(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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等を組合せて構成する主回路を有して、負荷に高い電圧・電流の短パルスを供給するパルス電源の組み立て構造であって、
機械的強度及び接触抵抗低減に所期のものを得る厚みのアルミ板を底板及び接地板として該アルミ板上に前記主回路を組み立て、
前記アルミ板を底板として前記主回路を収納するための側板と上蓋を有して、内部に絶縁や冷却のための絶縁油またはパーフロロカーボンを充填するタンクを構成し、
前記アルミ板を底板として前記タンクの外囲部を覆うアルミカバーによって磁気シールドをした構造を特徴とするパルス電源。
【請求項２】
前記タンクは、前記側板と上蓋を一体化したステンレス製またはアルミ製の構造、又は前記側板を前記底板と一体化した構造、もしくはこれら各構造を組み合わせた構造を特徴とする請求項１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、特に絶縁油等で密閉したタンク内に主回路を収納し、さらに電磁シールドカバーで覆う構造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６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。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と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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
なお、パルス電源の構成は、図６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。また、半導体スイッチＳＷには、サイリスタやＧＴＯ、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ等が使用される。
【０００８】
このような構成のパルス電源において、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前段までを１つの筺体内に収めた一体型となっている。
【０００９】
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。
【００１０】
図７は、主回路をタンク内に収納した組み立て構造を示す。主回路１は、基台になるアルミ板２上に組み立てられ、これをステンレス性のタンク３内に収納し、タンク３内には絶縁や冷却のための絶縁油やパーフロロカーボン等を充填し、ステンレス性の上蓋３Ａで蓋をする。さらに、タンク３の外囲部には磁気シールドのためのアルミカバー４が設けられる。５、６は金属製スペーサである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の組み立て構造において、主回路１の接地電流は、アルミ板２からタンク３及びアルミカバー４を通して流れる。
【００１２】
このため、接地抵抗が大きくなり、主回路の接地電位が浮いてしまい、負荷との接続や制御回路との接続に不安定な動作を起こす可能性がある。特に、パルス出力の幅に先鋭なものが要求される高性能パルス電源ではパルス波形になまりを起こす可能性がある。
【００１３】
また、主回路１のアルミ板２とタンク３及びアルミカバー４の接合面で高周波ノイズが発生し、アルミカバー４による磁気シールドが大型になる。
【００１４】
また、組み立てには、アルミ板２の上に主回路を組み立て、それをタンク３内に入れて取り付け、それに絶縁油等を充填し、上蓋３Ａで密封し、その上にアルミカバー４を取り付けることになり、組み立て工数が多くなってしまうし、メンテナンスにも主回路の引き出しに時間がかかる。
【００１５】
本発明の目的は、主回路の接地抵抗を小さくし、高周波ノイズの発生を抑え、組み立てやメンテナンスも容易になるパルス電源を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、主回路の底板をタンクやシールドカバーの底板と兼用し、さらにタンクを一体化やアルミ製に変えるようにしたもので、以下の組み立て構造を特徴とする。
【００１７】
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等を組合せて構成する主回路を有して、負荷に高い電圧・電流の短パルスを供給するパルス電源の組み立て構造であって、
機械的強度及び接触抵抗低減に所期のものを得る厚みのアルミ板を底板及び接地板として該アルミ板上に前記主回路を組み立て、
前記アルミ板を底板として前記主回路を収納するための側板と上蓋を有して、内部に絶縁や冷却のための絶縁油またはパーフロロカーボンを充填するタンクを構成し、
