JP2007282409A - 大電流発生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】原理的に出力電流値に上限がなく、出力電流パルス数の制御が容易な大電流発生装置を提供する。
【解決手段】環状に並べられたＮ個の誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-Nを取り巻く円筒体である回転保持体５０の内面には、給電電極３ａ，３ｂと、ある誘導性エネルギー蓄積用コイルの第２端と隣接する蓄積用コイルの第１端とを接続しうる連結電極５-1，…，５-N-1と、全ての蓄積用コイルの第１端に接触しうる第１出力電極５ａと、全ての蓄積用コイルの第２端に接触しうる第２出力電極５ｂとが形成されている。回転保持体５０は、回転機構６により回転される。
【効果】Ｎ個の誘導性エネルギー蓄積用コイルを直流電源に対して直列接続して誘導性エネルギーを蓄積し、Ｎ個の誘導性エネルギー蓄積用コイルを負荷に対して並列接続して誘導性エネルギーを出力するので、誘導性エネルギー蓄積時の励磁電流ＰinのＮ倍の出力電流Ｐout を負荷へ供給できる。
【選択図】図１
【解決手段】環状に並べられたＮ個の誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-Nを取り巻く円筒体である回転保持体５０の内面には、給電電極３ａ，３ｂと、ある誘導性エネルギー蓄積用コイルの第２端と隣接する蓄積用コイルの第１端とを接続しうる連結電極５-1，…，５-N-1と、全ての蓄積用コイルの第１端に接触しうる第１出力電極５ａと、全ての蓄積用コイルの第２端に接触しうる第２出力電極５ｂとが形成されている。回転保持体５０は、回転機構６により回転される。
【効果】Ｎ個の誘導性エネルギー蓄積用コイルを直流電源に対して直列接続して誘導性エネルギーを蓄積し、Ｎ個の誘導性エネルギー蓄積用コイルを負荷に対して並列接続して誘導性エネルギーを出力するので、誘導性エネルギー蓄積時の励磁電流ＰinのＮ倍の出力電流Ｐout を負荷へ供給できる。
【選択図】図１
Description
この発明は、大電流発生装置に関し、さらに詳しくは、原理的に出力電流値に上限がなく、出力電流パルス数の制御が容易な大電流発生装置に関する。
従来、図８に示す如き大電流発生装置５００が知られている（例えば非特許文献１、非特許文献２参照）。
この大電流発生装置５００において、電流取出しスイッチ６５が開いた状態で励磁スイッチ７５を閉じると、直流電源１から励磁電流Ｐinが供給されて誘導性エネルギー蓄積用コイル２が励磁され誘導性エネルギーが蓄積される。
次に、図９に示すように、誘導性エネルギー蓄積用コイル２に誘導性エネルギーが蓄積された段階で電流取出しスイッチ６５を閉じると共に励磁スイッチ７５を開くと、誘導性エネルギー蓄積用コイル２に蓄積された誘導性エネルギーが出力トランスＴを介して負荷Ｒに供給される。
電気学会・大電流エネルギー応用技術調査専門委員会編「大電流エネルギー工学」、オーム社、pp.107-108. J.Kaugerts, et.al. "Magnet and Superconductor Development for a High Power SMES Based Power ModuIator" Paper presented at the 16th lntern. Conference on Magnet Technology, Sep 26-Oct 2, 1999, USA.
この大電流発生装置５００において、電流取出しスイッチ６５が開いた状態で励磁スイッチ７５を閉じると、直流電源１から励磁電流Ｐinが供給されて誘導性エネルギー蓄積用コイル２が励磁され誘導性エネルギーが蓄積される。
次に、図９に示すように、誘導性エネルギー蓄積用コイル２に誘導性エネルギーが蓄積された段階で電流取出しスイッチ６５を閉じると共に励磁スイッチ７５を開くと、誘導性エネルギー蓄積用コイル２に蓄積された誘導性エネルギーが出力トランスＴを介して負荷Ｒに供給される。
電気学会・大電流エネルギー応用技術調査専門委員会編「大電流エネルギー工学」、オーム社、pp.107-108. J.Kaugerts, et.al. "Magnet and Superconductor Development for a High Power SMES Based Power ModuIator" Paper presented at the 16th lntern. Conference on Magnet Technology, Sep 26-Oct 2, 1999, USA.
