(57)【要約】      （修正有）【課題】経年的にイオン加速装置の安定制御領域が変動しても放電振動を安定的に制御できる電源装置を得ること。【解決手段】電源装置１００は、アノード電極１２と、前記アノード電極に隣接して配され電流に応じて磁場を発生させる磁場発生部１１と、前記アノード電極側から前記アノード電極と前記磁場発生部との間の１８チャネル空間にガスを供給する供給部１５とを有するイオン加速装置１０を制御する電源装置であって、前記イオン加速装置は、前記チャネル空間に供給された電子をホール効果により前記ガスに作用させて前記チャネル空間内でイオン加速を行い、前記電源装置は、前記磁場発生部に供給する電流を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記磁場発生部の少なくとも一部に供給される電流が、直流電流に交流電流が重畳された電流波形を有するように制御する。【選択図】図１
2014005762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード電極と、前記アノード電極に隣接して配され電流に応じて磁場を発生させる磁場発生部と、前記アノード電極側から前記アノード電極と前記磁場発生部との間のチャネル空間にガスを供給する供給部とを有するイオン加速装置を制御する電源装置であって、
前記イオン加速装置は、前記チャネル空間に供給された電子をホール効果により前記ガスに作用させて前記チャネル空間内でイオン加速を行い、
前記電源装置は、前記磁場発生部に供給する電流を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記磁場発生部の少なくとも一部に供給される電流が、直流電流に交流電流が重畳された電流波形を有するように制御する
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
アノード電極と、前記アノード電極に隣接して配され電流に応じて磁場を発生させる磁場発生部と、前記アノード電極側から前記アノード電極と前記磁場発生部との間のチャネル空間にガスを供給する供給部とを有するイオン加速装置を制御する電源装置であって、
前記イオン加速装置は、前記チャネル空間に供給された電子をホール効果により前記ガスに作用させて前記チャネル空間内でイオン加速を行い、
前記磁場発生部は、第１の磁場発生要素と第２の磁場発生要素とを有し、
前記電源装置は、前記磁場発生部に供給する電流を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記第１の磁場発生要素に直流電流が供給され、前記第２の磁場発生要素に交流電流が供給されるように制御する
ことを特徴とする電源装置。
【請求項３】
前記交流電流の周波数は、前記イオン加速装置の放電振動の周波数近傍の値を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記磁場発生部の前記少なくとも一部を含む磁気回路における少なくとも一部は、高周波用の磁性材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項５】
前記磁場発生部の前記第２の磁場発生要素を含む磁気回路における少なくとも一部は、高周波用の磁性材料で形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項６】
前記交流電流の波形は、三角波である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記磁場発生部に供給される電流の制御と並行して、前記アノード電極に印加される電圧が、直流電圧に前記交流電流と同じ周波数の交流電圧が重畳された電圧波形を有するように制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項８】
前記イオン加速装置は、ＴＡＬ（Ｔｈｒｕｓｔｅｒ  ｗｉｔｈ  Ａｎｏｄｅ  Ｌａｙｅｒ）型のホールスラスタである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホールスラスタは、環状の放電空間（チャネル空間）の一方（アノード電極側）からガスを導入し、放電空間内でガスをイオン化して加速し、放電空間の他方（カソード側）に出力する。このイオンの出力の反作用によってホールスラスタの推力が得られる。環状の放電空間には径方向に磁界が形成されており、カソードから放出され環状の放電空間に入った電子は、磁界の磁束によるホール効果のために、環状の放電空間の周方向にドリフトする。これによって、電子がガスを電離（イオン化）させてイオンが生成される。また、環状の放電空間には軸方向に電界が形成されているが、電子はホール効果により軸方向の動きが抑制されるので、生成されたイオンが選択的に軸方向に加速される。
【０００３】
ホールスラスタを安定に動作させる上での問題の１つとして、放電振動現象の発生が挙げられる。放電振動現象に関しては、いくつかの種類の振動現象があるが、そのうち、１０ｋＨｚ前後の周波数でアノード電流の電流波形が振動する放電振動と呼ばれる現象がある。放電振動は、ホールスラスタを搭載したシステムの安定性、信頼性および耐久性に重大な影響を及ぼす。このため、この放電振動を安定に制御することが必要である。
【０００４】
特許文献１には、アノード電極、磁場生成用コイル、及びガス流量調節器を有するホールスラスタを制御する電源装置において、アノード電流の振動の強さがアノード電圧とガス流量とコイル電流とに関係付けられた関数を実験的に得て、この関数に従ってアノード電圧とガス流量とコイル電流とを制御することが記載されている。これにより、特許文献１によれば、アノード電流の振動（放電振動）を抑制することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１７７６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されているように、アノード電圧とガス流量とコイル電流との組み合わせで、放電振動が十分に少なくなる安定制御領域が存在する。この安定制御領域の内部でアノード電圧とガス流量とコイル電流とを制御することで、放電振動の生じない安定な動作が可能になる。たとえばアノード電圧およびガス流量をある値に設定した場合、コイル電流を安定制御領域に設定することで、安定動作が可能になる。
【０００７】
しかしながら、この安定制御領域は、チャネル空間を形成する隔壁であるスラスタチャネルの状態に強く依存するため、ホールスラスタ（イオン加速装置）を長時間動作させた場合、この安定制御領域が変化してしまう。この経年的な変化は、１つにはスラスタチャネルの磨耗に起因する。
【０００８】
