JP2659744B2

JP2659744B2 - パルス変圧器

Info

Publication number: JP2659744B2
Application number: JP63070670A
Authority: JP
Inventors: 哲司吉川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-24
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1997-09-30
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: JPH01243406A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はレーザヘッドの電源装置等に用いるのに適す
るパルス変圧器に関する。

（従来の技術）例えば、レーザヘッドの電源装置に用いられるパルス
変圧器は、鉄心に巻装された一次巻線にパルス電圧を印
加することによりその鉄心に巻装された二次巻線に昇圧
されたパルス電圧を誘起する構成で、誘起されたパルス
電圧を平滑等して直流高電圧としてレーザヘッドに印加
するものであり、一般的には、パルス変圧器の一次巻線
には同一極性のパルス電圧を繰返して印加するようにな
っている。この場合、パルス変圧器の一次巻線にパルス
電圧が印加されると、鉄心には磁気ヒステリシス特性に
より残留磁束が生ずるので、前述したように一次巻線に
同一極性のパルス電圧が繰返し印加されると、鉄心は残
留磁束が蓄積されて遂には飽和状態となる問題がある。

このため、従来では、第５図に示すように、パルス変
圧器１における一次巻線２及び二次巻線３が巻装された
鉄心４に、磁路抵抗を大にすべく絶縁ギャップ部５を設
けて鉄心４の残留磁束を極力小にする構成としたものが
供されている。

（発明が解決しようとする課題）従来の構成では、鉄心４の絶縁ギャップ部５における
漏洩磁束が大になるので、二次巻線３に充分に大なるパ
ルス電圧を得るには、鉄心に充分な磁束量を確保すべく
一次巻線２に大なる励磁電流を供給する必要があり、
又、前述したように絶縁ギャップ部５における漏洩磁束
が大なることから、鉄損が増加し、且つ、磁気振動が生
じ易くなる不具合がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その
目的は、鉄心に絶縁ギャップ部を設けることなくその鉄
心の残留磁束を極力小になし得るパルス変圧器を提供す
るにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明のパルス変圧器は、絶縁ギャップ部を持たない
鉄心と、この鉄心に重ねた状態で一次巻線及び二次巻線
を巻回してひと組としたものを複数組有する巻線体と、
これら複数組の巻線体の一次巻線にパルス電圧を印加す
るための電気的スイッチング手段とを設け、前記複数組
の巻線体は、二種類に分けた状態に設けられ、その一方
の種類の巻線体に前記スイッチング手段により印加され
たパルス電圧により形成される磁束の方向と他方の種類
の巻線体に前記スイッチング手段により印加されたパル
ス電圧により形成される磁束の方向とが逆となるように
構成したところに特徴を有する。

（作用）本発明のパルス変圧器によれば、一方の種類の巻線体
により形成される磁束の方向と他方の種類の巻線体によ
り形成される磁束の方向とが逆になるので、電気的スイ
ッチング手段により複数組の巻線体の各種類のものに交
互にパルス電圧を印加させて動作させることにより、鉄
心に絶縁ギャップ部を設けない構成としながら、鉄心に
おける一方向の磁束による残留磁束を逆方向の磁束によ
り打消して動作させることができるようになる。

（実施例）以下、本発明の第１の実施例につき第１図及び第２図
を参照して説明する。

先ず、第１図に従ってパルス変圧器10について述べ
る。11は磁気回路を構成する鉄心であり、これは珪素鋼
板を積層してなる積層鉄心若しくはアモルファス薄板を
巻回してなる巻鉄心により構成されており、絶縁ギャッ
プ部は設けられていない。12及び13は前記鉄心11の脚部
11a及び11bに巻装されてなる第１及び第２の巻線体で、
各巻線体12及び13は一次巻線12a,二次巻線12b及びこれ
らと夫々同巻数の一次巻線13a,二次巻線13bの各組によ
って形成されている。そして、第１の巻線体12は、一次
巻線12aにパルス電圧が印加されたときに矢印Ａ方向の
磁束を鉄心11中に生じさせる一方の種類を構成し、第２
の巻線体13は、一次巻線13aに前述と同極性のパルス電
圧が印加されたときに反矢印Ａ方向の磁束を鉄心11中に
生じさせる他方の種類を構成する。

