(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石にパルス状電流を供給する電磁石用電源装置であって、
出力部および前記出力部に接続された第１コンデンサを備え、第１電圧で充電された前記第１コンデンサの第１放電電流を前記出力部を介して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る機能と、前記電磁石の逆起電圧による回生電流を前記出力部を介して前記第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機能と、を有する第１電流源と、
前記第１コンデンサに対して並列となるように前記出力部に接続された第２コンデンサを含む１以上のコンデンサを備え、前記第１電圧よりも低い第２電圧で充電された前記第２コンデンサの第２放電電流を前記出力部を介して前記電磁石に供給することにより、立ち上げ後の前記パルス状電流を前記頂部において維持する機能を有する第２電流源と、
を備え、
前記第１電流源は、前記第１コンデンサに逆電圧が印加されるのを規制する電圧規制手段を備えた
ことを特徴とする電磁石用電源装置。
【請求項２】
前記第２電流源は、前記第１コンデンサに対して並列となるように前記出力部に接続された第３コンデンサをさらに備え、前記第２放電電流および前記第２電圧以下の第３電圧で充電された前記第３コンデンサの第３放電電流を前記出力部を介して前記電磁石に供給することにより、立ち上げ後の前記パルス状電流を前記頂部において維持する
ことを特徴とする請求項１に記載の電磁石用電源装置。
【請求項３】
前記第２コンデンサおよび前記第３コンデンサと前記出力部とを接続する経路に介装されたスイッチ手段と、
前記スイッチ手段を制御する制御部と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記パルス状電流の立ち下げの途中で前記スイッチ手段を導通状態にすることにより、前記回生電流を少なくとも前記第２コンデンサに回生させる
ことを特徴とする請求項２に記載の電磁石用電源装置。
【請求項４】
前記第２コンデンサおよび前記第３コンデンサと前記出力部とを接続する経路に介装された電流規制手段を有し、
前記電流規制手段は、前記出力部から前記第２コンデンサおよび前記第３コンデンサに向かって流れる電流を規制する
ことを特徴とする請求項２または３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供給するための電磁石用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁石用電源装置としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。図７に示すように、特許文献１に記載の電磁石用電源装置１Ｅは、第１電流源２と、第２電流源３と、スイッチング制御部６と、を備えている。
【０００３】
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第１〜第４スイッチング素子２５、２６、２７、２８を含む第１出力部１１０ａと、を備えている。
【０００４】
第１出力部１１０ａは、第１コンデンサ２１の一端に接続された第１入力端ａと、第１コンデンサ２１の他端に接続された第２入力端ｂと、第１スイッチング素子２５および第２スイッチング素子２６の接続点に接続された第１出力端ｃと、第３スイッチング素子２７および第４スイッチング素子２８の接続点に接続された第２出力端ｄと、を有している。第１スイッチング素子２５および第４スイッチング素子２８は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワー半導体素子であり、第２スイッチング素子２６および第３スイッチング素子２７は、ダイオードである。また、第１スイッチング素子２５および第４スイッチング素子２８の制御端子であるゲートは、適当な駆動回路２９を介してスイッチング制御部６に接続されている。
【０００５】
第２電流源３は、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第５〜第８スイッチング素子３５、３６、３７、３８を含む第２出力部１１０ｂと、を備えている。
