JPH02135717A - 高電圧パルス発生用磁性部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は放電励起レーザ、加速器等に用いられる高電圧
パルス発生装置用磁性部品に関するものであり、特に昇
圧変圧器及び磁気スイッチとして使用される高電圧パル
ス発生装置用磁性部品に関するものである。

［従来の技術］ エキシマレーザ、銅蒸気レーザ等のガスレーザを励起す
るために使用される高電圧パルス発生装−には、特開昭
６３−１８６５６９号公報等に記載されているように、
その高電圧側にコンデンサと可飽和リアクトルを組み合
わせた回路が形成されている。

この回路の高圧側の基本構成を第５図に示す。

第５図の低圧側ではサイリスタ等のスイッチ素子により
数ｋＨｚ程度の繰り返し周波数を得、図示しない昇圧変
圧器を介して高圧側に接続されている。第５図のコンデ
ンサ１６，１７．１８および可飽和リアクトル１９，２
０．２１によって低電圧側より入力された電流の時間幅
が順次圧縮されレーザ放電電極１５に接続されている。

このような回路により入力された電流の時間幅の百分の
１程度まで圧縮し電流の上昇率を１ｏｏｋＡ／μＳｅｃ
以上とすることも可能であった。

この場合可飽和リアクトルは巻磁心の非飽和時と飽和時
のインダクタンスの値の変化を利用した磁気的なスイッ
チの役割を果たしている。

すなわち、磁心が非飽和時には可飽和リアクトルには緩
やかな電流がわずかしか流れないが、飽和時には急便で
ピーク幅の高い電流が流れのであこの時巻磁心にはヒス
テリシス損、渦電流損等の損失が起こり発熱する。

磁気スイッチは磁心の飽和磁束密度以上を使用するため
、トランスや磁気増幅器として磁心を用いた場合に比べ
その発熱量は非常に大きく、この熱を排出することが大
きな問題であった。

特に、アモルファス磁心を用いた場合にはその使用温度
１２５℃以下に抑えなければならず、磁心の冷却は必須
であった。

このような問題のため冷媒を使用して磁心の冷却が行わ
れているが、更に冷却効率を向上するために特開昭６３
−２１１６０８号公報に記載されるような巻磁心の内部
にスペーサを巻き込み冷媒を通すようにしたものが知ら
れている。

［本発明が解決しようとする課題］ 上記した巻磁心の内部にスペーサを有するものはそのス
ペーサのため磁心形状が大きくなり、又スペーサを巻き
込むため磁歪の影響のため磁気特性が劣化してしまうと
ともに占積率が低下するたｂ磁心飽和後のインダクタン
スが大きくなるという欠点があった。

また、磁心として巻磁心を使用する場合、過電流損等を
減少できる等の理由から絶縁フィルムを同時に巻回して
形成した巻磁心が使用される。

この場合、絶縁フィルムの熱伝導率は磁心の熱伝導率に
比べて著しく小さいため、巻磁心の半径方向への熱移動
が疎外される。

本発明者等は上記の磁心を冷却するためには磁心の両端
面を冷却することが重要であることを見出し、特願昭６
３−１４２４２５号に磁性部品として磁心端面を均一に
冷却する絶縁ガイドを設けるもの、磁心の端面ごとに磁
心の中心部から外周部または外周部から中心部へ冷却媒
体が流れるように流路を形成したものを提出した。

しかし、このような磁心部品でも磁心の冷却能力は不十
分であり高電圧パルス発生装置の出力電流波高値がしだ
いに低下して行くという問題が生じていた。

本発明の目的は、従来の磁心部品よりも冷却能力の優れ
た構造を有する高電圧パルス発生用磁性部品を提供する
ことである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は磁心を冷媒中に設置してなる高電圧パルス発生
装置用磁性部品において、磁心の両端面に流れる冷媒を
磁心側面で分離するように設けた冷媒分離手段と、該冷
媒分離手段の一部に前記冷媒を磁心の両端面でほぼ向流
に流すための冷媒流路を有することを特徴とする高電圧
パルス発生用磁性部品である。

本発明において、冷媒分離手段は磁心の端面ごとに冷媒
を仕切るものであり、その冷媒分離手段の一部に設けら
れた冷媒流路は磁心端面に流れる冷媒の方向を決定し、
さらに磁心のもう一方の端面に冷媒を移動する役割を果
たすものである。

冷媒分離手段に設けられた流路は冷媒の淀みをなくすた
めに磁心の端面で向流であることが好ましい。すなわち
、隣合う冷媒流路は磁心の中心軸に対してほぼ点対象の
位置にあることが好ましい。

［実施例］ 以下本発明の実施例について詳しく説明する。

第１図に本発明の磁性部品の一実施例の断面図を示す。

第１図において、絶縁体で構成された中心体５は磁心１
ａ及び１ｂを装架し、これらは上下の支持体６と側壁９
で構成された容器の中に設置されている６磁心１ａ及び
磁心１ｂはＧｏ基アモルファス合金をポリエチレンテレ
フタレートフィルムを層間絶縁材として同時に巻回して
形成したものであり、その寸法はそれぞれ１２０φ×６
０φｘ２５ｔ（ｍｍ）である。