次に、第２図に従ってレーザヘッドの電源装置の回路
構成について述べる。14は直流電源であり、その正，負
の電源端子15,16間には抵抗17及びコンデンサ18が直列
に接続されている。そして、抵抗17とコンデンサ18との
共通接続点は入力端子19aに接続され、電源端子16は入
力端子19bに接続されている。更に、入力端子19a,19b間
には、第１の巻線体12の一次巻線12aとサイリスタ20と
が直列に接続され、且つ、サイリスタ21と第２の巻線体
13の一次巻線13aとが直列に接続されている。なお、こ
れらのサイリスタ20及び21は電気的スイッチング手段と
して用いられるものである。又、二次巻線12b及び13bに
おいて、その各一方の端子はダイオード22及び23を夫々
介して出力端子24に接続され、各他方の端子は出力端子
25に接続されている。そして、以上のパルス変圧器10,
サイリスタ20,21,ダイオード22,23によりパルス変圧器
回路26が構成されている。更に、出力端子24,25間には
コンデンサ27が接続され、このコンデンサ27に並列にコ
イル28及びコンデンサ29の直列回路が接続され、コンデ
ンサ29に並列にコイル30及びコンデンサ31の直列回路が
接続され、コイル30とコンデンサ31との共通接続点には
コイル32の一端子が接続され、以上により平滑回路33が
構成されている。そして、コイル32の他端子と出力端子
25との間にはレーザヘッド34が接続されており、レーザ
ヘッド34にはコイル35が並列に接続されている。尚、第
２図には示していないが、電気的構成としてサイリスタ
20,21に所定の時間間隔を存して交互にゲート信号を与
える制御回路が設けられている。

次に、本実施例の作用について述べる。

先ず、オフ状態すなわち図示しない制御回路によりサ
イリスタ20,21のゲートにゲート信号が与えられていな
い状態では、直流電源14から抵抗17を介してコンデンサ
18が充電され、その端子間に電圧V₁が生じている。

次に、制御回路からサイリスタ20のゲートにゲート信
号P₁が与えられると、サイリスタ20がオンされ、電圧V₁
がパルス電圧として第１の巻線体12の一次巻線12aに印
加されて、コンデンサ18の充電電荷が一次巻線12a及び
サイリスタ20を経て急速に放電され、その一次巻線12a
を流れる電流I₁によりパルス変圧器10の鉄心11には矢印
Ａ方向の磁束を生じ（第１図参照）、二次巻線12bに誘
起パルス電圧V₂を生じる。そして、この出力端子24,25
間に得られた誘起パルス電圧V₂は、平滑回路33を介して
平滑化されて出力電圧V₀としてレーザヘッド34に印加さ
れることになる。このとき、誘起パルス電圧V₂によって
生ずる電流であって第２の巻線体13の二次巻線13bに分
流しようとする電流と、二次巻線13bに誘起された電圧
による電流とは共にダイオード23により阻止されて平滑
回路33に流れ込むことはない。この後、コンデンサ18の
充電電荷の放電が終わると、サイリスタ20はオフし、コ
ンデンサ18への充電が開始される。又、この状態で鉄心
11はヒステリシス特性により矢印Ａ方向への残留磁束を
生ずる。

更に、所定の時間が経過すると、コンデンサ18が電圧
V₁まで充電され、この時に制御回路からサイリスタ21の
ゲートにゲート信号P₂が与えられると、サイリスタ21が
オンされ、電圧V₁が巻線体13の一次巻線13aにパルス電
圧として印加されてコンデンサ18の充電電荷がサイリス
タ21及び一次巻線13aを介して急速に放電され、その一
次巻線13aを流れる電流I₂により鉄心11には反矢印Ａ方
向即ち前述の残留磁束を打消す方向に磁束を生じ、二次
巻線13bに誘起パルス電圧V₃を生じる。これにより出力
端子24,25間に得られた誘起パルス電圧V₃は前記誘起パ
ルス電圧V₂と同じものとなり、これが平滑回路33を介し
て平滑化されて出力電圧V₀としてレーザヘッド34に印加
されることになる。このとき誘起パルス電圧V₃によって
生ずる電流であって第１の巻線体12の二次巻線12bに分
流しようとする電流と、二次巻線12bに誘起された電圧
による電流とは共に前述同様ダイオード22によって阻止
される。又、コンデンサ18の放電が終わるとサイリスタ
21はオフし、コンデンサ18への充電が開始される。そし
て、この状態で、鉄心11は前記残留磁束を打消して反矢
印Ａ方向の残留磁束を生ずることになる。

