JP5606987B2 - 磁気回路要素を冷却する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、誘導リアクタ及び変成器のような高速及び高電力磁気回路要素、及びこのような装置を十分に冷却する方法及び装置に関する。

図１に、従来技術のパルス電力回路を示す。パルス電力回路は、例えば、高電圧共振電源３０、コミュテータモジュール４０、圧縮ヘッドモジュール６０、及びレーザチャンバモジュール８０を含むことができる。高電圧電源モジュール２０は、10Ｖ乃至300Ｖの直流源２３から得た３相208Ｖの通常のプラント電力を変換する、例えば300Ｖ整流器２２を含むことができる。インバータ２４は、整流器２２の出力を例えば100ｋＨｚ乃至200ｋＨｚの範囲の高周波数の300Ｖのパルスに変換する。抵抗ＶＤＲ₁及びＶＤＲ₂を有する分圧器からなる電圧モニタ４４の出力に基づいてインバータの周波数及びオン周期を高電圧電源制御盤（図示してない）によって制御し、システムの最終出力パルスエネルギの粗調整を行うことができる。

インバータ２４の出力は、ステップアップ変成器２６において約1,200Ｖまでステップアップすることができる。変成器２６の出力は、例えば標準ブリッジ整流回路２８及びフィルタコンデンサ３２を含むことができる整流器２８によって1,200Ｖの直流に変換される。回路２０の直流出力は、インバータ２４の動作を制御することができる高電圧電源制御盤（図示してない）の指令に基づいて、コミュテータモジュール４０内の例えば8.1μＦの充電用コンデンサＣ₀４２を充電するために使用することができる。高電圧電源制御盤（図示してない）内の設定点は、レーザシステム制御盤（図示してない）によって設定することができる。この実施の形態においては、レーザシステムのパルスエネルギ制御は電源モジュール２０によって行うことができる。

コミュテータモジュール４０及び圧縮ヘッドモジュール６０内の電気回路は、電圧を増幅し、電源モジュール２０によって充電用コンデンサＣ₀４２に蓄えられる電気エネルギを圧縮し、例えば700Ｖを充電用コンデンサＣ₀４２に供給することができる。この電圧は、充電サイクル中、ソリッドステートスイッチ４６によって下流の回路から絶縁することができる。

コミュテータモジュール４０は、フィードバック電圧信号を高電圧電源制御盤（図示してない）へ供給するために、充電用コンデンサＣ₀４２及び分圧器４４を含むことができる。充電用コンデンサＣ₀４２は、合計で例えば8.1μＦの容量が得られるように並列接続されているコンデンサのバンク（図示してない）であることができる。制御盤（図示してない）はこのフィードバック電圧信号を使用して充電用コンデンサＣ₀４２の充電をある電圧（いわゆる“制御電圧”）に制限する。この制御電圧は電気パルスに成形され、コミュテータ４０及び圧縮ヘッド６０において圧縮され、増幅された時に、ピーキングコンデンサＣ_p８２上に、及び電極８３及び８４にまたがって、所望の放電電圧を発生させることができる。

当分野においては公知のように、図１の従来技術の回路は、３ジュールまたはそれ以上の範囲の、そして毎秒2,000−4,000パルスまたはそれ以上のパルスレートで、14,000Ｖより高いパルスを発生させるために使用することができる。このような回路においては、直流電源モジュール２０が充電用コンデンサＣ₀４２を例えば700Ｖまで充電するのに、例えば約250マイクロ秒を必要とし得る。従って、コミュテータ制御盤（図示してない）からソリッドステートスイッチ４６を閉じるための信号が供給される時点に、充電用コンデンサＣ₀４２は完全に充電されており、また所望の電圧において安定であることができる。ソリッドステートスイッチ４６は、電極８３及び８４にまたがる放電を発生させるために、充電用コンデンサＣ₀４２上に蓄えられた３ジュールの電気エネルギからピーキングコンデンサＣ_p上の例えば14,000Ｖまたはそれ以上の電荷への変換を非常に高速なステップで開始する。ソリッドステートスイッチ４６は、例えばＩＧＢＴスイッチ、または例えばＳＣＲ、ＧＴＯ、ＭＣＴ、大電力ＭＯＳＦＥＴ等のような他の適当な高速動作大電力ソリッドステートスイッチであることができる。ソリッドステートスイッチ４６が閉じ、充電用コンデンサＣ₀４２上に蓄えられた電荷が第１段コンデンサＣ₁５２へ放電されてパルス圧縮の第１の状態を形成する際に、ソリッドステートスイッチ４６を通る電流を一時的に制限するために、ソリッドステートスイッチ４６と直列に600ｎＨの充電用インダクタＬ₀４８を使用することもできる。

パルス発生及び圧縮の第１段５０においては、コンデンサＣ₀４２上の電荷が約５μｓ以内にコンデンサ（例えば、8.5μＦのコンデンサＣ₁５２）上へスイッチされる。適当なインダクタ５４は、それが飽和するまでコンデンサＣ₁５２上の電圧を遅延させ、飽和するとコンデンサＣ₁５２から流れる電流に対して本質的に０インピーダンスを呈してコンデンサＣ₁５２から、例えば１：23のステップアップパルス変成器５６を通して圧縮ヘッドモジュール６０内のコンデンサＣ_p-1６２を充電するための電荷の転送を可能にする。この電荷の転送時間は約550ｎｓであり、圧縮の第１段を構成している。

パルス変成器５６の設計は、例えば1999年８月10日付Partloらの米国特許第5,936,988号「高パルスレートパルス電力システム」に開示されているように、多くの従来特許に記載されている。このような変成器は、例えば700Ｖ、17,500Ａ、550ｎｓパルスを、圧縮ヘッドモジュールのコンデンサＣ_p-1６２（これも、コンデンサのバンクであることができる）上に極く一時的に蓄えられる例えば16,100Ｖ、760Ａ、550ｎｓパルスに変換する。圧縮ヘッドモジュール６０は、パルスを更に圧縮することができる。例えば約125ｎＨの飽和したインダクタンスであることができる可飽和リアクタインダクタＬ_p-1６４は、コンデンサＣ_p-1６２上の電圧をほぼ550ｎｓの間遅延させ、Ｃ_p-1上の電荷が例えば約100ｎｓ以内にピーキングコンデンサＣ_p８２上へ流れることを可能にする。ピーキングコンデンサＣ_p８２は、例えば16.5ｎＦのコンデンサであり、レーザチャンバ（図示してない）の頂部に位置決めされている。ピーキングコンデンサＣ_p８２は、電極８３及び８４と電気的に並列に接続されている。例えば550ｎｓ幅のパルスから、ピーキングコンデンサＣ_p８２を充電するための例えば100ｎｓ幅のパルスへのこの変換は、圧縮の第２の、そして最後の段を構成することができる。レーザチャンバモジュール８０内のレーザチャンバ（図示してない）の頂部に、そして該チャンバの一部として取付けられているピーキングコンデンサＣ_p８２上へ電荷が流れ始めてから約100ｎｓの後に、ピーキングコンデンサＣ_p８２上の電圧は例えば約14,000Ｖに到達し、電極８３と８４との間の放電が開始される。放電は例えば約50ｎｓ間持続し、この時間中に例えばエキシマレーザの共鳴チャンバ（図示してない）内でレージングが発生する。