【０００６】
第２出力部１１０ｂは、第２コンデンサ３１の一端および整流素子３４のカソードに接続された第３入力端ｅと、第２コンデンサ３１の他端および第３コンデンサ３３の他端に接続された第４入力端ｆと、第５スイッチング素子３５および第６スイッチング素子３６の接続点に接続された第３出力端ｇと、第７スイッチング素子３７および第８スイッチング素子３８の接続点に接続された第４出力端ｈと、を有している。第５スイッチング素子３５および第８スイッチング素子３８は、ＩＧＢＴ等のパワー半導体素子であり、第６スイッチング素子３６および第７スイッチング素子３７は、ダイオードである。また、第５スイッチング素子３５および第８スイッチング素子３８の制御端子であるゲートは、適当な駆動回路３９を介してスイッチング制御部６に接続されている。
【０００７】
第１電流源２の第１出力端ｃおよび第２電流源３の第４出力端ｈは、電磁石４００に接続されている。また、第１電流源２の第２出力端ｄおよび第２電流源３の第３出力端ｇは、直接接続されている。
【０００８】
電磁石用電源装置１Ｅの動作は、図８に示すように、Ｉ〜ＩＶの４つのフェイズに分かれている。
【０００９】
時刻ｔ０よりも前のフェイズＩは、準備時のフェイズである。フェイズＩでは、スイッチング制御部６が、第１スイッチング素子２５、第４スイッチング素子２８、第５スイッチング素子３５および第８スイッチング素子３８を非導通状態（ＯＦＦ状態）にし、第１充電電源２０、第２充電電源３０および第３充電電源３２が、不図示の充電制御部の制御下で、それぞれ第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の充電を行う。フェイズＩでは、第１電流源２および第２電流源３から電磁石４００に向けて電磁石電流Ｉが供給されることはない（図８（Ｃ）参照）。
【００１０】
時刻ｔ０〜ｔ１のフェイズＩＩは、電流立ち上げ時のフェイズである。フェイズＩＩでは、スイッチング制御部６が、第８スイッチング素子３８を非導通状態にしたまま、第１スイッチング素子２５、第４スイッチング素子２８および第５スイッチング素子３５を非導通状態から導通状態（ＯＮ状態）に切り替える。これにより、第１コンデンサ２１の第１放電電流が、電磁石電流Ｉとして電磁石４００に供給される。その結果、電磁石電圧が第１コンデンサ２１の充電電圧（数千Ｖ）まで上昇し（図８（Ａ）参照）、電磁石電流Ｉが頂部（数十ｋＡ）まで立ち上げられる（図８（Ｃ）参照）。
【００１１】
時刻ｔ１〜ｔ２のフェイズＩＩＩは、電流維持時のフェイズである。フェイズＩＩＩでは、スイッチング制御部６が、第１スイッチング素子２５および第５スイッチング素子３５を導通状態にしたまま、第４スイッチング素子２８を導通状態から非導通状態に切り替え、第８スイッチング素子３８を非導通状態から導通状態に切り換える。これにより、まず第２コンデンサ３１の第２放電電流が電磁石電流Ｉとして電磁石４００に供給され、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（第１の傾き）で低下していき、電磁石電圧も同じ傾きで低下していく（図８（Ｂ）参照）。
【００１２】
そして、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４００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（第２の傾き）で低下していく（図８（Ｂ）参照）。その結果、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（図８（Ｃ）および（Ｄ）参照）。
【００１３】
時刻ｔ２〜ｔ３のフェイズＩＶは、電流立ち下げ時のフェイズである。フェイズＩＶでは、スイッチング制御部６が、第１スイッチング素子２５、第４スイッチング素子２８、第５スイッチング素子３５を非導通状態にし、第８スイッチング素子３８を導通状態にする。これにより、第１電流源２および第２電流源３による新たな電磁石電流Ｉの供給が停止するとともに、電磁石４００に生じる逆起電圧（−数千Ｖ）による回生電流が第１コンデンサ２１に回生される。その結果、電磁石電流Ｉが立ち下げられる（図８（Ｃ）参照）。
【００１４】