特許文献１に記載の技術は、ホールスラスタ及び電源装置の出荷前に、アノード電流の振動の強さがアノード電圧とガス流量とコイル電流とに関係付けられた関数を実験的に得て、電源装置に設定しておくものであると考えられる。このため、ホールスラスタ及び電源装置の出荷後に、ホールスラスタを長時間動作させてスラスタチャネルが経年的に変化した場合、放電振動の生じ方が大きく変化してしまい、スラスタを安定に動作させることが困難になる可能性がある。
【０００９】
この傾向は、アノードレイヤー型のホールスラスタについて特に顕著である。ホールスラスタには通常ＳＰＴ型（Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  Ｐｌａｓｍａ  Ｔｈｒｕｓｔｅｒ）と呼ばれるマグネティックレイヤー型と、ＴＡＬ型（Ｔｈｒｕｓｔｅｒ  ｗｉｔｈ  Ａｎｏｄｅ  Ｌａｙｅｒ）と呼ばれるアノードレイヤー型の２種類があるが、ＴＡＬ型は性能は良いものの、ＳＰＴ型と比較して放電振動の抑制が難しく、実用化されていない。経年的に安定制御領域が変動しても放電振動を制御して十分に安定に動作できる方法があれば、原理的に性能の良いＴＡＬ型ホールスラスタの実用化が大きく前進することになる。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、経年的にイオン加速装置の安定制御条件が変化してもスラスタを安定に動作できる電源装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる電源装置は、アノード電極と、前記アノード電極に隣接して配され電流に応じて磁場を発生させる磁場発生部と、前記アノード電極側から前記アノード電極と前記磁場発生部との間のチャネル空間にガスを供給する供給部とを有するイオン加速装置を制御する電源装置であって、前記イオン加速装置は、前記チャネル空間に供給された電子をホール効果により前記ガスに作用させて前記チャネル空間内でイオン加速を行い、前記電源装置は、前記磁場発生部に供給する電流を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記磁場発生部の少なくとも一部に供給される電流が、直流電流に交流電流が重畳された電流波形を有するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コイル電流を周期的に変動させることができ、スラスタチャネルの状態によらず、コイル電源のパルス動作に同期してアノード電流を振動動作させることができる。これにより、経年的にイオン加速装置の安定制御条件が変化してもスラスタを安定に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる電源装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１におけるイオン加速装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１における放電振動の現象を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１における安定制御領域を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１にかかる電源装置の動作を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１にかかる電源装置の動作を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１にかかる電源装置の動作を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態２にかかる電源装置の動作を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態２にかかる電源装置の動作を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態４にかかる電源装置の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態５にかかる電源装置の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態６にかかる電源装置の構成を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１〜６の変形例における交流電流生成回路の構成を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態１〜６の変形例における交流電流生成回路の構成を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態１〜６の変形例におけるイオン加速装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる電源装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
実施の形態１にかかる電源装置１００について説明する。図１は、電源装置１００の構成を示す図である。
【００１６】
電源装置１００は、イオン加速を行うための放電機器であるイオン加速装置１０に用いる電源装置である。イオン加速装置１０は、例えば、人工衛星などに搭載される電気推進装置であり、例えば、図１に示すようなＳＰＴ型（Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  Ｐｌａｓｍａ  Ｔｈｒｕｓｔｅｒ）のホールスラスタである。
【００１７】
電源装置１００は、イオン加速装置１０及びカソード部２０を制御する。カソード部２０は、電子を発生させてイオン加速装置１０へ供給する。イオン加速装置１０は、供給された電子を用いてイオンを発生させ加速させる。
【００１８】
イオン加速装置１０は、例えば、環状の装置であり（図２参照）、図１では、イオン加速装置１０の中心軸を通り、中心軸に平行な面でのイオン加速装置１０の断面図を示し、図２では、イオン加速装置１０を図１のＡ−Ａ線で切った場合の断面図を示している。
【００１９】
イオン加速装置１０は、図１及び図２に示すように、アノード電極１２、磁場発生部１１、ガス供給部１５、チャネル内壁１６、及びチャネル外壁１７を有する。
【００２０】
アノード電極１２は、例えば、中空円盤状の導体板で形成されている。アノード電極１２は、イオン加速装置１０の軸方向におけるガス供給部１５側に配されている。アノード電極１２は、アノード電極１２と磁場発生部１１との間の環状のチャネル空間１８に面している。
