JP4093748B2 - 巻線機器、巻線機器を用いた高電圧パルス発生回路、およびこの高電圧パルス発生回路を設けた放電励起ガスレーザ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁心に巻線が巻かれ、絶縁性の冷煤中で使用されるトランス、リアクトル等の巻線機器に関し、さらに詳細には、このような巻線機器の電界緩和部材に関する。
本発明は、放電励起型レーザ装置、放電により化合物を分解したり、殺菌を行う装置等に用いられる高電圧パルス発生用の磁気パルス圧縮回路の可飽和リアクトルや昇圧トランス等に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
放電励起型レーザ装置、パルスコロナ放電を行いダイオキシン等の化合物を分解する装置、放電により食品等の殺菌を行う殺菌装置等においては放電セル（チェンバ）内に放電電極を設け、放電電極に高電圧パルスを印加して放電を発生させている。上記高電圧を発生させる回路として、一般に磁気圧縮回路もしくは磁気圧縮回路と昇圧トランス回路を用いた高電圧パルス発生回路が知られている。
例えば、半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、解像力の向上が要請されている露光装置の露光用光源としては、上記した放電励起型レーザ装置である波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ装置、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ装置及び波長１５７ｎｍのフッ素（Ｆ2 ）レーザ装置が用いられる。
【０００３】
このような露光用レーザ装置は、レーザ媒質であるレーザガスが充填されたレーザチェンバ内に設けた放電電極間において、短時間に放電を繰り返してレーザガスを励起しパルスレーザを発振する。放電を発生させるには、放電電極間に高電圧パルスを供給する必要があり、そのために高電圧パルス発生装置が設けられる。
放電励起型レーザ装置に設けられる高電圧パルス発生装置は、上記したように、通常、磁気圧縮回路もしくは磁気圧縮回路と昇圧トランス回路を用いた高電圧パルス発生回路構成を有する。
【０００４】
上記した露光用ガスレーザ装置において、上記したようにレーザチェンバ内で放電を発生させレーザガスを励起させるために設けられる高電圧パルス発生回路の例を図８に示す。
図８の高電圧パルス発生回路は、可飽和リアクトルからなる３個の磁気スイッチＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３を用いた２段の磁気パルス圧縮回路からなる。磁気スイッチＳＲ１はＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である固体スイッチＳＷでのスイッチングロスの低減用のものであり、磁気アシストとも呼ばれる。
第１の磁気スイッチＳＲ２と第２の磁気スイッチＳＲ３により２段の磁気パルス圧縮回路を構成している。
ここで、図８（ａ）は磁気圧縮回路に加え昇圧トランスＴｒ１を含む回路、図８（ｂ）は昇圧トランスを含まず、昇圧トランスの代わりにコンデンサＣ０の充電用のリアクトルＬ１を含む例である。
【０００５】
以下に、図８（ａ）にしたがって、回路の構成と動作を説明する。なお、図８（ｂ）の回路は昇圧トランスにより昇圧される動作が無いだけで、他の動作は図８（ａ）と同様なので、説明を省略する。
まず、高電圧電源ＣＨの電圧が所定の値Ｖinに調整され、主コンデンサＣ０が充電される。このとき、固体スイッチＳＷはオフになっている。主コンデンサＣ０の充電が完了し、固体スイッチＳＷがオンとなったとき、固体スイッチＳＷ両端にかかる電圧は主に磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる。
磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる主コンデンサＣ０の充電電圧Ｖ０の時間積分値が磁気スイッチＳＲ１の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ１が飽和して磁気スイッチが入り、主コンデンサＣ０、磁気スイッチＳＲ１、昇圧トランスＴｒ１の１次側、固体スイッチＳＷのループに電流が流れる。同時に、昇圧トランスＴｒ１の２次側、コンデンサＣ１のループに電流が流れ、主コンデンサＣ０に蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ１に充電される。
この後、コンデンサＣ１における電圧Ｖ１の時間積分値が磁気スイッチＳＲ２の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ２が飽和して磁気スイッチが入り、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、磁気スイッチＳＲ３のループに電流が流れ、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ２に充電される。
さらにこの後、コンデンサＣ２における電圧Ｖ２の時間積分値が磁気スイッチＳＲ３の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ３が飽和して磁気スイッチが入り、コンデンサＣ２、ピーキングコンデンサＣｐ、磁気スイッチＳＲ３のループに電流が流れ、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷が移行してピーキングコンデンサＣｐが充電される。
【０００６】
予備電離のためのコロナ放電は、第１電極１０１が挿入されている誘電体チューブ１０２と第２電極１０３とが接触している個所を基点として誘電体チューブ１０２の外周面に発生するが、ピーキングコンデンサＣｐの充電が進むにつれてその電圧Ｖｐが上昇し、Ｖｐが所定の電圧になるとコロナ予備電離部の誘電体チューブ１０２表面にコロナ放電が発生する。このコロナ放電によって誘電体チューブ１０２の表面に紫外線６が発生し、主放電電極Ｅ、Ｅ間のレーザ媒質であるレーザガス２が予備電離される。
ピーキングコンデンサＣｐの充電がさらに進むにつれて、ピーキングコンデンサＣｐの電圧Ｖｐが上昇し、この電圧Ｖｐがある値（ブレークダウン電圧）Ｖｂに達すると、主放電電極Ｅ、Ｅ間のレーザガスが絶縁破壊されて主放電が開始し、この主放電によりレーザ媒質が励起され、レーザ光が発生する。
この後、主放電によりピーキングコンデンサＣｐの電圧が急速に低下し、やがて充電開始前の状態に戻る。
このような放電動作が固体スイッチＳＷのスイッチング動作によって繰り返し行なわれることにより、所定の繰り返し周波数でのパルスレーザ発振が行われる。
ここで、磁気スイッチＳＲ２、ＳＲ３及びコンデンサＣ１、Ｃ２で構成される各段の容量移行型回路のインダクタンスを後段に行くにつれて小さくなるように設定することにより、各段を流れる電流パルスのパルス幅が順次狭くなるようなパルス圧縮動作が行われ、主放電電極Ｅ、Ｅ間に短パルスの強い放電が実現される。
【０００７】
磁気スイッチの構成例を図９に示す。図８に示した回路における磁気スイッチＳＲ２，ＳＲ３のパルス幅を圧縮する性能（圧縮性能）は、磁気スイッチ飽和後のインダクタンスが小さいほど良くなることが知られている。この構成例では、コンデンサ、コアの巻線を複数並列に設けており、コンデンサの寄生インダクタンス、磁気スイッチのコイルのインダクタンスを小さくして、上記磁気スイッチ飽和後のインダクタンスを小さくしている。
図９が例えば、図８における磁気スイッチＳＲ３を表している場合（ＳＲｎがＳＲ３の場合）、コンデンサＣｎ1 〜Ｃｎn は、Ｃ２1 〜Ｃ２n であり、Ｃ２1 〜Ｃ２n を合成したものが図８（ａ）、図８（ｂ）のＣ２である。このとき、コンデンサＣ２1 〜Ｃ２n の一端はアース側に接続される。
他端の一方は、磁気スイッチＳＲ１を所定回数巻き回されたＣ１1 〜Ｃ１n （合成すると図８（ａ）、図８（ｂ）のＣ１）の高圧側（ＣＨ側）に接続され、他端の他方はＳＲ３を所定回数巻き回された後、ピーキングコンデンサＣｐ1 〜Ｃｐn （合成すると図８（ａ）、図８（ｂ）のＣｐ）の高圧側（ＣＨ側）に接続される。
ここで各磁気スイッチやコンデンサは、冷却のため絶縁性冷媒、例えば、絶縁オイルによって満たされた不図示のタンクの中に設置される。絶縁性冷媒は自然対流やファン等を用いた強制対流により、コア表面上を流れ、その際に熱交換を行う。
【０００８】
図１０（ａ）は、磁気スイッチを構成する可飽和リアクトルの、コア１に巻線２が巻かれた様子を示す斜視図である。コア１は磁性合金薄帯１ｂが巻芯１ａに年輪状に巻回されたものであり、同図では、円環状に形成されたコアを示しているが、レーストラック状（長円形状）に形成される場合もある。
巻線２と巻線２の間、巻線２とコア１との間は絶縁しておく必要がある。また、高電圧が印可される可飽和リアクトルは、絶縁と冷却のため、上記したように絶縁オイル中に浸される。そのため、図１０（ｂ）に示すように芯線２ａに親油性の良いクレープ紙２ｂが絶縁被覆として巻かれる。昇圧トランスＴｒも、コアに一次巻線および二次巻線が巻かれている点を除き同様な構造である。
図１１は上記リアクトルの断面構造を概念的に示す図である。同図に示すように断面が略矩形状のコア１に巻かれた巻線２に電圧が印可されると、コア１の角部で電界集中が発生する。
この電界集中により、図１１（ｂ）に示すように該角部と巻線２の絶縁被覆との間でコロナ放電が発生する場合がある。コロナ放電が発生すると、絶縁被覆が徐々に損傷し、やがて短絡が生じる。
【０００９】
上記コロナ放電を防止するため、コア１の角部と巻線２との間には、通常、電界緩和部材（以下ではコロナリングという）が設けられる。図１２に、リアクトルのコア１に取りつけられる、従来のコロナリング３の取付け構造を断面図として示す。
コロナリング３の材質は、例えばステンレスであり、コア１の四隅の角部に、全周にわたって設けられる。断面形状は、図示したように、角の形状に合わせたＬ字形であるが、表面に鋭利な角があると電界が集中し、コロナ放電が発生するので、全体がなめらかな曲線になるよう構成し、電界を緩和する。
図１２において、巻線２に電圧が印可された時、コア１の上面Ａと下面Ａ’の図中左右方向に電位差が生じる。すなわち、コア１は、表面にシリカ等の絶縁被覆が施された磁性合金薄帯を巻芯に年輪状に巻回したものであり、上記薄帯の巻径方向は、巻径方向に直交する面に比べ電気抵抗が大きい。このため、巻線２に電圧が印加されたとき、上記薄帯の巻径方向に平行なコアの上面Ａと下面Ａ’には巻径方向に電位差が生ずる。一方、上記巻き径方向に直交する左右の面Ｂは、略同電位に保たれる。
このため、コア１の上面Ａと下面Ａ’に、導電性のコロナリング３が直接接触すると、上記電位差によりコロナリングに電流が流れて、これにより磁束が打ち消されコア１の実効断面積が小さくなる。
そこで、コア１とコロナリング３との絶縁を取るために、コア１の上面Ａと下面Ａ’側には、コア１とコロナリング３との間にプレスボード４’を挟みこむ。プレスボードとは、親油性の紙を多層に重ねてプレスしたものであり、一般に、絶縁オイル中での絶縁材料として用いられる。厚さは、例えば０．７５ｍｍである。
さらに、コロナリング３の上に、コロナリング３を囲むように、厚いプレスボード４が設けられ、その上からクレープ紙を巻いた巻線２が巻かれる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、リアクトルや昇圧トランス等の巻線機器は電力の損失にともないコアが発熱する。発熱量は、損失が大きいほど高い。コアの温度上昇は、巻線の巻き数、巻線に流れる電流（電圧）のパルス幅、繰り返し周波数に依存するが、一般に、これらの数値が大きくなるほど大きくなる。