以上のように、電磁石用電源装置１Ｅによれば、頂部における電磁石電流Ｉの電流値が一定に保たれた理想的なパルス状電流を電磁石４００に供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１２−２４３５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、従来の電磁石用電源装置１Ｅは、第１電流源２がＨブリッジ接続された４つのスイッチング素子２５、２６、２７、２８を含む第１出力部１１０ａを備えており、第２電流源３もＨブリッジ接続された４つのスイッチング素子３５、３６、３７、３８を含む第２出力部１１０ｂを備えているので、回路構成が複雑になり、スイッチングノイズが増大するという問題があった。
【００１７】
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、回路構成を簡素化しつつ、スイッチングノイズを低減することができる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】
【００１８】
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、電磁石にパルス状電流を供給する電磁石用電源装置であって、出力部および出力部に接続された第１コンデンサを備え、第１電圧で充電された第１コンデンサの第１放電電流を出力部を介して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る機能と、電磁石の逆起電圧による回生電流を出力部を介して第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機能と、を有する第１電流源と、第１コンデンサに対して並列となるように出力部に接続された第２コンデンサを含む１以上のコンデンサを備え、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放電電流を出力部を介して電磁石に供給することにより、立ち上げ後のパルス状電流を頂部において維持する機能を有する第２電流源と、を備え、第１電流源は、前記第１コンデンサに逆電圧が印加されるのを規制する電圧規制手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、第２電流源が出力部を備えていないので、従来の電磁石用電源装置と比較して回路構成を簡素化することができ、パルス状電流（電磁石電流）に対するスイッチングノイズの影響を低減することができる。さらに、この構成によれば、電圧規制手段により第１コンデンサを逆電圧から保護することができる。
【００２０】
なお、本発明における「接続」とは、直接的に接続されている場合だけでなく、スイッチング素子や抵抗器等の他の部材を介して間接的に接続されている場合も含むものとする。
【００２３】
上記電磁石用電源装置では、第２電流源は、第１コンデンサに対して並列となるように出力部に接続された第３コンデンサをさらに備え、第２放電電流および第２電圧以下の第３電圧で充電された第３コンデンサの第３放電電流を出力部を介して電磁石に供給することにより、立ち上げ後のパルス状電流を頂部において維持することが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、第２電流源から電磁石に第２放電電流のみを供給する場合と比べて、パルス状電流の頂部における変動を抑制することができる。
【００２５】
上記電磁石用電源装置では、第２コンデンサおよび第３コンデンサと出力部とを接続する経路に介装されたスイッチ手段と、スイッチ手段を制御する制御部と、をさらに備え、制御部は、パルス状電流の立ち下げの途中でスイッチ手段を導通状態にすることにより、回生電流を少なくとも第２コンデンサに回生させることが好ましい。
【００２６】
この構成によれば、回生電流の回生先が第１コンデンサのみの場合と比べて、パルス状電流のゼロクロス時における振動を抑制することができる。
【００２７】
上記電磁石用電源装置では、第２コンデンサおよび第３コンデンサと出力部とを接続する経路に介装された電流規制手段を有し、電流規制手段は、出力部から第２コンデンサおよび第３コンデンサに向かって流れる電流を規制することが好ましい。
【００２８】