【００２１】
アノード電極１２は、電源装置１００から供給されるアノード電流Ｉａと、電源装置１００により印加されるアノード電圧Ｖａとに従って、アノード電極１２からイオン加速装置１０の軸方向に沿って離れる電界を発生させる。
【００２２】
磁場発生部１１は、アノード電極１２に隣接した位置に配されている。すなわち、磁場発生部１１は、内部コイル１３、外部コイル１４、ヨーク３２、及びポールピース１９を有する。内部コイル１３は、アノード電極１２の内側でアノード電極１２に隣接し、例えば、アノード電極１２の内側からイオン加速装置１０の軸方向に沿ってカソード部２０側に延びた略円柱形状を有している。外部コイル１４は、アノード電極１２の外側でアノード電極１２に隣接し、例えば、アノード電極１２の外側からイオン加速装置１０の軸方向に沿ってカソード部２０側に延びた略円筒形状のものが、一般に複数個、チャネル外壁１７の外側に配置されている。
【００２３】
内部コイル１３及び外部コイル１４は、ポールピース１９を介してそれぞれ電源装置１００から供給されるコイル電流Ｉｃに従って、環状のチャネル空間１８を径方向に貫く磁場を発生させる。ポールピース１９は、チャネル空間１８の出力端近傍において、内部コイル１３及び外部コイル１４に対応して設けられている。ポールピース１９は、例えば、内部コイル１３及び外部コイル１４におけるチャネル空間１８の出力端側を覆う。
【００２４】
ガス供給部１５は、アノード電極１２側から環状のチャネル空間１８にガスを供給する。すなわち、ガス供給部１５は、イオン化させるべきガスをチャネル空間１８に供給する。イオン化させるべきガスは、例えば、Ｘｅガスである。
【００２５】
ガス供給部１５は、例えば、供給管１５ａ及びガス流量調節器１５ｂを有する。供給管１５ａは、アノード電極１２に設けられた供給口１５ａ１を介してチャネル空間１８に連通されている。ガス流量調節器１５ｂは、ガス供給源（図示せず）と供給管１５ａとの間に設けられ、ガス供給源から供給管１５ａへ導かれるガスの流量を調節する。ガス流量調節器１５ｂは、例えば、開度を調整可能な調整弁である。
【００２６】
チャネル内壁１６は、アノード電極１２の内側側方からイオン加速装置１０の軸方向に沿ってカソード部２０側に延びた略円筒形状を有している。
【００２７】
チャネル外壁１７は、アノード電極１２の外側側方からイオン加速装置１０の軸方向に沿ってカソード部２０側に延びた略円筒形状を有している。
【００２８】
カソード部２０は、イオン加速装置１０の略軸方向に沿ってアノード電極１２から離間した位置に配されている。カソード部２０は、チャネル空間１８の出力端に隣接した位置に配されている。
【００２９】
カソード部２０は、例えば、ホローカソード２１、供給管２２、及びガス流量調節器２３を有する。供給管２２は、ホローカソード２１内の空間に連通されている。ガス流量調節器２３は、ガス供給源（図示せず）と供給管２２との間に設けられ、ガス供給源から供給管２２へ導かれるガスの流量を調節する。ガス流量調節器２３は、例えば、開度を調整可能な調整弁である。すなわち、供給管２２及びガス流量調節器２３は、電子を発生させるために用いるガスをホローカソード２１内の空間に供給する。電子を発生させるために用いるガスは、例えば、Ｘｅガスである。ホローカソード２１は、その空間に面した位置にヒータ２１ａを有し、供給されたガスをヒータ２１ａで加熱して電子を発生させる。ホローカソード２１は、発生させた電子をチャネル空間１８内及びチャネル空間１８の出力端近傍へ供給する。
【００３０】
チャネル空間１８は、チャネル内壁１６、チャネル外壁１７、及びアノード電極１２に囲まれて形成された例えば略円筒状の空間である。このチャネル空間１８の一方（図１の下方）からチャネル空間１８内にガス供給部１５によりガスが供給される。このとき、カソード部２０からチャネル空間１８内に電子も供給され、供給された電子は、磁場発生部１１で発生された径方向の磁界の磁束によるホール効果のために、環状のチャネル空間１８内を周方向にドリフトする。これによって、電子がガスを電離（イオン化）させてイオンを生成する。
【００３１】
チャネル空間１８内でガスが電離（イオン化）されて生成されたイオンは、アノード電極１２で発生された軸方向の電界により加速され、他方（図１の上方）から出力される。このイオンの出力の反作用によってイオン加速装置１０の推力が得られる。
【００３２】
イオンを加速するために、アノード電極１２にアノード電流Ｉａが供給され、それに応じて、陰極であるホローカソード２１とアノード電極１２との間にアノード電圧Ｖａが印加される。イオンを選択的かつ効率的に加速するために、電子は、上記のホール効果により軸方向の動きが抑制され環状のチャネル空間１８内に閉じ込められる。
【００３３】
この磁場は、環状のチャネル空間１８の内部および外部に設けられた電磁石すなわち内部コイル１３及び外部コイル１４によって形成され、チャネル空間１８の出口付近のポールピース１９によって、円環の半径方向にほぼ均一に印加されるように設計されている。内部コイル１３、外部コイル１４、ヨーク３２、及びポールピース１９を含む磁気回路の設計によって、例えば、チャネル空間１８の出口付近の磁束密度が例えば最も高くなるように設計されている。
【００３４】
電磁石は内部（内部コイル１３）だけ、あるいは外部（外部コイル１４）だけ、あるいは一部が永久磁石で構成されている場合もある。一般には、内部および外部の電磁石に流れるコイル電流Ｉｃによって磁束密度を変化させる。このとき、コイル電流Ｉｃは、直流電流によって駆動され、この電流源の電流を制御することによってチャネル内部に形成される磁束密度を制御することが一般的である。
【００３５】
イオン加速装置１０（例えば、ホールスラスタ）は、イオンを選択的に加速して噴射するものであるので、同時に電子を噴射して電気的中性を保つための電子源が必要である。図１に示すホローカソード２１がこの電子源である。イオン加速装置１０のアノード電極１２には、ホローカソード２１に対して例えば２００〜３００Ｖ程度の正の電圧が印加され、この電位差によりチャネル空間１８内部に生じた電界によってイオンが加速される。このようなイオン加速装置１０のシステムでは、イオン加速装置１０およびカソード部２０を駆動し、制御するための電源および制御システムが必要である。
【００３６】
電源装置１００は、主電源１１０、電源処理部１２０、ガス制御部１３０、及び主制御部１４０を有する。主電源１１０は、主電源を発生させ、電源処理部１２０へ供給する。電源処理部１２０は、供給された主電源を用いて、所定の電源を生成しイオン加速装置１０及びガス制御部１３０へ供給する。ガス制御部１３０は、電源処理部１２０から供給された電源を用いて動作し、イオン加速装置１０及びカソード部２０におけるガスの流量を制御する。主制御部１４０は、主電源１１０、電源処理部１２０、及びガス制御部１３０の各部を全体的に制御する。
