条件の下、電流パルス時比率を１にして加工を行ったときの穴の径を１として規格化し、電流パルス時比率を百分率で表したものである。
【００２８】
図５から、少なくとも以下の４つの事項が理解できる。
（１）電流パルス時比率が小さくなれば、放電痕は大きくなる。
（２）電流パルス時比率＝０.２まではフラットな特性であり、電流パルス時比率が０.２以下になると放電痕が大きくなる。
（３）電流パルス時比率＝０.１のときの放電痕の大きさは、電流パルス時比率＝１.０のときの放電痕の大きさの約２倍の大きさである。
（４）電流パルス時比率が０.１未満のときの測定データはないが、電流パルス時比率が０.１の近傍において、放電痕の大きさが頭打ちになる傾向が見られる。
【００２９】
電流パルス時比率が小さいということは、電流エネルギーの集中度が高いことを意味する。したがって、電流パルス時比率が大きい電流パルスで加工を行う場合よりも、電流パルス時比率が小さい電流パルスで加工を行う方が加工速度が速くなる。それ故、電流パルス時比率＝０.２（＝１／５）もしくはその近傍値は、加工精度を維持しつつ、加工速度を高めることができる好ましい設定値であると言える。
【００３０】
また、電流パルス時比率＝０.１（＝１／１０）は、加工精度よりも加工速度を重視して加工を行う場合の設定値である。この設定値の場合、上述したように、電流パルス時比率＝１.０のときよりも放電痕の大きさが約２倍になるが、細穴放電加工装置の場合、加工用電極２の径を細くすることで加工精度の低下を補うことができる。それ故、電流パルス時比率を０.１（＝１／１０）以下に設定することとすれば、ある一定以上の加工精度を維持しつつ、加工速度をより高めることができるという効果が得られる。
【００３１】
また、上記２つの場合の対比として、電流パルス時比率を０.１（＝１／１０）以上、且つ、０.２（＝１／５）以下に設定することとすれば、加工速度と加工精度とを両立させることができるという効果が得られる。
【００３２】
また、電流パルス時比率を好ましくは１／５以下に設定し、より好ましくは１／１０以下に設定することにより、無電流時間を小さくした加工が可能となる。それ故、パルス列全体から見れば、図３において一点鎖線で示すような、パルス列全体を１パルスとする擬似的な矩形パルス（図３の例では２０μsecの矩形パルス）を印加して加工していることに相当する。このため、１回の放電加工におけるエネルギー密度を増大することができるという効果も得られる。
【００３３】
また、本実施の形態の放電加工機用電源装置の場合、直流電源１と加工用電極２との間に抵抗を有さず、直流電源１およびスイッチング素子４ａ，４ｂを含む直列回路上に存在するインダクタンス６によって加工間隙に流れる極間電流を制限する構成であるため、同じピーク値の矩形波電流を流す場合に比して、発熱量を低減することができるという効果が得られる。
【００３４】
なお、図３では、ピーク電流の大きさを１００Ａとする場合を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば１５〜１５０Ａの範囲で設定することが可能である。ピーク電流を大きくすれば、超硬合金などの難削材の加工が可能になり、ピーク電流を小さくすれば加工精度を高くすることができる。
【００３５】
また、図３では電流パルス幅を３.７μsecとする場合を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば０.３〜１０.０μsecの範囲で設定することが可能である。電流パルス幅を大きくすれば、ピーク電流を大きくすることができるので、超硬合金などの難削材の加工が可能になる。また、電流パルス幅を小さくすれば、ピーク電流を小さくすることができるので、加工精度や面粗度を向上させることができる。
【００３６】
また、これらの電流パルス幅およびピーク電流の大きさは、個々独立に設定することが可能である。例えば、ピーク電流が１５Ａのときに電流パルス幅を０.３μsecに設定してもよいし、１０.０μsecに設定してもよい。また、例えば、ピーク電流が１５０Ａのときに電流パルス幅を０.３μsecに設定してもよいし、１０.０μsecに設定してもよい。なお、インダクタンスは固定であるにも関わらず、電流パルス幅およびピーク電流の大きさを個々独立に変更できるのは、直流電源１を図１に示すように電圧可変電源としているからである。即ち、直流電源１の電圧を変更することにより、加工速度または加工精度に応じた好適な電流パルス幅およびピーク電流の大きさになるように、これら電流パルス幅およびピーク電流を個々独立に変更することが可能となる。
