JP2000068799A - 高電圧パルス発生装置 - Google Patents

高電圧パルス発生装置

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JP2000068799A
JP2000068799A JP10230745A JP23074598A JP2000068799A JP 2000068799 A JP2000068799 A JP 2000068799A JP 10230745 A JP10230745 A JP 10230745A JP 23074598 A JP23074598 A JP 23074598A JP 2000068799 A JP2000068799 A JP 2000068799A
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voltage
capacitor
low
voltage conductor
capacitor circuit
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JP10230745A
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English (en)
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Shigeru Kato
茂 加藤
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力パルスの波形の調整、制御を簡単に行う
ことのできるパルス成形ネットワークを使用した高電圧
パルス発生装置を提供すること。 【解決手段】 コンデンサ回路を多段に接続してパルス
成形ネットワークを構成する高電圧パルス発生装置であ
って、各段のコンデンサ回路2の高圧側の端部および低
圧側の端部のそれぞれに摺動体10、8を固定し、また
高圧導体3および低圧導体5のそれぞれに段方向に伸び
る摺動孔又は溝7を形成し、コンデンサ回路2の摺動体
10、8を摺動孔又は溝7に嵌め込むとともに、コンデ
ンサ回路2を弾性接触部材(ばね)11を介して高圧導
体3および低圧導体5に圧接固定し、各段のコンデンサ
回路2を段方向に摺動自在にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はパルス成形ネットワ
ークを使用した高電圧パルス発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高電圧パルスを発生するのにパルス成形
ネットワーク(PFN)を使用したものは、既によく知
られている。すなわち図6に示すように、複数のコンデ
ンサCを充電電源(直流電源またはパルス巾の広いパル
スを発生するパルス電源)Vに対して、インダクタLを
介して多段に接続して構成される。そして充電スイッチ
S1をオンにして各コンデンサCを充電し、その充電
後、出力スイッチS2をオンとすることによって、負荷
Zに高電圧パルスを供給する。
【0003】このような高電圧パルス発生装置におい
て、数10〜数100nsの短い巾の出力パルスを得る
ためのパルス成形ネットワークでは、コンデンサとして
低インダクタンスコンデンサ、たとえばセラミックコン
デンサを使用し、またインダクタとしてコンデンサ段間
の接続導体自身が使用されている。
【0004】このような高電圧パルス発生装置の具体例
を図5に示す。この図において1はセラミックコンデン
サ、2はセラミックコンデンサ1の複数(図示例は2
個)を直列接続したコンデンサ回路、3は高圧充電電源
Vの高圧側端子にスイッチS1を介して接続された高圧
導体、5は高圧充電電源Vの低圧側端子(接地電位)に
接続された低圧導体、Zは一端がスイッチS2を介して
高圧導体3に接続され、他端が低圧導体5に接続された
負荷である。
【0005】高圧導体3と低圧導体5には複数のコンデ
ンサ回路2が所定の間隔を隔てて接続され、各コンデン
サ回路2の高圧側の端部は、高圧導体3にスタッド4で
固定され、またその低圧側の端部は低圧導体5にボルト
6で固定されている。この例では、コンデンサ回路2を
2つ並列接続して1段のコンデンサ回路とし、4段のP
FNに構成されている。
【0006】ところで、このようなPFNによる出力パ
ルスの波形は、そのインダクタL、コンデンサCにより
決まる特性インピーダンス、伝搬時間及び負荷インピー
ダンスにより決定される。しかし図5に示すような構成
では、インダクタンスとしてコンデンサ回路2を接続す
る導体を使用しているが、各コンデンサ回路2はこの導
体の所定の位置にねじ止め固定されている。そのためコ
ンデンサ回路2の段間のインダクタンスは予め設定され
