(57)【要約】【課題】長時間安定して所望のパルス状電流を得ることが可能な電磁石用電源装置を提供する。【解決手段】第１コンデンサの放電／回生電流によりパルス状電流の立ち上げ／立ち下げを行う第１電流源と、第２および第３コンデンサの放電電流によりパルス状電流を頂部で維持する第２電流源と、充電電圧が所定の設定値になるように各コンデンサの充電電源２０、３０、３２を制御する充電電源制御部７と、立ち上げ直後、立ち下げ直前、頂部の電流値が所定の範囲に含まれているか否かの第１〜３判定を行い各設定値の補正が必要か否かを判断する電流値判定手段７３ａとを備え、電流値判定手段７３ａは、一のパルス状電流が生成されるたびに第１判定を行い、該判定で補正が不要と判断された場合は第２判定を行い、該判定で補正が不要と判断された場合は第３判定を行い、充電電源制御部７は、補正が必要と判断された設定値を補正することを特徴とする。【選択図】図２
2014116408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石にパルス状電流を連続的に印加する電磁石用電源装置であって、
第１電圧で充電された第１コンデンサの第１放電電流を前記電磁石に供給することにより、前記パルス状電流を頂部まで立ち上げ、かつ前記電磁石の逆起電圧による回生電流を前記第１コンデンサに回生させることにより、前記パルス状電流を前記頂部から立ち下げる第１電流源と、
前記パルス状電流の立ち上げ後に、前記第１電圧よりも低い第２電圧で充電された第２コンデンサの第２放電電流を前記電磁石に供給し、さらにその後、前記第２電圧よりも低い第３電圧で充電された第３コンデンサの第３放電電流を前記第２放電電流とともに前記電磁石に供給することにより、前記パルス状電流の立ち下げ前まで前記パルス状電流を前記頂部において維持する第２電流源と、
前記第１電流源および前記第２電流源に設けられ、前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサおよび前記第３コンデンサを充電する充電電源と、
少なくとも前記パルス状電流の前記立ち上げ直後の第１電流値、前記立ち下げ直前の第２電流値、前記立ち上げ直後および前記立ち下げ直前とは異なる前記頂部の第３電流値を測定する電流値測定手段と、
前記第１電圧、前記第２電圧および前記第３電圧の各設定値を定め、前記第１電圧、前記第２電圧および前記第３電圧が前記各設定値になるように前記充電電源の出力電圧を制御する充電電源制御部と、
を備え、
前記充電電源制御部は、前記第１電流値が所定の範囲に含まれているか否かの第１判定、前記第２電流値が所定の範囲に含まれているか否かの第２判定、前記第３電流値が所定の範囲に含まれているか否かの第３判定を行い、前記第１判定、前記第２判定および前記第３判定の結果に基づいてそれぞれ、前記第１電圧の設定値、前記第２電圧の設定値および前記第３電圧の設定値の補正が必要か否かを判断する電流値判定手段を有し、
前記電流値判定手段は、一のパルス状電流が生成されるたびに必ず前記第１判定を行い、該第１判定において前記第１電圧の設定値の補正が不要と判断された場合は前記第２判定を行い、該第２判定において前記第２電圧の設定値の補正が不要と判断された場合は前記第３判定を行う一連の判定ステップを繰り返し実行し、前記充電電源制御部は、補正が必要と判断された設定値を補正し、前記第１電圧、前記第２電圧および前記第３電圧が補正後の設定値になるように前記充電電源の出力電圧を制御することを特徴とする電磁石用電源装置。
【請求項２】
前記充電電源制御部は、前記判定ステップにおいて、
前記第１判定の結果、前記第１電圧の設定値の補正が必要と判断された場合に、前記第１電圧の設定値を補正し、補正後の前記第１電圧の設定値となるように前記充電電源の出力電圧を制御し、再び前記第１判定を行った後、前記第１電圧の設定値の補正が不要と判断された場合に、前記第１電圧の設定値を補正することなく前記第２判定に移行し、
前記第２判定の結果、前記第２電圧の設定値の補正が必要と判断された場合に、前記第２電圧の設定値を補正し、補正後の前記第２電圧の設定値となるように前記充電電源の出力電圧を制御し、再び前記第１判定および前記第２判定を順に行った後、前記第２電圧の設定値の補正が不要と判断された場合に、前記第２電圧の設定値を補正することなく前記第３判定に移行し、
前記第３判定の結果、前記第３電圧の設定値の補正が必要と判断された場合に、前記第３電圧の設定値を補正し、補正後の前記第３電圧の設定値となるように前記充電電源の出力電圧を制御し、再び前記第１判定、前記第２判定および前記第３判定を順に行った後、前記第３電圧の設定値の補正が不要と判断された場合に、前記第３電圧の設定値を補正することなく前記第１判定に移行することを特徴とする請求項１記載の電磁石用電源装置。
【請求項３】
前記充電電源制御部は、前記第１判定で用いられる複数の範囲と、該範囲が狭いほど小さくなるように該範囲に１対１で関連付けられた、前記第１電圧の補正に用いられる複数の補正量と、前記第２判定で用いられる複数の範囲と、該範囲が狭いほど小さくなるように該範囲に１対１で関連付けられた、前記第２電圧の補正に用いられる複数の補正量と、前記第３判定で用いられる複数の範囲と、該範囲が狭いほど小さくなるように該複数の範囲に１対１で関連付けられた、前記第３電圧の補正に用いられる複数の補正量とが格納された記憶部をさらに有し、
前記第１判定、前記第２判定および前記第３判定は、それぞれ前記複数の範囲が大きい順に用いられ、
前記充電電源制御部は、前記電流値判定手段においていずれかの判定で補正が必要と判断された場合は、前記記憶部を参照して、該判定に用いられた範囲に関連付けられた補正量を加算または減算することで前記設定値を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁石用電源装置。
【請求項４】
前記第３電流値は、前記立ち上げ直後および前記立ち下げ直前とは異なる前記頂部における２点以上の電流値の平均値であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁石用電源装置。
【請求項５】
使用開始時における前記第１電圧、前記第２電圧および前記第３電圧の設定値として、予め設定された初期値か、前回の使用開始時における設定値が用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電磁石用電源装置。
【請求項６】
前記充電電源は、
前記第１電圧を出力する第１充電電源と、
前記第２電圧を出力する第２充電電源と、