また、これらの磁心にはそれぞれその外周面に冷媒分離
手段として磁心の両端面に流れる冷媒１４を仕切る絶縁
体で形成した冷媒分離板２ａ及び２ｂが設けられている
。

また、磁心１ａおよび１ｂの間及び磁心１ｂの上部には
絶縁体で形成した仕切り板３ａおよび３ｂが設けられて
いる。

冷媒誘導板２ａ、　２ｂおよび仕切り板３ａ、　３ｂに
設けた冷媒流路４ａ、　４ｂ、　４ｃ、　４ｄにより、
冷媒導入口１０より入った冷媒１４は第１図中の矢印の
方向に流れ叢後に排出口１１より排出される。この冷媒
は図示しない熱交換器により冷却され導入口１０に戻さ
れ循環される。

第２図は第１図のＡ−Ａ断面図を示したものである。第
２図には第１図で省略した磁心に巻く巻線２９も示して
いる。この巻線２９の両端は第１図の入力端７および出
力端８に接続される。

巻線２９は中心体５に形成された溝１３と冷媒分離板２
ａ、　２ｂおよび仕切り板３ａを貫通するように設けた
貫通孔１２によって５ターンのコイルを形成している。

第１図に示す磁性部品を銅蒸気レーザを想定した第４図
に示す回路の可飽和リアクトル２６に使用して磁心表面
の温度変化を熱電対により測定した。

第４図に示す回路は高電圧をサイラトロン２２でスイッ
チングするものである。

また、コイル２７はサイラド・ロン２２による急激な電
流変化を押さえるものである。

冷媒として粘度５１ＩＩＩｍ！／Ｓのシリコンオイルを
用ｌい、流量１０１／＋ｉｎで導入口ｉｏの冷媒温度は
２０七に設定した。

また、回路の条件は入力電圧Ｖｉ＝１７ｋＶ、繰り返し
周波数５ｋＨｚ、動作時間６０分であり、コンデンサ２
３．２４はそれぞれ６ｎＦ　、コンデンサ２５は２゜７
ｎＦ、負荷２８は１Ωの抵抗である。

この結果、磁心表面温度がどの部分でも３０℃を越えず
冷却が十分に行われた。

また、比較例として第１図に示す磁心部品の冷媒分離板
２ａ、　２ｂを除き、さらに仕切り板３ａの流路４ｂを
反対側、つまり第１図左側、に形成してそれぞれの磁心
１ａ、　ｌｂのそれぞれの両端面を流れる冷媒の流れる
向きが磁心ごとに同じになるようにした場合も測定した
。この場合他の条件は実施例と同じである。

比較例では磁心１ａの下側の面で磁心表面温度が上昇し
、最高６５℃にも達する個所が有った。

これは、眉間絶縁に使用するポリエチレンテレフタレー
トの使用温度６０℃以下を上回っており、層間絶縁が砿
壊される危険があることを示している。

本実施例では磁心を二段使用した例を示したが第３図の
ように一段の磁心の場合でも良好な冷却能力が得られる
。この場合、冷媒１４は第３図の矢印の向きに流れる。

また、第１図の仕切り板３ａ、　３ｂはなるべく薄いも
のが良い。また、これら仕切り板がなくても冷媒誘導板
２ｂの流路４Ｃの位置を反対側、つまり第１図の右側に
することにより十分な冷却能力が得られる。

なお、仕切り板を付けることによる利点は磁心端面の冷
媒流速を上昇し、磁心からの熱拡散を促進することであ
る。

［発明の効果］ 本発明の構造を有する磁性部品を高電圧パルス発生装置
の可飽和リアクトルとして使用することにより、磁心の
発熱による磁気特性の劣化を防止でき、安定した回路を
構成することができる。また、磁心を十分に冷却できる
ことから、磁心の層間絶縁材としてポリイミド等の耐熱
性に優れた高１価な材料を使用しなくても、ポリエチレ
ンテレフタレートの様な安価な材料が使用でき経済的に
も有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した断面図、第２図は第
１図のＡ−Ａ断面図、第３図は本発明の別の実施例を示
した図、第４図は本発明の評価に用いた回路の構成図、
第５図は高電圧パルス発生装置の概略を示す説明図であ
る。 ｌａ、ｌｂ：磁心、２ａ、２ｂ二冷媒分離板、３ａ、３
ｂ：仕切り板、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ：冷媒流路、１
０：冷媒導入口、１１：冷媒排出口、１４：冷媒、１５
：レーザ放′ｗ１電極１６．１７，１８，２３，２４，
２５：コンデンサ、１９．２０，２１．２６：可飽和リ
アクトル、２２：サイラトロン、２８：負荷、２９：巻
線ｙ 図 友 ■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁心を冷媒中に設置してなる高電圧パルス発生装
   置用磁性部品において、磁心の両端面にある冷媒を磁心
   側面で分離するように設けた冷媒分離手段と、該冷媒分
   離手段の一部に前記冷媒を磁心の両端面でほぼ向流に流
   すための流路を有することを特徴とする高電圧パルス発
   生用磁性部品。