JPH06334492A - 磁気スイッチ回路 - Google Patents

磁気スイッチ回路

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JPH06334492A
JPH06334492A JP12104393A JP12104393A JPH06334492A JP H06334492 A JPH06334492 A JP H06334492A JP 12104393 A JP12104393 A JP 12104393A JP 12104393 A JP12104393 A JP 12104393A JP H06334492 A JPH06334492 A JP H06334492A
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JP
Japan
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voltage
switch circuit
magnetic flux
pulse
magnitude
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP12104393A
Other languages
English (en)
Inventor
Osamu Kawabata
理 川畑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPH06334492A publication Critical patent/JPH06334492A/ja
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  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 段階的な大きさを持つパルス電圧に対して、
同一のスイッチ動作を行なわせることができる磁気スイ
ッチ回路を提供する。 【構成】 パルス電圧の大きさが例えば「1」又は「1
/2」に段階的に変化する場合、鉄心22,23の磁束
有効断面積の比を1:1に設定する。大きいパルス電圧
でスイッチする場合、外部指令で動作するバイアス電源
27,28により巻線25,26にバイアス電圧を供給
し、鉄心22,23の磁束密度初期状態をリセットして
磁気スイッチ回路21全体の磁束飽和量を増大する。小
さい電圧でスイッチする場合、鉄心22,23の一方の
磁束密度初期状態を飽和位置に設定し全体の磁束飽和量
をこれに対応させる。また、3段階以上の大きさのパル
ス電圧のに対応する場合はユニット数を増設して電圧の
段階数と一致させる。従って、パルス電圧の大きさを問
わず同一のスイッチング動作を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,プラズマやコロナ放電
等の励起や加速器などに用いられる高電圧パルス発生装
置に適用される磁気スイッチ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマやコロナ放電等の励起や加速器
などには、立ち上がり時間が1[μs]前後以下の急峻
な高電圧パルスを出力する高電圧パルス発生装置が必要
とされている。
【0003】従来、高電圧パルス発生装置のスイッチ素
子として電子管(例えばサイラトロン)やギャップスイ
ッチが用いられてきたが、これらの素子は寿命が極めて
短く産業用には適さない。このため、高電圧大電流のサ
イリスタ素子を初段のスイッチ素子として用い、その出
力を少なくとも1段の磁気パルス圧縮回路で順次パルス
幅を圧縮して、急峻なパルス出力を発生させる方法を採
用している。
【0004】図3に従来の磁気スイッチ回路を用いた磁
気パルス圧縮回路(1段分)を示す。同図において、1
1は磁気スイッチ回路で、鉄心12と、この鉄心12に
巻回された出力巻線13及びバイアス用巻線14からな
っている。そして、出力巻線13の両端にコンデンサ1
5,16が接続され、バイアス用巻線14にバイアス電
源17が接続される。上記コンデンサ15,16は、図
示しないが、サイリスタにより充電されるようになって
いる。
【0005】上記の構成において、まず、コンデンサ1
5にサイリスタ(図示せず)をスイッチとして用いてゆ
っくりとパルス充電を行なう。これなより磁気スイッチ
回路11には、前記コンデンサ15の充電電圧と同じ電
圧が印加される。上記鉄心12が磁束飽和するまでの間
は、磁気スイッチ回路11は高インダクタンス値を持つ
のでスイッチはオフの状態である。
【0006】コンデンサ15へ充電開始後、その充電電
圧の時間積分値が増加して所定値になると鉄心12は飽
和し、磁気スイッチ回路11のインダクタンス値は未飽
和時の1/1,000程度の小さな値になる。その結
果、回路のLC共振現象によってコンデンサ15からコ
ンデンサ16ヘ急峻に電荷が移り、磁気スイッチ回路1
1はスイッチオン状態になると同時に、コンデンサ16
がパルス充電される。
【0007】上記鉄心12は、図4に示すヒステリシス
