(57)【要約】高電圧スイッチング装置は、マグネトロンのような負荷にｋＶパルスを供給する。このスイッチング装置は、コンデンサによって囲まれたスイッチスタックを備え、これらのスイッチスタック及びコンデンサは、共にハウジング内に配置される。ＬＴ電力が、ハウジングの非導電性の壁を横切って磁気結合によって、例えば電子装置を制御するためにスタックに供給される。壁の両側に環状挿入体が配置される。各挿入体は、変圧器コア及び巻線を受ける。挿入体の底面は、電気的応力を最小化するために導電性コーティングを有する。壁を介してＨｔ用電力も供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に高電圧を供給する手段と、
高電圧供給手段が内部に配置されるハウジングと、
を備え、
前記ハウジングが複数の壁を含み、該壁の内の１つの非導電性の壁が、スイッチシステムに低電圧電源を供給するための変圧器を含み、該変圧器が、前記壁の片側に配置された一次巻線及びコアと、前記壁の反対側に配置された二次巻線及びコアとを有し、これにより前記壁を横切って電力を磁気的に結合することができる高電圧装置。
【請求項２】
前記一次巻線及びコアが前記壁の外側に配置され、前記二次巻線及びコアが前記壁の内側に配置された請求項１に記載の高電圧装置。
【請求項３】
前記非導電性の壁が、前記ハウジングの端壁である請求項１又は２に記載の高電圧装置。
【請求項４】
前記壁の両側で、前記壁の第１の側面と前記一次巻線及びコアの間、及び前記壁の第２の側面と二次巻線及びコアの間にそれぞれ配置された導電性コーティングを含む先行する請求項のいずれかに記載の高電圧装置。
【請求項５】
前記各導電性コーティングが、複数の挿入体の表面上に形成されている請求項４に記載の高電圧装置。
【請求項６】
前記挿入体が、前記壁の両側のそれぞれのチャンバ内に密着して受けられる請求項５に記載の高電圧装置。
【請求項７】
前記挿入体の各々が、コイル及びコアを受けるためのチャンバを含む請求項５又は６に記載の高電圧装置。
【請求項８】
前記挿入体が環状である請求項５、６、又は７に記載の高電圧装置。
【請求項９】
前記挿入体が、前記導電性コーティングが形成される平坦面と、凹状側壁とを有し、前記側壁と前記平坦面との間の移動が滑らかである請求項８に記載の高電圧装置。
【請求項１０】
前記平坦面の各導電性コーティングが、実質的に平行である請求項９に記載の高電圧装置。
【請求項１１】
前記各挿入体が同心である請求項９又は１０に記載の高電圧装置。
【請求項１２】
前記導電性コーティングが前記側壁上に広がる請求項９、１０、又は１１に記載の高電圧装置。
【請求項１３】
前記導電性コーティングが磁性体である請求項４乃至１２のいずれかに記載の高電圧装置。
【請求項１４】
前記導電性コーティングがニッケルを含む請求項１３に記載の高電圧装置。
【請求項１５】
前記装置がスイッチング装置であり、前記高電圧供給手段がスイッチスタックである先行する請求項のいずれかに記載の高電圧装置。
【請求項１６】
前記スイッチスタックが、高電圧パルスを前記負荷に供給するためのコンデンサに結合されている請求項１５に記載の高電圧装置。
【請求項１７】
実質的に添付図面の図３乃至図８を参照して本明細書に記載したような高電圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電圧装置への電力の供給に関し、より具体的には、例えば電力制御回路のようなＥＨＴ装置へのＬＴ電力の供給に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人の英国特許出願ＧＢ９９２８０７４．５号及び第ＧＢ９９２８０４９．７号は、マグネトロンのようなＥＨＴ負荷のためのパルス式スイッチング装置について記載している。電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）スイッチモジュールのスタックは、プラスチックハウジング内に取り付けられた４個のコンデンサにより囲まれ、オイルが充填されたチャンバ内に配置されている。スイッチスタックは、通常約−５５ｋＶのＥＨＴ電源を受け取り、一連のＥＨＴパルスをマグネトロンに供給する。このスイッチはまた、ＬＴ電圧で動作する様々な制御回路を含む。この回路は、ＦＥＴスイッチのトリガのような機能を制御する。
【０００３】
【特許文献１】
英国特許出願ＧＢ９９２８０７４．５号
【特許文献２】