前記第３電圧を出力する第３充電電源と、
を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電磁石用電源装置。
【請求項７】
前記充電電源は、
前記第１電圧を出力する第１充電電源と、
前記第３電圧を出力する第３充電電源と、
第４電圧を出力する第４充電電源と、
を有し、
前記第２電圧は、前記第３電圧および前記第４電圧の和電圧であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電磁石用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速器等で使用される電磁石にパルス状の大電流を印加するための電磁石用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物理化学実験や医療等の分野で使用される加速器には、電磁石にパルス状の大電流を印加するための電磁石用電源装置が備えられている。従来の電磁石用電源装置としては、例えば、非特許文献１に記載のパワークローバ回路を採用したものが知られている。
【０００３】
図１１（Ａ）に示すように、このタイプの電磁石用電源装置１００は、第１コンデンサ１０１および該第１コンデンサ１０１よりも静電容量値が大きい第２コンデンサ１０２を備え、第１スイッチ１０３および第２スイッチ１０４をＯＮ／ＯＦＦさせることにより電磁石１０５に第１コンデンサ１０１および／または第２コンデンサ１０２の放電電流（＝電磁石電流Ｉ）が印加されるよう構成されている。
【０００４】
より詳しくは、この電磁石用電源装置１００では、第１コンデンサ１０１が数千Ｖの高電圧で、第２コンデンサ１０２が数百Ｖの電圧でそれぞれ予め充電されている。図１１（Ｂ）に示すように、時間ｔ0において第１スイッチ１０３がＯＮされると、第１コンデンサ１０１の放電電流が電磁石１０５に供給され、電磁石電流Ｉが頂部（例えば、数十ｋＡ）まで一気に立ち上がる。時間ｔ1において第１スイッチ１０３がＯＦＦされて第２スイッチ１０４がＯＮされると、第２コンデンサ１０２の放電電流が電磁石１０５に供給され、電磁石電流Ｉの電流値が頂部付近で維持される。その後、第２コンデンサ１０２の放電電流の減少とともに、電磁石電流Ｉの電流値は低下していく。
【０００５】
図１２に、電磁石用電源装置１００とコンセプトがよく似た別の従来の電磁石用電源装置２００を示す。同図に示すように、電磁石用電源装置２００は、第１電流源２０１と、第２電流源２０２と、制御部２０６とを備えている。
【０００６】
第１電流源２０１は、第１充電電源２１０から出力される数千Ｖの電圧で予め充電された第１コンデンサ２１１の放電電流を電磁石２０５に供給することにより、電磁石電流Ｉを頂部まで一気に立ち上げ（図１３（Ｂ）の時間ｔ0〜時間ｔ1）、かつ電磁石２０５の逆起電圧による回生電流を第１コンデンサ２１１に回生させることにより、電磁石電流Ｉを頂部から一気に立ち下げる（図１３（Ｂ）の時間ｔ2〜時間ｔ3）よう構成されている。
【０００７】
第２電流源２０２は、電磁石電流Ｉの立ち上げ後に、第２充電電源２２０から出力される数百Ｖの電圧で予め充電された第２コンデンサ２２１の放電電流を電磁石２０５に供給することにより、電磁石電流Ｉの立ち下げ前まで頂部における電流値を維持する（図１３（Ｂ）の時間ｔ1〜時間ｔ2）よう構成されている。
【０００８】
この電磁石用電源装置２００では、電磁石電流Ｉを立ち上げる期間（時間ｔ0〜時間ｔ1）、電磁石電流Ｉを維持する期間（時間ｔ1〜時間ｔ2）、および電磁石電流Ｉを立ち下げる期間（時間ｔ2〜時間ｔ3）で、第１電流源２０１の２つのスイッチング素子２１５ａ、２１５ｄおよび第２電流源２０２の２つのスイッチング素子２２５ａ、２２５ｄの導通状態が切り替えられる。これらのスイッチング素子２１５ａ、２１５ｄ、２２５ａ、２２５ｄの導通状態は、適当な駆動回路２１６、２２６を介して接続された制御部２０６によって切り替えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】田実、「コンデンサを用いたパルスパワー技術」、静電気学会誌、平成６年、第１８巻、第４号、ｐ．３５５−３６３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記従来の電磁石用電源装置２００では、所望の（理想的なパルス状の）電磁石電流Ｉを得るために、オペレータが第１コンデンサ２１１および第２コンデンサ２２１の充電電圧を決定し、決定した充電電圧に応じてオペレータが自ら第１充電電源２１０および第２充電電源２２０の出力電圧を設定している。
【００１１】
第１充電電源２１０および第２充電電源２２０の出力電圧の設定は、熟練を要するので、電磁石用電源装置２００を動作させながら出力電圧の設定を変更することは、実際上不可能であった。このため、従来の電磁石用電源装置２００では、長時間の使用により電磁石２０５や第１および第２電流源２０１、２０２内部の抵抗値が上昇してしまうと、図１４に示すように、電磁石電流Ｉの頂部における電流値が使用開始時よりも数％低下してしまうという問題があった。
【００１２】
また、電磁石用電源装置２００では、第１充電電源２１０および第２充電電源２２０の出力電圧の設定を変更する場合、一旦、電磁石用電源装置２００の動作を停止させるので、所望の電磁石電流Ｉを得るまでに多大な時間と手間がかかるという問題もあった。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、多大な時間や手間をかけることなく、長時間安定して所望のパルス状電流（電磁石電流）を得ることが可能な電磁石用電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明に係る電磁石用電源装置は、（１）電磁石にパルス状電流を連続的に印加する電磁石用電源装置であって、第１電圧で充電された第１コンデンサの第１放電電流を電磁石に供給することにより、パルス状電流を頂部まで立ち上げ、かつ電磁石の逆起電圧による回生電流を第１コンデンサに回生させることにより、パルス状電流を頂部から立ち下げる第１電流源と、パルス状電流の立ち上げ後に、第１電圧よりも低い第２電圧で充電された第２コンデンサの第２放電電流を電磁石に供給し、さらにその後、第２電圧よりも低い第３電圧で充電された第３コンデンサの第３放電電流を第２放電電流とともに電磁石に供給することにより、パルス状電流の立ち下げ前までパルス状電流を頂部において維持する第２電流源と、第１電流源および第