【００３７】
以上説明したように、実施の形態１の放電加工機用電源装置および放電加工方法によれば、直流電源およびスイッチング素子を含む直列回路上に存在するインダクタンス成分を利用して三角波形状を成す電流パルスを生成すると共に、当該電流パルスにおける無電流時間と電流継続時間との比である電流パルス時比率が１／５以下、且つ、１／１０以上となるようにスイッチング素子を制御することとしたので、発熱量の増大を抑制しつつ、加工速度と加工精度とを両立させることが可能となる。
【００３８】
なお、上記電流パルス時比率を１／５もしくはその近傍値に設定してもよく、加工精度を維持しつつ、加工速度を高めることが可能となる。
【００３９】
また、上記電流パルス時比率を１／１０以下に設定してもよく、ある一定以上の加工精度を維持しつつ、加工速度をより高めることが可能となる。
【００４０】
実施の形態２.
図６は、実施の形態２に係る放電加工機用電源装置を含む放電加工機の一構成例を示す図である。図１に示した実施の形態１の放電加工機用電源装置が、正極性の電流パルスのみを発生することができる放電加工機用電源装置であったのに対し、図６に示す放電加工機用電源装置は、両極性（正極性および逆極性）の電流パルスの発生を可能とする放電加工機用電源装置であり、新たに、直流電源１ｂ、スイッチング素子４ｃ、ダイオード７ｄおよび抵抗５が設けられている。
【００４１】
図６において、直流電源１ｂ、スイッチング素子４ｃ、ダイオード７ｄおよび抵抗５は直列に接続され、抵抗５の一端はインダクタンス６とダイオード７ａとの接続端に接続され、他端はダイオード７ｄのカソード端に接続されている。スイッチング素子４ｃのソース端は、ダイオード７ｄのアノード端に接続され、ドレイン端は直流電源１ｂの正極に接続されている。また、直流電源１ｂの負極は、スイッチング素子４ｂと被加工物３との接続端に接続されている。なお、その他の構成については、同一または同等であり、図１に示す直流電源１を図６では直流電源１ａとして示していることを除き、共通の構成部には同一の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００４２】
つぎに、実施の形態２に係る放電加工機用電源装置の動作について図７〜図９の各図面を参照して説明する。図７は、極間開放時、すなわち極間電流が流れないときの極間電圧および極間電流を示す図であり、図８は、放電発生時、すなわち極間電流が流れるときの極間電圧および極間電流を示す図であり、図９は、放電加工機に流れる逆極性の電流経路を図６の回路構成上に示した図である。なお、正極性のパルス電流が流れるときの動作は、実施の形態１と同一または同等であるため、ここでは、正極性のパルス電流が流れるときの動作について説明する。
【００４３】
図７および図８において、パルス発生回路出力１８ａは正極性のパルス列（パルス群）であるのに対し、パルス発生回路出力１８ｂは逆極性のパルス列（パルス群）である。両極性のパルス群を用いる理由は、電解腐食を防止するためである。加工液として油系の加工液を用いる場合は電解作用による影響は殆どないが、加工液として純水を用いる場合もしくは、水系の加工液に高分子化合物を混合したものを用いる場合には、加工材側に電解腐食が発生し処理面にダメージを与えることがある。本実施の形態のように、両極性（交流）のパルス群を用いて加工するようにすれば、このような電解腐食を防止することができる。
【００４４】
また、逆極性時に流れる電流経路は、図９に示す通りであり、直流電源１ｂの正極→スイッチング素子４ｃ→ダイオード７ｄ→抵抗５→インダクタンス６→加工用電極２→被加工物３→直流電源１の負極という実線で示す電流経路で極間電流が流れる。ここで、正極性の電流を流す電流経路上には抵抗が存在しないが、逆極性の電流を流す電流経路上には抵抗５が存在する。この抵抗５は、加工用電極の消耗を助長することになる逆強制側の放電を防止するための電流制限抵抗として機能する。抵抗５の作用により、逆極性側の電流は、図８の下段部の波形に示すように、正極性側の電流よりも抑制されて小さくなる。
【００４５】
実施の形態３．