英国特許出願ＧＢ９９２８０４９．７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＴ電力をＥＨＴ電位にある制御回路に供給する方法における問題がある。
【０００５】
本発明は、この問題を解決することを目的とし、その最も広い形態において、ハウジング壁を横切った磁気結合により電力を供給する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
より具体的には、負荷に高電圧を供給する手段と、該高電圧供給手段が内部に配置されるハウジングとを備え、該ハウジングが複数の壁を含み、これらの壁の１つの非導電性の壁がスイッチシステムに低電圧電源を供給するための変圧器を含み、該変圧器が、壁の片側に配置された一次巻線及びコアと、壁の反対側に配置された二次巻線及びコアとを有し、これにより電力を壁を横切って磁気的に結合することができる高電圧装置が提供される。
【０００７】
本発明の実施形態は、ＥＨＴ電位にある装置にＬＴ電力を供給することができる利点を有する。ハウジングの非導電性の壁、好ましくは端壁を越える磁気結合を用いることにより、オイル漏れを引き起こす恐れがありかつ一般に満足できるものではないシール、ガスケット、及び類似物が不要となる。
【０００８】
好ましくは、導電性コーティングは、それぞれのコイル及びコアと壁との間にある、該壁の各側面に配置される。このコーティングは、電気的応力の分散を助け、例えばコーティングが無ければ許容できない電気的応力を生じるであろう鋭いエッジを有する標準的な変圧器コアのような、比較的高精度でない構成要素の使用を可能にする。
【０００９】
好ましくは、導電性コーティングは、チャンバ内に密着して壁の両側に配置された挿入体に塗布される。挿入体の使用は、壁内にコーティングを導入する好都合な方法である。
【００１０】
好ましくは、挿入体は環状であって、滑らかな凹状外表面と、導電性コーティングを被着させる平坦面とを有する。この構成は、電気的応力を最低限に抑えるのに役立つ。
【００１１】
導電性コーティングは、挿入体の側壁を覆って広がることができる。
【００１２】
好ましくは、挿入体は、内部にコイル及びコアを受けるチャンバを有する。従って、コイル及びコアは、挿入体の底壁の厚さだけ導電性コーティングから離間して配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、添付図面を参照しながら、実施例により本発明の一実施形態を説明する。
【００１４】
図１及び図２は、本出願人の以前の英国特許出願の第ＧＢ９９２８０７４．５号及び第９９２８０４９．７号に開示されたスイッチング機構を示している。この機構は、キャパシタンスを切り換えることにより、マグネトロンのような高電圧負荷に高電圧パルスを供給する。このスイッチングは、高電圧電源から生じたトリガパルスによりトリガされ、キャパシタンスもまた、この電源により充電される。
【００１５】
図１及び図２に示すスイッチング装置は、複数のキャパシタンスにより囲まれたチャンバ内に配置されたスイッチスタックを備える。スイッチスタックは、多数のＦＥＴモジュール１、２、３、４、．．．、ｎを備え、各々のＦＥＴモジュールは、１つ又はそれ以上のＦＥＴスイッチを含む。例えば、該スタック内に７５個のＦＥＴモジュールがあり、各モジュールは、３個のＦＥＴスイッチを含むものとすることができる。モジュールは、互いに近接して装着され、図１の軸線に沿って積層される。各々のモジュールは、ＦＥＴスイッチと同様に、変圧器の二次巻線６と共通の一次巻線７とを含み、該一次巻線は軸線の長さに沿って延びて、各モジュールの一次巻線として働く。一次巻線は、ＦＥＴスイッチに電力と駆動パルスとを供給するのに使用される。スイッチング装置への電力は、電源８から−５５ｋＶに維持されたスタックの高電圧端のトリガドライバ９へ加えられる。トリガドライバは、ＦＥＴモジュールと同様の寸法のモジュールとして形成され、スタックの末端モジュールを形成する。例えばマグネトロンなどの負荷１０は、スイッチング機構の出力１１に接続され、スイッチング機構からパルスを受け取る。出力１１はまた、マグネトロンのカソードを加熱するためのヒータ変圧器への出力１２を備える。変圧器のための電力は、電源１３から供給される。
【００１６】
スイッチング機構は、ハウジング１４内に配置される。ハウジングは、プラスチック材料のような非導電性材料で形成され、間に環状チャンバが形成される外壁１５及び内壁１６と、該内壁によって境界付けられ、スイッチスタックが内部に配置される内部チャンバ２３とを含む。環状チャンバと内側チャンバ２３とは、内壁１６の孔２４、２５を介して連通する。