２電流源に設けられ、第１コンデンサ、第２コンデンサおよび第３コンデンサを充電する充電電源と、少なくともパルス状電流の立ち上げ直後の第１電流値、立ち下げ直前の第２電流値、立ち上げ直後および立ち下げ直前とは異なる頂部の第３電流値を測定する電流値測定手段と、第１電圧、第２電圧および第３電圧の各設定値を定め、第１電圧、第２電圧および第３電圧が各設定値になるように充電電源の出力電圧を制御する充電電源制御部と、を備え、充電電源制御部は、第１電流値が所定の範囲に含まれているか否かの第１判定、第２電流値が所定の範囲に含まれているか否かの第２判定、第３電流値が所定の範囲に含まれているか否かの第３判定を行い、第１判定、第２判定および第３判定の結果に基づいてそれぞれ、第１電圧の設定値、第２電圧の設定値および第３電圧の設定値の補正が必要か否かを判断する電流値判定手段を有し、電流値判定手段は、一のパルス状電流が生成されるたびに必ず第１判定を行い、該第１判定において第１電圧の設定値の補正が不要と判断された場合は第２判定を行い、該第２判定において第２電圧の設定値の補正が不要と判断された場合は第３判定を行う一連の判定ステップを繰り返し実行し、充電電源制御部は、補正が必要と判断された設定値を補正し、第１電圧、第２電圧および第３電圧が補正後の設定値になるように充電電源の出力電圧を制御することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、長時間の使用によりパルス状電流の電流値が低下した場合には、第１〜第３コンデンサの各充電電圧（第１電圧、第２電圧および第３電圧）の設定値が補正され、各充電電圧が補正後の設定値になるように充電電源の出力電圧が制御される。したがって、多大な時間や手間をかけることなく、長時間安定して所望のパルス状電流を得ることができる。
【００１６】
上記（１）の電磁石用電源装置では、（２）充電電源制御部は、判定ステップにおいて、第１判定の結果、第１電圧の設定値の補正が必要と判断された場合に、第１電圧の設定値を補正し、補正後の第１電圧の設定値となるように充電電源の出力電圧を制御し、再び第１判定を行った後、第１電圧の設定値の補正が不要と判断された場合に、第１電圧の設定値を補正することなく第２判定に移行し、第２判定の結果、第２電圧の設定値の補正が必要と判断された場合に、第２電圧の設定値を補正し、補正後の第２電圧の設定値となるように充電電源の出力電圧を制御し、再び第１判定および第２判定を順に行った後、第２電圧の設定値の補正が不要と判断された場合に、第２電圧の設定値を補正することなく第３判定に移行し、第３判定の結果、第３電圧の設定値の補正が必要と判断された場合に、第３電圧の設定値を補正し、補正後の第３電圧の設定値となるように充電電源の出力電圧を制御し、再び第１判定、第２判定および第３判定を順に行った後、第３電圧の設定値の補正が不要と判断された場合に、第３電圧の設定値を補正することなく第１判定に移行するよう構成できる。
【００１７】
また、上記（１）または（２）の電磁石用電源装置では、（３）充電電源制御部は、第１判定で用いられる複数の範囲と、該範囲が狭いほど小さくなるように該範囲に１対１で関連付けられた、第１電圧の補正に用いられる複数の補正量と、第２判定で用いられる複数の範囲と、該範囲が狭いほど小さくなるように該範囲に１対１で関連付けられた、第２電圧の補正に用いられる複数の補正量と、第３判定で用いられる複数の範囲と、該範囲が狭いほど小さくなるように該複数の範囲に１対１で関連付けられた、第３電圧の補正に用いられる複数の補正量とが格納された記憶部をさらに有し、第１判定、第２判定および第３判定は、それぞれ複数の範囲が大きい順に用いられ、充電電源制御部は、電流値判定手段においていずれかの判定で補正が必要と判断された場合は、記憶部を参照して、該判定に用いられた範囲に関連付けられた補正量を加算または減算することで設定値を補正することが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、第１〜第３判定においてそれぞれ複数の範囲が大きい順に用いられて複数回判定が行われ、かつ範囲が狭いほど小さい補正量が用いられて設定値の補正が行われるので、所望のパルス状電流を得るまでの時間をより短縮することができる。
【００１９】
上記（１）〜（３）の電磁石用電源装置では、（４）第３電流値として、立ち上げ直後および立ち下げ直前とは異なる頂部における２点以上の電流値の平均値を用いてもよい。
【００２０】
上記（１）〜（４）の電磁石用電源装置では、（５）使用開始時における第１電圧、第２電圧および第３電圧の設定値として、予め設定された初期値か、前回の使用開始時における設定値を用いてもよい。
【００２１】
上記（１）〜（５）の電磁石用電源装置では、例えば（６）充電電源は、第１電圧を出力する第１充電電源と、第２電圧を出力する第２充電電源と、第３電圧を出力する第３充電電源と、を有するよう構成できる。
【００２２】
上記（１）〜（５）の電磁石用電源装置では、（７）充電電源は、第１電圧を出力する第１充電電源と、第３電圧を出力する第３充電電源と、第４電圧を出力する第４充電電源と、を有し、第２電圧は、第３電圧および第４電圧の和電圧であってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、多大な時間や手間をかけることなく、長時間安定して所望のパルス状電流を得ることが可能な電磁石用電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る電磁石用電源装置の回路図である。
【図２】本発明における充電電源制御部のブロック図である。
【図３】本発明に係る電磁石用電源装置の波形図であって、（Ａ）は電磁石電圧の全体波形図、（Ｂ）は（Ａ）の拡大波形図、（Ｃ）は電磁石電流の全体波形図、（Ｄ）は（Ｃ）の拡大波形図である。
【図４】本発明に係る電磁石用電源装置の波形図であって、（Ａ）は図３（Ａ）における一点鎖線円Ａ内の拡大波形図、（Ｂ）は図３（Ｃ）における一点鎖線円Ｂ内の拡大波形図である。
【図５】本発明におけるフィードバック制御（ＳＴＡＲＴ〜ステップＳ１２）のフローチャートである。
【図６】本発明における記憶部に格納されている範囲−補正量テーブルの一例である。
【図７】図５のステップＳ１２に続いて行われるフィードバック制御（ステップＳ１２〜Ｓ２３）のフローチャートである。
【図８】図７のステップＳ２３に続いて行われるフィードバック制御（ステップＳ２３〜Ｓ３４）のフローチャートである。
【図９】本発明における電磁石電流の時間変化を示す図である。