例えば、上記した放電型ガスレーザ装置の昇圧回路における昇圧トランスや磁気パルス圧縮回路の磁気スイッチにおいては、前記したように、４ｋＨｚ以上の高繰り返し化が要求されていること、小型化のために、昇圧トランスと複数の可飽和リアクトルを積み重ねるなど、狭い範囲に配置しなければならないこと、などの理由により、コアが高温になりやすい条件下で使用する。そのような場合、絶縁オイル中で冷却していても、使用中のコア角部の温度は定格値を越えてしまう場合がある。
図１２に示した従来例の構造では、コア１とプレスボード４’とコロナリング３とが密着している。したがって、リアクトルが浸されている冷却冷媒（絶縁オイル）が、それらの間にとどかず、コア１の角部を十分に冷却することができない。特に、コア１は、表面にシリカ等の絶縁被覆が施された磁性合金薄帯を巻芯に年輪状に巻回したものであるため、上記薄板の巻径方向は熱伝導が悪い。
このため、プレスボード４’が上下面に設けられたコア部分は他の部分に比べ温度が上昇する。この加熱により、特にコロナリング３とコア１に挟まれたプレスボード４’の寿命が激減する。
また、コア１からの熱伝導により、コロナリング３が加熱され、コロナリング３を囲むプレスボード７も加熱される。したがって、コロナリング３の上に設けたプレスボード４も短寿命になる。
以上のように、高圧パルス発生回路において使用される従来のリアクトル、昇圧トランス等の巻線機器は、加熱によりプレスボードが劣化し短寿命化するといった問題があった。
【００１１】
上記したような問題を解決するために、本発明の発明者らは、先に図１３に示すようなコロナリング構造を提案した。
図１３（ａ）は、コアとコロナリングとの関係を示す斜視図であり、同図では見やすいように、コアの半円部分のみを示しており、その他、巻線、コロナリングを囲むプレスボード（前記図１２のプレスボード４）は省略されている。また、図１３（ｂ）は、コアの断面図を示している。
先に提案した例においては、図１３に示すように、コロナリング３ａ〜３ｄをコア１の四隅に全周にわたって設け、該コロナリング３ａ〜３ｄの断面形状を円弧状にし、コア１の角部との接触を、コア１の角の頂部のみで線接触させる。
そして、図１３（ｂ）に示すように、コロナリング３ａ〜３ｄを囲うようにプレスボード４を設けて、その上に巻線２を巻き、全体を前記したように絶縁オイル中に浸す。
上記のように構成することにより、コロナリング３ａ〜３ｄは、コア１の角の頂部以外では接触せず、コア１とコロナリング３ａ〜３ｄとの間に、絶縁のためのプレスボード（前記図１２に示したプレスボード４’）を設ける必要はない。したがって、前記したコア１とコロナリング３ａ〜３ｄとの間のプレスボード４の寿命の問題がなくなる。
また、図１３（ｃ）に示すように、コロナリング３ａ〜３ｄとコア１との間には、絶縁オイルが介在することになり、コア１の角部とコロナリング３ａ〜３ｄとを十分に冷却することができる。さらに、コア１とコロナリング３ａ〜３ｄとは線接触であるので、コア１の温度がコロナリング３ａ〜３ｄに伝わりにくい。
このため、コロナリング３ａ〜３ｄの加熱を防ぐことができ、コロナリング３ａ〜３ｄを囲って設けたプレスボード４ａ〜４ｄの温度を低くすることができ、プレスボードの長寿命化を図ることができる。
【００１２】
先に提案したコロナリング部の構造によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）コアと電界緩和部材（コロナリング）を線接触としたり、コアと電界緩和部材（コロナリング）との間に間隙を設けることにより、コアと電界緩和部材（コロナリング）間のプレスボードを省略することができる。このため、コアと電界緩和部材（コロナリング）との間プレスボードを設ける必要がなくなり、該プレスボードの劣化による巻線機器の短寿命化を防止することができる。
（２）コアとコロナリングとの間に間隙を設けることにより、コアとコロナリングとの間に冷媒を介在させることができ、コロナリングの加熱を抑制できる。このため、コアを囲むプレスボードの熱伝導による加熱を抑制でき、コロナリング上に設けるプレスボードの短寿命化を防ぐことができる。
【００１３】
上記したようにコアの温度上昇は、巻線の巻き数、巻線に流れる電流（電圧）のパルス幅、繰り返し周波数に依存するが、近年、高繰返し周波数条件下で巻線機器が使用されることが多くなってきた。
例えば、現状、露光用の放電励起型レーザ装置のレーザパルスの繰返し周波数は２ｋＨｚ程度であるが、近年、スループットの増大、露光量のバラツキの減少のため、繰返し周波数４ｋＨｚ以上が要請されている。
そのためコアの温度上昇も大きくなる傾向にある。よって、発明者等が提案したコロナリング部の構造においても、場合によっては、使用中のコア角部の温度は定格値を越えてしまう場合がある。また、発明者等が提案したコロナリングは、コアと線接触としたり、コアとの間に間隙を設ける形状であるため、コロナリングの加工コストが比較的高価となる。
本発明は以上の事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、例えば、放電励起型レーザ装置の繰返し周波数が４ｋＨｚ以上といった高繰返し周波数条件下においても、コアの冷却が効率よく行えるようにし巻線機器を長寿命化するとともに、巻線機器を安価に構成することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を次のようにして解決する。
（１）磁性合金薄帯が巻芯に巻回されてなるコアと、このコアに巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器において、上記コアと巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材を設ける。
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、このロッドの両端部に配置され、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻径方向に直交する面と接触して取り付けられる。
（２）磁性合金薄帯が巻芯に巻回されてなるコアと、このコアに巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器において、上記コアと巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材を設ける。
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、また、上記巻芯に面取り部を形成され、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材は、上記巻芯の面取り部に配置され、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材とコアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている。
（３）磁性合金薄帯が巻芯に巻回されてなるコアと、このコアに巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器において、上記コアと巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材を設ける。
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、また、該巻芯の端部に段差部を構成するよう上記巻芯の内周部に筒状部材を設け、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材は、上記段差部に配置され、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材とコアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている。
上記（１）〜（３）の構成とすることにより、電界緩和部材がコアと接触することがなく、また前記図１２に示したようにコアと電界緩和部材との間にプレスボードを設ける必要がないので、コアの上下面や角部を充分に冷却することができる。また、電界緩和部材として、断面円形状の環状物のものを使用することができるので、加工コストを低減化することができる。さらに、上記のように構成することにより、電界緩和部材を容易に取り付けることもでき、製造が容易となる。
（４）磁性合金薄帯が環状の巻芯に巻き回されたコアが複数個、所定距離だけ離間して配置され、この複数個のコアからなる組立体に巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器であって、上記コアの巻芯間に支え部材を配置し、上記コアと上記支え部材が接触しないように上記複数個のコアを所定距離離間させるように支持した巻線機器において、上記複数個のコアからなる組立体と巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材を設ける。
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている。
（５）磁性合金薄帯が環状の巻芯に巻き回されたコアが複数個、所定距離だけ離間して配置され、この複数個のコアからなる組立体に巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器であって、上記コアの巻芯間に支え部材を配置し、上記コアと上記支え部材が接触しないように上記複数個のコアを所定距離離間させるように支持した巻線機器において、上記複数個のコアからなる組立体と巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材を設ける。
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、また、上記巻芯に面取り部が形成され、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材は、上記巻芯の面取り部に配置され、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材とコアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている。
（６）磁性合金薄帯が環状の巻芯に巻き回されたコアが複数個、所定距離だけ離間して配置され、この複数個のコアからなる組立体に巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器であって、上記コアの巻芯間に支え部材を配置し、上記コアと上記支え部材が接触しないように上記複数個のコアを所定距離離間させるように支持した巻線機器において、上記複数個のコアからなる組立体と巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材を設ける。
