(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス変成器の一次巻線にコンデンサと可飽和リアクトルの巻線を接続し、コンデンサに充電される電圧をこの一次巻線と可飽和リアクトルの巻線を通して放電させてパルス変成器の二次巻線からパルス電圧を得るようにしたパルス変成回路において、前記可飽和リアクトルの巻線を必要巻回数より１ターン少なく巻回し、パルス変圧器の一次巻線を巻回した巻き終わり側を可飽和リアクトルの鉄心の内側を貫通させて不足分の１ターンを加え、可飽和リアクトルの巻線を必要巻回数としたことを特徴とするパルス変成回路。
【請求項２】
可飽和リアクトルの巻線とパルス変成器の一次巻線の導体を継目のない１本の導体とし、この導体の巻き始め側は可飽和リアクトルの巻線の必要巻回数より１ターン少なく巻回してパルス変成器の一次側に渡り、パルス変成器の一次巻線を巻回し、その巻き終わりの導体を可飽和リアクトルの鉄心の内側を貫通させたことを特徴とする請求項１記載のパルス変成回路。
【請求項３】
可飽和リアクトルの巻線を必要巻回数より１ターン少なく巻回してその巻き終わりとパルス変成器の一次巻線の巻き始めとを中継接続するとともに、パルス変成器の一次巻線の巻き終わりの導体を可飽和リアクトルの鉄心の内側を貫通させたことを特徴とする請求項１記載のパルス変成回路。
【請求項４】
パルス変成器の一次巻線の巻き始めと巻き終わりに中継接続端子を設け、巻き始めの中継接続端子は可飽和リアクトルの巻き終わりと接続し、巻き終わりの中継接続端子は、可飽和リアクトルの鉄心の内側を貫通する導体に接続するようにしたことを特徴とする請求項１記載のパルス変成回路。
【請求項５】
可飽和リアクトルおよび／又はパルス変成器の鉄心をリング状巻鉄心、又は矩形状巻鉄心で構成したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のパルス変成回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス変成回路に係り、特に、パルス幅を圧縮しパルス電圧を逓昇するための、可飽和リアクトルとパルス変圧器を組み合わせて構成したパルス変成回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、図面を参照して従来の技術を説明する。
【０００３】
図５はコンデンサと可飽和リアクトルとパルス変成器を組み合わせて構成したパルス変成回路の基本的回路を示す回路図である。図５において、可飽和リアクトル１の巻線３の一端とパルス変圧器５の一次巻線６の一端は直列に接続され、可飽和リアクトル１の巻線３の他端とパルス変圧器５の一次巻線６の他端はコンデンサ１４を介して接続されている。パルス変圧器５の二次巻線７の両端は負荷１５に接続されている。
【０００４】
コンデンサ１４に充電されるパルス電圧は、可飽和リアクトル１とパルス変圧器５の一次巻線６を通り放電される。可飽和リアクトル１は、そこにかかるパルス電圧が一定値に達するまでは高いインダクタンスを有し、放電を阻止する。パルス電圧が上昇して可飽和リアクトル１の磁束が飽和領域に入ると、可飽和リアクトル１のインダクタンスがゼロに近づき放電が始まる。
【０００５】
このようにコンデンサー１４にかかるパルス電圧の放電を可飽和リアクトル１により遅延させるので、結果として、パルス変圧器５の一次にかかる電圧のパルス幅は、コンデンサー１４にかかるパルス幅より短くなり、パルス幅の圧縮が行われる。パルス変圧器５の二次電圧はステップアップされ、高電圧でごく短い波長の、例えば、レーザー電源などに適したパルスが得られるのである。
【０００６】
図６は従来のパルス変成回路の構成を概念的に示す平面図、図７は同じくその断面図で、可飽和リアクトル１の巻線３の必要巻回数がＮLターン、パルス変圧器５の一次巻線６の必要巻回数がＮ1ターン、二次巻線７の必要巻回数がＮ2ターンの場合を示している。
【０００７】
