(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電器で初期充電されるコンデンサと、オン制御されて前記コンデンサからトランスにパルス電流を供給する半導体スイッチと、可飽和リアクトル又は可飽和トランスを磁気スイッチ手段として前記トランスの出力をパルス圧縮する磁気パルス圧縮回路と、この磁気パルス圧縮回路からのパルス電流出力をパルス発振器等の負荷に供給するパルス電源において、
前記コンデンサと半導体スイッチを一括収納した筺体として構成する第１のユニットと、前記トランスと磁気パルス圧縮回路を一括収納した筺体として構成する第２のユニットとに分割構成し、
前記ユニット間の回路接続及び前記負荷との回路接続を同軸ケーブル又は導体バーで接続した構成を特徴とするパルス電源。
【請求項２】
前記第２のユニットは、磁気パルス圧縮回路が複数段に構成される場合に各磁気パルス圧縮回路別にユニット化し、該ユニット間を同軸ケーブル又は導体バーで接続した構成を特徴とする請求項１に記載のパルス電源。
【請求項３】
前記第１のユニットは、磁気アシスト用可飽和リアクトルを含む構成を特徴とする請求項１又は２に記載のパルス電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電圧・大電流の短パルスを発生するパルス電源に係り、特にパルス電源の組み立て構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パルスレーザ励起やパルスプラズマ発生、パルス脱硝装置等のパルス電源として、半導体スイッチと磁気スイッチになる可飽和リアクトル又は可飽和トランスを組合せたものがある。
【０００３】
図５は、半導体スイッチと可飽和リアクトルを組み合わせたパルス電源の回路例を示す。
【０００４】
同図において、初段エネルギー蓄積用コンデンサＣ0は、インバータと整流回路等で構成された高圧直流電源になる充電器ＤＣＨＶにより初期充電される。ＧＴＯで示す半導体スイッチＳＷは、１つの半導体スイッチング素子とそのゲート制御回路、スナバ回路を有して構成された初段スイッチにされる。可飽和リアクトルＳＩ0は、スイッチＳＷのオンによるコンデンサＣ0から矢印で示す経路の放電パルス電流Ｉ0に対して、その飽和までの遅れでスイッチＳＷのスイッチング損失を減らす磁気アシスト手段になる。
【０００５】
パルストランスＰＴは、放電パルス電流Ｉ0により一次巻線に印加されるパルス電圧を昇圧してコンデンサＣ1を充電する。可飽和リアクトルＳＩ1は、コンデンサＣ１の充電が所定レベルまで達したときに飽和し、低インピーダンスになってコンデンサＣ1からコンデンサＣ2への放電パルス電流Ｉ1を発生する磁気パルス圧縮手段になる。
【０００６】
同様に、可飽和リアクトルＳＩ2は、コンデンサＣ2の充電でピーキングコンデンサＣPへの放電パルス電流Ｉ2を発生する磁気パルス圧縮手段になる。
【０００７】
ピーキングコンデンサＣPは、レーザヘッドＬＨと共にレーザ発振器を構成したパルス電源の負荷となり、磁気パルス圧縮されたパルス電流により高圧充電され、一定電圧までの充電でレーザヘッドＬＨに放電パルス電流を供給する。
【０００８】
なお、パルス電源の構成は、図５に示すものに限らず、パルストランスＰＴに代えて可飽和トランスを用いたもの、さらにトランスを複数段設けたものなど種々の変形例がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のパルス電源は、充電器ＤＣＨＶを除いて、初段コンデンサＣ0からピーキングコンデンサＣPまでを１つの筺体内に収めた一体型となっている。
【００１０】
これは、磁気パルス圧縮で短パルスを得るために、ＬＣ振動電流の発生時のインダクタンス成分を極力小さくすることが要求されることから、回路要素間を至近距離に配置するためのものである。
【００１１】
この一体化構造において、磁気パルス圧縮に用いる可飽和トランスや可飽和リアクトルは、鉄を主成分とする磁心が大部分の容積を占め、重量物になる。
【００１２】
このため、パルス電源としては、磁気パルス圧縮段数及び電流容量の増大に伴って大型で重い装置になり、その組み立てや修理、運搬、据え付けなどの取り扱いが難しくなるし、大掛かりな作業になる。