【図１０】本発明の変形例に係る電磁石用電源装置の回路図である。
【図１１】（Ａ）は従来の電磁石用電源装置の回路図、（Ｂ）は電磁石電流の波形図である。
【図１２】従来の電磁石用電源装置の回路図である。
【図１３】従来の電磁石用電源装置の波形図であって、（Ａ）は電磁石電圧の波形図、（Ｂ）は電磁石電流の波形図である。
【図１４】従来の電磁石用電源装置における電磁石電流の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る電磁石用電源装置の好ましい実施形態について説明する。
【００２６】
［電磁石用電源装置の構成］
図１に、本発明の一実施形態に係る電磁石用電源装置１Ａを示す。電磁石用電源装置１Ａは、電磁石５にパルス状の大電流である電磁石電流Ｉを印加するためのもので、同図に示すように、第１電流源２と、第２電流源３と、制御部６と、充電電源制御部７と、電流センサ（本発明の「電流値測定手段」に相当）８とを備えている。
【００２７】
第１電流源２は、第１電圧（例えば、数千Ｖ）を出力する第１充電電源２０と、第１電圧で充電される第１コンデンサ２１と、Ｈブリッジ接続された４つのスイッチング素子２５ａ〜２５ｄを備えている。４つのスイッチング素子２５ａ〜２５ｄには、各１つのサージ吸収用コンデンサ（不図示）が並列接続されている。
【００２８】
第１電流源２のスイッチング素子２５ａ〜２５ｄはブリッジ回路部を構成し、第１スイッチング素子２５ａおよび第２スイッチング素子２５ｂの接続点が第１出力端、第３スイッチング素子２５ｃおよび第４スイッチング素子２５ｄの接続点が第２出力端となっている。第１コンデンサ２１は、このブリッジ回路部に並列接続されている。
【００２９】
第１電流源２の第１スイッチング素子２５ａおよび第４スイッチング素子２５ｄは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワー半導体素子であり、第１スイッチング素子２５ａおよび第４スイッチング素子２５ｄの制御端子であるゲートは適当な駆動回路２６を介して制御部６に接続されている。
【００３０】
第２電流源３は、第１電圧よりも低い第２電圧（例えば、百数十Ｖ）を出力する第２充電電源３０と、第２電圧で充電される第２コンデンサ３１と、第２電圧よりも低い第３電圧（例えば、１００Ｖ）を出力する第３充電電源３２と、第３電圧で充電される第２コンデンサ３１よりも静電容量値の大きい第３コンデンサ３３と、第３コンデンサ３３に直列接続された整流素子３４と、Ｈブリッジ接続された４つのスイッチング素子３５ａ〜３５ｄと、整流素子３４に並列接続された第５スイッチング素子３５ｅとを備えている。４つのスイッチング素子３５ａ〜３５ｄおよび第５スイッチング素子３５ｅには、各１つのサージ吸収用コンデンサ（不図示）が並列接続されている。
【００３１】
第２電流源３のスイッチング素子３５ａ〜３５ｄはブリッジ回路部を構成し、第１スイッチング素子３５ａおよび第２スイッチング素子３５ｂの接続点が第３出力端、第３スイッチング素子３５ｃおよび第４スイッチング素子３５ｄの接続点が第４出力端となっている。第２コンデンサ３１と、第３コンデンサ３３および整流素子３４の直列回路とは、このブリッジ回路部に並列接続されている。
【００３２】
第２電流源３の第１スイッチング素子３５ａ、第４スイッチング素子３５ｄおよび第５スイッチング素子３５ｅは、ＩＧＢＴ等のパワー半導体素子であり、第１スイッチング素子３５ａ、第４スイッチング素子３５ｄおよび第５スイッチング素子３５ｅの制御端子であるゲートは適当な駆動回路３６を介して制御部６に接続されている。
【００３３】
第１電流源２の第１出力端および第２電流源３の第４出力端は、電磁石５に接続されている。また、第１電流源２の第２出力端および第２電流源３の第３出力端は、直接接続されている。
【００３４】
なお、図１では、第１電流源２の第１スイッチング素子２５ａおよび第４スイッチング素子２５ｄ、第２電流源３の第１スイッチング素子３５ａ、第４スイッチング素子３５ｄおよび第５スイッチング素子３５ｅは、制御部６によって制御されるため、これらのスイッチング素子２５ａ、２５ｄ、３５ａ、３５ｄ、３５ｅをＯＮ（導通）／ＯＦＦ（非導通）させるためには、各々駆動回路２６、３６が必要となる。
【００３５】
一方、第１電流源２の第２スイッチング素子２５ｂおよび第３スイッチング素子２５ｃ、第２電流源３の第２スイッチング素子３５ｂおよび第３スイッチング素子３５ｃは、ＯＮ／ＯＦＦを切り替えることがなく、制御部６により制御する必要がないため、ダイオードのみでまかなうことができ、駆動回路２６、３６は不要である。図１において、スイッチング素子２５ｂ、２５ｃ、３５ｂ、３５ｃをダイオードで表現したのはこのためである。
【００３６】
充電電源制御部７は、図２に示すように、差分算出部７１と、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）７２と、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）７３と、記憶部７４とを備えている。ＰＬＣ７３は、電流値判定手段７３ａを有している。
【００３７】
充電電源制御部７は、第１コンデンサ２１、第２コンデンサ３１および第３コンデンサ３３の充電電圧（第１電圧、第２電圧、第３電圧）の設定値を定め、各コンデンサ２１、３１、３３の充電電圧が各設定値になるように第１充電電源２０、第２充電電源３０および第３充電電源３２の出力電圧を制御する。
【００３８】
各充電電圧の設定値として、使用開始時は、予め設定されている初期値か前回の使用開始時における設定値が用いられるが、これらの設定値は、長時間の使用等により電磁石電流Ｉの頂部における電流値が低下した場合には補正される。設定値の具体的な補正方法については後述する。なお、初期値や前回の使用開始時における設定値に替えて、使用終了時における設定値や、気温等の環境条件が比較的似かよっている日に用いた設定値を使用してもよい。
【００３９】
［電磁石用電源装置の動作］
図３に示すように、電磁石用電源装置１Ａの動作はＩ〜Ｖの５つのフェイズに分かれている。各フェイズにおいて、第１電流源２の第１スイッチング素子２５ａおよび第４スイッチング素子２５ｄ、並びに第２電流源３の第１スイッチング素子３５ａ、第４スイッチング素子３５ｄおよび第５スイッチング素子３５ｅは、制御部６の制御下で、ＯＮ／ＯＦＦが下表のように切り替えられる。以下、各フェイズにおける電磁石用電源装置１Ａの動作を順に説明する。
【表１】