図６および図７において、可飽和リアクトル１とパルス変圧器５はそれぞれ独立して製作される。可飽和リアクトル１の鉄心２には巻線３としてＮLターンが巻回されてその巻き始めは端子４に、巻き終わりは端子１６にそれぞれ接続されている。また、パルス変圧器５の鉄心１３には一次巻線６としてＮ1タターン巻回されて、その巻き始めは端子１７に、巻き終わりは端子１８にそれぞれ接続されるとともに、二次巻線７としてＮ2ターン巻回されてその巻き始めは端子８に、巻き終わりは端子９にそれぞれ接続されている。可飽和リアクトル１とパルス変圧器５の一次巻線６が直列になるように、可飽和リアクトル１の端子１６とパルス変圧器５の端子１７が接続線１９により結ばれている。なお、パルス変成回路の入力端子は、パルス変圧器５の一次巻線６の端子１８に接続された端子１０と前記可飽和リアクトル１の巻線３の端子４である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術で述べたパルス変成回路の構成は、可飽和リアクトル１とパルス変圧器５が独立してそれぞれ端子を持っているので、リード線の引き出しや端子を設けるため、可飽和リアクトル１とパルス変圧器５の間の寸法を一定値以上となる必要があり、パルスを変成するとき、パルス幅が短くなるほど回路の漏れインダクタンスの影響を大きく受けるので、可飽和リアクトル１とパルス変圧器５の間の幾何学的距離は最短であることが要求されるが、従来の構成では上記の理由により制約を受けるという問題点を有していた。
【０００９】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたもので、可飽和リアクトルとパルス変圧器のを組み合わせたパルス変成回路において、構造的には外径寸法が小さくて作業性が高く、かつ、電気的には漏れインダクタンスが小さく、ごく短い波長のパルス変成に対し高性能で、絶縁信頼性の高いパルス変成回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明において、上記の課題を解決するための手段は、パルス変成器の一次巻線にコンデンサと可飽和リアクトルの巻線を接続し、コンデンサに充電される電圧をこの一次巻線と可飽和リアクトルの巻線を通して放電させてパルス変成器の二次巻線からパルス電圧を得るようにしたパルス変成回路において、前記可飽和リアクトルの巻線を必要巻回数より１ターン少なく巻回し、パルス変圧器の一次巻線を巻回した巻き終わり側を可飽和リアクトルの鉄心の内側を貫通させて不足分の１ターンを加え、可飽和リアクトルの巻線を必要巻回数として、可飽和リアクトルとパルス変成器の幾何学的距離を短縮し、回路の漏れインダクタンスの影響を受け難くしたものである。
【００１１】
そして、第１の実施の形態では、可飽和リアクトルの巻線とパルス変圧器の一次巻線の導体を継目のない１本の導体とし、この導体の巻き始め側は可飽和リアクトルの巻線の必要巻回数より１ターン少なく巻回してパルス変圧器の一次側に渡り、パルス変圧器の一次巻線を巻回し、その巻き終わりの導体を可飽和リアクトルの鉄心の内側を貫通させて必要巻回数として可飽和リアクトルの巻線を形成するものである。
【００１２】
また、第２の実施の形態では、可飽和リアクトルの巻線の導体は始めに可飽和リアクトルの巻線の必要巻回数より１ターン少なく巻回してその巻き終わりを一旦切断して固定しておくとともに、パルス変圧器の一次巻線の導体はその巻き始めを中継接続点に接続できる長さにしておいて、パルス変圧器の一次巻線を巻回しその巻き終わりの導体の長さを可飽和リアクトルの鉄心の内側を貫通する長さとしておき、可飽和リアクトルとパルス変圧器を組み合わせた後、前記可飽和リアクトルの巻線の巻き終わりの導体と前記パルス変圧器の一次巻線の巻き始めの導体を前記中継接続点で接続し、前記パルス変圧器の一次巻線の巻き終わりの導体を可飽和リアクトルの鉄心の内側を貫通させて必要巻回数として可飽和リアクトルの巻線を形成するものである。
【００１３】
第３の実施の形態では、パルス変圧器の一次巻線の巻き始めと巻き終わりに中継接続点を設けて、巻き始めの中継接続点は、可飽和リアクトルの巻線の巻き終わりに、巻き終わりの中継接続点は、可飽和リアクトルの鉄心の内側を貫通する導体に接続するものである。
【００１４】
第４の実施の形態では、可飽和リアクトルとパルス変圧器の鉄心として矩形状巻鉄心を用いたものである。
【００１５】