この構成によれば、第１電流源から第２コンデンサおよび第３コンデンサに向かって流れる電流を規制することができるので、上記スイッチ手段により回生電流のみを第１電流源から第２コンデンサおよび第３コンデンサに向かって流すことができる一方、上記スイッチ手段を省略して回路構成をより簡素化することもできる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、回路構成を簡素化しつつ、スイッチングノイズを低減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】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電磁石用電源装置の回路図である。
【図２】第１実施形態に係る電磁石用電源装置の動作を示す図であって、（Ａ）は電流立ち上げ時、（Ｂ）は電流維持時の図である。
【図３】第１実施形態に係る電磁石用電源装置の電流立ち下げ時の動作を示す図であって、（Ａ）は第１コンデンサに回生電流を回生させる場合、（Ｂ）は第１および第２コンデンサに回生電流を回生させる場合の図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る電磁石用電源装置の回路図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る電磁石用電源装置の回路図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る電磁石用電源装置の回路図である。
【図７】従来の電磁石用電源装置の回路図である。
【図８】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。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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実施形態について説明する。
【００３２】
［第１実施形態］
図１に、本発明の第１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４００にパルス状の大電流である電磁石電流Ｉを供給するためのもので、同図に示すように、第１電流源１００Ａと、第２電流源２００Ａと、本発明の制御部に相当するスイッチング制御部３０１と、充電制御部３０２と、を備えている。
【００３３】
第１電流源１００Ａは、第１充電電源１０１と、第１コンデンサ１０２と、スイッチング素子１０３と、ダイオード１０４と、Ｈブリッジ接続された第１〜第４スイッチング素子１１１、１１２、１１３、１１４を含む出力部１１０と、を備えている。
【００３４】
第１コンデンサ１０２は、一端が電源保護用の抵抗器を介して第１充電電源１０１の一端に接続され、他端が第１充電電源１０１の他端に接続されている。第１コンデンサ１０２は、充電制御部３０２の制御下の第１充電電源１０１により、第１電圧（例えば、数千Ｖ）まで充電される。
【００３５】
スイッチング素子１０３は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワー半導体素子である。スイッチング素子１０３は、制御端子であるゲートが駆動回路１０５を介してスイッチング制御部３０１に接続され、電流路の一端であるコレクタが第１コンデンサ１０２の一端に接続され、電流路の他端であるエミッタが出力部１１０の第１入力端ａに接続されている。
【００３６】
ダイオード１０４は、アノードがスイッチング素子１０３のエミッタに接続され、カソードがスイッチング素子１０３のコレクタに接続されている。
【００３７】
出力部１１０は、スイッチング素子１０３を介して第１コンデンサ１０２の一端に接続された第１入力端ａと、第１コンデンサ１０２の他端に接続された第２入力端ｂと、第１スイッチング素子１１１および第２スイッチング素子１１２の接続点に接続された第１出力端ｃと、第３スイッチング素子１１３および第４スイッチング素子１１４の接続点に接続された第２出力端ｄと、を有している。
【００３８】
第１スイッチング素子１１１および第４スイッチング素子１１４は、ＩＧＢＴ等のパワー半導体素子であり、第２スイッチング素子１１２および第３スイッチング素子１１３は、ダイオードである。第１スイッチング素子１１１および第４スイッチング素子１１４の制御端子であるゲートは、それぞれ駆動回路１１５および駆動回路１１６を介してスイッチング制御部３０１に接続されている。