【００１７】
図２から分かるように、ハウジングと環状及び内部チャンバは、断面が矩形である。環状チャンバ内には、４つのコンデンサ１７、１８、１９、２０が各側部に１つずつ配置され、スイッチング機構をシールドするチャンバの長さに沿って延びる。コンデンサは、高電圧端において第１のスイッチモジュールに接続され、接地することができる低電圧端において負荷１０に接続される。各々のコンデンサは、コンデンサ素子を形成する複数の平行なプレートを備え、これらのコンデンサ素子は、電源端から０Ｖ端まで名目上線形の電圧勾配が現れるように相互接続される。各々のコンデンサは、０．１５μｆとすることができる。
【００１８】
放熱及び絶縁のために、このユニットはオイル充填される。オイルは、通路２４、２５を介して環状チャンバと内部チャンバとの間で流動することができる。チャンバには、例えば温度変化によるオイル容積の変化に応じて動くダイヤフラムを含む膨張タンク２６が接続される。
【００１９】
スイッチスタックはまた、制御モジュール４０を含み、該制御モジュールは、ＦＥＴモジュールと同様の寸法であって、トリガ電源モジュールと第１のＦＥＴモジュール１との間のスタック上に取り付けられる。制御モジュールは、ＦＥＴスイッチのトリガを制御し、−５５ｋＶの高電圧にて浮動するが、制御回路を動作させるために、自己ＬＴ電源を必要とする。該電源と、更に−５５ｋＶ電源からＬＴ電圧を絶縁するために必要なものとを備えるために、必要な変圧器のための空間は非常に限られたものであることが図１及び２から分かるであろう。
【００２０】
図３乃至図８の構成は、これらの問題に対する解決策を提供している。
【００２１】
図３乃至図６は、外装の端プレート４１を示している。この端プレート４１は、溶接のような任意の従来方法により高電圧端で外装に固定され、環状チャンバ及び内部チャンバを閉鎖する。端プレートは、非導電性材料好ましくはエポキシ樹脂のようなプラスチック材料で作られる。
【００２２】
高電圧電源は、端プレート４１の側壁４２を介して内部チャンバ２３に供給される。ネジ付同軸コネクタを受けるための円形のネジ固定部４４が設けられる。内部通路４５は、端プレートを貫通して固定プレート４６まで延び、該固定プレートは、同軸電力ケーブルの中心導体をその中に受けるソケット４８を含む。真鍮のような従来の導電性材料で作られた固定プレートは、端プレートの内面上でアクセス可能であり、この固定プレートにより、電源をトリガドライバ９に接続することができる。図４においては、通路４５は明瞭にするために省略してある。
【００２３】
端プレートは、該端プレートの両面から１つずつ延びる、同心でかつ中心に配置された１対の円形突出部を有することが図３乃至図６から分かる。各突出部５０、５２は、図７及び図８に示す環状挿入体５８、６０を受ける環状チャンバ５４、５６を含む。環状チャンバ５４及び５６は、互いに間隔を置いて端プレートの薄壁部分６２で隔てられている（図４）。これは、通常直径８ｍｍとすることができる。２つの環状チャンバは、同心であるが、端プレートの中心からはずれており、２つの突出部５０、５２と同心ではない。突出部は、それぞれ２対の２つの孔６４を有し、該孔を通って光ファイバケーブルを内部チャンバ２３内に誘導することができる。光トリガをＦＥＴスイッチに供給するために光ファイバロッドを用いる光ファイバカプラーをモールドして、漏れを起こし易いオイル／流体密シールの必要性を排除する。
【００２４】
環状チャンバ５４、５６は各々、凹状の丸みのある側壁６４を有し、該側壁は鋭い縁部が無く、その表面全体にわたって滑らかで、環状挿入体５８、６０を密着して受けるように成形されていることが分かるであろう。
【００２５】
環状挿入体５８、６０は各々、ほぼ平坦な面６６を有し、該挿入体が端プレート内で所定位置にある時に、この平坦面は互いに対向する。少なくとも面６６は、導電性コーティング、好ましくはニッケルフィルムで覆われる。実際には、環状挿入体の外表面全体を導電性コーティングで覆うことができる。挿入体の外壁は、凸状であって、端プレートの環状チャンバの内壁の形状に一致する。端壁上の所定位置にある時、各挿入体は同心にあり、各導電性コーティングは端面上で実質的に平行である。
【００２６】
環状挿入体は、非導電性材料で作られ、例えばエポキシ樹脂のようなプラスチック材料で成形することができる。
【００２７】