以下、ゲート信号P₁,P₂がサイリスタ20,21のゲートに
交互に与えられてレーザヘッド34への出力電圧V₀が得ら
れるようになる。

このように、本実施例によれば、ゲート信号をサイリ
スタ20及び21のゲートに交互に与えて、第１の巻線体12
及び第２の巻線体13の一次巻線12a及び13aに磁束を逆方
向に交互に発生させて夫々の残留磁束を互に打消すよう
に構成したので、鉄心11は同一方向に磁束を断続発生さ
せる場合とは異なり、残留磁束が蓄積あるいは飽和する
ことがなく、又、従来の絶縁ギャップを設けた鉄心４と
は異なり、残留磁束を低下させる構成にしたことにより
鉄損の増加や磁気振動の発生を防止し得る。尚、本実施
例ではゲート信号P₁,P₂をサイリスタ20,21に交互に与え
るようにしているが、これに限らず、鉄心11の残留磁束
が飽和に達しない範囲でサイリスタ20,21の一方に複数
のゲート信号を連続的に与え、しかる後他方に複数のゲ
ート信号を連続的に与えるようにしても良い。

第３図及び第４図は本発明の第２の実施例であり、前
記第１の実施例と同一部分には同一符号を付して示し、
以下異なる部分についてのみ説明する。

先ず、第３図において、10′はパルス変圧器10に代わ
るパルス変圧器であり、その鉄心11の脚部11a及び11bに
は巻線体12及び13の他にこれらの巻線体12及び13と夫々
同じ構成をもつ第３の巻線体36及び第４の巻線体37が巻
装されてなり、36a及び37aが一次巻線、36b及び37bが二
次巻線である。そして、２つの巻線体12及び36は、同じ
極性のパルス電圧を印加したときに矢印Ａ方向の磁束を
鉄心11に生じさせる一方の種類を構成し、２つの巻線体
13及び37は、前述同様の同一極性のパルス電圧を印加し
たときに反矢印Ａ方向の磁束を鉄心11に生じさせる他方
の種類を構成している。

第４図において、26′はパルス変圧器回路26に代わる
パルス変圧器回路を示すものである。即ち、巻線体36,3
7の一次巻線36a,37aは夫々サイリスタ38,39を直列に介
して入力端子19a,19b間に接続されている。又、二次巻
線36b,37bにおいて、夫々の一方の端子はダイオード40,
41を介して出力端子24に接続され、夫々の他方の端子は
出力端子25に接続されている。

而して、サイリスタ20,38及び21,39のゲートには図示
しない制御回路からゲート信号P₁,P₂及びP₂,P₂が所定の
時間を存して交互に与えられるようになっており、従っ
て、この第２の実施例によれば、サイリスタ20,21,38及
び39を並列接続するので、高電圧，大容量化が図れると
ともに前記実施例同様の作用効果が得られる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のパルス変圧器は、鉄心
に設けた二種類の巻線体がそれぞれ印加されたパルス電
圧に対して発生する磁束の方向が逆になるように構成し
たところに特徴を有するものであって、これにより鉄心
に残留する磁束は打消し合うようになるため飽和するこ
とがなくなり、また、鉄心に絶縁ギャップ部を設けて残
留磁束の飽和を抑制した従来とは異なり、鉄損等の損失
の増加や磁気振動の発生を極力防止し得るという優れた
効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示したもの
で、第１図は正面図であり、第２図は電源装置の回路構
成図であり、又、第３図及び第４図は本発明の第２の実
施例を示す第１図及び第２図相当図である。そして、第
５図は従来例の第１図相当図である。図中、10及び10′はパルス変圧器、11は鉄心、12及び13
は第１及び第２の巻線体、12a及び13aは一次巻線、12b
及び13bは二次巻線、14は直流電源、26及び26′はパル
ス変圧器回路、33はレーザヘッド、36及び37は第３及び
第４の巻線体、36a及び37aは一次巻線、36b及び37bは二
次巻線である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁ギャップ部を持たない鉄心と、この鉄心に重ねた状態で一次巻線及び二次巻線を巻回し
てひと組としたものを複数組有する巻線体と、これら複数組の巻線体の一次巻線にパルス電圧を印加す
るための電気的スイッチング手段とを設け、前記複数組の巻線体は、二種類に分けた状態に設けら
れ、その一方の種類の巻線体に前記スイッチング手段に
より印加されたパルス電圧により形成される磁束の方向
と他方の種類の巻線体に前記スイッチング手段により印
加されたパルス電圧により形成される磁束の方向とが逆
になるように構成されていることを特徴とするパルス変
圧器。