上記上記複数個のコアからなる組立体と巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材が設けられ、上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、また、該巻芯の端部に段差部を構成するよう上記巻芯の内周部に筒状部材を設け、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材は、上記段差部に配置され、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材とコアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている。
上記（４）〜（６）のようにコアを所定距離だけ離間して配置することにより、絶縁性の冷媒とコアとが接する面積を増大することができ、コアの冷却効率を高くすることができる。
（７）磁気圧縮回路もしくは磁気圧縮回路及び昇圧トランス回路を含む高電圧パルス発生回路において、上記磁気圧縮回路に設けられた可飽和リアクトルもしくは上記昇圧トランス回路の昇圧トランスとして、上記（１）（２）（３）（４）（５）もしくは（６）の構造を有する巻線機器を用いる。
（８）磁気圧縮回路もしくは磁気圧縮回路及び昇圧トランス回路を含む高電圧パルス発生回路の出力端に接続され、レーザチェンバ内に配置された一対のレーザ放電電極と、上記電極と並列に接続されたピーキングコンデンサとを有する放電励起ガスレーザ装置において、上記磁気圧縮回路に設けられた可飽和リアクトルもしくは上記昇圧トランス回路の昇圧トランスとして、上記（１）（２）（３）（４）（５）もしくは（６）の構造を有する巻線機器を用いる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１、図２に本発明の第１の実施例の巻線機器の構成を示す。図１、図２に示した巻線機器は、前記したように、例えば、放電励起型レーザ装置における高電圧パルス発生回路の昇圧トランス、磁気スイッチ等に用いることができる。
図１（ａ）は本発明の巻線機器の断面図（図２（ｄ）のＢ−Ｂ断面図）、図１（ｂ）は図１（ａ）からプレスボード押さえ５、ねじ５ａ、プレスボード４、ナット８ａ、ロッド８を省略した上面図、図２（ｃ）は図１（ｂ）のＡ部の詳細図、図２（ｄ）は上面図である。
本実施例においては、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、コロナリング３ａ〜３ｄをコア１の四隅に全周にわたって設け、該コロナリング３ａ〜３ｄの断面形状を円状にする。コア１の内輪側に設けられたコロナリング３ｃ，３ｄは、コア１に接触しないように、芯材（巻芯）１ａの面取り部分に設置される。
一方、コア１の外輪側に設けられたコロナリング３ａ，３ｂはコア１の側面に設けられた複数のボス６を貫通するロッド７により支えられる。
図２（ｃ）に示すように、コロナリング３ａ，３ｂのロッド７と当接する部分には切り欠き部３１が設けられ、ロッド７が該切り欠き部３１に係合し、コロナリング３ａ，３ｂが支えられる。なお、コロナリング３ａ，３ｂは図１（ａ）に示すようにコア１の角の頂部近傍に位置するようロッド７により保持される。
そして、図１（ａ）に示すように、コロナリング３ａ〜３ｄを囲うようにプレスボード４が設けられる。前記したように、コア１は、表面にシリカ等の絶縁被覆が施された磁性合金薄帯を巻芯に年輪状に巻回したものであるため、上記薄板の巻径方向は熱伝導が悪く、図１（ａ）においてコア１の上下面の部分は他の部分に比べ温度が上昇する。
【００１６】
よって、図２（ｄ）に示すように、プレスボード４はコア１の上下面を覆って熱がこもらないようにするために、コア１の上下面部分と対向する位置に開口部４１が設けられる。
プレスボード４は複数のプレスボード押さえ５により挟まれ、ねじ５ａにより固定される。プレスボード押さえ５は、プレスボード押さえ５を貫通する雄ねじ状のロッド８、ナット８ａにより固定される。そしてプレスボード４の上に巻線が巻かれ、全体が絶縁オイル中に浸される。
本実施例は上記構成としたので、コロナリング３ａ〜３ｄは、コア１とは接触せず、コア１とコロナリング３ａ〜３ｄとの間に、絶縁のためのプレスボード（前記図１２に示したプレスボード４’）を設ける必要はない。したがって、前記図１２におけるコア１とコロナリング３との間に設けたプレスボード４’の寿命が短くなるといった問題がなくなる。
また、図１（ａ）に示すように、コロナリング３ａ〜３ｄとコア１とは接触せず、特に温度上昇の激しいコア１の上下面方向にコロナリング３ａ〜３ｄが存在しないので、コア１の上下面を十分に冷却することができる。さらに、コア１とコロナリング３ａ〜３ｄとは非接触であるので、コア１の温度がコロナリング３ａ〜３ｄに伝わらない。
このため、コロナリング３ａ〜３ｄの加熱を防ぐことができ、コロナリング３ａ〜３ｄを囲って設けたプレスボード４の温度を低くすることができ、プレスボード４の長寿命化を図ることができる。
なお、図１（ａ）において、コア１の側面部（巻径方向に垂直な面）は、同電位であって、通常アースされるので、コア１の角部もしくはコア１の側面部とコロナリング３ａ〜３ｄとが接触していても絶縁のためのプレスボードを設ける必要はない。そのため、上記と同様、図１２におけるプレスボード４’の寿命が短くなるといった問題がなくなる。
また、コア１の側面部 (巻径方向に垂直な面）は、コア１の上下面に比べ温度上昇が小さいので、コア１の角部もしくはコア１の側面部とコロナリング３ａ〜３ｄとが接触していても、コロナリング３ａ〜３ｄはほとんど加熱されず、上記と同様にプレスボード４の長超寿命化を図ることができる。
【００１７】
また、上記実施例では、円環状のコアについて説明したが、図３に示すように、レーストラック形状のコアに本実施例を適用してもよい。
図３は、上記実施例をレーストラック形状のコアに適用した場合の上面図であり、前記図１（ｂ）に相当し、プレスボード、巻線等は省略されている。
本実施例の構成は、コアの形状がレーストラック形状である点を除き、前記図１〜図２に示した実施例と同じであり、第１の実施例と同様、コロナリング３ａ〜３ｄの加熱を防ぐことができ、また、プレスボード４の長寿命化を図ることができる。
【００１８】
上記した実施例では、内輪側の断面が円形状のコロナリング３ｃ，３ｄを芯材の面取り部分に設置したが、以下のような設置構造でもよい。
図４（ａ）に示す例においては、コア１の内輪側に設置するコロナリング３ｃ，３ｄに、芯材１ａと嵌め合う直角の切り欠き部分を持った金属性の固定部材３２を溶接する。固定部材３２は、コロナリング３ｃ，３ｄの円輪上に２〜３ヶ所設ける。
また、図４（ｂ）に示す例においては、芯材１ａの内側に筒状部材３３を設ける。筒状部材の長さは、芯材の長さより短く、芯材１ａの上下の角部近傍に段差部３３ａが形成されるようにする。筒状部材３３と芯材１ａとは不図示のねじ等で固定される。この段差部３３ａに断面円形状のコロナリング３ｃ，３ｄを設置する。
上記構成であれば、コロナリング３ｃ，３ｄを芯材１ａの角部、もしくは、上記段差部３３ａに載置することで、容易にコロナリング３ｃ，３ｄを設置することができる。
【００１９】
上記した図１、図２、図３に示した実施例では、コア１の外輪側に設けられたコロナリング３ａ，３ｂに複数の切り欠き部３１を設け、コア１の側面に設けられた複数のボス６を貫通するロッド７と切り欠き部３１を当接させることにより保持しているが、図５に示す設置構造でもよい。
すなわち、図５（ａ）に示すように、コロナリング３ａ，３ｂにロッド３４を複数設ける。そして図５（ｂ）に示すように、ロッド３４をコア１の側面に設けられたボス６の嵌合穴部に挿入し、止めねじ６ａ等で固定する。
【００２０】
前記したように、露光に用いられているレーザ装置のレーザパルスの繰返し周波数は、４ｋＨｚ以上が要請され始めているので、磁気スイッチや昇圧トランスとして使用される巻線機器のコアでの発熱量が増加する。
前記図１０に示したように、コアは両面に絶縁物の薄膜（例：シリカ薄膜）が施された磁性合金薄帯を芯材に年輪状に巻き回したものであるので、発熱量によっては、磁性合金薄帯とシリカ薄膜との熱膨張係数の違いからシリカ薄膜にクラックが生じることがある。クラックが生じるとそこから漏れ電流が多くなり、さらに発熱し、最終的には回路素子としての特性を失うことになる。
そこで、高繰返し周波数に対応するため、巻線機器の構造としては、コアを薄板状に分割して、各薄板状コアがプレスボードやガラスエポキシ等の絶縁材料からなるスペーサによってそれぞれが一定距離だけ離間するように配置するものが採用されることが多い。このような構造をとることにより、コアの絶縁性冷媒と接する面積が増大してコアの冷却効率が高くなる。このため、発熱量が増大する４ｋＨｚ以上の高繰返し周波数にも対処することが可能となる。
【００２１】
次に、上記構成のコアに、本発明のコロナリングを適用した本発明の第２の実施例について説明する。ここでは、例として、本出願の発明者等が特願２００１−２３１５０５号にて提案した巻線機器のコア構造に対して、本発明のコロナリングを適用したものを図６に示す。
なお、図６は、本実施例の巻線機器の断面図（図１（ａ）に相当）を示し、薄板状のコアを用いた点を除き、基本的な構成は前記図１と同様であり、本実施例の巻線機器を、上面から見た図、コロナリングの取り付け構造等は図１で説明したものと同様である。
図６に示した巻線機器の構造は、円環状の支え部材１２を、薄板状に形成された各コア１１ａ〜１１ｄ間に挿入することにより、各コア１１ａ〜１１ｄを所定距離だけ離間させて保持したものである。
支え部材１２の外周の直径は、コア１１ａ〜１１ｄの芯材１ａの外周の直径と略一致し、コア１１ａ〜１１ｄとは接触しない。支え部材１２は金属製であり、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３１０）鋼よりなる。
【００２２】
ここで、支え部材１２はその外周より径が小さい円環状の突出部１２ａを上下面に有する。この支え部材１２の上下面に設けた突出部１２ａにより各コア１１ａ〜１１ｄが略同軸状となるように位置決めされる。
設計条件によってコア１１ａ〜１１ｄの厚みは変わるが、例えば、厚みが１０ｍｍ以下だとコア１１ａ〜１１ｄの自重によるたわみが生じる。このような場合、コア１１ａ〜１１ｄの自重によるたわみ等を防止するため、コア外輪側の側面にボス１３を数ヶ所設けてこれらのボス１３にロッド１４を貫通させ、ボス１３とロッド１４を止めねじ１３ａで固定する。
各コアを所定距離離間させて保持するに当たり、前記したコアに対して放射線状に密着したスペーサではなく、芯材１ａにのみ密着した支え部材１２で各コア１１ａ〜１１ｄを保持するので、支え部材１２とコア１１ａ〜１１ｄとが接触せしない。このため、コア表面における冷媒の流れが妨げられる部分が生じず、冷媒とコア表面との熱交換が阻害されることが無くなる。よって、４ｋＨｚ以上の高繰返し周波数条件においても、コアの発熱による劣化といった問題を回避できる。
【００２３】
本実施例では、図６に示した構造の巻線機器に、本発明を適用し、断面形状が円形状のコロナリング３ａ〜３ｄを薄板状のコア１１ａの上側、コア１１ｄの下側の外輪側および内輪側に全周にわたって設ける。
コア１１ａ，１１ｄの内輪側に設けられたコロナリング３ｃ，３ｄは、前記図１に示したものと同様、芯材１ａの面取り部分に設置される。
一方、コア１１ａ，１１ｄの外輪側に設けられたコロナリング３ａ，３ｂは前記したようにコア１１ａ〜１１ｄの側面に設けられた複数のボス１３を貫通するロッド１４により支える。
コロナリング３ａ，３ｂの設置の仕方は前記図２（ｃ）で説明したのと同様であり、図６に示すように、ロッド１４と当接する部分に切り欠き部が設けられ、この切り欠き部に、上記ロッド１４が係合する。なお、コロナリング３ａ，３ｂはコア１１ａ，１１ｄの角の頂部近傍に位置するようロッド１４により保持される。