このように構成することにより、可飽和リアクトルとパルス変圧器の接続リードの引き回しが無くなり、単純化するので、両者間の寸法が詰まり、リードの長さも詰まるので、漏れインダクタンスが小さくなり、漏れインダクタンスが小さくなることにより、ごく短い波長のパルス変成に対し、より性能を上げることができ、リード線の引き回しが単純化するので、高圧リード線が他にクロスすることが少なくなり、絶縁的にも信頼性を高めることができるようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は本発明のパルス変成回路の第１の実施の形態を示す断面図で、図１に示すように、可飽和リアクトル１の鉄心２には巻線３をあらかじめ必要巻回数ＮL より１ターン少ない巻回数、すなわち（ＮL−１）のターンが巻回され、巻き終わりの導体はパルス変圧器５の一次巻線６となるだけの長さを持っている状態とし、また、パルス変圧器５の二次巻線７は、あらかじめ巻線を完了（巻回数がＮ2ターン）させ、巻き始めと巻き終わりをそれぞれ端子８と９に接続した状態で、可飽和リアクトル１とパルス変圧器５を最も接近させて固定する。この状態で可飽和リアクトル１の終わりからの導体をパルス変圧器５の一次巻線６としてＮ1ターンを巻き、巻き終わりを可飽和リアクトル１の鉄心２の内側を貫通させて残りの１ターンを形成し、端子１０に接続して引き出したものである。なお、図中１３はパルス変圧器鉄心で、リング状巻鉄心から成る。
【００１８】
つまり、可飽和リアクトル１の巻線３とパルス変圧器５の一次巻線６は１本のつなぎ目のない導体で構成され、可飽和リアクトル１は最初、必要巻回数ＮLより１ターン少なく巻き、最後にパルス変圧器５の一次巻線６の巻き終わりの導体を可飽和リアクトル１の鉄心２の内側を貫通させて１ターンを形成し、可飽和リアクトル１の巻回数を合計ＮLターンとして構成したものである。ごく短い波長のパルスでは、パルス変圧器５の一次巻線６の必要巻回数Ｎ1は通常は１ターンないし数ターンであり、可飽和リアクトル１とパルス変圧器５を最も接近させたままで容易に巻回することができる。
【００１９】
図２は本発明のパルス変成回路の第２の実施の形態を示す断面図で、図２に示すように、可飽和リアクトル１の巻線３の巻回数を必要回数ＮLより１ターン少ない（ＮL−１）ターンを巻回して、巻き始めを可飽和リアクトル１の端子（パルス変成回路の入力端子）４に接続し、巻き終わりで導体を一旦切断して固定しておく。パルス変圧器５の一次巻線６の巻き始めを、中継端子１１に接続できる長さにしてパルス変圧器５の一次巻線６を巻回し、その巻き終わりの導体の長さを可飽和リアクトル１の鉄心２の内側を貫通する長さとした状態で、また、パルス変圧器５の二次巻線７はあらかじめ巻線を完了（巻回数がＮ2ターン）させ、巻き始めと巻き終わりをそれぞれ端子８と９に接続した状態で、可飽和リアクトル１とパルス変圧器５を組み合わせた後、この導体を可飽和リアクトル１の鉄心２の内側を貫通させ、可飽和リアクトル１の端子（パルス変成回路の入力端子）１０に接続し、パルス変圧器５の一次巻線６の巻き始めおよび前記可飽和リアクトル１の巻線３の巻き終わりを中継端子１１に接続したものである。
【００２０】
すなわち、この第２の実施の形態では、パルス変圧器５の一次巻線６はあらかじめ可飽和リアクトル１と組み合わせることなく単独で巻いておき、巻き終わりの導体を可飽和リアクトル１の鉄心２の内側を貫通できる長さにしておく。そして、可飽和リアクトル１とパルス変圧器５を組み合わせた後、パルス変圧器５の一次巻線６の巻き終わりの導体を可飽和リアクトル１の鉄心２の内側を貫通させて１ターンをプラスして必要巻回数とし、入力端子１０に接続したものである。
【００２１】
この場合は、可飽和リアクトル１とパルス変圧器５の間に中継端子１１が１箇所できるが、パルス変圧器５は単独で一次巻線６を巻くことができるので、パルス変圧器５の一次巻線６が２ターン以上ある場合には作業性が良くなる。
【００２２】
図３は本発明のパルス変成回路の第３の実施の形態を示す断面図で、図３に示すように、可飽和リアクトル１の巻線３の巻回数を必要数ＮLより１ターン少ない（ＮL−１）ターンを巻回して、巻き始めを可飽和リアクトル１の端子（パルス変成回路の入力端子）４に接続し、巻き終わりを中継端子１１に接続しておく。
【００２３】
パルス変圧器５の一次巻線６は巻き始めの導体を前記中継端子１１に接続できる長さにしてパルス変圧器５の一次巻線６を巻回し、その巻き終わりの導体は中継端子１２に接続しておく。パルス変圧器５の二次巻線６はあらかじめ巻線が完了（巻回数がＮ2）し、巻き始めと巻き終わりをそれぞれ端子８と９に接続した状態で、可飽和リアクトル１とパルス変圧器５を組み合わせた後、パルス変圧器５の一次巻線６の巻き始めの導体を前記中継端子１１に接続する。また、一端を前記中継端子１２に接続した導体を、パルス変圧器５の鉄心１３の内側を貫通させ、さらに可飽和リアクトル１の鉄心２の内側を貫通させて可飽和リアクトル１の端子（パルス変成回路の入力端子）１０に接続し、パルス変圧器５の一次巻線６の巻き始めおよび前記の可飽和リアクトル１の巻線３の巻き終わりを中継端子１１に接続した構造である。