【００３７】
電源処理部１２０は、アノード電源１２２、内部コイル電源１２３、外部コイル電源１２４、ヒータ電源１２６、及びキーパ電源１２７を有する。ガス制御部１３０は、ガス流量制御装置１３１及びガス流量制御装置１３２を有する。
【００３８】
電源装置１００は、例えば、アノード電極１２と、磁場生成用コイルである内部コイル１３および外部コイル１４と、ガス流量調節器１５ｂとを制御する。アノード電源１２２は、アノード電極１２へアノード電圧Ｖａを印加する。コイル電源である内部コイル電源１２３および外部コイル電源１２４は、磁場生成用コイルである内部コイル１３および外部コイル１４へコイル電流Ｉｃを流す。ガス流量制御装置１３１は、ガス流量調節器１５ｂを介してガス流量を調整する。主制御部１４０は、アノード電極１２へ印加されるアノード電圧Ｖａと磁場生成用コイルである内部コイル１３および外部コイル１４へ流されるコイル電流Ｉｃとガス流量調節器１５ｂを介して流されるガス流量とを制御してイオン加速装置１０のイオン加速量を調整し、少なくともアノード電圧とコイル電流とに関係付けられた関数に従ってアノード電圧とコイル電流とガス流量とを制御する。
【００３９】
ガス流量制御装置１３１は、主制御部１４０からの指令に従ってイオン加速装置１０のガス導入部におけるガス流量を制御する。また、主制御部１４０からの指令に従って内部コイル電源１２３および外部コイル電源１２４は、内部コイル１３および外部コイル１４に流れるコイル電流Ｉｃを制御する。内部コイル１３および外部コイル１４には、通常は一定の直流電流であるコイル電流Ｉｃを流し、このコイル電流Ｉｃによってチャネル空間（イオン加速領域）１８内に一定の磁界が形成される。内部コイル電源１２３および外部コイル電源１２４によって、内部コイル１３に流れる電流および外部コイル１４に流れる電流は、それぞれ独立して設定することができ、これによってチャネル空間（イオン加速領域）１８内の磁束密度の微調整および磁界分布の微調整を行うことができる。
【００４０】
アノード電源１２２は、アノード電極１２に印加するアノード電圧を制御する。通常、定常運転時には、略一定値すなわち直流のアノード電圧Ｖａがアノード電極１２へ印加される。アノード電圧Ｖａによってイオンが加速され、イオン加速装置１０の推力が得られる。また、通常、アノード電圧Ｖａは１００〜４００Ｖの範囲の中で設定される。加速されたイオンによるイオン電流および放電空間内の電子の移動による電子電流は、回路上ではアノード電源１２２によって流されることになる。このため、アノード電源１２２は、イオン加速装置１０の推力を得るためのエネルギを供給する部分であり、イオン加速装置１０のシステムでは最も容量の大きな電源である。
【００４１】
電子源であるホローカソード２１は、ホローカソード２１に供給されるガスの流量を制御するためのガス流量制御装置１３２、ホローカソード２１の陰極を過熱するためのヒータ電源１２６、およびホローカソード２１からの電子の流れを安定に維持するためのキーパ電源１２７によって制御されている。
【００４２】
イオン加速装置１０を駆動するための主制御部１４０は、イオン加速装置１０を搭載する人工衛星のシステム（図示せず）または地上からの指令（図示せず）によって制御されている。本実施の形態では、主制御部１４０によって、少なくとも、アノード電源１２２、コイル電源１２３、１２４およびガス流量制御装置１３１、１３２が制御されている。
【００４３】
例えば、アノード電極１２とホローカソード２１との間には、上記のように直流のアノード電圧Ｖａが印加される。このとき、直流のアノード電圧Ｖａを印加しているにもかかわらず、アノード電極１２に供給されるアノード電流Ｉａが激しく振動するという現象が発生する。これがいわゆる放電振動の現象である。図３はその様子を示したものである。図３において、縦軸はアノード電圧Ｖａ及びアノード電流Ｉａそれぞれの振幅を示し、横軸は時間を示す。アノード電圧Ｖａは略一定値で安定しているがアノード電流Ｉａが大きく変動している。電源のインピーダンスが十分に大きくない場合は電流の変動の影響を受けてアノード電圧が若干変動するが、通常その変動は十分小さくなるように設計される。
【００４４】
この変動現象は理論的には詳細な説明が行われているが、そもそもの原因はイオン加速装置１０内部（チャネル空間１８内）の中性粒子の枯渇による電子密度の変動であり、非常に単純に言えば放電が点いたり消えたりしている、という現象である。この振動の周波数はイオン加速装置１０の放電に関するさまざまなパラメータに依存しており、したがって周波数はコイル電流やガス流量などの運用条件、スラスタチャネル（すなわち、チャネル空間を形成する隔壁）の状態、経年劣化などによって変動しうる。
【００４５】
さて、コイル電流Ｉｃはイオン加速装置１０のチャネル空間１８の内部に磁束を形成し、この磁束の強さが振動の強さに影響する。横軸にコイル電流Ｉｃすなわち磁束密度をとり、縦軸に放電振動の強さをとると、図４のような曲線になる。振動が少ない領域が安定制御領域ＳＣＲで、通常はこの安定制御領域ＳＣＲにコイル電流Ｉｃを制御することで、安定な動作を得る。
【００４６】
しかし、この安定制御領域ＳＣＲは、チャネル空間１８を形成する隔壁であるスラスタチャネル（すなわち、図１に示すチャネル内壁１６、チャネル外壁１７、及びアノード電極１２）の状態に強く依存するため、イオン加速装置１０を長時間動作させた場合、この安定制御領域ＳＣＲが変化あるいは消滅してしまう。安定制御領域ＳＣＲの経年的な変化は、１つにはスラスタチャネルの磨耗に起因する。
【００４７】
ここで、仮に、イオン加速装置１０、カソード部２０、及び電源装置１００を含むシステムの出荷前に、アノード電流の振動の強さがアノード電圧とガス流量とコイル電流とに関係付けられた関数を実験的に得て、電源装置１００に設定しておく場合を考えられる。この場合、イオン加速装置１０、カソード部２０、及び電源装置１００を含むシステムの出荷後に、イオン加速装置１０を長時間動作させてスラスタチャネル（チャネル内壁１６、チャネル外壁１７、及びアノード電極１２）が経年的に変化した場合、それに応じて、放電振動を抑制する安定制御領域ＳＣＲも変化してしまい、放電振動を安定的に制御することが困難になる傾向にある。
【００４８】
そこで、本実施の形態では、磁場発生部１１へ供給するコイル電流Ｉｃの一部または全部を、ある幅で変動させることを考える。すなわち、電源装置１００の主制御部１４０は、磁場発生部１１の少なくとも一部（例えば、内部コイル１３及び外部コイル１４の少なくとも一方）に供給されるコイル電流Ｉｃが、直流電流に交流電流が重畳された電流波形（図５〜図７参照）を有するように制御する。
【００４９】