そして、コロナリング３ａ〜３ｄを囲うようにプレスボード４が設けられる。なお、プレスボード４はコア１１ａ〜１１ｄの上下面を覆って熱がこもらないようにするために、前記図２（ｄ）に示したようにコア１１ａ，１１ｄの上下面部分と対向する位置に開口部が設けられる。プレスボード４は複数のプレスボード押さえ５により挟まれ、プレスボード押さえ５を貫通する雄ねじ状のロッド８とナット８ａにより固定される。
そして、プレスボード４の上に巻線が巻かれ、全体が絶縁オイル中に浸される。
【００２４】
上記構成とすることにより、コロナリング３ａ〜３ｄは、コア１１ａ〜１１ｄとは接触せず、コア１１ａ〜１１ｄとコロナリング３ａ〜３ｄとの間に、絶縁のためのプレスボード（前記図１２に示したプレスボード４’）を設ける必要はなく、コアとコロナリングＡ〜Ｄとの間のプレスボードの寿命の問題がなくなる。
また、コロナリング３ａ〜３ｄとコア１１ａ〜１１ｄとは接触せず、特に温度上昇の激しいコアの上下面方向にコロナリング３ａ〜３ｄが存在しないので、コアの上下面や角部を十分に冷却することができる。さらに、コア１１ａ〜１１ｄとコロナリング３ａ〜３ｄとは非接触であるので、コア１１ａ〜１１ｄの温度がコロナリング３ａ〜３ｄに伝わらない。
このため、コロナリング３ａ〜３ｄの加熱を防ぐことができ、コロナリング３ａ〜３ｄを囲って設けたプレスボード４の温度を低くすることができ、プレスボードの長寿命化を図ることができる。
【００２５】
次に上記薄板状のコアを用いた他の構成の巻線機器に本発明を適用した第３の実施例について説明する。
図７に示した巻線機器の構造は、支え部材１２を円筒状に構成して、各コア１１ａ〜１１ｄ間に挿入することにより、各コア１１ａ〜１１ｄを所定距離だけ離間させて保持するように構成したものである。
支え部材１２の外周、内周の直径は、コア１１ａ〜１１ｄの芯材１ａの外周、内周の直径と略一致し、コア１１ａ〜１１ｄとは接触しない。支え部材１２は金属製であり、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３１０）鋼よりなる。
また、筒状部材１５を新たに設ける。筒状部材１５の外周の直径は、コア１１ａ〜１１ｄの芯材１ａ、支え部材１２の内周の直径以下である。そして、筒状部材１５にコア１１ａ〜１１ｄ、支え部材１２を、コア１１ｄ、支え部材１２、コア１１ｃ、支え部材１２、…、支え部材１２、コア１１ａの順に嵌めこむことにより、各コア１１ａ〜１１ｄと各支え部材１２が略同軸状となるように位置決めされるとともに、各コア同士が所定距離離間されて保持される。
図７の巻線機器の構造によれば、図６のように支え部材１２に突出部１２ａを設けずともよいので、構造がシンプルで、製作コストも低減される。
【００２６】
図７に示した構造の巻線機器に、本発明を適用し、断面形状が円状コロナリング３ａ〜３ｄを、薄板状のコア１１ａの上側、コア１１ｄの下側の外輪側および内輪側に全周にわたって設ける。
ここで、筒状部材１５の長さを、最上段のコア１１ａおよび最下段のコア１１ｄの芯材１ａと段差部１５ａが形成されるように、コア１ａ〜１ｄおよび支持部材１２の合計長より短く設定する。筒状部材１５は、最上段および最下段のコア１１ａ，１１ｄの芯材１ａと不図示のねじで固定されている。この段差部１５ａに断面円形状のコロナリング３ｃ，３ｄを設置する。
一方、コア１１ａ，１１ｄ外輪側に設けられたコロナリング３ａ，３ｂはコアの側面に設けられた複数のボス１３を貫通するロッド１４により支えられる。
すなわち、図６に示したように、コロナリング３ａ，３ｂのロッド１４と当接する部分には切り欠き部が設けられており、この切り欠き部に、上記ロッド１４が係合する。なお、コロナリング３ａ，３ｂはコア１１ａ，１１ｄの角の頂部近傍に位置するようロッド１４により保持される。
そして、コロナリング３ａ〜３ｄを囲うようにプレスボード４が設けられる。なお、プレスボード４はコア１１ａ，１１ｄの上下面を覆って熱がこもらないようにするために、前記図２（ｄ）に示したように、コア１１ａ，１１ｄの上下面部分と対向する位置に開口部が設けられる。
プレスボード４は複数のプレスボード押さえ５により挟まれ、プレスボード押さえ５を貫通する雄ねじ状のロッド８とナット８ａにより固定される。そしてプレスボード４の上に巻線が巻かれ、全体が絶縁オイル中に浸される。
【００２７】
上記構成とすることにより、コロナリング３ａ〜３ｄは、コア１１ａ、１１ｄとは接触せず、コア１１ａ、１１ｄとコロナリング３ａ〜３ｄとの間に、絶縁のためのプレスボード（前記図１２に示したプレスボード４’）を設ける必要はなく、コアとコロナリングとの間のプレスボードの寿命の問題がなくなる。
また、コロナリング３ａ〜３ｄとコア１１ａ、１１ｄとは接触せず、特に温度上昇の激しいコア１１ａ、１１ｄの上下面方向にコロナリング３ａ〜３ｄが存在しないので、コア１１ａ〜１１ｄの上下面や角部を十分に冷却することができる。
さらに、コア１１ａ〜１１ｄとコロナリング３ａ〜３ｄとは非接触であるので、コア１１ａ〜１１ｄの温度がコロナリング３ａ〜３ｄに伝わらない。このため、コロナリング３ａ〜３ｄの加熱を防ぐことができ、コロナリング３ａ〜３ｄを囲って設けたプレスボード４の温度を低くすることができ、プレスボードの長寿命化を図ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）断面円形状の環状物である電界緩和部材を、コアの内輪側に、巻芯もしくは巻芯の内周に取り付けられた支持部材により支持して取り付け、また、上記電界緩和部材を、磁心の外輪側に、コアの外周に取り付けられた支持部材によりコアと離間させて取り付けたので、電界緩和部材とコアが接触することがなく、コアの上下面や角部を充分に冷却することができる。
このため、繰り返し周波数が４ｋＨｚ以上の高繰り返し周波数条件下でも、コアの冷却を充分に行うことができ、巻線機器の長寿命化を図ることができる。
また、電界緩和部材として、断面円形状の環状物を使用しているので、電界緩和部材を製造するための加工コストを低減化することができ、巻線機器を安価に構成することができる。
（２）コアと電界緩和部材が接触していないので、電界緩和部材の加熱を抑えることができる。このため、コアを囲むプレスボードの熱伝導による加熱を抑制でき、プレスボードの短寿命化を防ぐことができる。
（３）複数枚の薄板状のコアを所定距離離間して配置した巻線機器に、本発明を適用することにより、冷却効率を一層向上することができ、より高い繰り返し周波数で使用される巻線機器にも適用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の巻線機器の構成を示す図（１）である。
【図２】本発明の第１の実施例の巻線機器の構成を示す図（２）である。
【図３】本発明の第１の実施例をレーストラック形状のコアに適用した場合を示す図である。
【図４】内輪側のコロナリングの設置構造の他の例を示す図である。
【図５】外輪側のコロナリングの設置構造の他の例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例の巻線機器の構成を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施例の巻線機器の構成を示す図である。
【図８】露光用ガスレーザ装置においてレーザガスを励起するための高電圧パルス発生回路の例を示す図である。
【図９】磁気スイッチの構成例を示す図である。
【図１０】磁気スイッチを構成する可飽和リアクトルにおいてコアに巻線が巻かれた様子を示す図である。
【図１１】リアクトルの断面構造を概念的に示す図である。
【図１２】リアクトルのコアに取りつけられる従来のコロナリングの取付け構造を示す図である。
【図１３】先に提案した巻線機器のコロナリングの構造を示す図である。
【符号の説明】
１ コア
１ａ 芯材
３ａ〜３ｄ コロナリング
４ プレスボード
５ プレスボード押さえ
６ ボス
７ ロッド
８ ロッド
１１ａ〜１１ｄ コア
１２ 支え部材
１３ ボス
１４ ロッド
１５ 筒状部材
３１ 切り欠き部
３２ 固定部材
３３ 筒状部材
３４ ロッド部
４１ 開口部
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁心に巻線が巻かれ、絶縁性の冷煤中で使用されるトランス、リアクトル等の巻線機器に関し、さらに詳細には、このような巻線機器の電界緩和部材に関する。
本発明は、放電励起型レーザ装置、放電により化合物を分解したり、殺菌を行う装置等に用いられる高電圧パルス発生用の磁気パルス圧縮回路の可飽和リアクトルや昇圧トランス等に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
放電励起型レーザ装置、パルスコロナ放電を行いダイオキシン等の化合物を分解する装置、放電により食品等の殺菌を行う殺菌装置等においては放電セル（チェンバ）内に放電電極を設け、放電電極に高電圧パルスを印加して放電を発生させている。上記高電圧を発生させる回路として、一般に磁気圧縮回路もしくは磁気圧縮回路と昇圧トランス回路を用いた高電圧パルス発生回路が知られている。
例えば、半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、解像力の向上が要請されている露光装置の露光用光源としては、上記した放電励起型レーザ装置である波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ装置、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ装置及び波長１５７ｎｍのフッ素（Ｆ2 ）レーザ装置が用いられる。
【０００３】
このような露光用レーザ装置は、レーザ媒質であるレーザガスが充填されたレーザチェンバ内に設けた放電電極間において、短時間に放電を繰り返してレーザガスを励起しパルスレーザを発振する。放電を発生させるには、放電電極間に高電圧パルスを供給する必要があり、そのために高電圧パルス発生装置が設けられる。
放電励起型レーザ装置に設けられる高電圧パルス発生装置は、上記したように、通常、磁気圧縮回路もしくは磁気圧縮回路と昇圧トランス回路を用いた高電圧パルス発生回路構成を有する。
【０００４】
上記した露光用ガスレーザ装置において、上記したようにレーザチェンバ内で放電を発生させレーザガスを励起させるために設けられる高電圧パルス発生回路の例を図８に示す。
図８の高電圧パルス発生回路は、可飽和リアクトルからなる３個の磁気スイッチＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３を用いた２段の磁気パルス圧縮回路からなる。磁気スイッチＳＲ１はＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である固体スイッチＳＷでのスイッチングロスの低減用のものであり、磁気アシストとも呼ばれる。
第１の磁気スイッチＳＲ２と第２の磁気スイッチＳＲ３により２段の磁気パルス圧縮回路を構成している。
ここで、図８（ａ）は磁気圧縮回路に加え昇圧トランスＴｒ１を含む回路、図８（ｂ）は昇圧トランスを含まず、昇圧トランスの代わりにコンデンサＣ０の充電用のリアクトルＬ１を含む例である。
【０００５】
以下に、図８（ａ）にしたがって、回路の構成と動作を説明する。なお、図８（ｂ）の回路は昇圧トランスにより昇圧される動作が無いだけで、他の動作は図８（ａ）と同様なので、説明を省略する。