特性の磁化特性(B−H特性)を持ち、磁束密度B[T
(テスラー)]が鉄心固有の磁束飽和密度Bs になると
飽和する。この際、鉄心12の磁束密度の初期状態は、
バイアス電源17により同図のa点に示す磁束飽和密度
(−Bs )の位置にリセットして安定させておく。これ
は、急峻な動作を行なう磁気スイッチ回路11に一般に
用いられるアモルファス材やフェライト材の鉄心は、飽
和状態以外の動作が極めて不安定であるからである。
【0008】鉄心12がa点位置(−Bs )の初期状態
にリセットされている状態において、上記したようにコ
ンデンサ15への充電を行ない、鉄心12の磁束密度B
がbの位置(Bs )になると、鉄心12が飽和して磁気
スイッチ回路11はオフからオンになる。
【0009】鉄心12の飽和磁束密度をBs 、出力巻線
13の巻線数をN、鉄心12の断面積をS、コンデンサ
15への充電電圧をv(t)とすると、次式(1)を満
足するコンデンサ15への充電開始後の時間Tで鉄心1
2は飽和し、磁気スイッチ回路11はオフからオンにな
る。
【0010】
【数1】
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来の磁気スイッチ回
路では、(1)式からも解るように充電電圧v(t)の
波形が同一で、その大きさが段階的に変化する場合に、
同一時間Tで磁気スイッチ回路11をスイッチオンさせ
ようとすると、鉄心12の特性を変更して磁束飽和密度
s を変更するか、巻線13の巻数N、鉄心12の断面
積Sを変更するしかなかった。
【0012】しかし、運転中にこれらを変更するのは大
変困難であるため、特定の大きさを持つ充電電圧にのみ
対応するものしか作れないという問題があった。本発明
は上記実情に鑑みてなされたもので、プラズマ励起やコ
ロナ放電等に用いる高電圧パルス電源で充電電圧の波形
は同一でその大きさを段階的に変更することのできる磁
気スイッチ回路を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気スイッ
チ回路は、可飽和型磁化特性を有する複数の鉄心と、こ
れらの各鉄心にそれぞれ巻回されるバイアス用巻線と、
これらの各バイアス用巻線に対し、制御指令に従ってバ
イアス電圧を供給するバイアス電源と、上記複数の鉄心
に共通に巻回される出力巻線とを具備したことを特徴と
する。
【0014】
【作用】パルス波形は同一で、その大きさが段階的に変
化するパルス電圧が磁気スイッチ回路に入力されると、
このパルス電圧の大きさに対応して磁気スイッチ回路外
部からの制御によってバイアス電源出力のオン・オフを
行ない、所定の数の鉄心のセット・リセットを行なう。
その結果、複数個の鉄心全体の磁束飽和までの磁束変位
量が変化することにより、パルス波形は同一で大きさの
異なるパルス電圧であっても、磁気スイッチ回路は同一
のスイッチ動作を行なうことができる。この結果、磁気
スイッチ回路を用いるパルス電圧発生装置の出力電圧の
大きさを、その波形を変化させずに運転中にも段階的に
変化できる。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図1は、本発明の一実施例に係る磁気スイッチ
回路21を用いた磁気パルス圧縮回路(1段分)の回路
構成図、図2は磁気スイッチ回路21の外観構成を示す
斜視図である。上記磁気スイッチ回路21は、複数例え
ば2つの環状鉄心22,23と、この鉄心22,23に
共通に巻回される出力巻線24、各鉄心22,23にそ
れぞれ巻回されるバイアス用巻線25,26、このバイ
アス用巻線25,26に接続されるバイアス電源27,
28からなっている。
【0016】上記鉄心22,23は、図2に示すように
中心軸が一致するように並行に配置し、その磁束有効断
面積を複数段階、即ちこの実施例では、2段階の大きさ
のパルス電圧の比に比例した割合に設定している。例え
ばパルス電圧の大きさを「1」と「1/2」に段階的に
変化させる場合であれば、鉄心22と鉄心23の有効断
面積比を1:1に設定する。バイアス電源27,28
は、外部からの制御指令により出力電圧あるいは出力電
流の少なくとも何れか一方を変化できると共に、出力を
オン・オフできるようになっている。また、バイアス電
源27,28は、一般に低電圧(通常DC数10V前
後)、低電流(通常DC10A前後)の電源で十分であ
るが、その出力端にはサージ電圧吸収回路を設けること
が望ましい。
【0017】そして、上記出力巻線24には、充放電用
のコンデンサ29,30が接続される。次に上記実施例
の動作を説明する。
【0018】2段階の大きさのパルス電圧のうち大きい
方のパルス電圧、即ち大きさ「1」のパルス電圧でスイ
ッチ動作させる場合は、鉄心22と鉄心23の磁束密度
初期状態を共に図4のリセット位置a(−Bs の位置)
になるようにバイアス電源27,28に指令を与え、予
め動作させておく。この結果、磁気スイッチ回路21全
体の磁束飽和量が増大し、大きさ「1」のパルス電圧に
対応したスイッチング動作が可能となる。
【0019】この状態で、まず、コンデンサ29に対