2014116408.tif 000003
【００４０】
（フェイズＩ）
フェイズＩは、準備フェイズであり、第１コンデンサ２１、第２コンデンサ３１および第３コンデンサ３３の充電が行われる。
【００４１】
より詳しくは、第１コンデンサ２１は、第１充電電源２０から出力される第１電圧によって両端の電圧が数千Ｖになるまで充電され、第２コンデンサ３１は、第２充電電源３０から出力される第２電圧によって両端の電圧が百数十Ｖになるまで充電され、さらに第３コンデンサ３３は、第３充電電源３２から出力される第３電圧によって両端の電圧が約１００Ｖになるまで充電される。
【００４２】
（フェイズＩＩ）
フェイズＩＩは、電流立ち上げフェイズである。フェイズＩＩでは、第１電流源２が第１コンデンサ２１の第１放電電流を電磁石５に供給することにより、電磁石電流Ｉが頂部まで立ち上げられる。
【００４３】
より詳しくは、フェイズＩＩでは、第１電流源２の第１スイッチング素子２５ａ→第１電流源２の第１出力端→電磁石５→第２電流源３の第４出力端→第２電流源３の第４スイッチング素子３５ｄ→第２電流源３の第２スイッチング素子３５ｂ（ダイオード）→第２電流源３の第３出力端→第１電流源２の第２出力端→第１電流源２の第４スイッチング素子２５ｄの経路で第１コンデンサ２１の第１放電電流が流れる。これにより、電磁石電圧が第１コンデンサ２１の充電電圧（＝第１電圧、数千Ｖ）まで上昇し、電磁石電流Ｉが数十ｋＡまで上昇する。
【００４４】
なお、フェイズＩＩでは、第２電流源３の第１スイッチング素子３５ａをＯＮに設定し、第２電流源３の第４スイッチング素子３５ｄをＯＦＦに設定してもよい。この場合、第１コンデンサ２１の第１放電電流は、・・・→第２電流源３の第４出力端→第２電流源３の第３スイッチング素子３５ｃ（ダイオード）→第２電流源３の第１スイッチング素子３５ａ→第２電流源３の第３出力端→・・・の経路で流れる。
【００４５】
（フェイズＩＩＩ）
フェイズＩＩＩは、電流維持フェイズである。フェイズＩＩＩでは、第２電流源３が第２コンデンサ３１の第２放電電流および第３コンデンサ３３の第３放電電流を電磁石５に供給することにより、頂部における電磁石電流Ｉの電流値が一定に維持される。
【００４６】
より詳しくは、フェイズＩＩＩに移行した当初は、第２電流源３の第１スイッチング素子３５ａ→第２電流源３の第３出力端→第１電流源２の第２出力端→第１電流源２の第４スイッチング素子２５ｄ→第１電流源２の第２スイッチング素子２５ｂ（ダイオード）→第１電流源２の第１出力端→電磁石５→第２電流源３の第４出力端→第２電流源３の第４スイッチング素子３５ｄの経路で第２コンデンサ３１の第２放電電流が流れる。このとき、第２コンデンサ３１の両端の電圧は、第２放電電流の放出とともに第２電圧（百数十Ｖ）から比較的急な勾配（以下「第１の傾き」という）で低下していく。したがって、図３（Ｂ）に示すように、電磁石電圧も同じ傾きで低下していく。
【００４７】
第２コンデンサ３１の両端の電圧が第３電圧を下回ると、整流素子３４が導通状態となり、第２コンデンサ３１の第２放電電流と同じ経路を通って第３コンデンサ３３の第３放電電流も電磁石５に供給され始める。第２コンデンサ３１の両端の電圧および第３コンデンサ３３の両端の電圧は、第２および第３放電電流の放出とともに第１の傾きよりも緩やかな勾配（以下「第２の傾き」という）で低下していく。
【００４８】
第１の傾きは、第２コンデンサ３１の静電容量値により調整することができ、第２の傾きは、第２コンデンサ３１および第３コンデンサ３３の静電容量値により調整することができる。本実施形態に係る電磁石用電源装置１Ａでは、第３コンデンサ３３の静電容量値を第２コンデンサ３１の２倍に設定して第２の傾きを第１の傾きの約１／３にし、さらに第２電圧および第３電圧の電圧差を適当に調整することで、電磁石電圧波形を理想とする電磁石電圧波形に近似させている。
【００４９】
なお、フェイズＩＩＩでは、第１電流源２の第１スイッチング素子２５ａをＯＮに設定し、第１電流源２の第４スイッチング素子２５ｄをＯＦＦに設定してもよい。この場合、第２および第３放電電流は、・・・→第１電流源２の第２出力端→第１電流源２の第３スイッチング素子２５ｃ（ダイオード）→第１電流源２の第１スイッチング素子２５ａ→第１電流源２の第１出力端→・・・の経路で流れる。
【００５０】
（フェイズＩＶ）
フェイズＩＶは、電流立ち下げフェイズである。フェイズＩＶでは、電磁石５の逆起電圧Ｖ１（−数千Ｖ）による回生電流を第１コンデンサ２１に回生させることにより、電磁石電流Ｉが頂部から立ち下げられる。
【００５１】
より詳しくは、フェイズＩＶでは、第２電流源３の第４出力端→第２電流源３の第４スイッチング素子３５ｄ→第２電流源３の第２スイッチング素子３５ｂ（ダイオード）→第２電流源３の第３出力端→第１電流源２の第２出力端→第１電流源２の第３スイッチング素子２５ｃ（ダイオード）→第１コンデンサ２１→第１電流源２の第２スイッチング素子２５ｂ（ダイオード）→第１電流源２の第１出力端の経路で回生電流が流れる。これにより、回生電流が第１コンデンサ２１に回生され、電磁石電流Ｉが、頂部から急峻な勾配（以下「第３の傾き」という）で一気に低下していく。
【００５２】
なお、フェイズＩＶでは、第２電流源３の第１スイッチング素子３５ａをＯＮに設定し、第２電流源３の第４スイッチング素子３５ｄをＯＦＦに設定してもよい。この場合、回生電流は、第２電流源３の第４出力端→第２電流源３の第３スイッチング素子３５ｃ（ダイオード）→第２電流源３の第１スイッチング素子３５ａ→第２電流源３の第３出力端→・・・の経路で流れる。
【００５３】
（フェイズＶ）
フェイズＶは、スローダウンフェイズである。フェイズＶでは、第１コンデンサ２１への回生を停止し、電磁石５の逆起電圧Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）による回生電流を第２コンデンサ３１および第３コンデンサ３３に回生させることにより、電磁石電流Ｉが緩やかに立ち下げられる。
【００５４】
より詳しくは、フェイズＶでは、第２電流源３の第４出力端→第２電流源３の第３スイッチング素子３５ｃ（ダイオード）→第２コンデンサ３１→第２電流源３の第２スイッチング素子３５ｂ（ダイオード）→第２電流源３の第３出力端→第１電流源２の第２出力端→第１電流源２の第４スイッチング素子２５ｄ→第１電流源２の第２スイッチング素子２５ｂ（ダイオード）→第１電流源２の第１出力端の経路と、・・・→第２電流源３の第３スイッチング素子３５ｃ（ダイオード）→第２電流源３の第５スイッチング素子３５ｅ→第３コンデンサ３３→第２電流源３の第２スイッチング素子３５ｂ（ダイオード）→・・・の経路で回生電流が流れる。