実施の形態３では、放電加工機用電源装置に具備されるスイッチング素子およびダイオードについて説明する。放電加工機用電源装置に用いられるスイッチング素子としては、珪素（Ｓｉ）を素材とする半導体スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなど、以下「Ｓｉ−ＳＷ」と略記）が一般的であり、放電加工機用電源装置に用いられるダイオードとしては、同じく珪素を素材とする半導体ダイオード（ＰＮ接合型、ショットキーバリア型など、以下「Ｓｉ−Ｄ」と略記）が一般的である。上記実施の形態１で説明した技術は、この一般的なＳｉ−ＳＷおよびＳｉ−Ｄを用いることができる。
【００４６】
一方、上記実施の形態１，２の技術は、これらのＳｉ−ＳＷおよびＳｉ−Ｄに限定されるものではない。この珪素（Ｓｉ）に代え、近年注目されている炭化珪素（ＳｉＣ）を素材とする半導体スイッチング素子およびＳｉＣを素材とする半導体ダイオードを上述した放電加工機用電源装置のスイッチング素子およびダイオードとして用いることも無論可能である。
【００４７】
ここで、ＳｉＣは、高温度での使用が可能であるという特徴を有しているので、放電加工機用電源装置に具備されるスイッチング素子およびダイオードとしてＳｉＣを素材とするものを用いれば、スイッチング素子およびダイオードの許容動作温度を高くすることができ、発熱量に対する問題を確実に回避することが可能となる。このため、ＳｉＣ素子を用いることにより、ピーク電流の上限値を増大することができ、加工能力の増強を図ることが可能となる。
【００４８】
また、ＳｉＣは、高速動作が可能であるという特徴を有しているので、放電加工機用電源装置に具備されるスイッチング素子およびダイオードとしてＳｉＣを素材とするものを用いれば、スイッチング素子およびダイオードの動作速度を速くすることができる。このため、ＳｉＣ素子を用いることにより、電流パルス幅を更に小さくすることができ、加工精度や面粗度の向上を図ることが可能となる。
【００４９】
なお、ＳｉＣは、Ｓｉよりもバンドギャップが大きいという特性を捉えて、ワイドバンドギャップ半導体と称される半導体の一例である（これに対し、Ｓｉは、ナローバンドギャップ半導体と称される）。このＳｉＣ以外にも、例えば窒化ガリウム系材料または、ダイヤモンドを用いて形成される半導体もワイドバンドギャップ半導体に属しており、それらの特性も炭化珪素に類似した点が多い。したがって、炭化珪素以外の他のワイドバンドギャップ半導体を用いる構成も、本発明の要旨を成すものである。
【００５０】
また、このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子やダイオードは、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、スイッチング素子やダイオードの小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子やダイオードを用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。
【００５１】
また、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子は、耐熱性も高いため、ヒートシンク等の冷却機構を必要とするスイッチング素子の場合、冷却機構の小型化が可能となり、スイッチング素子モジュールの更なる小型化が可能になる。
【００５２】
なお、以上の実施の形態１〜３に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明は、従来の装置よりも加工速度を高め、かつ、発熱量の増大を抑制することができる放電加工機用電源装置として有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１，１ａ，１ｂ  直流電源
２  加工用電極
３  被加工物
４ａ，４ｂ，４ｃ  スイッチング素子
５，９  抵抗
６  インダクタンス
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ  ダイオード
８  浮遊容量
１０  制御部
１１  パルス発生回路
１２  パルス発生条件設定部
１８ａ  パルス発生回路出力
１８ｂ  パルス発生回路出力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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