し、サイリスタ(図示せず)をスイッチとして用いて大
きさ「1」のパルス電圧でパルス充電を行なう。これに
より磁気スイッチ回路21には、コンデンサ29の充電
電圧と同じ電圧が印加される。上記鉄心22,23が磁
束飽和するまでの間は、磁気スイッチ回路21は高イン
ダクタンス値を持つのでスイッチはオフの状態である。
【0020】コンデンサ29へ充電開始後、その充電電
圧の時間積分値が増加して所定値になり、鉄心22,2
3の磁束密度が「Bs 」の位置bになると鉄心22,2
3は飽和し、回路のLC共振現象によってコンデンサ2
9からコンデンサ30ヘ急峻に電荷が移り、磁気スイッ
チ回路21はスイッチオン状態になると同時に、コンデ
ンサ30がパルス充電される。
【0021】また、大きさ「1/2」のパルス電圧でス
イッチ動作させる場合には、2つの鉄心22と鉄心23
のうちどちらか一方の磁束密度初期状態を「−Bs 」の
位置aにリセットして安定させ、他方の磁束密度初期状
態を飽和位置、即ち、「Bs」の位置bにセットするよ
うにバイアス電源27,28に指令を与える。この結
果、磁気スイッチ回路21全体の磁束飽和量は、大きさ
「1/2」のパルス電圧に対応した磁束飽和量となる。
従って、大きさ「1/2」のパルス電圧を用いてコンデ
ンサ29への充電を行なうことにより、パルス充電電圧
の大きさに拘らずに同一のスイッチング動作を実現する
ことができる。
【0022】上記説明は、パルス電圧の大きさが「1」
と「1/2」の場合についてのみ説明したが、これ以外
の他のパルス電圧の大きさの比の場合には、その比に比
例した鉄心の有効断面積比を決定すれば良い。また、3
段階以上のパルス充電電圧の大きさに対応する場合に
は、本発明のユニットの数を増設してパルス電圧の段階
数と一致させることで解決できる。
【0023】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、パ
ルス波形は同一で段階的な大きさを持つパルス電圧に対
しても、同一のスイッチ動作を行なうことができる磁気
スイッチ回路が実現できる。また、この磁気スイッチ回
路を磁気パルス圧縮回路に適用することによって、シス
テムの運転を停止することなくパルス出力電圧を段階的
に変化させることができ、かつパルス出力波形が同一の
高電圧パルス発生装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る磁気スイッチ回路を用
いた磁気パルス圧縮回路(1段分)の構成を示す回路
図。
【図2】同実施例における磁気スイッチ回路の外観構成
を示す斜視図。
【図3】従来磁気スイッチ回路を用いた磁気パルス圧縮
回路(1段分)の構成を示す回路図。
【図4】鉄心の磁化飽和特性を示す図。
【符号の説明】
21 磁気スイッチ回路 22,23 鉄心 24 出力巻線 25,26 バイアス用巻線 27,27 バイアス電源 29,30 コンデンサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可飽和型磁化特性を有する複数の鉄心
    と、これらの各鉄心にそれぞれ巻回されるバイアス用巻
    線と、これらの各バイアス用巻線に対し、制御指令に従
    ってバイアス電圧を供給するバイアス電源と、上記複数
    の鉄心に共通に巻回される出力巻線とを具備したことを
    特徴とする磁気スイッチ回路。
JP12104393A 1993-05-24 1993-05-24 磁気スイッチ回路 Withdrawn JPH06334492A (ja)

Priority Applications (1)

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JP12104393A JPH06334492A (ja) 1993-05-24 1993-05-24 磁気スイッチ回路

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JP12104393A JPH06334492A (ja) 1993-05-24 1993-05-24 磁気スイッチ回路

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ID=14801409

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995016900A1 (en) * 1993-12-14 1995-06-22 Somerset Technical Laboratories Limited Leakage detection
JPH08162912A (ja) * 1994-11-29 1996-06-21 Integrated Applied Physics Inc 誘導加算装置
CN114130539A (zh) * 2021-11-20 2022-03-04 浙江越德环保科技有限公司 用于油烟净化设备电场清洗的进液箱

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