図１の従来技術の回路は更に、バイアス電流源Ｉ^-及びバイアス電流Ｉ⁺によって示されているバイアス回路を含むことができる。例えばインダクタＬ_B1及びＬ_B2のようなバイアスインダクタを、それぞれバイアス電流源Ｉ^-及びＩ⁺に、及びそれぞれ、ソリッドステートスイッチ４６上のダイオード４７と充電用インダクタＬ₀４８との間の、及び圧縮ヘッドコンデンサＣ_p-1６２と圧縮ヘッド可飽和インダクタＬ_p-1６４との間の第１段圧縮回路５０に接続することができる。バイアス電流源Ｉ^-は、可飽和インダクタＬ₁を事前に飽和させることができるバイアスを供給することができる。インダクタＬ_B1は、圧縮ヘッドモジュール６０の時定数に対して比較的長い時定数が得られるように、そしてそれによってバイアス電流源Ｉ⁺をパルス電力から絶縁するように、比較的高いインダクタンス値を有することができる。同様に、バイアス電流Ｉ⁺は、圧縮ヘッド可飽和インダクタＬ_p-1６４を（バイアスインダクタＬ_B3６を通して接地へ戻る）、及びパルス変成器５６を（変成器５６の二次巻線を通して接地へ戻る）をバイアスすることができる。

電極８３、８４の間の放電が終了した後に、コンデンサＣ_pは負極性電荷へ駆動され得る。それは、回路４０、５０、６０、８０とレーザチャンバモジュールの電極８３、８４との間のインピーダンスが整合していないこと、及び、可飽和インダクタＬ_p-1がコンデンサＣ_p-1からコンデンサＣ_pへの順電流に対して既に事前に飽和されていて、電極８３と８４との間に例えば電極８３、８４を浸食するエネルギリンギングを発生させる代わりに、コンデンサＣ_p上の逆電荷が共振的にコンデンサＣ_p-1内へ戻されるように転送される等々によってコンデンサＣ₀へ戻り、次のパルスのために電源２０から充電される前にコンデンサＣ₀を予備充電していることが原因である。このようにして、電子回路は、コンデンサＣ₀４２が先行パルスから充電される際の過剰エネルギを回復することができ、これはエネルギの浪費を大幅に減少させ、且つレーザチャンバモジュール８０内のアフターリンギングを実質的に排除する。

これは、エネルギ回復インダクタ５８及びエネルギ回復ダイオード５９からなることができるエネルギ回復回路５７によっても促進される。充電用コンデンサＣ₀４２と並列に接続されているこれら２つの要素の直列組合わせは、例えばパルス電力システムのインピーダンスがチャンバのインピーダンスと正確に一致していないことから、また、パルスの放電中にチャンバのインピーダンスが数桁も変化することから、電極８３、８４にまたがる主パルスから負へ進む“反射”が発生してパルス発生システム４０、５０、６０、８０のフロントエンドへ向かって戻り伝播すのを防いでいる。

過剰エネルギが圧縮ヘッド６０及びコミュテータ４０を通って戻り伝播した後に、コントローラ（図示してない）によってソリッドステートスイッチ４６のトリガ信号が除かれてソリッドステートスイッチ４６が開く。エネルギ回復回路５７は、充電用コンデンサＣ₀４２上に負電圧を発生させた反射の極性を、共振フリーホイーリングを通して反転させることができる。（共振フリーホイーリングは、充電用コンデンサＣ₀４２及びエネルギ回復インダクタ５８からなるＬ−Ｃ回路のリンギングの半サイクルであって、ダイオード５９はインダクタ５８内の電流の反転をクランプする。）正味の結果は、チャンバモジュール８０からの実質的に全ての反射エネルギを各パルスから回復し、次のパルスのために直ちに使用される正電荷として充電用コンデンサＣ₀４２上に蓄え得ることである。

上述した直流バイアス回路は、可飽和インダクタ及びパルス変成器に使用されている磁性材料の全Ｂ−Ｈ曲線スウィングをより完全に使用するのを援助することができる。上述したように、バイアス電流が各可飽和インダクタＬ₀４８、Ｌ₁５４、及びＬ_p-1６４へ供給され、ソリッドステートスイッチ４６が閉じられることによってパルスが開始される時点に各インダクタＬ₀４８、Ｌ₁５４、及びＬ_p-1６４を逆飽和させる。コミュテータモジュール４０の可飽和インダクタＬ₀４８及びＬ₁５４の場合には、これは、正常なパルス電流の流れに対して、即ちバイアス電流源１２０からインダクタＬ₀４８及びＬ₁５４を通るＩ^-の方向に対して約15Ａの逆バイアス電流を流すことによって達成する。実際の電流の流れは矢印Ｂ₁で示すように、電源から、コミュテータの接地接続、パルス変成器５６の一次巻線、可飽和インダクタＬ₁５４、可飽和インダクタＬ₀４８、及び絶縁インダクタＬ_B1を通ってバイアス電流源１２０へ戻る。圧縮ヘッド可飽和インダクタの場合には、約５Ａのバイアス電流Ｂ₂が第２のバイアス電流源１２６から絶縁インダクタＬ_B2を通して供給される。圧縮ヘッドモジュール６０においては電流は分流し、一部は可飽和インダクタＬ_p-1６４を通って進み、絶縁インダクタＬ_B3から第２のバイアス電流源１２６へ戻る。残余の電流Ｂ_2-2は、圧縮ヘッドモジュール６０とコミュテータモジュール４０とを接続している高電圧ケーブルからパルス変成器５６の二次巻線を通って接地へ達し、またバイアス用抵抗（図示してない）を通って第２のバイアス電流源１２６へ戻る。この第２の電流はパルス変成器５６をバイアスし、それをパルス化動作に対してリセットさせるように使用することができる。２つの各流路へ分流する電流の量は各流路内の抵抗によって決定することができ、また各流路が正確な量のバイアス電流を受け取るように調整することができる。