【００５５】
これにより、回生電流が、第２コンデンサ３１および第３コンデンサ３３に回生され、電磁石電流Ｉが、第３の傾きよりも緩やかな勾配（以下「第４の傾き」という）で低下していく。電磁石電流Ｉの勾配が緩やかになると、電磁石５と第２電流源３との間で発生する共振のエネルギーは小さくなるので、図４（Ｂ）に示すように、電磁石電流Ｉ立ち下げのゼロクロス時における振動は抑制（例えば、頂部における電流値の０．１％以下に抑制）される。
【００５６】
なお、フェイズＶでは、第１電流源２の第１スイッチング素子２５ａをＯＮに設定し、第１電流源２の第４スイッチング素子２５ｄをＯＦＦに設定してもよい。この場合、回生電流は、・・・→第１電流源２の第２出力端→第１電流源２の第３スイッチング素子２５ｃ（ダイオード）→第１電流源２の第１スイッチング素子２５ａ→第１電流源２の第１出力端→・・・の経路で流れる。
【００５７】
［充電電源制御部の動作］
まず、図２を参照して、充電電源制御部７の動作の概要を説明する。
【００５８】
充電電源制御部７では、フェイズＩＩ〜フェイズＩＶにおいて、電流センサ８により測定された立ち上げ直後（図３（Ｃ）の時間ｔ1）における電磁石電流Ｉ1、立ち下げ直前（図３（Ｃ）の時間ｔ2）における電磁石電流Ｉ2、立ち上げ直後および立ち下げ直前とは異なる頂部（図３（Ｃ）の時間ｔ5）における電磁石電流Ｉ3の電流値が、差分算出部７１に入力される。
【００５９】
差分算出部７１は、これらの電流値（実測値）と、ＰＬＣ７３から出力されＦＰＧＡ７２でＤ／Ａ変換された電磁石電流Ｉの設定値（目標値）との差分を算出し、算出した差分を反転増幅してＦＰＧＡ７２に出力する。ＦＰＧＡ７２は、反転増幅された差分をＡ／Ｄ変換し、ＰＬＣ７３に出力する。なお、電磁石電流Ｉの設定値（目標値）は、オペレータにより予め設定される。
【００６０】
ＰＬＣ７３は、記憶部７４を参照しつつ、ＦＰＧＡ７２から出力された差分に基づいて後述するフィードバック制御を行い、第１〜第３コンデンサ２１、３１、３３の充電電圧（第１電圧、第２電圧、第３電圧）の設定値を定め、該設定値に応じた出力電圧指令値を各充電電源２０、３０、３２に出力する。
【００６１】
［フィードバック制御］
続いて、図５〜図８を参照して、ＰＬＣ７３で行われるフィードバック制御について具体的に説明する。ＰＬＣ７３では、ＦＰＧＡ７２から出力された差分Ｉdiff1、Ｉdiff2、Ｉdiff3をきっかけとして、フィードバック制御が開始される。
【００６２】
図５に示すように、ＰＬＣ７３は、まず差分入力の有無を判定する（Ｓ１）。ＰＬＣ７３は、ＦＰＧＡ７２から出力された電磁石電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3の各差分Ｉdiff1、Ｉdiff2、Ｉdiff3が入力されていない場合は、差分入力なしと判定し（Ｓ１でＮｏ）、各差分Ｉdiff1、Ｉdiff2、Ｉdiff3が入力されるまで差分入力の判定（Ｓ１）を繰り返す。
【００６３】
一方、各差分Ｉdiff1、Ｉdiff2、Ｉdiff3が入力されると、ＰＬＣ７３は、差分入力ありと判定し（Ｓ１でＹｅｓ）、電流値判定手段７３ａにより、電磁石電流Ｉ1が所定の範囲に含まれているか否かの第１判定を行い、第１コンデンサ２１の充電電圧（第１電圧）の設定値を補正する必要があるか否かを判断する（Ｓ２、Ｓ５、Ｓ８）。本実施形態では、電磁石電流Ｉ1の差分Ｉdiff1の絶対値が後述する範囲Ｒ1、Ｒ2またはＲ3に含まれているか否かにより、電磁石電流Ｉ1が所定の範囲に含まれているか否かを判定する。
【００６４】
図６に示すように、記憶部７４には、第１判定および後述する第２、第３判定で用いられる複数の範囲Ｒ1、Ｒ2、・・・Ｒ9と、第１〜第３電圧の補正に用いられる複数の補正量Ｋ1、Ｋ2、・・・Ｋ9とが格納されている。本実施形態における各範囲Ｒ1、Ｒ2、・・・Ｒ9の境界値Ｉset1、Ｉset2、Ｉset3は、それぞれ頂部における電磁石電流Ｉの設定値（目標値）×１０％、上記設定値×１％、上記設定値×０．１％に設定されている。また、第１電圧の補正に用いられる補正量Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3は、範囲が狭いほど小さくなるように各範囲Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3に１対１で関連付けられている。第２電圧の補正に用いられる補正量Ｋ4、Ｋ5、Ｋ6および第３電圧の補正に用いられる補正量Ｋ7、Ｋ8、Ｋ9も、同様に各範囲Ｒ4、Ｒ5、・・・Ｒ9に１対１で関連付けられている。
【００６５】
ステップＳ２では、電流値判定手段７３ａにより、電磁石電流Ｉ1の差分Ｉdiff1の絶対値が範囲Ｒ1に含まれているか否か、すなわち、差分Ｉdiff1が設定値の１０％を超えるか否かの１回目の第１判定が行われる。電流値判定手段７３ａは、差分Ｉdiff1の絶対値が範囲Ｒ1に含まれている（設定値の１０％を超える）と判定した場合、第１電圧の設定値の補正が必要と判断し（Ｓ２でＹｅｓ）、差分Ｉdiff1の絶対値が範囲Ｒ1に含まれていない（設定値の１０％以下）と判定した場合、補正は不要と判断する（Ｓ２でＮｏ）。
【００６６】
ステップＳ２において補正が必要と判断されると（Ｓ２でＹｅｓ）、ＰＬＣ７３は、記憶部７４を参照して、範囲Ｒ1に関連付けられた補正量Ｋ1を第１電圧の設定値に加算または減算することで第１電圧の設定値を補正し、補正後の設定値を新たな設定値として定める（Ｓ３）。なお、補正量Ｋ1を加算するか減算するかは、電磁石電流Ｉ1の差分Ｉdiff1の極性によって決まる。
【００６７】
第１電圧の新たな設定値が定められると、ＰＬＣ７３は、第１コンデンサ２１の充電電圧（第１電圧）が新たな設定値になるように、第１充電電源２０の出力電圧指令値を決定し、該出力電圧指令値を第１充電電源２０に出力する（Ｓ４）。本実施形態では、第１電圧の新たな設定値が第１充電電源２０の出力電圧指令値になる。
【００６８】
第１充電電源２０の出力電圧指令値が出力されると、ＰＬＣ７３は、次の電磁石電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3の各差分Ｉdiff1、Ｉdiff2、Ｉdiff3が入力されるまで、再び差分入力の有無を判定（Ｓ１）を繰り返す。すなわち、本実施形態に係る電磁石用電源装置１Ａでは、一のパルスに対して最大１回の補正が行われることとなる。
【００６９】