【００２４】
すなわち、パルス変圧器の５の一次巻線６の巻き始めと巻き終わり側の２箇所にそれぞれ中継端子１２と１１を設けたものである。接続点が増すものの、作業性が良くなる。
【００２５】
図４は本発明のパルス回路の第４の実施の形態における説明図で、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）は鉄心の側面図で、前記第１ないし第３の実施の形態では可飽和リアクトル１の鉄心２およびパルス変圧器５の鉄心１３はリング状巻鉄心を用いたものについて説明したが、第４の実施の形態では図４に示すように、鉄心として矩形状巻鉄心を用いたものである。このパルス変圧器および可飽和リアクトルの鉄心の形状は、いずれか一方がリング状巻鉄心で他方が矩形状巻鉄心でもよい。なお、パルス変圧器５の二次巻線７は図示を省略してある。可飽和リアクトル１の鉄心２には巻線３をあらかじめ必要巻回数ＮLより１ターン少ない巻回数、すなわち（ＮL−１）ターンが巻回され、巻き終わりの導体はパルス変圧器５の一次巻線６となるだけの長さをもっている状態とし、可飽和リアクトル１とパルス変圧器５を最も接近させて固定する。この状態で可飽和リアクトル１の終わりからの導体をパルス変圧器５の一次巻線６としてＮ1ターンを巻き、巻き終わりを可飽和リアクトル１の鉄心２の内側を貫通させて可飽和リアクトル１の巻線３を形成し、端子１０として引き出したものである。
【００２６】
つまり、可飽和リアクトル１の巻線３とパルス変圧器５の一次巻線６は１本のつなぎ目のない導体で構成され、可飽和リアクトル１は最初、必要巻回数ＮLより１ターン少なく巻き、最後に、パルス変圧器５の一次巻線６の巻き終わりの導体を可飽和リアクトル１の鉄心２の内側を貫通させて１ターンを形成し、可飽和リアクトル１の巻回数を合計ＮLターンとして構成したものである。ごく短い波長のパルスでは、パルス変圧器５の一次巻線６の所要巻回数Ｎ1は通常は１ターンないし数ターンであり、可飽和リアクトル１とパルス変圧器５を最も接近させたままでも容易に巻回することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のパルス変成回路は、可飽和リアクトル１とパルス変圧器５を最も接近させ、可飽和リアクトル１の巻線３とパルス変圧器２の一次巻線６の導体を同一の導体を使用して、連続に巻回し、または、１ないし２箇所の中継接続点で両者の巻線の導体接続して構成されているので、次に記載する効果を奏する。
【００２８】
（１）可飽和リアクトル１とパルス変圧器５の接続リードの引き回しが無くなり、単純化するので、両者間の寸法が詰まり、リードの長さも詰まるので、漏れインダクタンスが小さくなる。
【００２９】
（２）漏れインダクタンスが小さくなることにより、ごく短い波長のパルス変成に対し、より性能を上げることができる。
【００３０】
（３）リード線の引き回しが単純化するので、高圧リード線が他にクロスすることが少なくなり、絶縁的にも信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパルス回路の第１の実施の形態における断面図。
【図２】本発明のパルス回路の第２の実施の形態における断面図。
【図３】本発明のパルス回路の第３の実施の形態における断面図。
【図４】本発明のパルス回路の第４の実施の形態における説明図。
【図５】パルス変成回路の基本的な回路を示す回路図。
【図６】従来のパルス変成回路の構成を概念的に示す平面図。
【図７】従来のパルス変成回路の構成を概念的に示す断面図。
【符号の説明】
１…可飽和リアクトル
２…可飽和リアクトルの鉄心
３…可飽和リアクトルの巻線
４…可飽和リアクトルの端子（パルス変成回路の入力端子）
５…パルス変圧器
６…パルス変圧器の一次巻線
７…パルス変圧器の二次巻線
８…パルス変圧器の二次巻線端子（パルス変成回路の出力端子）
９…パルス変圧の二次巻線端子（パルス変成回路の出力端子）
１０…可飽和リアクトルの端子（パルス変成回路の入力端子）
１１…中継接続点（中継端子）
１２…中継接続点（中継端子）
１３…パルス変圧器の鉄心
１４…コンデンサー
１５…負荷
【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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