JP2005227210A

JP2005227210A - 直流高圧電源装置

Info

Publication number: JP2005227210A
Application number: JP2004038184A
Authority: JP
Inventors: Keizo Akita; 啓三穐田; Tatsunobu Sugita; 達信杉田
Original assignee: NHV Corp
Current assignee: NHV Corp
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】電源変圧器の小型化ひいては直流高圧電源装置の小型化を可能にする。
【解決手段】この直流高圧電源装置においては、電源変圧器２を、その鉄心４の三つの脚６がほぼ水平に並ぶ横向きに配置して接地電位部から支持し、三つの倍電圧整流回路２０を、その各ベース板４２と電源変圧器２の鉄心４との間に絶縁支柱をそれぞれ設けて、電源変圧器２の各二次巻線１２の上方にそれぞれ支持し、かつ各二次巻線１２を、それに対応する各倍電圧整流回路２０のベース板４２からそれぞれ吊り下げて支持している。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば電子線照射装置等の直流高電圧を必要とする装置に用いられる直流高圧電源装置に関する。

この種の直流高圧電源装置の電気回路の例を図５に示す。この直流高圧電源装置は、三相の電源変圧器２と、各相の二次出力をそれぞれ倍電圧整流する三つの倍電圧整流回路２０とを備えている。

電源変圧器２は、鉄心４に三つの一次巻線１０および三つの二次巻線１２を巻いた構成をしている。三つの一次巻線１０は、この例では、Δ結線されて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の入力端子１４に接続されているが、Ｙ結線でも良い。この入力端子１４には、例えば２００Ｖ程度の三相の商用交流電力が入力される。各二次巻線１２は、接続線１６を経由して、各倍電圧整流回路２０にそれぞれ接続されている。各二次巻線１２の出力電圧は、例えば５０ｋＶ（ピーク値）という高電圧である。

各倍電圧整流回路２０は、特許文献１にも記載されているように、二つの整流器２２および二つのコンデンサ２４を有する周知の倍電圧整流回路である。そしてこの三つの倍電圧整流回路２０は、接続線２６で互いに直列接続されている。接続線２６の一端は接地されており、他端は高圧出力端子２８に接続されている。各倍電圧整流回路２０は、例えば、各二次巻線１２の出力電圧が前記のように５０ｋＶの場合、約１００ｋＶの直流電圧をそれぞれ出力する。その場合は、高圧出力端子２８には、約−３００ｋＶの直流高電圧ＨＶが出力される。

特開平７−３２０６８０号公報（段落０００２、図３）

上記のような電気回路の直流高圧電源装置は、従来は、構造的には図３および図４に示すように構成されていた。

即ち、電源変圧器２の鉄心４は、三つの脚６を継鉄８でつないだ三脚鉄心であり、その各脚６の周りに一次巻線１０をそれぞれ配置し（巻き）、かつ各一次巻線１０の外側に、各一次巻線１０との間に一定距離の空間３０をあけて、円筒状の二次巻線１２をそれぞれ配置した（巻いた）構成をしている。各空間３０は、各二次巻線１２から出力される前記のような高電圧を電気絶縁（空間絶縁）するためのものである。

電源変圧器２は、その鉄心４の三つの脚６が（換言すれば三つの二次巻線１２が）ほぼ垂直に並ぶ縦向きに配置されている。三つの二次巻線１２は、各相の二次巻線１２間の電気絶縁を行いつつ前記空間３０を維持するために、絶縁板３２によって支持されている。絶縁板３２は、この例は半割れ構造であり、各二次巻線１２を左右から挟んで合わせ目３４で合わされている。

各倍電圧整流回路２０は、複数の絶縁支柱４４を用いて、各二次巻線１２の横にそれぞれ位置するように、縦に積み重ねられている。この絶縁支柱４４によって、各倍電圧整流回路２０間の電位差（例えば前述した１００ｋＶ）を電気絶縁している。各倍電圧整流回路２０は、ベース板４２を有しており、その上に図５に示した整流器２２およびコンデンサ２４を有する電気回路が組まれている。ベース板４２は、例えば金属製であるが、絶縁物製でも良い。前者の場合は、その上に、前記電気回路を所定の電気絶縁を保って組めば良い。