プラント電源２３から、システム４０、５０、６０、８０を通って電極８３、８４へ、及び電極８４を越えて接地へ達するパルスエネルギの流れを以下に“順方向の流れ”と呼び、この方向を順方向と称する。可飽和インダクタのような電気的要素が順方向に導電しているという場合には、これは該要素が飽和するようにバイアスされて“パルスエネルギ”を電極に向かう方向に、即ち順方向に導いていることを意味する。それが逆方向に導電している場合、それは逆方向に飽和するように駆動されており、その方向にバイアスされていよう。システムを通る電流の流れ（または、電子の流れ）の実際の方向は、システム内の観測点及び観測時点に依存する。

充電用コンデンサＣ₀４２は（例えば）正の700Ｖで充電することができ、ソリッドステートスイッチ４６が閉じた時に、充電用コンデンサＣ₀４２から充電用インダクタＬ₀４８及び第１段圧縮インダクタＬ₁を通って第１段圧縮コンデンサＣ₁５２に向かう方向に電流を流すようになる。同様に、電流はＣ₁５２からパルス変成器の一次側を通って接地へ向かって流れる。従って、電流及びパルスエネルギの方向は、充電用コンデンサＣ₀４２からパルス変成器５６まで同一である。パルス変成器５６の一次ループ及び二次ループの両方内の電流の流れは、例えば接地に向かうことができる。

ソリッドステートスイッチ４６は、ペンシルバニア州ヤングウッドのPowerex, Inc.から入手できるP/N CM 1000 HA-28H ＩＧＢＴスイッチであることができる。

これらの高い電圧及び電流で動作する回路、より特定的には、例えば4,000Ｈｚまで、またはそれ以上のような極めて高いパルス繰り返しレートで動作する磁気回路要素は、大量の熱を発生することは明白である。これは多分、圧縮ヘッド磁気可飽和インダクタ／リアクタＬ_p-1の場合に最もクリティカルであるが、パルス電力供給システム４０、５０、６０、８０内の全ての可飽和リアクタ／インダクタにも言えることである。これはまた、ステップアップパルス変成器５６の動作のクリティカルファクタでもある。従来は、これらの磁気回路要素は、例えば冷板（コールドプレート）を使用して冷却していた。冷板は、板を通る１つまたはそれ以上の通路を有しており、これらの通路は、例えば1995年11月５日付Birxらの米国特許第5,448,580号「空冷及び水冷モジュレータ」に示されているように、通常、これらの通路の間の冷板の実質的な広がりによって分離されている。例えば2002年８月27日付Oliverらの米国特許第6,442,181号「極度の繰り返しレートガス放電レーザ」に示されているように、磁気回路要素のハウジングの外側に接触している冷却液（例えば、水）を含む配管コイルのような伝導性結合による冷却も提唱されている。この特許は、磁気回路要素のハウジングの外側にヒートシンク型の冷却用フィンを使用するそれ程効果的ではない方法をも示している。勿論、明白な理由から、例えば変圧器油、または例えばCastrol製Brayco Micronic 889、または多数の公知のフルオリナート（Fluorinert）化合物の何れかのような他の適当な誘電性冷却流体のような誘電体でなければならない液体をもハウジング内に導入し、導体及びコア磁気片と接触させなければならない。このような液体絶縁体は、時間が経過するに従って固体粒子、または水、または他の汚染物によって降伏（ブレークダウン）する傾向があるために、部分的に受入れ難いことが分かっている。1991年１月８日付Nakajimaらの米国特許第4,983,859号「高電圧パルス発生装置のための磁気デバイス」はこのような流体を使用し、それをハウジングの内側を通して循環させることをも提唱している。このようなシステムは、特に、高度のクリーンルームが要求される設備、即ち半導体製造設備に使用することはできない。それは、これらが冷却油をポンプし、循環させる必要があるからである。他の従来技術は、ハウジング内に静的にシールされているこのような流体の使用を含む。これは、例えば流体の対流によってハウジング内に循環作用がもたらされ、この循環作用が熱エネルギを導体及び磁気片からハウジングへ運び去るのを少なくとも援助し、上述した引例に記載されているようにして熱エネルギの主要な量を更に熱交換させるようになっている。

電圧及びパルス繰り返しレートをより高め、パルスバースト間の時間を短縮する、即ちデューティサイクルをより高くしようとすると、これらの磁気回路要素において解放される熱エネルギが、調停を益々困難にする。これは、パルス発生機器内に使用されている磁気回路要素のクリティカルな磁気特性の故に、以前にも増して温度を厳密に制御しない限り、適切に動作させることに少なくとも失敗はしないにしても、温度関連ドリフトを極めて受け易いので、パルス間に変動が殆どない１ｎｓ程度またはそれ以下のパルス持続時間の極めて狭い、極めて高いパルス繰り返しレートの、極めて高いパルスを必要とする例えばＵＶ、及びＥＵＶ、及びより短い光波長のレーザ光源のようなマシンにおいてよりクリティカルである。上述した従来技術の方法及び装置、及びそれらの等価物は、過去の要求に対してはサービスしてきたが、直ちにではないにしても、急速に不十分なものになりつつある。従って、導体、磁気コア片等が発生する熱エネルギを除去するための改善された方法及び装置の磁気回路要素の分野においては、例えばクリーンルーム環境には潜在的に不利である油のような循環流体を使用することなく、冷却中の部品間の電気絶縁を維持する要望が存在している。

パルスステップアップ変成器の物理的構造についても、例えば2000年11月21日付Partloらの米国特許第6,151,346号「高速立ち上がり時間及び低電流を有する高パルスレートパルス電力システム」、及び1999年８月17日付Partloらの米国特許第5,940,421号「パルス化ガス放電レーザのための電流反転防止回路」を含む多くの先行特許に記載されている。