【００３９】
第１出力端ｃは、電磁石４００の一端に接続され、第２出力端ｄは、電磁石４００の他端に接続されている。
【００４０】
また、第１電流源１００Ａは、本発明の電圧規制手段に相当する逆電圧保護ダイオード１２０と、本発明のスイッチ手段に相当するスイッチング素子１３１と、本発明の電流規制手段に相当するダイオード１３２と、をさらに備えている。
【００４１】
逆電圧保護ダイオード１２０は、第１コンデンサ１０２に印加される逆電圧を規制するためのもので、アノードが出力部１１０の第２入力端ｂに接続され、カソードが出力部１１０の第１入力端ａに接続されている。
【００４２】
スイッチング素子１３１は、ＩＧＢＴ等のパワー半導体素子である。スイッチング素子１３１は、制御端子であるゲートが駆動回路１３３を介してスイッチング制御部３０１に接続され、電流路の一端であるコレクタが出力部１１０の第１入力端ａに接続され、電流路の他端であるエミッタが第２電流源２００Ａの第３出力端ｅに接続されている。
【００４３】
ダイオード１３２は、アノードがスイッチング素子１３１のエミッタに接続され、カソードがスイッチング素子１３１のコレクタに接続されている。
【００４４】
第２電流源２００Ａは、第２充電電源２０１と、第２コンデンサ２０２と、第３充電電源２０３と、第３コンデンサ２０４と、整流素子２０５と、スイッチング素子２０６と、を備えている。また、第２電流源２００Ａは、スイッチング素子１３１を介して出力部１１０の第１入力端ａに接続された第３出力端ｅと、出力部１１０の第２入力端ｂに接続された第４出力端ｆと、を有している。
【００４５】
第２コンデンサ２０２は、一端が電源保護用の抵抗器を介して第２充電電源２０１の一端に接続され、他端が第２充電電源２０１の他端に接続されている。第２コンデンサ２０２は、充電制御部３０２の制御下の第２充電電源２０１により、第１電圧よりも低い第２電圧（例えば、百数十Ｖ）まで充電される。
【００４６】
第３コンデンサ２０４は、一端が電源保護用の抵抗器を介して第３充電電源２０３の一端に接続され、他端が第３充電電源２０３の他端に接続されている。第３コンデンサ２０４は、充電制御部３０２の制御下の第３充電電源２０３により、第２電圧以下の第３電圧（例えば、約１００Ｖ）まで充電される。
【００４７】
整流素子２０５は、ダイオードである。整流素子２０５は、アノードが第３コンデンサ２０４の一端に接続され、カソードが第３出力端ｅに接続されるように、第３コンデンサ２０４の一端と第３出力端ｅとの間に介装されている。
【００４８】
スイッチング素子２０６は、ＩＧＢＴ等のパワー半導体素子である。スイッチング素子２０６は、制御端子であるゲートが駆動回路２０７を介してスイッチング制御部３０１に接続され、電流路の一端であるコレクタが第３出力端ｅに接続され、電流路の他端であるエミッタが第３コンデンサ２０４の一端に接続されている。
【００４９】
結局、電磁石用電源装置１Ａでは、第１コンデンサ１０２、第２コンデンサ２０２および第３コンデンサ２０４が互いに並列となるように、第１コンデンサ１０２、第２コンデンサ２０２および第３コンデンサ２０４を第１電流源１００Ａの出力部１１０に接続している。このため、電磁石用電源装置１Ａによれば、図７に示す従来の電磁石用電源装置１Ｅと比較して回路構成を簡素化することができ、第２電流源２００Ａが出力部を備えていない分、電磁石電流Ｉに対するスイッチングノイズの影響を低減することができる。
【００５０】
次に、図２および図３を参照して、電磁石用電源装置１Ａの動作について説明する。電磁石用電源装置１Ａの動作は、従来の電磁石用電源装置１Ｅと同様に、準備時のフェイズ、電流立ち上げ時のフェイズ（図２（Ａ）参照）、電流維持時のフェイズ（図２（Ｂ）参照）、電流立ち下げ時のフェイズ（図３（Ａ）および（Ｂ）参照）に分かれている。
【００５１】
準備時のフェイズでは、スイッチング制御部３０１が、第１スイッチング素子１１１、第４スイッチング素子１１４、スイッチング素子１０３、１３１、２０６を非導通状態（ＯＦＦ状態）にする。そして、第１充電電源１０１、第２充電電源２０１および第３充電電源２０３が、充電制御部３０２の制御下で、それぞれ第１コンデンサ１０２、第２コンデンサ２０２および第３コンデンサ２０４の充電を行う。