前記アルミ板を底板として前記タンクの外囲部を覆うアルミカバーによって磁気シールドをした構造を特徴とする。
【００１８】
前記タンクは、前記側板と上蓋を一体化したステンレス製またはアルミ製の構造、又は前記側板を前記底板と一体化した構造、もしくはこれら各構造を組み合わせた構造を特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示す組み立て構造である。同図は、主回路１の基台になるアルミ板２は機械的強度及び接触抵抗低減のために従来のものより厚みを増したものにし、その上に主回路１を組み立て、このアルミ板２を底板としてステンレス性の側板３Ｂと上蓋３Ａによりタンクを構成する。さらに、アルミ板２を底板としてアルミカバー４Ａにより磁気シールドを構成する。
【００２０】
この組み立て構造によれば、従来のタンクの底板とアルミカバーの底板を省き、主回路１の底板になるアルミ板２で兼用することができる。
【００２１】
これにより、主回路の各回路要素間の接地抵抗が小さくなるし、負荷（レーザヘッド）との間の接地抵抗を小さくでき、主回路回路要素間及び負荷間での電位の浮きが無くなり、パルス発生や圧縮動作を安定にすると共に負荷に供給でき、パルス出力の幅に先鋭なものが要求される高性能パルス電源に適用してパルス波形のなまりを無くすことができる。
【００２２】
また、ノイズ遮蔽については、接地電流経路にはアルミ板２のみが介在するため、余計な接触抵抗の介在がなくなり、高周波ノイズの発生を抑制できる。
【００２３】
また、組み立てやメンテナンス性については、アルミ板２に対して主回路１とタンク側板３Ｂと上蓋３Ａ及アルミカバー４Ａの順で取り付け、又は取り外すことで済み、余計なスペーサが無くなり簡単な作業になる。
【００２４】
また、部品構成上も余計なスペーサや底板等がなくなり、コストダウンを図ることができる。
【００２５】
図２乃至図５は、本発明の他の実施形態を示す。図２では、図１のタンク側板３Ｂと上蓋３Ａを一体化したステンレス性のタンク３Ｃとするものである。なお、タンク３Ｃはステンレス溶接で作成できる。この構造では、組み立てやメンテナンス性について図１の場合より劣るが、タンク３Ｃのシール部分を減らすことができる。
【００２６】
図３では、図１のタンクの側板３Ｂと上蓋３Ａに代えてアルミ製の側板３Ｂ’と上蓋３Ａ’とするものである。この構造では、タンクがステンレス製からアルミ製に変わるため、高周波ノイズの抑制効果が高まる。
【００２７】
図４では、図２の一体化したステンレス製のタンク３Ｃに代えて、一体化したアルミ製のタンク３Ｃ’とするものである。なお、タンク３Ｃ’はアルミ溶接又は削り出し、もしくは量産の場合にはアルミ成形により作成できる。この構造の場合、タンクのシール部分を減らしながらノイズの抑制効果を高めることができる。
【００２８】
図５では、図３のタンク側板３Ｂ’と主回路１の底板２とを一体化した底板２Ａとするものである。この構造の場合、他の構造に比べて、タンク下部に底板との間のシール部分が無くなるため、絶縁油等の漏れを確実に防止できる。
【００２９】
以上までの各実施形態は、それらの効果上の比較結果は下記表に示す評価になる。なお、表中の二重丸記号は「特に優れる」を、〇は「優れる」を、△は「他に比べて劣る」を表す。また、図３〜図５の場合の部品コストは、△記号であるが、量産する場合には二重丸記号になり得る。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
また、タンクの構造は、各実施形態の組み合わせ構造とすることもできる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、主回路の底板をタンクやシールドカバーの底板と兼用し、さらにタンクの側板と上蓋の一体化や側板と底板と一体化し、ステンレスに代えてアルミ製にするようにしたため、主回路の接地抵抗を小さくして安定化動作を得、高周波ノイズの発生を抑え、組み立てやメンテナンスも容易になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を示すパルス電源の組み立て構造。
【図２】本発明の実施形態２を示すパルス電源の組み立て構造。
【図３】本発明の実施形態３を示すパルス電源の組み立て構造。
【図４】本発明の実施形態４を示すパルス電源の組み立て構造。
【図５】本発明の実施形態５を示すパルス電源の組み立て構造。
【図６】パルス電源の回路例。
【図７】従来のパルス電源の組み立て構造。
【符号の説明】
１…主回路
２、２Ａ…底板
３、３Ｂ、３Ｂ’…タンクの側板
３Ａ、３Ａ’…タンクの上蓋
３Ｃ…一体化したタンク
４、４Ａ…シールドカバー
【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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