上述したような高電圧応用においては、個々の部品間に電位差をつけて印加される電圧に耐えさせるために、２つの導電性金属部品の間に電気絶縁体を用いる必要がある。多くの場合、空気は絶縁体ではあるが、空気だけでは十分ではない。更に、多くの場合、１つより多くの軸内に存在しているために、これらの金属部品間の絶縁が必要であり得る。上述したような公知の回路内に使用されている公知のインダクタにおいては、金属要素を絶縁するためにカプトン（Kapton：ポリイミド）のような絶縁体が使用されてきた。このような場合、例えば前記米国特許第5,936,988号の図８Ｂに示されているインダクタハウジングではカプトンのような絶縁体のシートを使用し、そのシートを同図に示されているハウジングの内壁と同図に示されている磁気コア３０１及び３０２との間に挿入し、インダクタハウジングの内壁に概ね接する円筒を形成させている。また、公知のインダクタにおいては、このシートはハウジング（同図には示されていない）の内部に形成されている別の内部円筒形壁に隣接する円筒を形成することができる。このような材料のシートは適切な形状及びサイズに切断し、ハウジング内に挿入して例えばハウジングの床をカバーし、ハウジングの床をハウジング内の近傍の電気的に付勢される金属要素から分離することもできる。これらの配列が、カバー内にギャップを生じさせてアーキングその他の望ましくない効果（例えば、絶縁体シートとハウジングとの間に気泡が形成されて誘電率の不一致状態を生じさせ、電界を集中させて電気的降伏をももたらし得る）をもたらす不適切なフィット及び／または変形の存在の傾向を含む多くの理由から、不満足であることが分かっている。

代替として、常にそうであるとは限らないが、形状及びフィットが許容する場合には、例えば絶縁材料を、開放端を有するトロイダル形状の片に加工し、同じような形状のトロイダル要素をその開口の中に配置することができる。しかしながら、加工の際に除かれる例えばマイラーまたはカプトンのような絶縁材料は単純に破棄されるから、これは極めて高価になり得る。更に、絶縁材料の別のシートを使用して開放トロイダル絶縁構造の頂部開口を閉じようとする場合には、ギャップ及び付随問題がもたらされる。

従って、高電力高パルスレート磁気回路要素等におけるこれらの諸問題を解決することが望まれている。

少なくとも１つのコア支持部材壁を有し、中心に配置されているコア支持部材の周りに配置された磁気コアを有する磁気回路要素を冷却する装置及び方法を提供する。本装置は、コア支持体冷却材入口と、コア支持体冷却材出口と、コア支持部材壁内に設けられている複数の相互接続された冷却材流路とを含むことができる。冷却材流路は、冷却材を、１つの冷却材流路から、コア支持体冷却材入口からコア支持冷却材出口までのコア支持部材壁の少なくとも実質的な部分の中の冷却材流路に沿ってコア支持部材壁内の次の冷却材流路まで通過させるように相互接続され、配列されている。更に、各コア支持体冷却材流路は、各コア支持体冷却材流路の各端において流体流通プレナムと流体的に通じており、各流体流通プレナムは、コア支持冷却材入口からコア支持冷却材出口までの冷却材流路に沿うコア支持体冷却材流路の少なくとも第１の流路のための出力プレナムと、コア支持体冷却材流路の少なくとも第２の流路のための入口プレナムとを形成している。コア支持部材は、コア支持部材から伸びるフランジを含むことができ、このフランジは内側寸法及び外側寸法を有している。フランジは更に、コア支持体冷却材入口とコア支持体冷却材出口との間に、内側寸法に向かって及び外側寸法から遠去かるように、次いで外側寸法に向かって及び内側寸法から遠去かるように交互に伸びる複数の相互接続されたフランジ冷却材流路を含むことができる。コア及びコア支持体は、ハウジング内に収容することができる。ハウジングは、ハウジング壁、ハウジング冷却材入口、ハウジング冷却材出口、及びハウジング壁内に設けられている複数の相互接続されたハウジング冷却材流路を含むことができる。ハウジング冷却材流路は、冷却材を、１つの冷却材流路から、ハウジング冷却材入口からハウジング冷却材出口までのハウジング壁の少なくとも実質的な部分内の冷却材流路に沿ってハウジング壁内の次の冷却材流路まで通過させるように相互接続され、配列されている。ハウジング及びコア支持体は、磁気コアの周りに２巻回を形成している電流流路の少なくとも一部の部分を形成することができる。本発明の別の面においては、バスワークを導電性材料の薄いフィルムでコーティングすることができる。

磁気誘導リアクタを使用する従来技術のパルス電力回路を示す図である。 本発明の一実施の形態による磁気誘導リアクタのハウジングの斜視図である。 図２のハウジングの、図２の３−３矢視断面図である。 図２及び３に示すハウジングの側壁部分のより詳細な断面図である。 図１−３のハウジングの上面図であって、明瞭化のためにハウジングの上側部分を取り除いてある。 図８の６−６矢視断面図であって、本発明の一実施の形態による磁気コアバスケットアセンブリが一部を切除されて示されている。 図６の本発明の一実施の形態による磁気コアバスケットアセンブリのマンドレル形成部分内に形成されている冷却材通路の概要図である。 図６の本発明の一実施の形態による磁気コアバスケットアセンブリの一部を形成しているマンドレルの上面図である。 本発明の一実施の形態によるパルス電力変成器巻線の囲い板及びマンドレルに適用される本発明による代替実施の形態を示す図である。

図２に、本発明の一実施の形態による磁気誘導リアクタハウジング２００を斜視図で示す。ハウジング２００の形状はほぼ円筒形であり、底部分２０２、中央部分２０４、及び上側部分２０６を有することができる。図４に示すように、棚２１８は環状のシール溝２３２を有することができ、この溝の中に、例えば“ビトン（viton）”製のＯリングのような環状のシール用リング（図示してない）を挿入することができる。ハウジングカバー２３０は、カバー２３０上の環状フランジ（図示してない）と係合し且つ上側部分２０６の一部を形成している棚２１８内に形成されているねじ孔内にねじをねじ込むことによって側壁２１０に取付けられる環状の保持リング（図示してない）によって、側壁２１０に取付けることができる。ハウジング２００は更に、中心円柱２１２を有することができる。中心円柱２１２は、例えば溶接または真空ろう付け（当分野において公知の真空ろう付けの技術の何れかを使用する）によってハウジング２００の底板２１６に取付けることができる。代替として、底部分２０２全部を、底板２１６及び中心円柱２１２と共に、１つの材料片から加工することができる。中心円柱２１２は、複数のねじ（図示してない）によってハウジングカバー２３０をハウジング２００に取付けるためのねじ孔２１４を有することができる。これらのねじは、ハウジングカバー２３０と中心円柱２１２との間の電気的接続を行うのにも役立たせることができる。図３に示すように、ハウジング２００は、ハウジング２００のシーリングの一部を形成している頂板２０８を有することができる。