【００５２】
第１コンデンサ１０２は、第１充電電源１０１によって両端の電圧が第１電圧（例えば、数千Ｖ）になるまで充電される。第２コンデンサ２０２は、第２充電電源２０１によって両端の電圧が第１電圧よりも低い第２電圧（例えば、百数十Ｖ）になるまで充電される。第３コンデンサ２０４は、第３充電電源２０３によって両端の電圧が第２電圧以下の第３電圧（例えば、約１００Ｖ）になるまで充電される。
【００５３】
また、準備時のフェイズでは、第１電流源１００Ａおよび第２電流源２００Ａと電磁石４００とが電気的に切り離された状態となっているので、第１電流源１００Ａおよび第２電流源２００Ａから電磁石４００に電磁石電流Ｉが供給されることはない。
【００５４】
図２（Ａ）に示す電流立ち上げ時のフェイズでは、スイッチング制御部３０１が、第１スイッチング素子１１１、第４スイッチング素子１１４、スイッチング素子１０３を導通状態（ＯＮ状態）にし、かつスイッチング素子１３１、２０６を非導通状態にする。
【００５５】
これにより、同図に示すように、第１コンデンサ１０２→スイッチング素子１０３→第１入力端ａ→第１スイッチング素子１１１→第１出力端ｃ→電磁石４００→第２出力端ｄ→第４スイッチング素子１１４→第２入力端ｂ→第１コンデンサ１０２の経路で第１コンデンサ１０２の第１放電電流が流れる。その結果、電磁石電圧が第１コンデンサ１０２の充電電圧（数千Ｖ）まで上昇し、電磁石電流Ｉが頂部まで立ち上げられる。
【００５６】
図２（Ｂ）に示す電流維持時のフェイズでは、スイッチング制御部３０１が、第１スイッチング素子１１１および第４スイッチング素子１１４を導通状態にし、かつスイッチング素子１０３、１３１、２０６を非導通状態にする。
【００５７】
これにより、ダイオード１３２のカソード側の電圧がアノード側の電圧を下回りダイオード１３２が導通状態となるので、第２コンデンサ２０２→第３出力端ｅ→ダイオード１３２→第１入力端ａ→第１スイッチング素子１１１→第１出力端ｃ→電磁石４００→第２出力端ｄ→第４スイッチング素子１１４→第２入力端ｂ→第４出力端ｆ→第２コンデンサ２０２の経路で第２コンデンサ２０２の第２放電電流が流れる。このとき、第２コンデンサ２０２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（第１の傾き）で低下していき、電磁石電圧も同じ傾きで低下していく。
【００５８】
そして、第２コンデンサ２０２の両端の電圧が第３電圧（約１００Ｖ）を下回るまで低下すると、整流素子２０５が導通状態となり、図２（Ｂ）に示すように、第２放電電流と同じ経路で第３コンデンサ２０４の第３放電電流も電磁石４００に供給される。このとき、第２コンデンサ２０２の両端の電圧および第３コンデンサ２０４の両端の電圧は、第２放電電流および第３放電電流の放出とともに、第１の傾きよりも小さい第２の傾きで低下していき、電磁石電圧も同じ傾きで低下していく。その結果、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。
【００５９】
なお、第１の傾きは、第２コンデンサ２０２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２０２および第３コンデンサ２０４の静電容量値により調整することができる。具体的には、第２コンデンサ２０２の静電容量値を大きくすることで第１の傾きを小さくし、静電容量値を小さくすることで第１の傾きを大きくすることができる。同様に、第２コンデンサ２０２および第３コンデンサ２０４の総静電容量値を大きくすることで第２の傾きを小さくし、総静電容量値を小さくすることで第２の傾きを大きくすることができる。また、傾きが切り替わるタイミングは、第２電圧および第３電圧の電圧差により調整することができる。具体的には、切り替えのタイミングを遅らせたい場合は、上記電圧差を大きくすればよい。反対に、早期に切り替えを行いたい場合は、上記電圧差を小さくすればよい。
【００６０】
図３（Ａ）に示す電流立ち下げ時のフェイズでは、スイッチング制御部３０１が、第１スイッチング素子１１１、第４スイッチング素子１１４、スイッチング素子１０３、１３１、２０６を非導通状態にする。
【００６１】