各環状挿入体は、変圧器の一次又は二次巻線及びコアを受ける円筒状チャンバ７０を有し（図７）、一次巻線及びコアは端プレートの外側に置かれ、二次巻線及びコアは内側に置かれる。次いで、端プレートの導電率が低いにもかかわらず、この端プレートを越える磁気結合により−５５ｋＶのＬＴ電力をスイッチ機構に供給することができる。
【００２８】
−５５ｋＶにおける結合は、相当な各電気的応力を発生する可能性のあることが理解されるであろう。環状挿入体の外表面上に鋭い縁部が存在しないことと共に、該挿入体の外側の導電性コーティングを組み合わせることにより、これらの応力を分散させることができる。従って、挿入体の平坦面と凸状側壁間が滑らかに移動すること、及び曲率半径が突然変化しないことは重要である。
【００２９】
挿入体の各々は、１対のネジ付き挿入体７２を含み、これらを用いて、それぞれの変圧器巻線を保持する保護カバーを固定することができる。
【００３０】
上に述べた実施形態により、スイッチスタックに電力を供給し、例えば制御回路を動作させることが可能になる。通常、供給電力は１００Ｗ程度である。非導電性の端壁を介した磁気結合を使用することにより、高電圧源の−５５ｋＶ電位において浮動している回路に電力を供給することができる。更に、導電性コーティングと滑らかな外表面とを組み合わせて使用することにより、磁気的に結合された挿入体は、許容できないレベルの電気的応力を受けることはない。
【００３１】
それぞれの変圧器コアと端プレートとの間に導電性の表面を導入する好都合な方法として、環状要素が使用される。環状挿入体の底面は平坦であって、導電性表面がコアの軸線に対して確実に垂直になる。コーティング用に選択される導電体もまた、磁性体であることが好ましい。ニッケル基の材料はコーティング用として好ましい材料である。
【００３２】
導電性コーティングは、必須ではなく省略してもよく、この場合、環状挿入体は不要である。しかしながら、導電性コーティングを省略した場合には、このシステムが動作する高電圧において高い電気的応力を引き起こす可能性のある鋭い縁部が確実に存在しないように、磁気結合の全ての構成要素を極めて慎重に設計することが必要となる。このような構成は、特に変圧器コアなどの非常に高精度な構成部品の設計が必要となると高価になることから、可能ではあるが望ましいものではない。導電性コーティングを使用すると、安価な規格品の変圧器コアを使用することができる。これらの形状は、通常は許容できない電気的応力を生じさせることになるが、導電性コーティングはこれらの電気的応力を分散させることができる。
【００３３】
本発明の範囲から逸脱することなく、上に述べた実施形態には様々な変更が可能であり、当業者であれば行うことができるであろう。例えば、鋭い縁部が無いという要件の制約の範囲内であれば、挿入体の形状を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】高電圧スイッチング機構の概略的な縦面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩの概略的な断面図である。
【図３】図１のスイッチング機構の本発明を具現する端プレートの平面図である。
【図４】図３の線ＩＶ−ＩＶの断面図である。
【図５】図３の端プレートの側面図である。
【図６】図３の端プレートの平面図である。
【図７】図３の端プレート内に装着される環状挿入体の平面図である。
【図８】図の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩの断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、２、３、４、．．．、ｎ  ＦＥＴモジュール
６  変圧器二次巻線
７  共通の一次巻線
８  電源
１０  マグネトロンなどの負荷
１４  ハウジング
１５  外壁
１６  内壁
１７、１８、１９、２０  コンデンサ
２３  内部チャンバ
４１  端プレート
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年7月30日(2003.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に高電圧を供給する手段と、
高電圧供給手段が内部に配置されるハウジングと、
を備え、