コイル電流を変動させることは次のような効果がある。先にも述べたように、ホールスラスタのチャネル内部の放電生成領域では周期的に中性粒子が枯渇し、このため放電電流がパルス的に変動している。この状態で、その変動の周期と近い周期で磁場に強弱の変動を与えることで、まず、中性粒子が枯渇しそうになるときには磁場強度を上げて電子温度を抑制し、電子の流入を抑制することができる。一方、中性粒子が増加しそうになると磁場強度を下げて電子温度を上昇させ、電子の流入を助長する。磁場の強度を周期的に変動させてこのような動作を繰り返し行うことで、中性粒子の変動つまりは放電電流の変動を安定に生じさせることができ、ホールスラスタの性能を改善することができる。
【００５０】
具体的には、例えば、内部コイル１３に供給される電流が、直流電流に交流電流が重畳された電流波形を有するように制御される場合、電源装置１００の内部コイル電源１２３は、直流電流源１２３ａ、交流電流源１２３ｂ、及び合成部１２３ｃを有する。直流電流源１２３ａは、主制御部１４０による制御のもと、直流電流を発生させる。交流電流源１２３ｂは、主制御部１４０による制御のもと、交流電流を発生させる。合成部１２３ｃは、直流電流源１２３ａにより発生された直流電流に、交流電流源１２３ｂにより発生された交流電流を重畳させて、コイル電流Ｉｃを合成する。合成部１２３ｃは、合成されたコイル電流Ｉｃを内部コイル１３へ供給する。
【００５１】
あるいは、例えば、外部コイル１４に供給される電流が、直流電流に交流電流が重畳された電流波形を有するように制御される場合、電源装置１００の外部コイル電源１２４は、直流電流源１２４ａ、交流電流源１２４ｂ、及び合成部１２４ｃを有する。直流電流源１２４ａは、主制御部１４０による制御のもと、直流電流を発生させる。交流電流源１２４ｂは、主制御部１４０による制御のもと、交流電流を発生させる。合成部１２４ｃは、直流電流源１２４ａにより発生された直流電流に、交流電流源１２４ｂにより発生された交流電流を重畳させて、コイル電流Ｉｃを合成する。合成部１２４ｃは、合成されたコイル電流Ｉｃを外部コイル１４へ供給する。
【００５２】
主制御部１４０により、例えば、図４に示す変動範囲Ａでコイル電流Ｉｃを変動させた場合（図５参照）、コイル電流Ｉｃつまり磁束密度が弱いときに振動が強くなる。磁束が弱くなり電子の速度を抑制できなくなるため、振動が生じやすくなる、と考えられる。これはつまり一定の周期で振動の生じやすい状況が発生するわけで、したがって、アノード電流Ｉａの波形は、図５に示すように、コイル電流Ｉｃの弱いところで強くなるような形状になると思われる。これは、磁束密度でＱスイッチをかけたようなものとみなすことができる。図５に示すコイル電流Ｉｃの波形ＷＶ１は、直流電流ＤＣ１に例えば三角波の交流電流ＡＣ１が重畳された電流波形である。なお、図５の横軸は、時間である。
【００５３】
あるいは、例えば、図４に示す変動範囲Ｂでコイル電流Ｉｃを変動させた場合（図６参照）、アノード電流Ｉａは図６に示すように、コイル電流Ｉｃの強いところで高くなるような振動波形になると考えられる。図６に示すコイル電流Ｉｃの波形ＷＶ２は、直流電流ＤＣ２に例えば三角波の交流電流ＡＣ２が重畳された電流波形である。なお、図６の横軸は、時間である。
【００５４】
なお、図５及び図６では、コイル電流Ｉｃの波形は、スイッチングで生成することを念頭に直流電流に重畳される交流電流を三角波形で示しているが、直流電流に重畳される交流電流の波形は、パルス的な波形でもよいし、正弦波の波形でもかまわない。例えば、図７は、正弦波に近い波形の交流電流を直流電流に重畳した電流波形のコイル電流Ｉｃを変動範囲Ａで印加した場合を示す。図７に示すコイル電流Ｉｃの波形ＷＶ３は、直流電流ＤＣ３に例えば略正弦波の交流電流ＡＣ３が重畳された電流波形である。なお、図７の横軸は、時間である。
【００５５】
あるいは、例えば、レベルがゼロである直流電流に、最低値がゼロあるいは一部マイナスに振れているような矩形波、あるいは正弦波などの波形の交流電流を重畳させたコイル電流Ｉｃを磁場発生部１１の少なくとも一部に供給してもかまわない。
【００５６】
以上のように、実施の形態１では、電源装置１００の主制御部１４０は、磁場発生部１１の少なくとも一部に供給されるコイル電流Ｉｃが、直流電流に交流電流が重畳された電流波形（図５〜図７参照）を有するように制御する。これにより、コイル電流を周期的に変動させることができ、スラスタチャネル（チャネル内壁１６、チャネル外壁１７、及びアノード電極１２）の状態によらず、コイル電源の駆動周期に同期してアノード電流を振動動作させることができる。すなわち、イオン加速装置１０が自分で勝手に振動を始めるのではなく、その振動のしやすさを外部から変調することができる。これにより、放電振動の周期を外部から制御できるため、イオン加速装置１０を安定に制御することができる。すなわち、経年的にイオン加速装置１０の安定制御領域ＳＣＲが変動しても放電振動を安定的に制御できる。
【００５７】
また、実施の形態１では、直流電流に重畳される交流電流の周波数は、イオン加速装置１０の放電振動の周波数と略同じ値を有する。これにより、放電振動の周期をコイル電源の駆動周期に同期したものに制御することが容易になる。
【００５８】
実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかる電源装置について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００５９】
実施の形態１では、直流電流に重畳される交流電流の周波数がイオン加速装置１０の放電振動の周波数と略同じ値を有するが、実施の形態２では、直流電流に重畳される交流電流の周波数がイオン加速装置１０の放電振動の周波数から若干ずれた値を有する。
【００６０】
例えば、イオン加速装置１０の放電振動の周期とは、直流の電圧を印加してイオン加速装置１０を動作させた場合にアノード電流が振動する周波数であると定義することができる。この周波数は、イオン加速装置１０の放電に関するさまざまなパラメータに依存しているが、イオン加速装置１０の構造や大きさが決まれば概ね近い値になり、大きく変動するわけではない。このイオン加速装置１０の放電が振動しやすい周波数で、コイル電流すなわち磁束密度を変動させるため、イオン加速装置１０の放電状態とコイル電源とを安定して同期させることができる。もっとも、同じような周波数で駆動するが、厳密には同じ周波数か、少し高い周波数か、少し低い周波数かで現象が若干違ってくる。
【００６１】
実施の形態１では、コイル電源の周波数をイオン加速装置１０の振動周波数とほぼ同じに設定した場合のコイル電流とアノード電流との波形の例を図５〜図７に示している。放電が周期的に変動しやすい周波数を選んでいるので、安定的にコイル電源の周波数に同期させることができる。