【００１３】
本発明の目的は、電気的性能を落とすことなく、装置の取り扱いを容易にするパルス電源を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題の解決を図るため、パルス電源をその電気的性能に影響を与えない構造で分割・結合できるようユニット化し、ユニット毎の組み立てや運搬ができるようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【００１５】
充電器で初期充電されるコンデンサと、オン制御されて前記コンデンサからトランスにパルス電流を供給する半導体スイッチと、可飽和リアクトル又は可飽和トランスを磁気スイッチ手段として前記トランスの出力をパルス圧縮する磁気パルス圧縮回路と、この磁気パルス圧縮回路からのパルス電流出力をパルス発振器等の負荷に供給するパルス電源において、
前記コンデンサと半導体スイッチを一括収納した筺体として構成する第１のユニットと、前記トランスと磁気パルス圧縮回路を一括収納した筺体として構成する第２のユニットとに分割構成し、
前記ユニット間の回路接続及び前記負荷との回路接続を同軸ケーブル又は導体バーで接続した構成を特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記第２のユニットは、磁気パルス圧縮回路が複数段に構成される場合に各磁気パルス圧縮回路別にユニット化し、該ユニット間を同軸ケーブル又は導体バーで接続した構成を特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記第１のユニットは、磁気アシスト用可飽和リアクトルを含む構成を特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態を示すユニット構成である。ユニット１は、初段のコンデンサＣ0と半導体スイッチＳＷを一括収納した１つの筺体として構成する。
【００１９】
ユニット２は、磁気アシスト手段になる可飽和リアクトルＳＩ0と、パルストランスＰＴと、コンデンサＣ1，Ｃ2及び磁気パルス圧縮手段になる可飽和リアクトルＳＩ1，ＳＩ2を一括収納した１つの筺体として構成する。
【００２０】
レーザ発振器３は、ピーキングコンデンサＣPとレーザヘッドＬＨを１つの筺体として構成する。
【００２１】
各ユニット１、２及びレーザ発振器３の間の接続は、パルス電流に対して応答性に優れる同軸ケーブル又は自己インダクタンスの極めて低い導体バーを使って接続する。
【００２２】
図２の（ａ）に示す同軸ケーブルの場合、芯線Ａを高電圧側、外部導体Ｂを接地電位側とし、同軸コネクタを使って着脱可能にする。図２の（ｂ）に示す導体バーの場合、一対の導体バーＣとＤを絶縁物Ｅを挟んだ構造とし、一方の導体バーを高電圧側、他方の導体バーを接地電位側とする。導体バー同士の接続は、ボルトＦを使って切り離し可能にする。また、ノイズ防止用に導体バーＣ，Ｄの外側にシールド用のダクトＧで覆う。
【００２３】
充電器ＤＣＨＶとユニット１との接続にも同軸ケーブル又は導体バーで接続することができるが、通常の電源ケーブルでも良い。
【００２４】
本実施形態において、充電器ＤＣＨＶとユニット１の間の分割構成では、コンデンサＣ0の初期充電が直流電源による緩やかや充電になって電気的性能に何ら影響を与えない。
【００２５】
次に、ユニット１とユニット２の間の分割構成では、コンデンサＣ0からの放電電流が同軸ケーブル又は導体バーを通して可飽和リアクトルＳＩ0側に流れるが、この電流は磁気パルス圧縮前の比較的緩やかに変化するパルス電流になり、パルス電流波形に対する電気的性能には何ら影響を与えない。
【００２６】
この点、ユニット２内におけるコンデンサＣ1と可飽和リアクトルＳＩ1との間には磁気パルス圧縮された速い立ち上がりのパルス電流が流れる。同様に、コンデンサＣ2と可飽和リアクトルＳＩ2との間には速い立ち上がりのパルス電流が流れる。
【００２７】
これらパルス電流に対して、コンデンサＣ1，Ｃ2と可飽和リアクトルＳＩ1，ＳＩ2は共にユニット２内に至近距離で配置できるため、パルス電流波形に対する立ち上がりの遅れなどを起こすことはない。