これにより、第２放電電流および第３放電電流の供給が停止するとともに、電磁石４００には、第１充電電源１０１の出力電圧（第１電圧）とほぼ同じ大きさの逆起電圧Ｖ１（−数千Ｖ）が生じることとなる。その結果、図３（Ａ）に示すように、電磁石４００→第２出力端ｄ→ダイオード１１３→第１入力端ａ→ダイオード１０４→第１コンデンサ１０２→第２入力端ｂ→ダイオード１１２→第１出力端ｃ→電磁石４００の経路で電磁石４００の逆起電圧Ｖ１による回生電流が流れ、電磁石電流Ｉが、比較的急な勾配（第３の傾き）で低下していく。
【００６２】
また、電流立ち下げ時のフェイズでは、第２コンデンサ２０２に回生電流を回生させることもできる。この場合、図３（Ｂ）に示すように、スイッチング制御部３０１は、第１スイッチング素子１１１、第４スイッチング素子１１４、スイッチング素子１０３、２０６を非導通状態にし、かつスイッチング素子１３１を導通状態にする。
【００６３】
これにより、電磁石４００には、第２充電電源２０１の出力電圧（第２電圧）とほぼ同じ大きさの逆起電圧Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）が生じることとなる。その結果、図３（Ｂ）に示すように、電磁石４００→第２出力端ｄ→ダイオード１１３→第１入力端ａ→ダイオード１０４→第１コンデンサ１０２→第２入力端ｂ→ダイオード１１２→第１出力端ｃ→電磁石４００の経路で電磁石４００の逆起電圧Ｖ２による回生電流が流れるとともに、電磁石４００→第２出力端ｄ→ダイオード１１３→第１入力端ａ→スイッチング素子１３１→第３出力端ｅ→第２コンデンサ２０２→第４出力端ｆ→第２入力端ｂ→ダイオード１１２→第１出力端ｃ→電磁石４００の経路で電磁石４００の逆起電圧Ｖ２による回生電流が流れ、電磁石電流Ｉが第３の傾きよりも小さい第４の傾きで低下していく。このため、電磁石電流Ｉがゼロになる直前に、第１コンデンサ１０２および第２コンデンサ２０２に回生電流を回生させることで、電磁石電流Ｉのゼロクロス時における振動を抑制することができる。
【００６４】
以上のように、電磁石用電源装置１Ａによれば、従来の電磁石用電源装置１Ｅと同程度以上の理想的なパルス状の電磁石電流Ｉを電磁石４００に供給することができ、しかも、従来の電磁石用電源装置１Ｅよりも回路構成を簡素化することができる。
【００６５】
［第２実施形態］
図４に、本発明の第２実施形態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２００Ａの代わりに第２電流源２００Ｂを備えていること以外、第１実施形態に係る電磁石用電源装置１Ａと共通している。
【００６６】
第２電流源２００Ｂでは、第２充電電源２０１の他端が第３充電電源２０３の一端に接続されているので、第２コンデンサ２０２は、第２充電電源２０１および第３充電電源２０３により充電される。すなわち、準備時のフェイズにおいて、第２コンデンサ２０２は、第３コンデンサ２０４よりも高い電圧まで確実に充電される。
【００６７】
したがって、電磁石用電源装置１Ｂでは、電流維持時のフェイズにおいて、第２コンデンサ２０２の放電と第３コンデンサ２０４の放電とが同時に開始されてしまうのを確実に防ぐことができる。
【００６８】
［第３実施形態］
図５に、本発明の第３実施形態に係る電磁石用電源装置１Ｃを示す。電磁石用電源装置１Ｃは、第１電流源１００Ａの代わりに第１電流源１００Ｂを備えていること以外、第１実施形態に係る電磁石用電源装置１Ａと共通している。
【００６９】
第１電流源１００Ｂは、第１電流源１００Ａに備えられているスイッチング素子１３１およびダイオード１３２の代わりに、本発明の電流規制手段に相当するダイオード１４０を備えている。ダイオード１４０は、アノードが第３出力端ｅに接続され、かつカソードが第１入力端ａに接続されており、第１入力端ａから第３出力端ｅに流れる電流を規制する。
【００７０】
電磁石用電源装置１Ｃでは、第２コンデンサ２０２に回生電流を回生させることはできないものの、第１実施形態に係る電磁石用電源装置１Ａよりも回路構成を簡素化することができ、スイッチングノイズを低減することができる。
【００７１】
［第４実施形態］
図６に、本発明の第４実施形態に係る電磁石用電源装置１Ｄを示す。電磁石用電源装置１Ｄは、第１電流源１００Ａおよび第２電流源２００Ａの代わりに第１電流源１００Ｂおよび第２電流源２００Ｂを備えていること以外、第１実施形態に係る電磁石用電源装置１Ａと共通している。