【００６２】
一方、実施の形態２では、例えば、イオン加速装置１０の本来の振動周波数よりも高い周波数でコイル電源を変動させた場合、コイル電流Ｉｃとアノード電流Ｉａとの波形は、図８に示すようなものになる。放電が成長をはじめるよりも若干早くコイル電流Ｉｃが小さくなり放電がしやすくなるので、コイル電流Ｉｃに対してアノード電流Ｉａが遅れる遅れ位相の状態になる。電源の変動が積極的に放電の成長を促すような形になるので、安定性が向上すると思われる。なお、図８に示すコイル電流Ｉｃの波形ＷＶ４は、直流電流ＤＣ４に例えば三角波の交流電流ＡＣ４が重畳された電流波形である。また、図８の横軸は、時間である。
【００６３】
あるいは、例えば、イオン加速装置１０の本来の振動周波数よりも低い周波数で電源を変動させた場合、コイル電流Ｉｃとアノード電流Ｉａとの波形は、図９に示すようなものになる。コイル電流Ｉｃが低くなるよりも前に放電が変動し始めているため、コイル電流Ｉｃに対してアノード電流Ｉａが進む進み位相の状態になる。放電の変化を磁束の変化が助長するような状態になる。なお、図９に示すコイル電流Ｉｃの波形ＷＶ５は、直流電流ＤＣ５に例えば三角波の交流電流ＡＣ５が重畳された電流波形である。また、図９の横軸は、時間である。
【００６４】
このように、実施の形態２では、直流電流に重畳される交流電流の周波数がイオン加速装置１０の放電振動の周波数から若干ずれた値を有する。この場合も、放電振動の周期をコイル電源の駆動周期に同期したものに制御することができる。
【００６５】
なお、図７及び図８では、コイル電流Ｉｃの波形は、スイッチングで生成することを念頭に直流電流に重畳される交流電流を三角波形で示しているが、直流電流に重畳される交流電流の波形は、パルス的な波形でもよいし、正弦波の波形でもかまわない。あるいは、例えば、レベルがゼロである直流電流に、最低値がゼロあるいは一部マイナスに振れているような矩形波、あるいは正弦波などの波形の交流電流を重畳させたコイル電流Ｉｃを磁場発生部１１の少なくとも一部に供給してもかまわない。
【００６６】
実施の形態３．
次に、実施の形態３にかかる電源装置について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００６７】
実施の形態１では、イオン加速装置１０の磁気回路の材料を特に限定していないが、イオン加速装置１０のコイル電流Ｉｃを直流電流に交流電流が重畳されたものとする場合、イオン加速装置１０の磁気回路の全部または一部に、この交流電流の周波数でも十分な透磁率があるような高周波用の磁性材料を用いる必要がある。
【００６８】
すなわち、通常の電磁石コイルでは、直流の電流を流すため、周波数特性は特に必要なく、たとえば電磁軟鉄のような磁性材料が用いられる。しかしながら電磁軟鉄は、直流電流に重畳させる交流電流の周波数として想定される数ｋＨｚ以上の周波数では透磁率がほとんど１になってしまうので、インダクタンス値としても十分な値を得ることが困難になる。また、コイルにより形成させる磁束密度も数ｋＨｚの変動に追従させることが困難になる。
【００６９】
そこで、実施の形態３では、直流電流に交流電流が重畳されたコイル電流Ｉｃを供給する磁場発生部１１における部分（又は全体）を含む磁気回路（すなわち、図１に示す内部コイル１３、外部コイル１４、ヨーク３２、及びポールピース１９により形成される磁束の通る回路）の少なくとも一部を、高周波用の磁性材料で形成する。
【００７０】
そのような高周波用の磁性材料は、例えばフェライト、アモルファス、ダストなどの材料である。フェライトは、例えばソフトフェライトであり、例えば、マンガン亜鉛フェライト、ニッケル亜鉛フェライト、又は銅亜鉛フェライトなどである。フェライトは、例えば、軟磁性体の粉末を成型・焼成して製造される。アモルファスは、例えばアモルファス合金であり、例えば軟磁性体を溶融させ急冷して製造される。ダストは、例えばセンダストであり、軟磁性体のバルクを粉末（ダスト）にして押し固めて製造される。
【００７１】
このように、実施の形態３では、直流電流に交流電流が重畳されたコイル電流Ｉｃを供給する磁場発生部１１の部分を含む磁気回路における少なくとも一部を、高周波用の磁性材料で形成する。これにより、直流電流に交流電流が重畳されたコイル電流Ｉｃを磁場発生部１１の少なくとも一部に供給する場合に、その少なくとも一部に対する高周波特性を向上できる。
【００７２】
実施の形態４．
次に、実施の形態４にかかる電源装置について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００７３】
実施の形態１では、直流電流に交流電流が重畳されたコイル電流Ｉｃを磁場発生部１１の少なくとも一部に供給しているが、実施の形態４では、磁場発生部１１ｉの一部に直流電流を供給し他の一部に交流電流を供給する。
【００７４】
具体的には、図１０に示すように、磁場発生部１１ｉにおける外部コイル１４ｉを、第１の磁場発生要素１４ａと第２の磁場発生要素１４ｂとに分割し、第１の磁場発生要素１４ａに直流電流を供給し第２の磁場発生要素１４ｂに交流電流を供給する。すなわち、電源装置１００ｉの外部コイル電源１２４ｉは、直流電流源１２４ｉ１及び交流電流源１２４ｉ２を有する。直流電流源１２４ｉ１は、第１の磁場発生要素１４ａに直流電流を供給する。交流電流源１２４ｉ２は、第２の磁場発生要素１４ｂに交流電流を供給する。
【００７５】
イオン加速装置１０（例えば、ホールスラスタ）ではひとつの磁気回路に複数のコイルが設けられていることが多いが、この一部のコイルに、あるいはインダクタンスを調節するために、コイルを複数に分割することによって、その一部に交流波形を印加することができる。これにより、目的に適した磁束密度の変化を得ることができる。
【００７６】
このように、実施の形態４では、電源装置１００ｉの主制御部１４０が、第１の磁場発生要素１４ａに直流電流が供給され、第２の磁場発生要素１４ｂに交流電流が供給されるように制御する。これにより、磁場発生部１１ｉにより発生される磁束の変化は、全体として、直流的な成分＋周期的な変動となる。すなわち、実施の形態４によっても、コイル電流を周期的に変動させることができ、スラスタチャネル（チャネル内壁１６、チャネル外壁１７、及びアノード電極１２）の状態によらず、コイル電源のパルス動作に同期してアノード電流を振動動作させることができる。
【００７７】
実施の形態５．
次に、実施の形態５にかかる電源装置について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００７８】
実施の形態１では、直流電流に交流電流が重畳されたコイル電流Ｉｃを磁場発生部１１の少なくとも一部に供給しているが、実施の形態５では、磁場発生部１１ｊの一部に直流電流を供給し他の一部に交流電流を供給する。