図４に、ハウジング２００の側壁２１０をより詳細に示す。図４は、側壁２１０の内面２１１を左側に示している。ハウジング２００の側壁２１０の底部分２０２は、真空ろう付け接続２２４によって中央部分２４４に取付けることができる。中央部分２０４も、真空ろう付け接続２２２によって上側部分２０６に接続することができる。図４の断面図から明かなように、ハウジング側壁２１０の中央部分２０４には、その中に複数のほぼ垂直の冷却材通路２４０が形成されている。各冷却材流路２４０は、ハウジング壁冷却材上側プレナム２４２及びハウジング壁冷却剤下側プレナム２４４と流体的に通じさせることができる。

図５は、ハウジング２００の上側部分２０６を示すハウジング２００の上面図であり、明瞭化のために側壁２１０は図示してない。図５は、ハウジング側壁の中央部分２０４内の各冷却材通路が、図５にそれぞれ破線で示されているハウジング冷却材上側プレナム２４２（中央部分２０４の頂リム内に加工されている溝によって形成することができる）、またはハウジング冷却材下側プレナム２４４（ハウジング中央部分の底リム内に加工されている溝によって形成することができる）の何れかを通して各近傍冷却材通路２４０と流体的に通じている。このように接続されていない２つだけの冷却材通路２４０は、それぞれ冷却材入口管２４６及び冷却材出口管２４８に接続されている。冷却材入口管２４６及び冷却材出口管２４８に接続されているこれら２つの冷却材通路は、中空の、真空にされた孔２４５によって分離されている。以下に詳述するように、ハウジング内に収容されている磁気リアクティブインダクタ回路要素の動作によってハウジング２００内に発生する熱に起因してハウジング側壁２１０、底板２１６、及び頂板２０８、及び／またはカバー２３０に進入する熱を除去するために、例えば水のような冷却材を、ハウジング熱除去システムとして使用できることは理解されよう。

冷却材は、入口管２４６を通して図５に示すように入口管２４６と流体的に通じている冷却材通路２４０内へ導入することができ、その後に冷却材は冷却材通路を通って下方へ流れて図５に破線で示すハウジング壁冷却材下側プレナムへ達する。この下側冷却材プレナムにおいて冷却材通路２４０は、次に続く冷却材通路２４０と流体的に通ずるように配置されており、冷却材は後者の冷却材通路２４０を通ってハウジング壁冷却材上側プレナムへ戻る。ハウジング壁上側冷却材プレナムは、この次の冷却材通路２４０を更に次に続く冷却材通路２４０と流体的に通じさせる等々と、冷却材が冷却材出口管２４８と流体的に通じている冷却材通路２４０を通過するまで続く。冷却材出口管２４８において、冷却材を、例えば適当な熱交換器のような適当な熱除去ユニット（図示してない）へ戻すことができる。

冷却材通路２４０、及びハウジング壁冷却材上側プレナム２４２、及びハウジング壁冷却材下側プレナム２４４は、後述するように下側部分２０２及び上側部分２０６を中央部分に取付ける前に、ハウジング側壁２１０の中央部分２０４内に加工することができることも理解されよう。

図６は図８の６−６矢視部分切除断面図であり、本発明の一実施の形態による磁気コアバスケットアセンブリ１５０を示している。磁気コアバスケットアセンブリ１５０は、例えばマンドレル２５０を含むことができる。マンドレル２５は、ほぼ円筒形のマンドレル下側部分２５２、ほぼ円筒形のマンドレル中央部分２５４を含むことができる。マンドレル中央部分２５４は、一体形成されたマンドレルフランジ底部分２５６を含むことができる（本明細書に使用している頂及び底という方向は、図示の向きを表すのに便宜上使用しているに過ぎないことを理解されたい）。マンドレル２５０は更に、マンドレルフランジ頂部分２５８を含むことができる。マンドレル下側部分２５２、中央部分２５４、マンドレル底部分２５６、及び頂部分２５８は、ほぼ円筒形の中央開口２６０を限定している。マンドレル下側部分は、例えば真空ろう付けによってマンドレル中央部分２５４に取付けることができ、またマンドレルフランジ底部分２５６は、同様に例えば真空ろう付けによってマンドレルフランジ頂部分２５８に取付けることができる。

例えば真空ろう付けによって、複数の（例えば、６つの）スタンドオフ２８０がマンドレルフランジ頂部分２５８に取付けられている。これらのスタンドオフ２８０の中の２つ（図６にそれらが示されており、また図６には１つが断面で示されている）は、図６に断面で示してあるスタンドオフの内部の入口／出口プレナム２８４と通じているマンドレル入口管２８２及びマンドレル出口管２８３を通して冷却材システム（図示してない）に接続することができる。これもまた図６に示されているように、マンドレル入口または出口プレナム２８４は４つの入口／出口プレナム指２７６のセットと流体的に通じさせることができる。これらの入口／出口プレナム指２７６は、マンドレルフランジ底部分２５６の上面に溝を加工することによって、そしてその後に、上述したようにマンドレルフランジ頂部分２５８をマンドレルフランジ底部分２５６に取付けることによって、マンドレルフランジ底部分２５６内に形成することができる。入口／出口指２７６を形成している溝に整合する溝は、マンドレルフランジ頂部分２５８の下側に形成させることもできることは理解されよう。しかしながら、図示の実施の形態においては、マンドレルフランジの底部分２５６だけがそれぞれの溝を有するように示されている。マンドレル下側部分２５２及びマンドレル中央部分２５４も、内側側壁２６２及び外側側壁２６４を有するほぼ円筒形のマンドレル壁を形成している。図６に断面で示してあるように、マンドレル中央部分２５４は、マンドレル中央部分２５４内をほぼ垂直に伸びる複数のマンドレル冷却材通路２７０を含むことができる。各マンドレル冷却材通路２７０は、図７に示すように、マンドレル中央部分上側冷却材混合プレナム２７２及びマンドレル中央部分冷却材混合プレナム２７４の両方と流体的に通じている。但し、２つの指２７６と流体的に通じている２つのマンドレル冷却材通路２７０が、マンドレル冷却材入口管２８２及びマンドレル冷却材出口管２８３とそれぞれ流体的に通じているマンドレル冷却材入口プレナム２８４から伸びていることを除く。