まず、高電圧電源ＣＨの電圧が所定の値Ｖinに調整され、主コンデンサＣ０が充電される。このとき、固体スイッチＳＷはオフになっている。主コンデンサＣ０の充電が完了し、固体スイッチＳＷがオンとなったとき、固体スイッチＳＷ両端にかかる電圧は主に磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる。
磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる主コンデンサＣ０の充電電圧Ｖ０の時間積分値が磁気スイッチＳＲ１の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ１が飽和して磁気スイッチが入り、主コンデンサＣ０、磁気スイッチＳＲ１、昇圧トランスＴｒ１の１次側、固体スイッチＳＷのループに電流が流れる。同時に、昇圧トランスＴｒ１の２次側、コンデンサＣ１のループに電流が流れ、主コンデンサＣ０に蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ１に充電される。
この後、コンデンサＣ１における電圧Ｖ１の時間積分値が磁気スイッチＳＲ２の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ２が飽和して磁気スイッチが入り、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、磁気スイッチＳＲ３のループに電流が流れ、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ２に充電される。
さらにこの後、コンデンサＣ２における電圧Ｖ２の時間積分値が磁気スイッチＳＲ３の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ３が飽和して磁気スイッチが入り、コンデンサＣ２、ピーキングコンデンサＣｐ、磁気スイッチＳＲ３のループに電流が流れ、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷が移行してピーキングコンデンサＣｐが充電される。
【０００６】
予備電離のためのコロナ放電は、第１電極１０１が挿入されている誘電体チューブ１０２と第２電極１０３とが接触している個所を基点として誘電体チューブ１０２の外周面に発生するが、ピーキングコンデンサＣｐの充電が進むにつれてその電圧Ｖｐが上昇し、Ｖｐが所定の電圧になるとコロナ予備電離部の誘電体チューブ１０２表面にコロナ放電が発生する。このコロナ放電によって誘電体チューブ１０２の表面に紫外線６が発生し、主放電電極Ｅ、Ｅ間のレーザ媒質であるレーザガス２が予備電離される。
ピーキングコンデンサＣｐの充電がさらに進むにつれて、ピーキングコンデンサＣｐの電圧Ｖｐが上昇し、この電圧Ｖｐがある値（ブレークダウン電圧）Ｖｂに達すると、主放電電極Ｅ、Ｅ間のレーザガスが絶縁破壊されて主放電が開始し、この主放電によりレーザ媒質が励起され、レーザ光が発生する。
この後、主放電によりピーキングコンデンサＣｐの電圧が急速に低下し、やがて充電開始前の状態に戻る。
このような放電動作が固体スイッチＳＷのスイッチング動作によって繰り返し行なわれることにより、所定の繰り返し周波数でのパルスレーザ発振が行われる。
ここで、磁気スイッチＳＲ２、ＳＲ３及びコンデンサＣ１、Ｃ２で構成される各段の容量移行型回路のインダクタンスを後段に行くにつれて小さくなるように設定することにより、各段を流れる電流パルスのパルス幅が順次狭くなるようなパルス圧縮動作が行われ、主放電電極Ｅ、Ｅ間に短パルスの強い放電が実現される。
【０００７】
磁気スイッチの構成例を図９に示す。図８に示した回路における磁気スイッチＳＲ２，ＳＲ３のパルス幅を圧縮する性能（圧縮性能）は、磁気スイッチ飽和後のインダクタンスが小さいほど良くなることが知られている。この構成例では、コンデンサ、コアの巻線を複数並列に設けており、コンデンサの寄生インダクタンス、磁気スイッチのコイルのインダクタンスを小さくして、上記磁気スイッチ飽和後のインダクタンスを小さくしている。
図９が例えば、図８における磁気スイッチＳＲ３を表している場合（ＳＲｎがＳＲ３の場合）、コンデンサＣｎ1 〜Ｃｎn は、Ｃ２1 〜Ｃ２n であり、Ｃ２1 〜Ｃ２n を合成したものが図８（ａ）、図８（ｂ）のＣ２である。このとき、コンデンサＣ２1 〜Ｃ２n の一端はアース側に接続される。
他端の一方は、磁気スイッチＳＲ１を所定回数巻き回されたＣ１1 〜Ｃ１n （合成すると図８（ａ）、図８（ｂ）のＣ１）の高圧側（ＣＨ側）に接続され、他端の他方はＳＲ３を所定回数巻き回された後、ピーキングコンデンサＣｐ1 〜Ｃｐn （合成すると図８（ａ）、図８（ｂ）のＣｐ）の高圧側（ＣＨ側）に接続される。
ここで各磁気スイッチやコンデンサは、冷却のため絶縁性冷媒、例えば、絶縁オイルによって満たされた不図示のタンクの中に設置される。絶縁性冷媒は自然対流やファン等を用いた強制対流により、コア表面上を流れ、その際に熱交換を行う。
【０００８】
図１０（ａ）は、磁気スイッチを構成する可飽和リアクトルの、コア１に巻線２が巻かれた様子を示す斜視図である。コア１は磁性合金薄帯１ｂが巻芯１ａに年輪状に巻回されたものであり、同図では、円環状に形成されたコアを示しているが、レーストラック状（長円形状）に形成される場合もある。
巻線２と巻線２の間、巻線２とコア１との間は絶縁しておく必要がある。また、高電圧が印可される可飽和リアクトルは、絶縁と冷却のため、上記したように絶縁オイル中に浸される。そのため、図１０（ｂ）に示すように芯線２ａに親油性の良いクレープ紙２ｂが絶縁被覆として巻かれる。昇圧トランスＴｒも、コアに一次巻線および二次巻線が巻かれている点を除き同様な構造である。
図１１は上記リアクトルの断面構造を概念的に示す図である。同図に示すように断面が略矩形状のコア１に巻かれた巻線２に電圧が印可されると、コア１の角部で電界集中が発生する。
この電界集中により、図１１（ｂ）に示すように該角部と巻線２の絶縁被覆との間でコロナ放電が発生する場合がある。コロナ放電が発生すると、絶縁被覆が徐々に損傷し、やがて短絡が生じる。
【０００９】
上記コロナ放電を防止するため、コア１の角部と巻線２との間には、通常、電界緩和部材（以下ではコロナリングという）が設けられる。図１２に、リアクトルのコア１に取りつけられる、従来のコロナリング３の取付け構造を断面図として示す。
コロナリング３の材質は、例えばステンレスであり、コア１の四隅の角部に、全周にわたって設けられる。断面形状は、図示したように、角の形状に合わせたＬ字形であるが、表面に鋭利な角があると電界が集中し、コロナ放電が発生するので、全体がなめらかな曲線になるよう構成し、電界を緩和する。
図１２において、巻線２に電圧が印可された時、コア１の上面Ａと下面Ａ’の図中左右方向に電位差が生じる。すなわち、コア１は、表面にシリカ等の絶縁被覆が施された磁性合金薄帯を巻芯に年輪状に巻回したものであり、上記薄帯の巻径方向は、巻径方向に直交する面に比べ電気抵抗が大きい。このため、巻線２に電圧が印加されたとき、上記薄帯の巻径方向に平行なコアの上面Ａと下面Ａ’には巻径方向に電位差が生ずる。一方、上記巻き径方向に直交する左右の面Ｂは、略同電位に保たれる。
このため、コア１の上面Ａと下面Ａ’に、導電性のコロナリング３が直接接触すると、上記電位差によりコロナリングに電流が流れて、これにより磁束が打ち消されコア１の実効断面積が小さくなる。
そこで、コア１とコロナリング３との絶縁を取るために、コア１の上面Ａと下面Ａ’側には、コア１とコロナリング３との間にプレスボード４’を挟みこむ。プレスボードとは、親油性の紙を多層に重ねてプレスしたものであり、一般に、絶縁オイル中での絶縁材料として用いられる。厚さは、例えば０．７５ｍｍである。
さらに、コロナリング３の上に、コロナリング３を囲むように、厚いプレスボード４が設けられ、その上からクレープ紙を巻いた巻線２が巻かれる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、リアクトルや昇圧トランス等の巻線機器は電力の損失にともないコアが発熱する。発熱量は、損失が大きいほど高い。コアの温度上昇は、巻線の巻き数、巻線に流れる電流（電圧）のパルス幅、繰り返し周波数に依存するが、一般に、これらの数値が大きくなるほど大きくなる。
例えば、上記した放電型ガスレーザ装置の昇圧回路における昇圧トランスや磁気パルス圧縮回路の磁気スイッチにおいては、前記したように、４ｋＨｚ以上の高繰り返し化が要求されていること、小型化のために、昇圧トランスと複数の可飽和リアクトルを積み重ねるなど、狭い範囲に配置しなければならないこと、などの理由により、コアが高温になりやすい条件下で使用する。そのような場合、絶縁オイル中で冷却していても、使用中のコア角部の温度は定格値を越えてしまう場合がある。
図１２に示した従来例の構造では、コア１とプレスボード４’とコロナリング３とが密着している。したがって、リアクトルが浸されている冷却冷媒（絶縁オイル）が、それらの間にとどかず、コア１の角部を十分に冷却することができない。特に、コア１は、表面にシリカ等の絶縁被覆が施された磁性合金薄帯を巻芯に年輪状に巻回したものであるため、上記薄板の巻径方向は熱伝導が悪い。
このため、プレスボード４’が上下面に設けられたコア部分は他の部分に比べ温度が上昇する。この加熱により、特にコロナリング３とコア１に挟まれたプレスボード４’の寿命が激減する。
また、コア１からの熱伝導により、コロナリング３が加熱され、コロナリング３を囲むプレスボード７も加熱される。したがって、コロナリング３の上に設けたプレスボード４も短寿命になる。
以上のように、高圧パルス発生回路において使用される従来のリアクトル、昇圧トランス等の巻線機器は、加熱によりプレスボードが劣化し短寿命化するといった問題があった。
【００１１】
上記したような問題を解決するために、本発明の発明者らは、先に図１３に示すようなコロナリング構造を提案した。
図１３（ａ）は、コアとコロナリングとの関係を示す斜視図であり、同図では見やすいように、コアの半円部分のみを示しており、その他、巻線、コロナリングを囲むプレスボード（前記図１２のプレスボード４）は省略されている。また、図１３（ｂ）は、コアの断面図を示している。
先に提案した例においては、図１３に示すように、コロナリング３ａ〜３ｄをコア１の四隅に全周にわたって設け、該コロナリング３ａ〜３ｄの断面形状を円弧状にし、コア１の角部との接触を、コア１の角の頂部のみで線接触させる。
そして、図１３（ｂ）に示すように、コロナリング３ａ〜３ｄを囲うようにプレスボード４を設けて、その上に巻線２を巻き、全体を前記したように絶縁オイル中に浸す。
上記のように構成することにより、コロナリング３ａ〜３ｄは、コア１の角の頂部以外では接触せず、コア１とコロナリング３ａ〜３ｄとの間に、絶縁のためのプレスボード（前記図１２に示したプレスボード４’）を設ける必要はない。したがって、前記したコア１とコロナリング３ａ〜３ｄとの間のプレスボード４の寿命の問題がなくなる。
また、図１３（ｃ）に示すように、コロナリング３ａ〜３ｄとコア１との間には、絶縁オイルが介在することになり、コア１の角部とコロナリング３ａ〜３ｄとを十分に冷却することができる。さらに、コア１とコロナリング３ａ〜３ｄとは線接触であるので、コア１の温度がコロナリング３ａ〜３ｄに伝わりにくい。
このため、コロナリング３ａ〜３ｄの加熱を防ぐことができ、コロナリング３ａ〜３ｄを囲って設けたプレスボード４ａ〜４ｄの温度を低くすることができ、プレスボードの長寿命化を図ることができる。
【００１２】