一方、ステップＳ２において補正が不要と判断されると（Ｓ２でＮｏ）、電流値判定手段７３ａは、電磁石電流Ｉ1の差分Ｉdiff1の絶対値が範囲Ｒ2に含まれるか否か、すなわち、差分Ｉdiff1が設定値の１０％〜１％の範囲内に含まれているか否かの２回目の第１判定を行い、第１電圧の設定値の補正が必要か否かの判断を行う（Ｓ５）。
【００７０】
ステップＳ５において補正が必要と判断されると（Ｓ５でＹｅｓ）、ＰＬＣ７３は、範囲Ｒ2に関連付けられた補正量Ｋ2を第１電圧の設定値に加算または減算することで第１電圧の設定値を補正し（Ｓ６）、補正後の新たな設定値に応じた第１充電電源２０の出力電圧指令値を出力し（Ｓ７）、再び差分入力の有無を判定する（Ｓ１）。
【００７１】
一方、ステップＳ５において補正が不要と判断されると（Ｓ５でＮｏ）、電流値判定手段７３ａは、電磁石電流Ｉ1の差分Ｉdiff1の絶対値が範囲Ｒ3に含まれるか否か、すなわち差分Ｉdiff1が設定値の１％〜０．１％の範囲内に含まれているか否かの３回目の第１判定が行い、第１電圧の設定値の補正が必要か否かの判断を行う（Ｓ８）。
【００７２】
ステップＳ８において補正が必要と判断されると（Ｓ８でＹｅｓ）、ＰＬＣ７３は、範囲Ｒ3に関連付けられた補正量Ｋ3を第１電圧の設定値に加算または減算することで第１電圧の設定値を補正し（Ｓ９）、補正後の新たな設定値に応じた第１充電電源２０の出力電圧指令値を出力し（Ｓ１０）、再び差分入力の有無を判定する（Ｓ１）。
【００７３】
一方、ステップＳ８において補正が不要と判断されると（Ｓ８でＮｏ）、ＰＬＣ７３は、第１電圧の設定値を補正することなく、直前の設定値を新たな設定値として定め（Ｓ１１）、第１充電電源２０の出力電圧指令値を出力する（Ｓ１２）。
【００７４】
次いで、図７に示すように、電流値判定手段７３ａは、電磁石電流Ｉ2の差分Ｉdiff2の絶対値が所定の範囲Ｒ4、Ｒ5またはＲ6に含まれているか否かの第２判定を行い、第２コンデンサ３１の充電電圧（第２電圧）の設定値の補正が必要か否かの判断を行う（Ｓ１３、Ｓ１６、Ｓ１９）。第２判定は、第１判定と同様に、段階的に狭くした範囲Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6を用いて最大３回行われる。
【００７５】
ステップＳ１３、Ｓ１６、Ｓ１９において補正が必要と判断されると（Ｓ１３、Ｓ１６、Ｓ１９でＹｅｓ）、ＰＬＣ７３は、範囲Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6に関連付けられた補正量Ｋ4、Ｋ5、Ｋ6を第２電圧の設定値に加算または減算することで第２電圧の設定値を補正し（Ｓ１４、Ｓ１７、Ｓ２０）、補正後の新たな設定値に応じた第２充電電源３０の出力電圧指令値を出力し（Ｓ１５、Ｓ１８、Ｓ２１）、再び差分入力の有無を判定する（Ｓ１）。
【００７６】
一方、ステップＳ１３、Ｓ１６、Ｓ１９のすべてにおいて補正が不要と判断されると（Ｓ１９でＮｏ）、ＰＬＣ７３は、第２電圧の設定値を補正することなく（Ｓ２２）、第２充電電源３０の出力電圧指令値を出力する（Ｓ２３）。
【００７７】
次いで、図８に示すように、電流値判定手段７３ａは、電磁石電流Ｉ3の差分Ｉdiff3の絶対値が所定の範囲Ｒ7、Ｒ8またはＲ9に含まれているか否かの第３判定を行い、第３コンデンサ３３の充電電圧（第３電圧）の設定値の補正が必要か否かの判断を行う（Ｓ２４、Ｓ２７、Ｓ３０）。第３判定は、第１判定および第２判定と同様に、段階的に狭くした範囲Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9を用いて最大３回行われる。
【００７８】
ステップＳ２４、Ｓ２７、Ｓ３０において補正が必要と判断されると（Ｓ２４、Ｓ２７、Ｓ３０でＹｅｓ）、ＰＬＣ７３は、範囲Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9に関連付けられた補正量Ｋ7、Ｋ8、Ｋ9を第３電圧の設定値に加算または減算することで第３電圧の設定値を補正し（Ｓ２５、Ｓ２８、Ｓ３１）、補正後の新たな設定値に応じた第３充電電源３２の出力電圧指令値を出力し（Ｓ２６、Ｓ２９、Ｓ３２）、再び差分入力の有無を判定する（Ｓ１）。
【００７９】
一方、ステップＳ２４、Ｓ２７、Ｓ３０のすべてにおいて補正が不要と判断されると（Ｓ３０でＮｏ）、ＰＬＣ７３は、第３電圧の設定値を補正することなく（Ｓ３３）、第３充電電源３２の出力電圧指令値を出力し（Ｓ３４）、再び差分入力の有無を判定する（Ｓ１）。
【００８０】
結局、ＰＬＣ７３で行われるフィードバック制御によれば、最初に第１電圧の設定値が定められ（Ｓ１１）、電磁石電流Ｉ1の電流値が決定される。次いで、第２電圧の設定値が定められ（Ｓ１４、Ｓ１７、Ｓ２０、Ｓ２２）、電磁石電流Ｉ2の電流値が決定される。第２電圧の設定値が定められたことにより、第１電圧の設定値の補正が必要になった場合は、図５に示すフローに従って第１電圧の設定値が補正される（Ｓ３、Ｓ６、Ｓ９）。第１電圧の設定値が定まり（Ｓ１１）、第２電圧の設定値も定まった場合は（Ｓ２２）、最後に、第３電圧の設定値が定められる（Ｓ２５、Ｓ２８、Ｓ３１、Ｓ３３）。第３電圧の設定値を定めたことにより、第２電圧の設定値の補正が必要になった場合は、図５に示すフローに従って第１電圧の設定値が定められた後に図６に示すフローに従って第２電圧の設定値が補正される（Ｓ１４、Ｓ１７、Ｓ２０）。
【００８１】
すなわち、本実施形態に係る電磁石用電源装置１Ａによれば、長時間の使用により電磁石電流Ｉの電流値が低下した場合には、ＰＬＣ７３で行われるフィードバック制御により、一のパルスに対して最大１回の補正が行われ、第１電圧、第２電圧、第３電圧の順に新たな設定値が定められ、第１〜第３電圧が補正後の新たな設定値になるように各充電電源２０、３０、３２の出力電圧が制御される。したがって、本実施形態に係る電磁石用電源装置１Ａによれば、図９に示すように、長時間安定して所望の電磁石電流（パルス状電流）Ｉを得ることができる。
【００８２】
［変形例］
以上、本発明に係る電磁石用電源装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではない。
【００８３】
図１０に、本発明の変形例に係る電磁石用電源装置１Ｂを示す。電磁石用電源装置１Ｂは、第２電流源３ではなく、第２電流源４を備えている点において、上記実施形態に係る電磁石用電源装置１Ａと異なっている。
【００８４】