上記従来の大電流発生装置５００には次のような問題があった。
（１）誘導性エネルギー蓄積用コイル２から取り出せる出力電流Ｐout を励磁電流Ｐinより大きくできない。
（２）電流取出しスイッチ６５および励磁スイッチ７５の開閉により出力電流パルス数が決まるが、電流取出しスイッチ６５および励磁スイッチ７５の開閉の制御が煩雑なので、出力電流パルス数の制御が容易でない。
そこで、この発明の目的は、原理的に出力電流値に上限がなく、出力電流パルス数の制御が容易な大電流発生装置を提供することにある。
（１）誘導性エネルギー蓄積用コイル２から取り出せる出力電流Ｐout を励磁電流Ｐinより大きくできない。
（２）電流取出しスイッチ６５および励磁スイッチ７５の開閉により出力電流パルス数が決まるが、電流取出しスイッチ６５および励磁スイッチ７５の開閉の制御が煩雑なので、出力電流パルス数の制御が容易でない。
そこで、この発明の目的は、原理的に出力電流値に上限がなく、出力電流パルス数の制御が容易な大電流発生装置を提供することにある。
第１の観点では、この発明は、電源と、複数個の誘導性エネルギー蓄積用コイルと、前記誘導性エネルギー蓄積用コイルのそれぞれの両端が接続された複数個の環状に並んだコイル接点と、前記コイル接点に摺接しうるように環状に並んだ複数個の接点であって前記コイル接点に対して相対回転し第１位置では前記複数個の誘導性エネルギー蓄積用コイルを前記電源に対して直列接続し第２位置では前記複数個の誘導性エネルギー蓄積用コイルを負荷に対して並列接続する直並列接続接点とを具備したことを特徴とする大電流発生装置を提供する。
上記第１の観点による大電流発生装置では、誘導性エネルギー蓄積用コイルの個数をＮとすると、誘導性エネルギー蓄積時の励磁電流ＰinのＮ倍の出力電流Ｐout を負荷へ供給でき、原理的に出力電流値に上限がなくなる。また、コイル接点に対する直並列接続接点の相対回転数を制御することにより容易に出力電流パルス数を制御できる。
上記第１の観点による大電流発生装置では、誘導性エネルギー蓄積用コイルの個数をＮとすると、誘導性エネルギー蓄積時の励磁電流ＰinのＮ倍の出力電流Ｐout を負荷へ供給でき、原理的に出力電流値に上限がなくなる。また、コイル接点に対する直並列接続接点の相対回転数を制御することにより容易に出力電流パルス数を制御できる。
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による大電流発生装置において、前記複数個の誘導性エネルギー蓄積用コイルが、環状に並んでいることを特徴とする大電流発生装置を提供する。
上記第２の観点による大電流発生装置では、複数個の誘導性エネルギー蓄積用コイルを環状に並べることで磁束の漏れを少なくし周辺への影響を小さく出来る。
上記第２の観点による大電流発生装置では、複数個の誘導性エネルギー蓄積用コイルを環状に並べることで磁束の漏れを少なくし周辺への影響を小さく出来る。
この発明の大電流発生装置によれば、原理的に出力電流値に上限がなくなる。また、出力電流パルス数の制御が容易になる。
以下、図に示す実施の形態によりこの発明をさらに詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限定されるものではない。
図１は、実施例１にかかる大電流発生装置１００を示す分解斜視図である。
この大電流発生装置１００において、Ｎ（＞２）個の誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-Nは環状に並べられ、固定保持体２０により固定されている。誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-Nのそれぞれの両端がコイル接点を構成している。
この大電流発生装置１００において、Ｎ（＞２）個の誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-Nは環状に並べられ、固定保持体２０により固定されている。誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-Nのそれぞれの両端がコイル接点を構成している。
回転保持体５０は、環状に並べられたＮ個の誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-Nを取り巻く円筒体である。
回転保持体５０の内面には、一つの誘導性エネルギー蓄積用コイルの第１端に接触しうる第１給電電極３ａと、隣接する誘導性エネルギー蓄積用コイルの第２端に接触しうる第２給電電極３ｂと、ある誘導性エネルギー蓄積用コイルの第２端と隣接する誘導性エネルギー蓄積用コイルの第１端とに接触しうる連結電極５-1，…，５-N-1と、全ての誘導性エネルギー蓄積用コイルの第１端に接触しうる第１出力電極５ａと、全ての誘導性エネルギー蓄積用コイルの第２端に接触しうる第２出力電極５ｂとが形成されている。
第１給電電極３ａと第２給電電極３ｂには、直流電源１が接続されている。
また、回転保持体５０は、回転機構６により回転される。