図７は、マンドレル中央部分２５４内に形成され、マンドレル中央部分２５６を180°取り巻いて伸びる冷却材通路２７０の概要図である。これらの通路２７０は、入口管２８２から出口管２８３まで２つのほぼ平行な流路を形成しており、マンドレル冷却材上側混合プレナム２７２とマンドレル冷却材下側混合プレナム２７４とを混合する。冷却材は、図７の右側に示されているスタンドオフ２８０の内部プレナム２８４を通して、入口管２８２と流体的に通じている指２７６内へ進入し、指２７６と流体的に通じている２つのマンドレル冷却材通路２７０のそれぞれに分流する。これらの２つの冷却材通路２７０自体は、複数のマンドレル中央部分冷却材下側混合プレナム２７４の１つと流体的に通じている。複数のマンドレル中央部分冷却材下側混合プレナム２７４において冷却材は混合され、別の２つの冷却材通路２７０内を分流してマンドレル中央部分冷却材上側混合プレナム２７２の１つに達する等々、冷却材が複数のマンドレル中央部分冷却材下側混合プレナム２７４の１つに到達するまで続けられる。図７の左側に示されているように、マンドレル中央部分冷却材下側混合プレナム２７４は１対の冷却材通路２７０と流体的に通じており、これらの冷却剤通路対はスタンドオフ出口プレナム２８４と流体的に通じ、そしてスタンドオフ出口プレナム２８４はスタンドオフ出口管２８３と流体的に通じている。

図８に上面図で示すように、指２７６、冷却材通路２７０、冷却材上側混合プレナム２７２、及び冷却材下側混合プレナム２７４と同一のシステムが、入口管２８２から出口管２８３まで、マンドレル中央部分２５４の他方を180°取り巻いて冷却材を輸送できることが理解されよう。

マンドレル２５０の部分切除上面図である図８を、図７と共に参照する。図８は、マンドレル中央部分のフランジ底部分２５６内に蛇行フランジ冷却通路３３０が形成されている様子を示す。蛇行フランジ冷却通路３３２は、マンドレルフランジ２５６、２５８の内側半径のほぼ近くからマンドレルフランジ２５６、２５８の外側半径のほぼ近くまで、ほぼ対称的なループを形成することによってその内側直径からその外側直径までフランジの冷却を平衡させるのに役立つ。このパターンは、指２７６（冷却材をフランジ２５６、２５８の内側半径に向かって運ぶのに役立っている）付近だけは変化している。ハウジング中央部分２０４、冷却材通路２７０、及びプレナム２７２、２７４は、指２７６を形成している溝及び蛇行フランジ冷却チャンネル３３０と共に、マンドレル下側部分２５２及びフランジ頂部分２５８をそれぞれマンドレル中央部分２５４及びフランジ底部分２５６に真空ろう付け等によって取付ける前に加工できることも理解されよう。

磁気コアバスケットアセンブリ１５０は、マンドレル下側部分のほぼ円形の底板３００に取付けることもできる。底板３００自体は、例えば底板３００を通ってマンドレル下側部分２５２のねじ孔３０３内にねじ込まれるねじ（図示してない）によって、マンドレル下側部分２５２に取付けることができる。フランジ２５６、２５８の周縁に離間している複数のスタンドオフ３０２及び底板３００を含み、且つねじ孔３０８及び３０６を通してそれぞれフランジ２５６、２５８及び底板３００に取付けられている磁気コアバスケットアセンブリ１５０は、１つまたはそれ以上の磁気コア（図示してない）を閉じ込めるのに役立つ。磁気コアは、例えば磁性材料の１つまたはそれ以上のトロイダル片によって形成することができる。これらは、例えば、金属のトロイダル片によって形成することができる。この金属のトロイダル片は、例えばアルミニウムであって、その上に例えばニッケル、または鉄、またはニッケル・鉄合金製の磁気テープをスプール状に巻き付け、それによって、アルミニウムがマンドレルの底部分２５２、または中央部分２５４、または少なくとも１つの場合には両方と電気的に接触させてマンドレル２５０上にフィットするコアを形成させることができる。若干の場合には、例えば製造公差にを斟酌して、マンドレル底部分２５２及び／または中央部分２５４との間に良好な電気的接触を得るために、例えばシートのテープの形状の、例えば銅のような適当な導電性材料のシムを、アルミニウムトロイド（図示してない）とマンドレル２５０との間に挿入することができる。磁気コア（図示してない）は、例えばマンドレル底部分２５２及び中央部分２５４内に挿入し、底板３００によって所定の位置に保持することができる。バスケットアセンブリ１５０は頂板３０４を有することもでき、頂板３０４は、例えばスタンドオフ２８０が通る孔を用いてフィットさせることができる。頂板３０４は、例えば、ねじ孔２１４内にねじ込まれるねじ（図示してない）によって、中心円柱２１２に取付けることもできる。

フランジ２５６、２５８、及びスタンドオフ２８０を含むマンドレル２５０は、ニッケルめっきされた銅で製造することができ、また頂及び底板もニッケルめっきされた銅で製造することができる。スタンドオフ３０２は、例えばアルミニウムで製造することができる。底板３００及びスタンドオフ２８０が通る孔の中を含む頂板３０４は、適当な誘電材料でコーティングすることができ、これらの孔には、例えばパリレンのコーティングを噴霧することができる。ハウジングの内壁及び側壁の突起２３４上を伸びてシール用溝２１８へ下る部分も、絶縁の目的のためにパリレンでコーティングすることができる。動作中、磁気誘導リアクタを図１の回路に接続し、カバー２３０を例えば圧縮ヘッドモジュール６０内の例えばコンデンサＣ_p-1と電気的に接触させることができる。従って、電流は、カバー２３０を通ってカバー２３０と電気的に接触しているスタンドオフ２８０に達し、マンドレル中央部分２５４及び底部分２５２を通って底板に進み、孔３０３内のねじを通り、孔３０６内のねじによって底板３００に電気的に接続されているスタンドオフ３０２へ上昇し、次いで孔３０８内のねじを通して頂板へ達し、次いで孔２１４内のねじを通って中心円柱に進み、回路内の電気的に接続されているハウジングの底から例えば次段のコンデンサＣ_pへ流れる。従って、ハウジング２００及び磁気コアバスケットアセンブリ１５０内に収容されている磁気コア（図示してない）は、例えば２巻回の誘導性要素Ｌ_p-1を形成することができる。