第２電流源４は、第３電圧（例えば、１００Ｖ）を出力する第３充電電源４２と、第３電圧で充電される第３コンデンサ４３と、第４電圧（例えば、数十Ｖ）を出力する第４充電電源４０と、第３電圧および第４電圧の和電圧（例えば、百数十Ｖ）である第２電圧で充電される第２コンデンサ４１と、第３コンデンサ４３に直列接続された整流素子４４と、Ｈブリッジ接続された４つのスイッチング素子４５ａ〜４５ｄと、整流素子４４に並列接続された第５スイッチング素子４５ｅとを備えている。ただし、上記実施形態と同様、第２電流源４の第２スイッチング素子４５ｂおよび第３スイッチング素子４５ｃは、ＯＮ（導通）／ＯＦＦ（非導通）を切り替えることがなく、制御部６により制御する必要がないため、ダイオードでまかなうことができ、駆動回路４６は不要である。
【００８５】
電磁石用電源装置１Ｂでは、第２コンデンサ４１が第３電圧および第４電圧の和電圧である第２電圧で充電されるので、充電電源制御部７は、図７のステップＳ１５、Ｓ１８、Ｓ２１、Ｓ２３において、第２コンデンサ４１の充電電圧（第２電圧）がステップＳ１４、Ｓ１７、Ｓ２０、Ｓ２２で定めた設定値になるように、第３充電電源４２および第４充電電源４０の各出力電圧指令値を決定し、該出力電圧指令値を第３充電電源４２および第４充電電源４０に出力する。これにより本変形例に係る電磁石用電源装置１Ｂでは、上記実施形態と同様、長時間安定して所望の電磁石電流Ｉを得ることができる。
【００８６】
また、上記実施形態では、頂部における電磁石電流Ｉ3の電流値として、立ち上げ直後の過渡的な変化がほぼ収まった時点（図３（Ｃ）の時間ｔ5）における電流値を用いたが、立ち上げ直後および立ち下げ直前とは異なる頂部における２点以上の電流値の平均値を用いてもよい。
【００８７】
上記実施形態では、第１〜第３判定をいずれも３回行っているが、判定回数は減らしてもよいし、増やしてもよい。なお、判定回数を増やす場合には、一の電磁石電流Ｉが生成されてから次の電磁石電流Ｉが生成される前（フェイズＩＩに移行する前）までに、すべての判定を完了させる必要がある。
【００８８】
上記実施形態における第１判定で用いられる範囲Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は、段階的に狭くなるのであれば任意に変更でき、補正量Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3も、段階的に小さくなるのであれば、任意に変更できる。また、第２、第３判定で用いられる範囲Ｒ4、Ｒ5、・・・Ｒ9および補正量Ｋ4、Ｋ5、・・・Ｋ9も、同様に変更できる。
【００８９】
上記実施形態では、第１〜第３判定において、電磁石電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3が所定の範囲に含まれているか否かを、電磁石電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3の各差分Ｉdiff1、Ｉdiff2、Ｉdiff3の絶対値が所定の範囲Ｒ1〜Ｒ9に含まれているか否かにより判定しているが、他の方法により判定してもよい。
【００９０】
上記実施形態では、第２電流源３に第５スイッチング素子３５ｅを設け、フェイズＶにおいて回生電流を第２コンデンサ３１および第３コンデンサ３３に回生させているが、第５スイッチング素子３５ｅを設けることなく、回生電流を第２コンデンサ３１だけに回生させてもよい。
【００９１】
上記実施形態では、異なる電圧で予め充電された２つのコンデンサ（第２コンデンサ３１、第３コンデンサ３３）の放電電流により電磁石電流Ｉの頂部における電流値を一定に維持したが、電磁石電圧波形を理想とする電磁石電圧波形により近似させるという観点から、コンデンサの数は３つ以上とし、電磁石電圧の傾きを２回以上、切り替えることがより好ましい。コンデンサの数を３つ以上とする場合、充電電源制御部７では、例えば、図７のステップＳ１４、Ｓ１７、Ｓ２０、Ｓ２２において、第２電流源３に含まれるコンデンサのうち最も充電電圧が高くなるコンデンサの充電電圧の設定値を定め、かつ図８のステップＳ２５、Ｓ２８、Ｓ３１、Ｓ３３において、第２電流源３における残りのコンデンサの充電電圧の設定値を定めてもよい。
【００９２】
上記実施形態に係る電磁石用電源装置１Ａでは、充電電源制御部７がステップＳ２〜Ｓ３４の制御を行うか否かを選択できるスイッチを設け、ステップＳ１とステップＳ２の間において上記スイッチのＯＮ／ＯＦＦを判定するステップを追加してもよい。かかるステップでスイッチＯＮと判定された場合には、上述したようにステップＳ２〜Ｓ３４の制御が行われ、スイッチＯＦＦと判定された場合には、第１〜３電圧の設定値を補正することなく、各充電電源２０、３０、３２の出力電圧指令値を出力し、再び差分入力の有無を判定する（Ｓ１）よう構成できる。
【００９３】
上記実施形態における第１電流源２のスイッチング素子２５ａ〜２５ｄおよび第２電流源３のスイッチング素子３５ａ〜３５ｅは、いずれもＩＧＢＴとダイオードの並列回路で構成することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１Ａ、１Ｂ    電磁石用電源装置
２    第１電流源
３、４    第２電流源
５    電磁石
６    制御部
７    充電電源制御部
８    電流センサ（電流値測定手段）
２０    第１充電電源
２１    第１コンデンサ
２５ａ〜２５ｄ  第１電流源の第１〜第４スイッチング素子
２６、３６、４６    駆動回路
３０    第２充電電源
３１、４１    第２コンデンサ
３２、４２    第３充電電源
３３、４３    第３コンデンサ
３４、４４    整流素子
３５ａ〜３５ｄ、４５ａ〜４５ｄ、  第２電流源の第１〜第４スイッチング素子
３５ｅ、４５ｅ、    第２電流源の第５スイッチング素子
４０    第４充電電源
７１    差分算出部
７２    ＦＰＧＡ
７３    ＰＬＣ
７３ａ    電流値判定手段
７４    記憶部
【図１】
2014116408.tif 000004
【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】
2014116408.tif 000010
【図８】
2014116408.tif 000011
【図９】
2014116408.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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