先に提案したコロナリング部の構造によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）コアと電界緩和部材（コロナリング）を線接触としたり、コアと電界緩和部材（コロナリング）との間に間隙を設けることにより、コアと電界緩和部材（コロナリング）間のプレスボードを省略することができる。このため、コアと電界緩和部材（コロナリング）との間プレスボードを設ける必要がなくなり、該プレスボードの劣化による巻線機器の短寿命化を防止することができる。
（２）コアとコロナリングとの間に間隙を設けることにより、コアとコロナリングとの間に冷媒を介在させることができ、コロナリングの加熱を抑制できる。このため、コアを囲むプレスボードの熱伝導による加熱を抑制でき、コロナリング上に設けるプレスボードの短寿命化を防ぐことができる。
【００１３】
上記したようにコアの温度上昇は、巻線の巻き数、巻線に流れる電流（電圧）のパルス幅、繰り返し周波数に依存するが、近年、高繰返し周波数条件下で巻線機器が使用されることが多くなってきた。
例えば、現状、露光用の放電励起型レーザ装置のレーザパルスの繰返し周波数は２ｋＨｚ程度であるが、近年、スループットの増大、露光量のバラツキの減少のため、繰返し周波数４ｋＨｚ以上が要請されている。
そのためコアの温度上昇も大きくなる傾向にある。よって、発明者等が提案したコロナリング部の構造においても、場合によっては、使用中のコア角部の温度は定格値を越えてしまう場合がある。また、発明者等が提案したコロナリングは、コアと線接触としたり、コアとの間に間隙を設ける形状であるため、コロナリングの加工コストが比較的高価となる。
本発明は以上の事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、例えば、放電励起型レーザ装置の繰返し周波数が４ｋＨｚ以上といった高繰返し周波数条件下においても、コアの冷却が効率よく行えるようにし巻線機器を長寿命化するとともに、巻線機器を安価に構成することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を次のようにして解決する。
（１）磁性合金薄帯が巻芯に巻回されてなるコアと、このコアに巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器において、上記コアと巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材を設ける。
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、このロッドの両端部に配置され、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻径方向に直交する面と接触して取り付けられる。
（２）磁性合金薄帯が巻芯に巻回されてなるコアと、このコアに巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器において、上記コアと巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材を設ける。
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、また、上記巻芯に面取り部を形成され、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材は、上記巻芯の面取り部に配置され、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材とコアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている。
（３）磁性合金薄帯が巻芯に巻回されてなるコアと、このコアに巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器において、上記コアと巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材を設ける。
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、また、該巻芯の端部に段差部を構成するよう上記巻芯の内周部に筒状部材を設け、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材は、上記段差部に配置され、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材とコアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている。
上記（１）〜（３）の構成とすることにより、電界緩和部材がコアと接触することがなく、また前記図１２に示したようにコアと電界緩和部材との間にプレスボードを設ける必要がないので、コアの上下面や角部を充分に冷却することができる。また、電界緩和部材として、断面円形状の環状物のものを使用することができるので、加工コストを低減化することができる。さらに、上記のように構成することにより、電界緩和部材を容易に取り付けることもでき、製造が容易となる。
（４）磁性合金薄帯が環状の巻芯に巻き回されたコアが複数個、所定距離だけ離間して配置され、この複数個のコアからなる組立体に巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器であって、上記コアの巻芯間に支え部材を配置し、上記コアと上記支え部材が接触しないように上記複数個のコアを所定距離離間させるように支持した巻線機器において、上記複数個のコアからなる組立体と巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材を設ける。
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている。
（５）磁性合金薄帯が環状の巻芯に巻き回されたコアが複数個、所定距離だけ離間して配置され、この複数個のコアからなる組立体に巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器であって、上記コアの巻芯間に支え部材を配置し、上記コアと上記支え部材が接触しないように上記複数個のコアを所定距離離間させるように支持した巻線機器において、上記複数個のコアからなる組立体と巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材を設ける。
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、また、上記巻芯に面取り部が形成され、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材は、上記巻芯の面取り部に配置され、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材とコアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている。
（６）磁性合金薄帯が環状の巻芯に巻き回されたコアが複数個、所定距離だけ離間して配置され、この複数個のコアからなる組立体に巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器であって、上記コアの巻芯間に支え部材を配置し、上記コアと上記支え部材が接触しないように上記複数個のコアを所定距離離間させるように支持した巻線機器において、上記複数個のコアからなる組立体と巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材を設ける。
上記上記複数個のコアからなる組立体と巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材が設けられ、上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、また、該巻芯の端部に段差部を構成するよう上記巻芯の内周部に筒状部材を設け、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材は、上記段差部に配置され、コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、コアの内輪側に設けられた電界緩和部材とコアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている。
上記（４）〜（６）のようにコアを所定距離だけ離間して配置することにより、絶縁性の冷媒とコアとが接する面積を増大することができ、コアの冷却効率を高くすることができる。
（７）磁気圧縮回路もしくは磁気圧縮回路及び昇圧トランス回路を含む高電圧パルス発生回路において、上記磁気圧縮回路に設けられた可飽和リアクトルもしくは上記昇圧トランス回路の昇圧トランスとして、上記（１）（２）（３）（４）（５）もしくは（６）の構造を有する巻線機器を用いる。
（８）磁気圧縮回路もしくは磁気圧縮回路及び昇圧トランス回路を含む高電圧パルス発生回路の出力端に接続され、レーザチェンバ内に配置された一対のレーザ放電電極と、上記電極と並列に接続されたピーキングコンデンサとを有する放電励起ガスレーザ装置において、上記磁気圧縮回路に設けられた可飽和リアクトルもしくは上記昇圧トランス回路の昇圧トランスとして、上記（１）（２）（３）（４）（５）もしくは（６）の構造を有する巻線機器を用いる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１、図２に本発明の第１の実施例の巻線機器の構成を示す。図１、図２に示した巻線機器は、前記したように、例えば、放電励起型レーザ装置における高電圧パルス発生回路の昇圧トランス、磁気スイッチ等に用いることができる。
図１（ａ）は本発明の巻線機器の断面図（図２（ｄ）のＢ−Ｂ断面図）、図１（ｂ）は図１（ａ）からプレスボード押さえ５、ねじ５ａ、プレスボード４、ナット８ａ、ロッド８を省略した上面図、図２（ｃ）は図１（ｂ）のＡ部の詳細図、図２（ｄ）は上面図である。
本実施例においては、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、コロナリング３ａ〜３ｄをコア１の四隅に全周にわたって設け、該コロナリング３ａ〜３ｄの断面形状を円状にする。コア１の内輪側に設けられたコロナリング３ｃ，３ｄは、コア１に接触しないように、芯材（巻芯）１ａの面取り部分に設置される。
一方、コア１の外輪側に設けられたコロナリング３ａ，３ｂはコア１の側面に設けられた複数のボス６を貫通するロッド７により支えられる。
図２（ｃ）に示すように、コロナリング３ａ，３ｂのロッド７と当接する部分には切り欠き部３１が設けられ、ロッド７が該切り欠き部３１に係合し、コロナリング３ａ，３ｂが支えられる。なお、コロナリング３ａ，３ｂは図１（ａ）に示すようにコア１の角の頂部近傍に位置するようロッド７により保持される。
そして、図１（ａ）に示すように、コロナリング３ａ〜３ｄを囲うようにプレスボード４が設けられる。前記したように、コア１は、表面にシリカ等の絶縁被覆が施された磁性合金薄帯を巻芯に年輪状に巻回したものであるため、上記薄板の巻径方向は熱伝導が悪く、図１（ａ）においてコア１の上下面の部分は他の部分に比べ温度が上昇する。
【００１６】
よって、図２（ｄ）に示すように、プレスボード４はコア１の上下面を覆って熱がこもらないようにするために、コア１の上下面部分と対向する位置に開口部４１が設けられる。
プレスボード４は複数のプレスボード押さえ５により挟まれ、ねじ５ａにより固定される。プレスボード押さえ５は、プレスボード押さえ５を貫通する雄ねじ状のロッド８、ナット８ａにより固定される。そしてプレスボード４の上に巻線が巻かれ、全体が絶縁オイル中に浸される。