この直流高圧電源装置は、この例では、金属製の容器（例えばＳＦ₆ガスを充填した容器）内に収納されており、当該容器の底面４０上に金属製のベース板３８を設けて、その上に電源変圧器２および各倍電圧整流回路２０を支持している。具体的には、ベース板３８上に、金属製の複数の支柱３６を用いて鉄心４を支持すると共に、上記絶縁板３２および絶縁支柱４４を支持している。底面４０およびベース板３８は、電気的に接地されていて、接地電位部を構成している。鉄心４は、支柱３６を経由して電気的に接地されている。上記接続線２６の一端は、例えばベース板３８に接続されて接地されている。

上記直流高圧電源装置においては、各相の二次巻線１２間の電気絶縁が、絶縁板３２を用いた沿面絶縁であるため、空間絶縁の場合に比べて、各二次巻線１２間の距離Ｌ₁を大きく取る必要がある。これは、一般的に、空間絶縁耐力に比べて沿面絶縁耐力の方が小さいからである。その結果、各二次巻線１２間の距離Ｌ₁が大きくなり、電源変圧器２の小型化ひいては当該直流高圧電源装置の小型化を阻害していた。

そこでこの発明は、電源変圧器の小型化ひいては直流高圧電源装置の小型化を可能にすることを主たる目的としている。

この発明に係る直流高圧電源装置は、前記電源変圧器を、その鉄心の三つの脚がほぼ水平に並ぶ横向きに配置して接地電位部から支持し、前記三つの倍電圧整流回路を、その各ベース板と前記電源変圧器の鉄心との間に絶縁支柱をそれぞれ設けて、前記電源変圧器の各二次巻線の上方にそれぞれ支持し、かつ前記電源変圧器の各二次巻線を、それに対応する各倍電圧整流回路のベース板からそれぞれ吊り下げて支持していることを特徴としている。

上記構成によれば、電源変圧器の各二次巻線を、それに対応する各倍電圧整流回路のベース板からそれぞれ吊り下げて支持しているので、各二次巻線間の電気絶縁は、空間による空間絶縁となる。従って、沿面絶縁の場合に比べて、各二次巻線間の距離を小さくすることができる。その結果、電源変圧器の小型化ひいては当該直流高圧電源装置の小型化が可能になる。

この発明に係る直流高圧電源装置によれば、電源変圧器の各二次巻線間の電気絶縁が空間絶縁となるので、沿面絶縁の場合に比べて、各二次巻線間の距離を小さくすることができる。その結果、電源変圧器の小型化ひいては当該直流高圧電源装置の小型化が可能になる。

また、電源変圧器の上方に、絶縁支柱によって、各倍電圧整流回路を支持した構成をしていて、電源変圧器と倍電圧整流回路とは互いに機械的にも結合された一群のものとして構成されているので、当該直流高圧電源装置の移動が容易になると共に、より小型化が可能になる。

図１は、この発明に係る直流高圧電源装置の一実施形態を示す図であり、電源変圧器は断面で示している。図２は、図１のＰ視図であり、巻線は断面で示している。電気回路は図５に示したとおりである。図３および図４に示した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明する。

この直流高圧電源装置においては、前記電源変圧器２を、その鉄心４の三つの脚６が（換言すれば三つの二次巻線１２が）ほぼ水平（水平を含む）に並ぶ横向きに配置して、金属製の複数の支持体５０によって、接地電位部から支持している。即ち、前記容器の底面４０上のベース板３８上に支持している。鉄心４は、支持体５０を経由して電気的に接地されている。

各支持体５０は、支柱でも良いし、車輪を有するものでも良い。車輪を有するものにすると、当該直流高圧電源装置の移動が、例えば前記容器の内外への移動が容易になる。

前記三つの倍電圧整流回路２０は、その各ベース板４２と電源変圧器２の鉄心４との間に複数の絶縁支柱５２（図１には表れていない。図２参照）をそれぞれ設け、それによって、電源変圧器２の各二次巻線１２の上方にそれぞれ支持している。

更に、電源変圧器２の各二次巻線１２を、それに対応する（即ち各二次巻線１２の上方に位置する）各倍電圧整流回路２０のベース板４２から、この例では吊り下げ部材５４を用いて、それぞれ吊り下げて支持している。これによって、各二次巻線１２とその内側の一次巻線１０との間に、前記空間３０を維持している。かつ、隣り合う二次巻線１２間に、一定の距離Ｌ₂の空間５６を維持している。