【００７９】
具体的には、図１１に示すように、磁場発生部１１ｊは、第１の磁場発生要素１１ｊ１と第２の磁場発生要素１１ｊ２とを有する。第１の磁場発生要素１１ｊ１は、内部コイル１３を有し、第２の磁場発生要素１１ｊ２は、外部コイル１４を有する。そして、内部コイル１３に直流電流を供給し外部コイル１４に交流電流を供給する。すなわち、電源装置１００ｊの内部コイル電源１２３ｊは、直流電流源１２３ｊ１を有する。外部コイル電源１２４ｊは、交流電流源１２４ｊ１を有する。直流電流源１２３ｊ１は、内部コイル１３に直流電流を供給する。交流電流源１２４ｊ１は、外部コイル１４に交流電流を供給する。
【００８０】
このように、実施の形態５では、電源装置１００ｊの主制御部１４０が、第１の磁場発生要素１１ｊ１に直流電流が供給され、第２の磁場発生要素１１ｊ２に交流電流が供給されるように制御する。これにより、磁場発生部１１ｊにより発生される磁束の変化は、全体として、直流的な成分＋周期的な変動となる。すなわち、実施の形態５によっても、コイル電流を周期的に変動させることができ、スラスタチャネル（チャネル内壁１６、チャネル外壁１７、及びアノード電極１２）の状態によらず、コイル電源のパルス動作に同期してアノード電流を振動動作させることができる。
【００８１】
実施の形態６．
次に、実施の形態６にかかる電源装置について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００８２】
実施の形態１では、直流電流に交流電流が重畳されたコイル電流Ｉｃを磁場発生部１１の少なくとも一部に供給しているが、実施の形態６では、磁場発生部１１ｋの一部に直流電流を供給し他の一部に交流電流を供給する。
【００８３】
具体的には、図１２に示すように、磁場発生部１１ｋは、内部コイル１３及び外部コイル１４に加えて第３のコイル３１ｋを有する。第３のコイル３１ｋは、例えばアノード電極１２の近傍に配され、例えば、トリムコイルである。すなわち、磁場発生部１１ｋは、第１の磁場発生要素１１ｋ１と第２の磁場発生要素１１ｋ２とを有する。第１の磁場発生要素１１ｋ１は、第３のコイル３１ｋを有し、第２の磁場発生要素１１ｋ２は、外部コイル１４を有する。そして、第３のコイル３１ｋに直流電流を供給し外部コイル１４に交流電流を供給する。
【００８４】
すなわち、電源装置１００ｋは、第３のコイル電源１２５ｋをさらに有する。第３のコイル電源１２５ｋは、直流電流源１２５ｋ１を有する。外部コイル電源１２４ｋは、交流電流源１２４ｋ１を有する。直流電流源１２５ｋ１は、第３のコイル電源１２５ｋに直流電流を供給する。交流電流源１２４ｋ１は、外部コイル１４に交流電流を供給する。
【００８５】
このように、実施の形態６では、電源装置１００ｋの主制御部１４０が、第１の磁場発生要素１１ｋ１に直流電流が供給され、第２の磁場発生要素１１ｋ２に交流電流が供給されるように制御する。これにより、磁場発生部１１ｋにより発生される磁束の変化は、全体として、直流的な成分＋周期的な変動となる。すなわち、実施の形態６によっても、コイル電流を周期的に変動させることができ、スラスタチャネル（チャネル内壁１６、チャネル外壁１７、及びアノード電極１２）の状態によらず、コイル電源のパルス動作に同期してアノード電流を振動動作させることができる。
【００８６】
また、実施の形態６では、内部の磁束分布の制御をより積極的に行うことができるので、推進効率を改善できる。
【００８７】
実施の形態７．
次に、実施の形態７にかかる電源装置について説明する。以下では、実施の形態１〜６と異なる部分を中心に説明する。
【００８８】
実施の形態１〜６では、磁場発生部の全部または一部に、交流電流あるいは直流電流を重畳させた交流電流を流すというものであるが、実施の形態７では、磁場発生部の全部または一部に、交流電流あるいは直流電流を重畳させた交流電流を流すのと並行して（例えば、同時に）、アノード電圧にも直流電圧を重畳させた交流電圧波形を印加する。これにより、さらに独自の効果を得ることができる。本実施の形態ではそのことについて説明する。
【００８９】
磁場電流を振ると、たとえば磁場を安定制御領域ＳＣＲよりも弱くすると電子電流が増加し、イオン加速装置１０（例えば、ホールスラスタ）の推進性能が低下してしまう。したがって磁場を変動させる効果をより限定して用いて、アノード電圧Ｖａを変動させることで効率的な加速を行うことが考えられる。具体的には、磁場を減らしてプラズマを生成し、放電が開始して電流が流れ始めたところで、その電流のピークを抑えるために、アノード電圧Ｖａを抑える、というような制御が考えられる。このように、磁場電流とアノード電圧の両方を、並行して（例えば、同時に）、同じ周波数でしかるべき位相差で制御することで、高い推進性能を得ることが可能である。
【００９０】
なお、上記の実施の形態１〜７において、交流電流の波形を生成するための回路（交流電流源）として、例えば、図１３に示すハーフブリッジ回路を用いてもよい。例えば、主電源１１０に対して、トランジスタＴｒ１及び還流ダイオードＤ１を含むスイッチＳＷ１と、トランジスタＴｒ２及び還流ダイオードＤ２を含むスイッチＳＷ２とが直列に接続され、この直列接続に対して、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２の間のノードＮ１とスイッチＳＷ２及び主電源１１０の間のノードＮ２との間でコンデンサＣ１及びリアクトルＬ１の直列接続が並列に接続される。この構成では、負荷であるリアクトルＬ１に直列にコンデンサＣ１を付加することで、電力を効率的に用いることができる。但し、この場合は直流電流を流すことはできないので、交流電流のみを流す回路となる。リアクトルＬ１とコンデンサＣ１の値の調整によって電流波形は、正弦波に近いものから、三角波に近い波形になる。この波形は、共振を利用しているため、コンデンサの容量と同時に、周波数にも依存する。
【００９１】
あるいは、交流電流の波形を生成するための回路（交流電流源）として、例えば、図１４に示すフルブリッジ回路を用いてもよい。例えば、主電源１１０に対して、トランジスタＴｒ３及び還流ダイオードＤ３を含むスイッチＳＷ３と、整流ダイオードＤ５とが直列に接続される。この直列接続に対して、主電源１１０及びスイッチＳＷ３の間のノードＮ３と主電源１１０及び整流ダイオードＤ５の間のノードＮ４との間で、整流ダイオードＤ６とトランジスタＴｒ４及び還流ダイオードＤ４を含むスイッチＳＷ４との直列接続が並列に接続される。さらに、スイッチＳＷ３及び整流ダイオードＤ５の間のノードＮ５と整流ダイオードＤ６及びスイッチＳＷ４の間のノードＮ６との間にリアクトルＬ２が並列に接続される。この構成では、スイッチの調整によって、直流成分を含む電流も流すことができる。この回路ではコンデンサは用いられていないので、流れる電流波形は三角波になる。