本実施例は上記構成としたので、コロナリング３ａ〜３ｄは、コア１とは接触せず、コア１とコロナリング３ａ〜３ｄとの間に、絶縁のためのプレスボード（前記図１２に示したプレスボード４’）を設ける必要はない。したがって、前記図１２におけるコア１とコロナリング３との間に設けたプレスボード４’の寿命が短くなるといった問題がなくなる。
また、図１（ａ）に示すように、コロナリング３ａ〜３ｄとコア１とは接触せず、特に温度上昇の激しいコア１の上下面方向にコロナリング３ａ〜３ｄが存在しないので、コア１の上下面を十分に冷却することができる。さらに、コア１とコロナリング３ａ〜３ｄとは非接触であるので、コア１の温度がコロナリング３ａ〜３ｄに伝わらない。
このため、コロナリング３ａ〜３ｄの加熱を防ぐことができ、コロナリング３ａ〜３ｄを囲って設けたプレスボード４の温度を低くすることができ、プレスボード４の長寿命化を図ることができる。
なお、図１（ａ）において、コア１の側面部（巻径方向に垂直な面）は、同電位であって、通常アースされるので、コア１の角部もしくはコア１の側面部とコロナリング３ａ〜３ｄとが接触していても絶縁のためのプレスボードを設ける必要はない。そのため、上記と同様、図１２におけるプレスボード４’の寿命が短くなるといった問題がなくなる。
また、コア１の側面部 (巻径方向に垂直な面）は、コア１の上下面に比べ温度上昇が小さいので、コア１の角部もしくはコア１の側面部とコロナリング３ａ〜３ｄとが接触していても、コロナリング３ａ〜３ｄはほとんど加熱されず、上記と同様にプレスボード４の長超寿命化を図ることができる。
【００１７】
また、上記実施例では、円環状のコアについて説明したが、図３に示すように、レーストラック形状のコアに本実施例を適用してもよい。
図３は、上記実施例をレーストラック形状のコアに適用した場合の上面図であり、前記図１（ｂ）に相当し、プレスボード、巻線等は省略されている。
本実施例の構成は、コアの形状がレーストラック形状である点を除き、前記図１〜図２に示した実施例と同じであり、第１の実施例と同様、コロナリング３ａ〜３ｄの加熱を防ぐことができ、また、プレスボード４の長寿命化を図ることができる。
【００１８】
上記した実施例では、内輪側の断面が円形状のコロナリング３ｃ，３ｄを芯材の面取り部分に設置したが、以下のような設置構造でもよい。
図４（ａ）に示す例においては、コア１の内輪側に設置するコロナリング３ｃ，３ｄに、芯材１ａと嵌め合う直角の切り欠き部分を持った金属性の固定部材３２を溶接する。固定部材３２は、コロナリング３ｃ，３ｄの円輪上に２〜３ヶ所設ける。
また、図４（ｂ）に示す例においては、芯材１ａの内側に筒状部材３３を設ける。筒状部材の長さは、芯材の長さより短く、芯材１ａの上下の角部近傍に段差部３３ａが形成されるようにする。筒状部材３３と芯材１ａとは不図示のねじ等で固定される。この段差部３３ａに断面円形状のコロナリング３ｃ，３ｄを設置する。
上記構成であれば、コロナリング３ｃ，３ｄを芯材１ａの角部、もしくは、上記段差部３３ａに載置することで、容易にコロナリング３ｃ，３ｄを設置することができる。
【００１９】
上記した図１、図２、図３に示した実施例では、コア１の外輪側に設けられたコロナリング３ａ，３ｂに複数の切り欠き部３１を設け、コア１の側面に設けられた複数のボス６を貫通するロッド７と切り欠き部３１を当接させることにより保持しているが、図５に示す設置構造でもよい。
すなわち、図５（ａ）に示すように、コロナリング３ａ，３ｂにロッド３４を複数設ける。そして図５（ｂ）に示すように、ロッド３４をコア１の側面に設けられたボス６の嵌合穴部に挿入し、止めねじ６ａ等で固定する。
【００２０】
前記したように、露光に用いられているレーザ装置のレーザパルスの繰返し周波数は、４ｋＨｚ以上が要請され始めているので、磁気スイッチや昇圧トランスとして使用される巻線機器のコアでの発熱量が増加する。
前記図１０に示したように、コアは両面に絶縁物の薄膜（例：シリカ薄膜）が施された磁性合金薄帯を芯材に年輪状に巻き回したものであるので、発熱量によっては、磁性合金薄帯とシリカ薄膜との熱膨張係数の違いからシリカ薄膜にクラックが生じることがある。クラックが生じるとそこから漏れ電流が多くなり、さらに発熱し、最終的には回路素子としての特性を失うことになる。
そこで、高繰返し周波数に対応するため、巻線機器の構造としては、コアを薄板状に分割して、各薄板状コアがプレスボードやガラスエポキシ等の絶縁材料からなるスペーサによってそれぞれが一定距離だけ離間するように配置するものが採用されることが多い。このような構造をとることにより、コアの絶縁性冷媒と接する面積が増大してコアの冷却効率が高くなる。このため、発熱量が増大する４ｋＨｚ以上の高繰返し周波数にも対処することが可能となる。
【００２１】
次に、上記構成のコアに、本発明のコロナリングを適用した本発明の第２の実施例について説明する。ここでは、例として、本出願の発明者等が特願２００１−２３１５０５号にて提案した巻線機器のコア構造に対して、本発明のコロナリングを適用したものを図６に示す。
なお、図６は、本実施例の巻線機器の断面図（図１（ａ）に相当）を示し、薄板状のコアを用いた点を除き、基本的な構成は前記図１と同様であり、本実施例の巻線機器を、上面から見た図、コロナリングの取り付け構造等は図１で説明したものと同様である。
図６に示した巻線機器の構造は、円環状の支え部材１２を、薄板状に形成された各コア１１ａ〜１１ｄ間に挿入することにより、各コア１１ａ〜１１ｄを所定距離だけ離間させて保持したものである。
支え部材１２の外周の直径は、コア１１ａ〜１１ｄの芯材１ａの外周の直径と略一致し、コア１１ａ〜１１ｄとは接触しない。支え部材１２は金属製であり、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３１０）鋼よりなる。
【００２２】
ここで、支え部材１２はその外周より径が小さい円環状の突出部１２ａを上下面に有する。この支え部材１２の上下面に設けた突出部１２ａにより各コア１１ａ〜１１ｄが略同軸状となるように位置決めされる。
設計条件によってコア１１ａ〜１１ｄの厚みは変わるが、例えば、厚みが１０ｍｍ以下だとコア１１ａ〜１１ｄの自重によるたわみが生じる。このような場合、コア１１ａ〜１１ｄの自重によるたわみ等を防止するため、コア外輪側の側面にボス１３を数ヶ所設けてこれらのボス１３にロッド１４を貫通させ、ボス１３とロッド１４を止めねじ１３ａで固定する。
各コアを所定距離離間させて保持するに当たり、前記したコアに対して放射線状に密着したスペーサではなく、芯材１ａにのみ密着した支え部材１２で各コア１１ａ〜１１ｄを保持するので、支え部材１２とコア１１ａ〜１１ｄとが接触せしない。このため、コア表面における冷媒の流れが妨げられる部分が生じず、冷媒とコア表面との熱交換が阻害されることが無くなる。よって、４ｋＨｚ以上の高繰返し周波数条件においても、コアの発熱による劣化といった問題を回避できる。
【００２３】
本実施例では、図６に示した構造の巻線機器に、本発明を適用し、断面形状が円形状のコロナリング３ａ〜３ｄを薄板状のコア１１ａの上側、コア１１ｄの下側の外輪側および内輪側に全周にわたって設ける。
コア１１ａ，１１ｄの内輪側に設けられたコロナリング３ｃ，３ｄは、前記図１に示したものと同様、芯材１ａの面取り部分に設置される。
一方、コア１１ａ，１１ｄの外輪側に設けられたコロナリング３ａ，３ｂは前記したようにコア１１ａ〜１１ｄの側面に設けられた複数のボス１３を貫通するロッド１４により支える。
コロナリング３ａ，３ｂの設置の仕方は前記図２（ｃ）で説明したのと同様であり、図６に示すように、ロッド１４と当接する部分に切り欠き部が設けられ、この切り欠き部に、上記ロッド１４が係合する。なお、コロナリング３ａ，３ｂはコア１１ａ，１１ｄの角の頂部近傍に位置するようロッド１４により保持される。
そして、コロナリング３ａ〜３ｄを囲うようにプレスボード４が設けられる。なお、プレスボード４はコア１１ａ〜１１ｄの上下面を覆って熱がこもらないようにするために、前記図２（ｄ）に示したようにコア１１ａ，１１ｄの上下面部分と対向する位置に開口部が設けられる。プレスボード４は複数のプレスボード押さえ５により挟まれ、プレスボード押さえ５を貫通する雄ねじ状のロッド８とナット８ａにより固定される。
そして、プレスボード４の上に巻線が巻かれ、全体が絶縁オイル中に浸される。
【００２４】
上記構成とすることにより、コロナリング３ａ〜３ｄは、コア１１ａ〜１１ｄとは接触せず、コア１１ａ〜１１ｄとコロナリング３ａ〜３ｄとの間に、絶縁のためのプレスボード（前記図１２に示したプレスボード４’）を設ける必要はなく、コアとコロナリングＡ〜Ｄとの間のプレスボードの寿命の問題がなくなる。
また、コロナリング３ａ〜３ｄとコア１１ａ〜１１ｄとは接触せず、特に温度上昇の激しいコアの上下面方向にコロナリング３ａ〜３ｄが存在しないので、コアの上下面や角部を十分に冷却することができる。さらに、コア１１ａ〜１１ｄとコロナリング３ａ〜３ｄとは非接触であるので、コア１１ａ〜１１ｄの温度がコロナリング３ａ〜３ｄに伝わらない。
このため、コロナリング３ａ〜３ｄの加熱を防ぐことができ、コロナリング３ａ〜３ｄを囲って設けたプレスボード４の温度を低くすることができ、プレスボードの長寿命化を図ることができる。
【００２５】
次に上記薄板状のコアを用いた他の構成の巻線機器に本発明を適用した第３の実施例について説明する。
図７に示した巻線機器の構造は、支え部材１２を円筒状に構成して、各コア１１ａ〜１１ｄ間に挿入することにより、各コア１１ａ〜１１ｄを所定距離だけ離間させて保持するように構成したものである。
支え部材１２の外周、内周の直径は、コア１１ａ〜１１ｄの芯材１ａの外周、内周の直径と略一致し、コア１１ａ〜１１ｄとは接触しない。支え部材１２は金属製であり、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３１０）鋼よりなる。
また、筒状部材１５を新たに設ける。筒状部材１５の外周の直径は、コア１１ａ〜１１ｄの芯材１ａ、支え部材１２の内周の直径以下である。そして、筒状部材１５にコア１１ａ〜１１ｄ、支え部材１２を、コア１１ｄ、支え部材１２、コア１１ｃ、支え部材１２、…、支え部材１２、コア１１ａの順に嵌めこむことにより、各コア１１ａ〜１１ｄと各支え部材１２が略同軸状となるように位置決めされるとともに、各コア同士が所定距離離間されて保持される。
図７の巻線機器の構造によれば、図６のように支え部材１２に突出部１２ａを設けずともよいので、構造がシンプルで、製作コストも低減される。
【００２６】
図７に示した構造の巻線機器に、本発明を適用し、断面形状が円状コロナリング３ａ〜３ｄを、薄板状のコア１１ａの上側、コア１１ｄの下側の外輪側および内輪側に全周にわたって設ける。
ここで、筒状部材１５の長さを、最上段のコア１１ａおよび最下段のコア１１ｄの芯材１ａと段差部１５ａが形成されるように、コア１ａ〜１ｄおよび支持部材１２の合計長より短く設定する。筒状部材１５は、最上段および最下段のコア１１ａ，１１ｄの芯材１ａと不図示のねじで固定されている。この段差部１５ａに断面円形状のコロナリング３ｃ，３ｄを設置する。
一方、コア１１ａ，１１ｄ外輪側に設けられたコロナリング３ａ，３ｂはコアの側面に設けられた複数のボス１３を貫通するロッド１４により支えられる。
すなわち、図６に示したように、コロナリング３ａ，３ｂのロッド１４と当接する部分には切り欠き部が設けられており、この切り欠き部に、上記ロッド１４が係合する。なお、コロナリング３ａ，３ｂはコア１１ａ，１１ｄの角の頂部近傍に位置するようロッド１４により保持される。