回転保持体５０の内面には、一つの誘導性エネルギー蓄積用コイルの第１端に接触しうる第１給電電極３ａと、隣接する誘導性エネルギー蓄積用コイルの第２端に接触しうる第２給電電極３ｂと、ある誘導性エネルギー蓄積用コイルの第２端と隣接する誘導性エネルギー蓄積用コイルの第１端とに接触しうる連結電極５-1，…，５-N-1と、全ての誘導性エネルギー蓄積用コイルの第１端に接触しうる第１出力電極５ａと、全ての誘導性エネルギー蓄積用コイルの第２端に接触しうる第２出力電極５ｂとが形成されている。
第１給電電極３ａと第２給電電極３ｂには、直流電源１が接続されている。
また、回転保持体５０は、回転機構６により回転される。
図２〜図６は、Ｎ＝６とした場合の誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-6の第１端（図で下側のコイル端部）および第２端（図で上側のコイル端部）と、第１給電接点３ａ〜第２出力電極５ｂの相対位置を示す展開図である。
図２に示す相対位置では、誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1の第１端が給電電極３ａに接触し、誘導性エネルギー蓄積用コイル２-6の第２端が給電電極３ｂに接触し、誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-6が連結電極５-1，…，５-N-1により直列接続される。この結果、直流電源１に対して誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-6が直列に接続され、励磁電流Ｐinで励磁され、誘導性エネルギーが蓄積される。
回転保持体５０が回転機構６により回転され、図３に示す相対位置になると、誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1の第１端と第２端が第１出力電極５ａと第１連結電極５-1によって短絡される。他の誘導性エネルギー蓄積用コイル２-2〜２-6の第１端と第２端も同様に短絡される。この結果、励磁電流Ｐinが各誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-6に流れ続ける。
さらに回転保持体５０が回転機構６により回転され、図４に示す相対位置になると、全誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-6の第１端が第１出力電極５ａに接触し、全誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-6の第２端が第２出力電極５ｂに接触する。この結果、負荷に対して全誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-6が並列になり、励磁電流Ｐinの６倍の出力電流Ｐout を負荷に供給可能になる。
さらに回転保持体５０が回転機構６により回転され、図５に示す相対位置になると、各誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1〜２-6の第１端と第２端が再び短絡される。この結果、残った誘導性エネルギーに応じた電流が各誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-6に流れ続ける。
さらに回転保持体５０が回転機構６により回転され、図６に示す相対位置になると、コイル位置が１つずれて、図２と同じ状態になり、直流電源１に対して誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-6が直列に接続され、励磁電流Ｐinで励磁され、誘導性エネルギーが蓄積される。
以下、同様に誘導性エネルギーの蓄積と出力が繰り返される。
以下、同様に誘導性エネルギーの蓄積と出力が繰り返される。
なお、図７に示すように、電極３ａ，３ｂ，５-1，…，５-N-1の幅をＷaとし、出力電極５ａ，５ｂの幅をＷbとし、誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-Nの接点部の幅をＷAとし間隔をＷBとし、電極３ａ，３ｂ，５-1，…，５-Nおよび出力電極５ａ，５ｂによって各誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-Nが短絡される時の最大接触幅をδとし、回転速度をｖとするとき、励磁時間Ｔin＝（ＷA＋Ｗa−４δ）／Ｖとなり、出力時間Ｔout＝（ＷA＋Ｗb−４δ）／Ｖとなる。従って、Ｗa，Ｗb，ＷAおよびＷBを変えることによって励磁時間Ｔinと出力時間Ｔoutを変えることが出来る。
実施例１の大電流発生装置１００によれば次の効果が得られる。
（１）誘導性エネルギー蓄積時の励磁電流値ＰinのＮ倍の出力電流Ｐout を負荷へ供給でき、原理的に出力電流値に上限がなくなる。
（２）回転保持体５０の回転を制御することにより容易に出力電流パルス数を制御できる。