図９に示す本発明の別の実施の形態は、例えば図１の変成器５６のような変成器の巻線要素で実現することができる。巻線要素３５０は、囲い板の形状であることができる。囲い板は、右囲い板壁３５２及び左囲い板壁３５４を含み、これらの壁はマンドレル３５８と共に右壁３５２と左壁３５４との間を伸びるマンドレル３５８を形成し、各壁はマンドレル３５８のフランジを形成している。マンドレルは、変成器５６の二次巻線を通すための中心開口３５６を有している。変成器巻線要素３５０への本発明の適用例として、右壁３５２はその中に、冷却材入口プレナム３７１を通して冷却材垂直通路３７６へ達する冷却用入口通路３７２（右壁３５２の部分的に切除した部分内に示す）を形成することができる。図９から明白なように、同じようにしてマンドレル３５８内に冷却材通路３７６を形成させることができる。この通路３７６は、ハウジング中央部分２０４内の上側プレナム２４２及び下側プレナム２４４のマンドレル内の冷却材右側プレナム３７４及び冷却材左側プレナム３７５によって相互接続される。

本発明は、ハウジング２００を形成している隣接要素、例えば内側壁２１１、ハウジングの底２１６の内側、及びカバー２３０の内側、並びにハウジング内の要素、中心円柱２１２、チャンネル２６０の内壁２６２、及びマンドレル２５０のフランジ部分２５６、２５８の表面上に、絶縁材料のコーティングを使用する。電気絶縁性のコーティングの使用は、極めて高いカバレッジで、即ち電気絶縁の面から見て本質的に完璧なカバレッジで、当該金属表面に直接適用することができる。コーティングのための電気絶縁材料は、少なくともマイラーまたはカプトンのような極めて良好な絶縁特性を有するが、同時に比較的高い熱伝導特性をも有する材料（殆どの電気絶縁体は、熱絶縁体でもある）から選択される。これは、高パルスレートで、従って高い平均電力で動作する磁気インダクタのような回路要素の熱予算の管理を改善する。

この材料は、例えば約10−500μｍの範囲の極めて選択可能な厚みを有する薄いフィルムを堆積させるために使用することができるプラズマコーティング、溶射または熱噴霧コーティング、化学または物理蒸着等のような多くの公知堆積技術の何れかによって堆積させることができる。材料は、パリレン、サファイア、窒化アルミニウム、または酸窒化アルミニウムを含む酸化アルミニウムまたは他の類似セラミック材料、ダイヤモンドまたはダイヤモンド状炭素（“ＤＬＣ”）コーティング、ダイヤモンド結合を有する炭素のアモルファス形のような電気絶縁性ではあるが熱伝導性の材料のグループから選択することができる。アルファアルミナ（アモルファスアルミナ）、イットリア安定化ジルコニア、ＭcrＡlＹ等のコーティングのようなこれらの材料の若干のための堆積プロセスは、堆積が行われる基体に分子結合され、ピンホールもボイドも存在しないが必要な電気抵抗及び熱伝導性を呈する極めて薄いフィルムを形成するものであることができる。これらのコーティングは、例えばオハイオ州コロンバスのApplied Coatings, Inc.から入手可能である。

ＤＬＣコーティングの例として、例えばペンシルバニア州アレンタウンのDiamonex社のDiamonexは、10⁶−10¹²Ω／ｃｍの固有抵抗と、本質的にガラスまたは金属と類似の熱伝導率とを有する0.001乃至10μｍの範囲内で入手することができる。本発明の実施の形態に使用可能なパリレンも公知であり、実質的に如何なる形状にも順応するポリマーコーティングからなり、例えば真空堆積プロセスによって分子レベルで付着させることもできる。始めに、例えばパリレン蒸気のようなジ・パラ・キシレンの蒸気を先ず熱分解し、次いで堆積チャンバ内において真空の下で堆積させてポリマーコーティングを形成させる。パリレンも、約10¹⁶の範囲内の高い固有抵抗を有し、合理的な熱伝導体である。カリフォルニア州ランチョ・クカモンガのAdvanced Coating製のパリレンＣ、パリレンＤ、及びパリレンＮのような他の公知のパリレン二量体も使用することができる。

例えば頂板２９８と磁気コアバスケット１５０の底板３００とを接続しているスタンドオフ３０２のようなハウジング２００内に収容されているリアクタのアルミニウムバスワーク、またはハウジング２００の外部の他の類似スタンドオフ（図示してない）は、特に別の金属導体との界面（例えば、ねじ孔３０４、３０６）において導電率の劣化を受け得る。これは、このようなバスワークのために現在使用されている無被覆アルミニウムが原因であることが分かった。即ち、このバスワーク要素が存在している環境に部分的に起因して、及び／またはこの界面を通過する電流に部分的に起因して、界面に不要なコーティング、例えば絶縁体である酸化アルミニウムが形成されることが分かった。若干の場合には、絶縁コーティングが界面においてアーキング及び／または炭化をもたらし、最終的には例えばアーキングがより強くなる等によってアセンブリに障害をもたらす恐れがある。

この問題に対する解決方法として、バスワークの露出された表面上に、例えばSheffield Plates製のMIL-C5541仕様のChem Filmのような、クロム酸転換コーティングのようなコーティングを配置することが提唱されている。これは、バスワークの表面を導電性にし、腐食を阻止するのを援助することができる。しかしながら、例えばChem Filmのようなコーティングは、十分な厚みに付着させることが困難であり、極めて脆く、そして引掻き及び摩耗に起因する毀損を受け易い。このため、意図した目的のためには、このようなコーティングは効果的ではない。

出願者らは、例えば非電着性ニッケルコーティングのような非電着性金属コーティングを使用すると、Chem Filmの低電気抵抗及び良好な耐食性という利点を、Chem Film等のコーティングの使用に有害な影響を与えることなく達成できることを見出した。制御が公知であるめっきプロセスによって付着させた非電着性ニッケルのような材料を用いてコーティングをより正確に制御することによって、引掻きまたは摩耗による劣化に耐える極めて頑丈なコーティングの形成と同時に、表面抵抗のような抵抗を極めて効果的に制御して高パルス電力回路バスワークの有効性及び信頼性を大幅に改善することができる。