【００２８】
最終段になるユニット２とレーザ発振器３との間は、立ち上がりが最も高いパルス電流が流れるが、この間をケーブル接続するのに、パルス電流に対して応答性に優れる同軸ケーブル又は自己インダクタンスの極めて低い導体バーを使用するため、パルス電流に対する電気的性能の低下を起こすことはない。
【００２９】
したがって、本実施形態によれば、パルス電源を構成する回路要素を複数のユニットに分割構成するため、その組み立てや修理、運搬、据え付けなどをユニット毎に行うことができ、取り扱いを容易にして簡単な作業になる。しかも、電気的性能を落とすこともなくなる。
【００３０】
図３は、本発明の他の実施形態を示すユニット構成である。同図が図１と異なる部分は、可飽和リアクトルＳＩ0をユニット１側に移した点にある。
【００３１】
ユニット１Ａは、コンデンサＣ0と半導体スイッチＳＷ及び可飽和リアクトルＳＩ0を一括収納した１つの筺体として構成する。
【００３２】
ユニット２Ａは、パルストランスＰＴと、コンデンサＣ1，Ｃ2及び可飽和リアクトルＳＩ1，ＳＩ2を一括収納した１つの筺体として構成する。
【００３３】
本実施形態においても、ユニット１Ａと２Ａとの分割構成及びユニット２Ａとレーザ発振器３との分割構成に、同軸ケーブル又は導体バーによる接続により、電気的性能を落とすことなく取り扱いが容易になる。
【００３４】
図４は、本発明の他の実施形態を示すユニット構成である。同図が図３と異なる部分は、ユニット２Ａをユニット２Ｂと２Ｃに分割構成した点にある。
【００３５】
ユニット２Ｂは、パルストランスＰＴとコンデンサＣ1及び可飽和リアクトルＳＩ1を一括収納した１つの筺体として構成する。
【００３６】
ユニット２Ｃは、コンデンサＣ2及び可飽和リアクトルＳＩ2を一括収納した１つの筺体として構成する。
【００３７】
本実施形態において、ユニット２Ｂと２Ｃ間の接続は、図１でのユニット２とレーザ発振器３の間の接続と同様に、速い立ち上がりのパルス電流に対する影響を無くすよう、同軸ケーブル又は導体バーを用いる。
【００３８】
本実施形態によれば、磁気パルス圧縮回路が複数段になることに着目し、１段目の磁気パルス圧縮回路と２段目のそれを分割構成とする。これにより、図１や図３に比べてユニット数の増加で接続箇所が増えるが、ユニット毎の重量が減ると共に回路要素数が減り、その取り扱いが一層容易になるし、修理をユニット毎に交換する方法を採ることができる。
【００３９】
なお、図４の構成において、ユニット２Ｃとレーザ発振器３を一体構成とすることもできる。また、図１及び図３、図４の構成において、可飽和リアクトルＳＩ0を省略したパルス電源など、他の回路構成になるパルス電源についても、そのユニット化により同等の作用効果を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、パルス電源をその電気的性能に影響を与えない構造で分割・結合できるようユニット化し、ユニット毎の組み立てや運搬ができるようにしたため、ユニット毎の重量が軽減され、その組み立てや修理、運搬、据え付けなどをユニット毎に実施でき、その取り扱いが簡単になるし、作業も簡単になる。
【００４１】
しかも、ユニット間の回路要素の接続は、同軸ケーブル又は導体バーで行うため、電気的性能を落とすことは無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すパルス電源のユニット構成。
【図２】実施形態における同軸ケーブルと導体バーの構造。
【図３】本発明の他の実施形態を示すユニット構成。
【図４】本発明の他の実施形態を示すユニット構成。
【図５】パルス電源の回路例。
【符号の説明】
１、２…ユニット
３…レーザ発振器
ＤＣＨＶ…充電器
Ｃ0、Ｃ1、Ｃ2、ＣP…コンデンサ
ＳＩ0、ＳＩ1、ＳＩ2…可飽和リアクトル
ＳＷ…半導体スイッチ
ＰＴ…パルストランス
ＬＨ…レーザヘッド
【図１】
0003837842.tif 000002
【図２】
0003837842.tif 000003
【図３】
0003837842.tif 000004
【図４】
0003837842.tif 000005
【図５】
0003837842.tif 000006