（３）誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-Nを誘導性エネルギー蓄積用と電流出力用とに兼用しているため、エネルギー分配による損失が無い。
（１）誘導性エネルギー蓄積時の励磁電流値ＰinのＮ倍の出力電流Ｐout を負荷へ供給でき、原理的に出力電流値に上限がなくなる。
（２）回転保持体５０の回転を制御することにより容易に出力電流パルス数を制御できる。
（３）誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1，…，２-Nを誘導性エネルギー蓄積用と電流出力用とに兼用しているため、エネルギー分配による損失が無い。
実施例１では、１対だけの給電電極３ａ，３ｂを円周上に設けていた。この場合、Ｎ個の誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1〜２-Nが全て直列になる。しかし、直流電源１から見たインダクタンスが大きくなる（トロイダル状にコイルが並んでおり、Ｎの二乗で大きくなる）ため、励磁時間が長くかかる。
これに対して実施例２では、Ｐ（≧２）対の給電電極３ａ，３ｂを円周上に均等間隔に設けると共に各対の給電電極３ａ，３ｂごとに直流電源を設ける。これにより、Ｎ個の誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1〜２-Nが連続するＮ／Ｐ個ずつのグループに分けられ、直流電源から見たインダクタンスが小さくなる。よって、励磁時間を短縮することが出来る。なお、Ｗa，Ｗb，ＷAおよびＷBを変えることによってＰに応じた適切な励磁時間Ｔinと出力時間Ｔoutを設定することが出来る。
これに対して実施例２では、Ｐ（≧２）対の給電電極３ａ，３ｂを円周上に均等間隔に設けると共に各対の給電電極３ａ，３ｂごとに直流電源を設ける。これにより、Ｎ個の誘導性エネルギー蓄積用コイル２-1〜２-Nが連続するＮ／Ｐ個ずつのグループに分けられ、直流電源から見たインダクタンスが小さくなる。よって、励磁時間を短縮することが出来る。なお、Ｗa，Ｗb，ＷAおよびＷBを変えることによってＰに応じた適切な励磁時間Ｔinと出力時間Ｔoutを設定することが出来る。
この発明の大電流発生装置は、例えば電磁加速装置や強磁場発生装置の電源として利用できる。
１ 直流電源
２-1，２-2，… 誘導性エネルギー蓄積用コイル
３ａ，３ｂ 給電電極
５-1，５-1，… 連結電極
５ａ，５ｂ 出力電極
６ 回転機構
１００ 大電流発生装置
２-1，２-2，… 誘導性エネルギー蓄積用コイル
３ａ，３ｂ 給電電極
５-1，５-1，… 連結電極
５ａ，５ｂ 出力電極
６ 回転機構
１００ 大電流発生装置
Claims (2)
- 電源と、複数個の誘導性エネルギー蓄積用コイルと、前記誘導性エネルギー蓄積用コイルのそれぞれの両端が接続された複数個の環状に並んだコイル接点と、前記コイル接点に摺接しうるように環状に並んだ複数個の接点であって前記コイル接点に対して相対回転し第１位置では前記複数個の誘導性エネルギー蓄積用コイルを前記電源に対して直列接続し第２位置では前記複数個の誘導性エネルギー蓄積用コイルを負荷に対して並列接続する直並列接続接点とを具備したことを特徴とする大電流発生装置。
- 請求項１に記載の大電流発生装置において、前記複数個の誘導性エネルギー蓄積用コイルが、環状に並んでいることを特徴とする大電流発生装置。
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| KR101041357B1 (ko) | 2009-01-02 | 2011-06-15 | 한국표준과학연구원 | 수직형 대전류 발생장치 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004023993A (ja) * | 2002-06-13 | 2004-01-22 | Kazumichi Fujioka | 電力変換器 |
| JP2005532773A (ja) * | 2002-07-08 | 2005-10-27 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 情報の記憶ならびに読出しのための媒体、およびその媒体への情報の記憶ならびにその媒体からの情報の読出しのための装置 |
| JP2007189846A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Japan Steel Works Ltd:The | 大電流発生方法および装置 |
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2006
- 2006-04-10 JP JP2006107015A patent/JP4640832B2/ja active Active
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