【００７２】
電磁石用電源装置１Ｄによれば、電流維持時のフェイズにおいて、第２コンデンサ２０２の放電と第３コンデンサ２０４の放電とが同時に開始されてしまうのを確実に防ぐことができる。さらに、電磁石用電源装置１Ｄによれば、第２コンデンサ２０２に回生電流を回生させることはできないものの、第１実施形態に係る電磁石用電源装置１Ａよりも回路構成を簡素化することができ、スイッチングノイズを低減することもできる。
【００７３】
以上、本発明に係る電磁石用電源装置の第１実施形態〜第４実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。
【００７４】
例えば、上記第１および第２実施形態に係る電磁石用電源装置１Ａ、１Ｂでは、電流立ち下げ時のフェイズにおいて、スイッチング制御部３０１の制御下でスイッチング素子１３１、２０６を導通状態にすることで、第１コンデンサ１０２および第２コンデンサ２０２に加えて第３コンデンサ２０４にも回生電流を回生させることができる。
【００７５】
上記第１〜第４実施形態に係る電磁石用電源装置１Ａ〜１Ｄでは、準備時のフェイズにおいて、スイッチング制御部３０１がスイッチング素子２０６を非導通状態にしているが、スイッチング素子２０６を導通状態にしてもよい。スイッチング素子２０６を導通状態にした場合、第３コンデンサ２０４は、第２充電電源２０１および第３充電電源２０３によって充電されるので、第３コンデンサ２０４の充電電圧は、第２コンデンサ２０２の充電電圧以上の値となる。
【００７６】
上記第１〜第４実施形態に係る電磁石用電源装置１Ａ〜１Ｄでは、回路構成をより簡素化させる場合、スイッチング素子２０６を省略することができる。
【００７７】
上記第１および第２実施形態では、第１電流源１００Ａがスイッチング素子１３１およびダイオード１３２を備えているが、スイッチング素子１３１およびダイオード１３２は、第２電流源２００Ａ、２００Ｂに備えられていてもよい。同様に、上記第３および第４実施形態では、第１電流源１００Ｂがダイオード１４０を備えているが、ダイオード１４０は、第２電流源２００Ａ、２００Ｂに備えられていてもよい。
【００７８】
上記各実施形態では、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２０２、第３コンデンサ２０４）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、コンデンサの数を３つ以上にしてもよい。また、電磁石４００に供給する電磁石電流Ｉの頂部における変動をある程度許容できるのであれば、コンデンサの数を１つにしてもよい。すなわち、第２電流源２００Ａ、２００Ｂは、第１コンデンサ１０２に対して並列となるように出力部１１０に接続された第２コンデンサ２０２を含む１以上のコンデンサを備えていればよい。
【符号の説明】
【００７９】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ    電磁石用電源装置
１００Ａ、１００Ｂ    第１電流源
１０１    第１充電電源
１０２    第１コンデンサ
１０３、１３１、２０６    スイッチング素子
１０４    ダイオード
１０５、１１５、１１６、１３３、２０７    駆動回路
１１０    出力部
１１１    第１スイッチング素子
１１２    第２スイッチング素子（ダイオード）
１１３    第３スイッチング素子
１１４    第４スイッチング素子（ダイオード）
１２０    逆電圧保護ダイオード（電圧規制手段）
１３２、１４０    ダイオード（電流規制手段）
２００Ａ、２００Ｂ    第２電流源
２０１    第２充電電源
２０２    第２コンデンサ
２０３    第３充電電源
２０４    第３コンデンサ
２０５    整流素子
３０１    スイッチング制御部（制御部）
３０２    充電制御部
４００    電磁石
【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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