吊り下げ部材５４は、例えば金属製であるが、絶縁物製でも良い。また、二次巻線１２の出力電圧が低い等の場合は、吊り下げ部材５４を省略して、各ベース板４２から各二次巻線１２を直に吊り下げて支持しても良い。

各倍電圧整流回路２０は、図５の電気回路図にも示すように、接続線２６で互いに直列接続され、接続線２６の一端は接地され、他端は前記高圧出力端子２８に接続されている。

上記直流高圧電源装置によれば、電源変圧器２の各二次巻線１２を、それに対応する各倍電圧整流回路２０のベース板４２からそれぞれ吊り下げて支持していて、各二次巻線１２間に従来例の絶縁板３２に相当するものを設ける必要はなく、そのようなものは設けていないので、各二次巻線１２間の電気絶縁は、空間５６による空間絶縁となる。従って、沿面絶縁の場合に比べて、各二次巻線１２間の距離Ｌ₂を小さくすることができる。即ち、Ｌ₂＜Ｌ₁にすることができる。その結果、電源変圧器２の小型化ひいては当該直流高圧電源装置の小型化が可能になる。

具体例を挙げると、各二次巻線１２の出力電圧が前記５０ｋＶの場合、図３の従来例の距離Ｌ₁は約９０ｍｍ必要であったのが、図１の実施形態の距離Ｌ₂は約５０ｍｍで済み、隣り合う二次巻線１２間で４０ｍｍの短縮が可能になり、電源変圧器２全体で少なくとも８０ｍｍの長さの短縮が可能になった。

また、電源変圧器２の上方に、絶縁支柱５２によって、各倍電圧整流回路２０を支持した構成をしていて、電源変圧器２と倍電圧整流回路２０とは互いに機械的にも結合された一群のものとして構成されているので、当該直流高圧電源装置の移動が容易になると共に、より小型化が可能になる。

特に、前述したように、各支持体５０を車輪を有するものにすると、当該直流高圧電源装置の前記容器の内外への移動が非常に容易になり、当該直流高圧電源装置の組立、保守点検等が非常に容易になる。このようなことは、図３の従来例のように、電源変圧器２と各倍電圧整流回路２０とが別々に支持された構造のものでは困難である。

なお、図３の従来例の変形例として、仮に、絶縁板３２を用いる代わりに、各倍電圧整流回路２０から横に支持部材を張り出してそれで各二次巻線１２を支持する構造を採用したとしても、各二次巻線１２の支持が片持支持になるので、機械的強度が弱く、上記実施形態の構造に比べて劣ることになる。

この発明に係る直流高圧電源装置の一実施形態を示す図であり、電源変圧器は断面で示している。図１のＰ視図であり、巻線は断面で示している。従来の直流高圧電源装置の一例を示す図であり、電源変圧器は断面で示している。図３の線Ａ−Ａに沿う断面図である。図１ないし図４に示す直流高圧電源装置の電気回路図である。

符号の説明

２電源変圧器
４鉄心
６脚
１０一次巻線
１２二次巻線
２０倍電圧整流回路
３０空間
４２ベース板
５０支持体
５２絶縁支柱
５４吊り下げ部材
５６空間

Claims

三脚の鉄心の各脚の周りに一次巻線をそれぞれ配置し、かつ各一次巻線の外側に空間をあけて二次巻線をそれぞれ配置して成る三相の電源変圧器と、当該電源変圧器の各二次巻線からの出力をそれぞれ倍電圧整流するものであってベース板上に回路が組まれている三つの倍電圧整流回路とを備えていて、当該三つの倍電圧整流回路を互いに直列接続して成る直流高圧電源装置において、
前記電源変圧器を、その鉄心の三つの脚がほぼ水平に並ぶ横向きに配置して接地電位部から支持し、前記三つの倍電圧整流回路を、その各ベース板と前記電源変圧器の鉄心との間に絶縁支柱をそれぞれ設けて、前記電源変圧器の各二次巻線の上方にそれぞれ支持し、かつ前記電源変圧器の各二次巻線を、それに対応する各倍電圧整流回路のベース板からそれぞれ吊り下げて支持していることを特徴とする直流高圧電源装置。