【００９２】
このように、コイルなどのインダクタンス（リアクトル）に電流を流す場合は、三角波が最も生成しやすい。リアクトルに加えてコンデンサを追加して、リアクトル及びコンデンサによる共振を利用すれば正弦波に近い電流を流すことも可能である。
【００９３】
あるいは、上記の実施の形態１〜７において、イオン加速装置１０は、ＳＰＴ型（Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  Ｐｌａｓｍａ  Ｔｈｒｕｓｔｅｒ）である場合を例示しているが、チャネル空間に供給された電子をホール効果によりガスに作用させてチャネル空間内でイオン加速を行うようなものであれば、他の型の装置であってもよい。
【００９４】
ＳＰＴ型は、現在ホールスラスタの方式として主流であり、いくつものフライト実績もあるが、イオン加速装置１０（例えば、ホールスラスタ）にはこのほかに、ＴＡＬ（Ｔｈｒｕｓｔｅｒ  ｗｉｔｈ  Ａｎｏｄｅ  Ｌａｙｅｒ）型と呼ばれるものがあり、若干形状が異なり、スラスタ内部の放電生成領域の維持機構も若干異なる。例えば、図１５に示すイオン加速装置１０ｐでは、アノード電極１２（図１参照）に代えてホローアノード１２ｐが設けられている。ホローアノード１２ｐは、アノード電極１２ｐ１、内側リング１２ｐ２、及び外側リング１２ｐ３を有する。アノード電極１２ｐ１は、例えば、中空円盤状の導体板で形成されている。内側リング１２ｐ２は、アノード電極１２の内側端部からイオン加速装置１０ｐの軸方向に沿ってカソード部２０側に延びた略円筒形状を有している。外側リング１２ｐ３は、アノード電極１２の外側端部からイオン加速装置１０ｐの軸方向に沿ってカソード部２０側に延びた略円筒形状を有している。
【００９５】
ＴＡＬ型のイオン加速装置（例えば、図１５参照）はＳＰＴ型のイオン加速装置（例えば、図１参照）に比べて原理的に性能が良いと言われているが、放電振動が非常に不安定なため実用化されていない。しかしながら、上記の実施の形態１〜６に示すような方式を用いれば、振動の安定性が大幅に向上すると思われる。上記の実施の形態１〜６に示すような方式をＴＡＬ型のイオン加速装置に適用すれば、非常に大きなメリットがある。
【００９６】
なお、イオン加速装置（例えば、ホールスラスタ）の振動安定性はスラスタの磁束密度に敏感に影響する。このため、磁束密度つまりコイル電流を制御することは、特に出力が変化するときや、スラスタの点火時など、駆動条件がトランジェントに変化する場合の安定制御を行ううえで重要である。コイルには直流電流か、あるいは本発明の方式であれば直流電流に交流成分が重畳されたものが流されるが、この場合コイルの磁性材料が偏磁して、電流を一旦ゼロにしても磁束密度がゼロに戻らず、立ち上げ時などの微妙な制御を行うときに問題となる。これを避けるために、コイル電流を正、負に切り替えることができるような電流源を用いることが考えられる。本発明では交流波形をコイルに流す機構があるため、これをうまく用いるか、あるいは直流電源の電流の向きを切り替える機構を設ける、あるいは正側の電源と負側の電源を設けることが考えられる。
【００９７】
また、本発明は特に、磁場の制御を行うことでホールスラスタを安定に動作させるためのものであり、ホールスラスタに適用することが有効である。したがって、全ての実施の形態において、イオン加速装置として、ホールスラスタという人工衛星の推進装置について述べている。しかしながら、本発明を、ホールスラスタと同様の装置をイオン源装置として用いる場合などに適用してもよい。また、本発明は、円環状のイオン源装置だけではなく、電圧によってイオンを加速し、磁場によって電子の動きを制限しようとするような一般的な電気推進装置やイオン加速装置、たとえばイオンスラスタなどにも適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上のように、本発明にかかる電源装置は、ホールスラスタに有用である。
【符号の説明】
【００９９】
１０  イオン加速装置
１０ｐ  イオン加速装置
１１  磁場発生部
１１ｊ  磁場発生部
１１ｊ１  第１の磁場発生要素
１１ｊ２  第２の磁場発生要素
１１ｋ  磁場発生部
１１ｋ１  第１の磁場発生要素
１１ｋ２  第２の磁場発生要素
１２  アノード電極
１２ｐ  ホローアノード
１２ｐ１  アノード電極
１２ｐ２  内側リング
１２ｐ３  外側リング
１３  内部コイル
１４  外部コイル
１４ａ  第１の磁場発生要素
１４ｂ  第２の磁場発生要素
１５  ガス供給部
１５ａ  供給管
１５ｂ  ガス流量調節器
１６  内側リング
１７  外側リング
１８  チャネル空間
１９  ポールピース
２０  カソード部
２１  ホローカソード
２１ａ  ヒータ
２２  供給管
２３  ガス流量調節器
３１ｋ  第３のコイル
３２  ヨーク
１００  電源装置
１００ｉ  電源装置
１００ｊ  電源装置
１００ｋ  電源装置
１１０  主電源
１２０  電源処理部
１２２  アノード電源
１２３  内部コイル電源
１２３ａ  直流電流源
１２３ｂ  交流電流源
１２３ｃ  合成部
１２３ｊ  内部コイル電源
１２３ｊ１  直流電流源
１２４  外部コイル電源
１２４ｉ  外部コイル電源
１２４ｉ１  直流電流源
１２４ｉ２  交流電流源
１２４ａ  直流電流源
１２４ｂ  交流電流源
１２４ｃ  合成部
１２４ｊ  外部コイル電源
１２４ｉ１  直流電流源
１２４ｉ２  交流電流源
１２４ｊ１  交流電流源
１２４ｋ  外部コイル電源
１２４ｋ１  交流電流源
１２５ｋ  第３のコイル電源
１２５ｋ１  直流電流源
１２６  ヒータ電源
１２７  キーパ電源
１３０  ガス制御部
１３１  ガス流量制御装置
１３２  ガス流量制御装置
１４０  主制御部
【図１】
2014005762.tif 000003
【図２】
2014005762.tif 000004
【図３】
2014005762.tif 000005
【図４】
2014005762.tif 000006
【図５】
2014005762.tif 000007
【図６】
2014005762.tif 000008
【図７】
2014005762.tif 000009
【図８】
2014005762.tif 000010
【図９】
2014005762.tif 000011
【図１０】
2014005762.tif 000012
【図１１】
2014005762.tif 000013
【図１２】
2014005762.tif 000014
【図１３】
2014005762.tif 000015
【図１４】
2014005762.tif 000016
【図１５】
2014005762.tif 000017