そして、コロナリング３ａ〜３ｄを囲うようにプレスボード４が設けられる。なお、プレスボード４はコア１１ａ，１１ｄの上下面を覆って熱がこもらないようにするために、前記図２（ｄ）に示したように、コア１１ａ，１１ｄの上下面部分と対向する位置に開口部が設けられる。
プレスボード４は複数のプレスボード押さえ５により挟まれ、プレスボード押さえ５を貫通する雄ねじ状のロッド８とナット８ａにより固定される。そしてプレスボード４の上に巻線が巻かれ、全体が絶縁オイル中に浸される。
【００２７】
上記構成とすることにより、コロナリング３ａ〜３ｄは、コア１１ａ、１１ｄとは接触せず、コア１１ａ、１１ｄとコロナリング３ａ〜３ｄとの間に、絶縁のためのプレスボード（前記図１２に示したプレスボード４’）を設ける必要はなく、コアとコロナリングとの間のプレスボードの寿命の問題がなくなる。
また、コロナリング３ａ〜３ｄとコア１１ａ、１１ｄとは接触せず、特に温度上昇の激しいコア１１ａ、１１ｄの上下面方向にコロナリング３ａ〜３ｄが存在しないので、コア１１ａ〜１１ｄの上下面や角部を十分に冷却することができる。
さらに、コア１１ａ〜１１ｄとコロナリング３ａ〜３ｄとは非接触であるので、コア１１ａ〜１１ｄの温度がコロナリング３ａ〜３ｄに伝わらない。このため、コロナリング３ａ〜３ｄの加熱を防ぐことができ、コロナリング３ａ〜３ｄを囲って設けたプレスボード４の温度を低くすることができ、プレスボードの長寿命化を図ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）断面円形状の環状物である電界緩和部材を、コアの内輪側に、巻芯もしくは巻芯の内周に取り付けられた支持部材により支持して取り付け、また、上記電界緩和部材を、磁心の外輪側に、コアの外周に取り付けられた支持部材によりコアと離間させて取り付けたので、電界緩和部材とコアが接触することがなく、コアの上下面や角部を充分に冷却することができる。
このため、繰り返し周波数が４ｋＨｚ以上の高繰り返し周波数条件下でも、コアの冷却を充分に行うことができ、巻線機器の長寿命化を図ることができる。
また、電界緩和部材として、断面円形状の環状物を使用しているので、電界緩和部材を製造するための加工コストを低減化することができ、巻線機器を安価に構成することができる。
（２）コアと電界緩和部材が接触していないので、電界緩和部材の加熱を抑えることができる。このため、コアを囲むプレスボードの熱伝導による加熱を抑制でき、プレスボードの短寿命化を防ぐことができる。
（３）複数枚の薄板状のコアを所定距離離間して配置した巻線機器に、本発明を適用することにより、冷却効率を一層向上することができ、より高い繰り返し周波数で使用される巻線機器にも適用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の巻線機器の構成を示す図（１）である。
【図２】本発明の第１の実施例の巻線機器の構成を示す図（２）である。
【図３】本発明の第１の実施例をレーストラック形状のコアに適用した場合を示す図である。
【図４】内輪側のコロナリングの設置構造の他の例を示す図である。
【図５】外輪側のコロナリングの設置構造の他の例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例の巻線機器の構成を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施例の巻線機器の構成を示す図である。
【図８】露光用ガスレーザ装置においてレーザガスを励起するための高電圧パルス発生回路の例を示す図である。
【図９】磁気スイッチの構成例を示す図である。
【図１０】磁気スイッチを構成する可飽和リアクトルにおいてコアに巻線が巻かれた様子を示す図である。
【図１１】リアクトルの断面構造を概念的に示す図である。
【図１２】リアクトルのコアに取りつけられる従来のコロナリングの取付け構造を示す図である。
【図１３】先に提案した巻線機器のコロナリングの構造を示す図である。
【符号の説明】
１ コア
１ａ 芯材
３ａ〜３ｄ コロナリング
４ プレスボード
５ プレスボード押さえ
６ ボス
７ ロッド
８ ロッド
１１ａ〜１１ｄ コア
１２ 支え部材
１３ ボス
１４ ロッド
１５ 筒状部材
３１ 切り欠き部
３２ 固定部材
３３ 筒状部材
３４ ロッド部
４１ 開口部
Claims (8)
- 磁性合金薄帯が巻芯に巻回されてなるコアと、このコアに巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器において、
上記コアと巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材が設けられ、
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、
コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、
コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている
ことを特徴とする巻線機器。 - 磁性合金薄帯が巻芯に巻回されてなるコアと、このコアに巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器において、
上記コアと巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材が設けられ、
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、また、上記巻芯に面取り部が形成され、
コアの内輪側に設けられた電界緩和部材は、上記巻芯の面取り部に配置され、
コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、
コアの内輪側に設けられた電界緩和部材とコアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている
ことを特徴とする巻線機器。 - 磁性合金薄帯が巻芯に巻回されてなるコアと、このコアに巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器において、
上記コアと巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材が設けられ、
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、また、該巻芯の端部に段差部を構成するよう上記巻芯の内周部に筒状部材を設け、
コアの内輪側に設けられた電界緩和部材は、上記段差部に配置され、
コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、
コアの内輪側に設けられた電界緩和部材とコアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている
ことを特徴とする巻線機器。 - 磁性合金薄帯が環状の巻芯に巻き回されたコアが複数個、所定距離だけ離間して配置され、この複数個のコアからなる組立体に巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器であって、上記コアの巻芯間に支え部材を配置し、上記コアと上記支え部材が接触しないように上記複数個のコアを所定距離離間させるように支持した巻線機器において、
上記複数個のコアからなる組立体と巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材が設けられ、
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、
コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、
コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている
ことを特徴とする巻線機器。 - 磁性合金薄帯が環状の巻芯に巻き回されたコアが複数個、所定距離だけ離間して配置され、この複数個のコアからなる組立体に巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器であって、上記コアの巻芯間に支え部材を配置し、上記コアと上記支え部材が接触しないように上記複数個のコアを所定距離離間させるように支持した巻線機器において、
上記複数個のコアからなる組立体と巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材が設けられ、
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、また、上記巻芯に面取り部が形成され、
コアの内輪側に設けられた電界緩和部材は、上記巻芯の面取り部に配置され、
コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、
コアの内輪側に設けられた電界緩和部材とコアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている
ことを特徴とする巻線機器。 - 磁性合金薄帯が環状の巻芯に巻き回されたコアが複数個、所定距離だけ離間して配置され、この複数個のコアからなる組立体に巻線が巻かれ、絶縁性の冷媒中で使用される巻線機器であって、上記コアの巻芯間に支え部材を配置し、上記コアと上記支え部材が接触しないように上記複数個のコアを所定距離離間させるように支持した巻線機器において、
上記複数個のコアからなる組立体と巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材が設けられ、
上記上記複数個のコアからなる組立体と巻線との間に、コアの角部で発生する電界集中を緩和する電界緩和部材が設けられ、
上記電界緩和部材は断面円形状の環状物であり、上記コアの外側面にボスを設け、該ボスを貫通するロッドが設けられ、また、該巻芯の端部に段差部を構成するよう上記巻芯の内周部に筒状部材を設け、
コアの内輪側に設けられた電界緩和部材は、上記段差部に配置され、
コアの外輪側に設けられた電界緩和部材は上記ロッドの両端部に配置され、
コアの内輪側に設けられた電界緩和部材とコアの外輪側に設けられた電界緩和部材は、コアと離間してあるいはコアの角部もしくは巻線の巻径方向に直交する面と接触して取り付けられている
ことを特徴とする巻線機器。 - 磁気圧縮回路もしくは磁気圧縮回路及び昇圧トランス回路を含む高電圧パルス発生回路であって、
上記磁気圧縮回路に設けられた可飽和リアクトルもしくは上記昇圧トランス回路の昇圧トランスとして、請求項１，２，３，４，５もしくは請求項６に記載の構造を有する巻線機器を用いた
ことを特徴とする高電圧パルス発生回路。 - 磁気圧縮回路もしくは磁気圧縮回路及び昇圧トランス回路を含む高電圧パルス発生回路の出力端に接続され、レーザチェンバ内に配置された一対のレーザ放電電極と、
上記電極と並列に接続されたピーキングコンデンサとを有する放電励起ガスレーザ装置において、
上記磁気圧縮回路に設けられた可飽和リアクトルもしくは上記昇圧トランス回路の昇圧トランスとして、上記請求項１，２，３，４，５もしくは請求項６に記載の構造を有する巻線機器を用いた
ことを特徴とする放電励起ガスレーザ装置。
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