た値に固定されるので、出力パルスの波形の調整が必要
な場合に、この調整を簡単に行うことができないという
問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題に鑑みなされたもので、狭いパルス巾の高電圧パル
スを発生するにあたり、その出力パルスの波形の調整、
制御を簡単に行うことのできる高電圧パルス発生装置を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、低インダクタ
ンスコンデンサからなるコンデンサ回路を多段に接続し
てパルス成形ネットワークを構成してなる高電圧パルス
発生装置において、各段の前記コンデンサ回路の高圧側
端部および低圧側端部に摺動体を形成し、また前記コン
デンサ回路を多段に接続する高圧導体と低圧導体のそれ
ぞれに段方向に沿う摺動部を形成し、各段の前記コンデ
ンサ回路の高圧側端部および低圧側端部の摺動体を前記
高圧導体と低圧導体の摺動部にそれぞれ嵌入するととも
に、各段の前記コンデンサ回路を前記高圧導体および低
圧導体に弾性接触部材を介して摺動自在に固定してなる
ことを特徴とする。
【0009】この特徴によれば、コンデンサ回路は高圧
導体および低圧導体に弾性接触部材を介して摺動自在に
固定されているため、コンデンサ回路に外力を加えて摺
動移動させて高圧導体および低圧導体の任意の位置に固
定することができる。この移動によりコンデンサ回路の
段間の距離、つまりコンデンサ回路間のインダクタンス
を簡単に変更することができる。
【0010】具体的には、出力パルスの波形を尻上がり
波形に、あるいは尻下がり波形にするなどの調整、制御
ができるようになる。また負荷にインダクタンス成分が
あるとき、尻下がり波形になりがちとなるが、そのよう
な場合、負荷側に近いほど、コンデンサ回路の段間距離
を長くしてインダクタンスを大きくすれば、フラットな
波形とすることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。図1は一実施の形態に係る高
電圧パルス発生装置の結線図を併示した断面図、図2は
コンデンサ回路接続部の平面図である。なお、図5に示
す従来の高電圧パルス発生装置と同一部分および対応す
る部分には同一の符号を付している。
【0012】図1および図2において、7は高圧導体3
および低圧導体5にコンデンサ回路2を接続する段方向
に伸びた長孔からなる摺動部(この実施の形態では摺動
孔に形成されているが、摺動孔に代え摺動溝であっても
良い。)、8はコンデンサ回路2の高圧側の端子に固定
された導電性の摺動体、10はコンデンサ回路2の低圧
側の端子に固定された導電性の摺動体、11は皿ばねや
孔付き板ばねなどからなり、コンデンサ回路2の高圧側
の端子および低圧側の端子のそれぞれに固定された導電
性の弾性接触部材である。
【0013】低圧導体5は、高圧導体3と対向する上側
の位置(上段)と、高圧導体3と対向する下側の位置
(下段)に設置され、高圧導体3と上段の低圧導体5と
の間、および高圧導体3と下段の低圧導体5との間にそ
れぞれコンデンサ回路2を積み重ねるようにして配置し
ている。
【0014】この実施の形態では、必ずしも必要とする
ものではないが、上段側のコンデンサ回路2とこれと対
向する下段側のコンデンサ回路2とは高圧導体3内で電
気的および機械的に摺動体8の先端部を連結して1段の
コンデンサ回路として構成され、このコンデンサ回路が
4段摺動部7に沿って配置されている。すなわち、コン
デンサ回路2を2つ並列接続して1段のコンデンサ回路
とし、4段のPFNに構成されている。
【0015】各コンデンサ回路2は、高圧側端部の弾性
接触部材11を高圧導体3に圧接させて高圧側端部の摺
動体8を高圧導体3の摺動部7に嵌め込み、また低圧側
端部の弾性接触部材11を低圧導体5に圧接させて低圧
側端部の摺動体10を低圧導体5の摺動部7に嵌め込
み、これにより高圧導体3および低圧導体5に摺動自在
に固定されている。つまり、コンデンサ回路2は弾性接
触部材11の圧接により段方向と直角をなす方向の位置
が固定され、圧接力に打ち勝つ外力を段方向に加えるこ
とにより摺動部7に沿って摺動移動し高圧導体3および
低圧導体5の任意の位置に置くことができる。
【0016】以上の構成で、高電圧パルス発生装置の出
力パルス(パルス成形ネットワークの出力パルス)の波
形を、例えば尻上がり波形に、あるいは尻下がり波形に
するなどの調整、制御を行うときには、各段のコンデン
サ回路2を段方向(パルス伝搬方向と平行方向)に摺動
し、コンデンサ回路2の段間の距離、つまりインダクタ
ンスを変更する。例えば負荷にインダクタンス成分があ
るとき、尻下がり波形になりがちとなるが、そのような
場合、負荷側に近いほど、コンデンサ回路の段間距離を