前記ハウジングが、複数の壁を含み、該壁の１つが非導電性であり、かつスイッチシステムに低電圧電源を供給するための変圧器を含み、該変圧器が、前記壁の第１の側面の第１の挿入体内に配置された一次巻線及びコアと、前記壁の第２の側面の第２の挿入体内に配置された二次巻線及びコアとを有し、これにより前記壁を横切って電力を磁気的に結合することができ、前記第１及び第２の挿入体が、これらの表面上に形成され、かつ前記壁の第１の側面と前記一次巻線及びコアとの間、及び前記壁の第２の側面と前記二次コイル及びコアとの間に配置された導電性コーティングを有し、前記挿入体が電気的応力を最小化するように成形される高電圧装置。
【請求項２】
前記挿入体が環状である請求項１に記載の高電圧装置。
【請求項３】
前記一次巻線及びコアが前記非導電性の壁の外側に配置され、前記二次巻線及びコアが前記非導電性の壁の内側に配置された請求項１又は２に記載の高電圧装置。
【請求項４】
前記非導電性の壁が前記ハウジングの端壁である先行する請求項のいずれかに記載の高電圧装置。
【請求項５】
前記挿入体が、前記非導電性の壁の両側のそれぞれのチャンバ内に密着して受けられる請求項４に記載の高電圧装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の挿入体の各々が、前記第１のコイル及びコアと第２のコイル及びコアの内のそれぞれ一方を受けるためのチャンバを含む請求項４又は５に記載の高電圧装置。
【請求項７】
前記挿入体が、前記導電性コーティングが形成される平坦面と、凹状側壁とを有し、前記側壁と前記平坦面との間の移動が滑らかである先行する請求項のいずれかに記載の高電圧装置。
【請求項８】
前記平坦面上の各導電性コーティングが、実質的に平行である請求項７に記載の高電圧装置。
【請求項９】
前記挿入体が同心である請求項７又は８に記載の高電圧装置。
【請求項１０】
前記導電性コーティングが前記側壁上に広がる請求項７、８、又は９に記載の高電圧装置。
【請求項１１】
前記導電性コーティングが磁性体である先行する請求項のいずれかに記載の高電圧装置。
【請求項１２】
前記導電性コーティングがニッケルを含む請求項１１に記載の高電圧装置。
【請求項１３】
前記装置がスイッチング装置であり、前記高電圧供給手段がスイッチスタックである先行する請求項のいずれかに記載の高電圧装置。
【請求項１４】
前記スイッチスタックが、高電圧パルスを前記負荷に供給するためのコンデンサに結合されている請求項１３に記載の高電圧装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
より具体的には、負荷に高電圧を供給する手段と、高電圧供給手段が内部に配置されるハウジングと、を備え、該ハウジングが複数の壁を含み、該壁の１つが非導電性であり、かつスイッチシステムに低電圧電源を供給するための変圧器を含み、該変圧器が、壁の第１の側面の第１の挿入体内に配置された一次巻線及びコアと、壁の第２の側面の第２の挿入体内に配置された二次巻線及びコアとを有し、これにより電力を壁を横切って磁気的に結合させることができ、第１及び第２の挿入体が、これらの表面上に形成され、かつ壁の第１の側面と一次巻線及びコアとの間、及び壁の第２の側面と二次巻線及びコアとの間に配置された導電性コーティングを有し、挿入体が電気的応力を最小化するように成形される高電圧装置が提供される。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の実施形態は、ＥＨＴ電位にある装置にＬＴ電力を供給することができる利点を有する。ハウジングの非導電性の壁、好ましくは端壁を越える磁気結合を用いることにより、オイル漏れを引き起こす恐れがあり、一般に満足できるものではないシール、ガスケット、及び類似物が不要となる。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
導電性コーティングは、電気的応力の分散を助け、例えばコーティングが無ければ許容できない電気的応力を生じるであろう鋭いエッジを有する標準的な変圧器コアのような、比較的高精度でない構成要素の使用を可能にする。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
好ましくは、挿入体は、壁の両側のチャンバ内に密着して配置される。挿入体の使用は、壁内にコーティングを導入する好都合な方法である。




【国際調査報告】
2004532599.tif 000019
2004532599.tif 000020
2004532599.tif 000021
2004532599.tif 000022
2004532599.tif 000023