長くしてインダクタンスを大きくしてフラットな波形に
調整する。
【0017】コンデンサ回路2の摺動移動は、人手によ
って行っても良いが、例えば摺動体10の端部にモータ
駆動の車輪を設け、摺動部に沿って設置したレール上を
移動するようにしたり、別置のモータの回転力をロープ
状のもの又は軸と歯車からなるリニア駆動装置を経由し
て移動するようにしても良い。このように駆動装置を用
いた場合には、リモートコントロールでコンデンサ回路
2の位置調整が可能となり便利である。また直線状駆動
法は停止時には位置ずれに抵抗力を示すものが多く、位
置ずれの防止に役立つ。
【0018】なお、この実施の形態に係る高電圧パルス
発生装置は、各段上下2並列のコンデンサ回路となって
いるが、より以上の複数化および放射状配置化しても良
い。
【0019】以上の実施の形態では、弾性接触部材11
を各コンデンサ回路2に取り付けているが、図3および
図4に示すように、高圧導体3および低圧導体5に形成
した段方向に伸びた長孔からなる摺動部(孔又は溝)7
の両側の側面に波状に形成した導電性の弾性接触部材1
1を配置し、この弾性接触部材11間にコンデンサ回路
2の摺導体8、10を嵌め込むようにしても良い。この
場合、摺導体8、10の断面形状は円形であっても良い
が、接触面積の確保、摺動のし易さから段方向に長い長
方形が望ましい。このように構成しても、前記実施の形
態と同様の作用効果を享受することができる。
【0020】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、パ
ルス成形ネットワークを構成する各段のコンデンサ回路
を段方向、つまりパルス伝搬方向と平行方向に外力を加
えるだけで摺動移動し、その外力を除くとその位置に固
定されるので、パルス成形ネットワークの出力パルスの
波形を所望の波形に簡単に調整、制御することができ
る。
【0021】また、コンデンサの値(C)はそのまま
で、インダクタンスの値(L)のみ変化させるものであ
ることから、各段のコンデンサ回路を、セラミックコン
デンサなど誘電率の大きな材質の集中定数素子のコンデ
ンサを用いることが可能になり、装置をコンパクトにす
ることができ、さらに、各段の特性インピーダンス(L
/Cの平方根)の調整は段間調整で行なえ、その調整は
簡単であり、また、Cが一定なので、パルス成形ネット
ワークの充電エネルギー(1/2CV2)がL/Cの平
方根を調整しても一定になっていて、充電電源とのマッ
チング(充電効率、充電時間、充電容量など)に何ら問
題を生じることなく行うことができ取り扱いが簡便であ
るといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すもので、結線図を併
示した断面図である。
【図2】図1のコンデンサ回路接続部の平面図である。
【図3】本発明の他の実施の形態を示すもので、結線図
を併示した断面図である。
【図4】図2のコンデンサ回路接続部の平面図である。
【図5】従来の高電圧パルス発生装置の結線図を併示し
た断面図である。
【図6】パルス成形ネットワークの回路図である。
【符号の説明】
1 コンデンサ 2 コンデンサ回路 3 高圧導体 5 低圧導体 7 長孔(摺動部) 8、10 摺動体 11 ばね(弾性接触部材)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低インダクタンスコンデンサからなるコ
    ンデンサ回路を多段に接続してパルス成形ネットワーク
    を構成してなる高電圧パルス発生装置において、各段の
    前記コンデンサ回路の高圧側端部および低圧側端部に摺
    動体をそれぞれ固定し、また前記コンデンサ回路を多段
    に接続する高圧導体と低圧導体のそれぞれに段方向に沿
    う摺動部を形成し、各段の前記コンデンサ回路の高圧側
    端部および低圧側端部の摺動体を前記高圧導体と低圧導
    体の摺動部にそれぞれ嵌入するとともに、各段の前記コ
    ンデンサ回路を前記高圧導体および低圧導体に弾性接触
    部材を介して摺動自在に固定してなることを特徴とする
    高電圧パルス発生装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011233994A (ja) * 2010-04-26 2011-11-17 Koji Ochi パルス発生器、パルス整形方法
CN109802657A (zh) * 2019-03-13 2019-05-24 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种用于Marx发生器的PFN成形模块及其固定装置
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