上述した本発明の実施の形態は単に説明を目的とするに過ぎず、これらの実施の形態が本発明を限定するものではない。当業者ならば、本発明の意図及び範囲から逸脱することなく、上述した実施の形態の多くの変更及び変化が理解されよう。例えば、冷却材通路は、上述した実施の形態のようにハウジングまたはマンドレルの中心軸に対応する軸方向に形成する必要はなく、例えばハウジングまたはマンドレルの中心部分を形成している複数の部分を使用することによって、ハウジングまたはマンドレルの中心部分の周縁を伸びる通路を加工することも、または図１に示すような垂直以外の、垂直に対してある角度をなすことも、または他の類似変更を行うこともできる。また上述した実施の形態は、例えば単なるねじ止めまたはボルト止めとＯリングとの併用等によって適当にシーリングしたろう付け以外の異なるアセンブリ技術の使用のような、若干の構造面の変更もあり得る。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定されることを理解されたい。

Claims (15)

1. 中心に位置決めされたマンドレルの周囲に配置されている磁気コアを有する磁気回路要素であって、
   第１のマンドレルフランジ（２５６）に接続された第１のスタンドオフ（２８０）に接続されたマンドレル入口管（２８２）と、ここで、前記第１のスタンドオフ（２８０）はマンドレル入口管（２８２）を頂板（３０４）から電気的に絶縁し、
   第１の端部が第１のマンドレルフランジ（２５６）と接続されたマンドレル（２５０）と、
   を備え、前記マンドレル（２５０）は、
   複数のマンドレル冷却材上側混合プレナム（２７２）、
   少なくとも１つのマンドレル冷却材下側混合プレナム（２７４）、
   前記マンドレル冷却材上側混合プレナム（２７２）の少なくとも１つ及び前記マンドレル冷却材下側混合プレナム（２７４）の１つと流体的に通じているマンドレル冷却材通路（２７０）、
   前記第１のマンドレルフランジ（２５６）内の複数の冷却剤指（２７６）のうちの１つを通してマンドレル入口管（２８２）と流体的に通じている第１のマンドレル冷却材上側混合プレナム（２７２）、
   前記第１のマンドレルフランジ（２５６）内の複数の冷却剤指（２７６）のうちの他の１つを通してマンドレル出口管（２８３）と流体的に通じている第２のマンドレル冷却材上側混合プレナム（２７２）、
   マンドレル入口管（２８２）、第１のスタンドオフ（２８０）、第１のマンドレルフランジ（２５６）、マンドレル（２５０）を含む電流経路、
   を含むことを特徴とする磁気回路要素。
2. さらに、
   前記マンドレル（２５０）の前記第１の端部と反対側の第２の端部と物理的に接続された第２のマンドレルフランジ（３００）と、
   前記第２のマンドレルフランジ（３００）を頂板（３０４）と接続する複数のスタンドオフ（３０２）と、
   を含み、前記電流経路は、さらに、前記第２のマンドレルフランジ（３００）から前記複数のスタンドオフ（３０２）の少なくとも１つを通して前記頂板（３０４）、中心円柱（２１２）の第１端につながる経路を含んでいる、請求項１に記載の磁気回路要素。
3. 前記第１のマンドレルフランジ（２５６）は、少なくとも１つの蛇行フランジ冷却通路（３３２）を含み、前記蛇行フランジ冷却通路（３３２）は、前記第１のマンドレルフランジ（２５６）の内側と外側の間を交互に蛇行するよう伸びている、請求項１に記載の磁気回路要素。
4. 請求項２に記載の磁気回路要素は、さらに磁気コア及びコア支持部材を含むハウジングを備え、前記ハウジングは、
   ハウジング壁、
   ハウジング冷却材入口、
   ハウジング冷却材出口、及び
   前記ハウジング壁内に設けられている複数の相互接続されたハウジング冷却材流路であって、ハウジング冷却材入口からハウジング冷却材出口までのハウジング壁の冷却材流路に沿って、冷却材を、１つの冷却材流路から前記ハウジング壁内の冷却剤流路まで通過させるように相互接続され、配列されている、複数のハウジング冷却材流路、
   を含んでいる、請求項２に記載の磁気回路要素。
5. 前記電流経路は、さらに、前記ハウジング及び前記コア支持部材を含んでいる、請求項４に記載の磁気回路要素。
6. 前記ハウジング壁は、電気的絶縁性の絶縁フィルムを含んでいる、請求項４に記載の磁気回路要素。
7. 前記電気的絶縁性の絶縁フィルムには、電気絶縁性かつ熱電導性の、分子的に結合した有機化合物及び無機化合物のグループから選択された材料が含まれる、請求項６に記載の磁気回路要素。
8. さらに、外側の表面が非電着性金属化合物の薄いフィルでコーティングされた、前記磁気回路要素の電気的部品を相互に電気的に接続するバスワーク要素を有する、請求項１に記載の磁気回路要素。
9. 前記非電着性金属化合物はめっきによって堆積させたものである、請求項８に記載の磁気回路要素。
10. 前記電気絶縁性の絶縁フィルムには、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、窒化アルミニウム、サファイヤ、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）、及びパリレンのうちの少なくとも１つが含まれる、請求項７に記載の磁気回路要素。
11. 中心に位置決めされたマンドレルの周囲に配置されている磁気コアを有する磁気回路要素を冷却する方法であって、
    前記マンドレル（２５０）に接続された第１のマンドレルフランジ（２５６）に接続された第１のスタンドオフ（２８０）に接続されたマンドレル入口管（２８２）を含む電流経路を定義するステップと、ここで、前記マンドレル入口管（２８２）、第１のスタンドオフ（２８０）、第１のマンドレルフランジ（２５６）、及びマンドレル（２５０）のうちの少なくとも１つは、対応する少なくとも１つの冷却剤通路を含んでおり、
    前記電流経路に電流を流すのと同時に、前記対応する少なくとも１つの冷却剤通路に冷却剤を流すステップと、
    を含み、
    前記マンドレル入口管（２８２）は、前記第１のマンドレルフランジ（２５６）に接続された第１のスタンドオフ（２８０）に接続され、前記第１のスタンドオフ（２８０）は前記マンドレル入口管（２８２）を頂板（３０４）から電気的に絶縁し、
    前記マンドレル（２５０）は、その第１の端部が第１のマンドレルフランジ（２５６）と接続され、前記マンドレル（２５０）は、
    複数のマンドレル冷却材上側混合プレナム（２７２）、
    少なくとも１つのマンドレル冷却材下側混合プレナム（２７４）、
    前記マンドレル冷却材上側混合プレナム（２７２）の少なくとも１つ及び前記マンドレル冷却材下側混合プレナム（２７４）の１つと流体的に通じているマンドレル冷却材通路（２７０）、
    前記第１のマンドレルフランジ（２５６）内の複数の冷却剤指（２７６）のうちの１つを通してマンドレル入口管（２８２）と流体的に通じている第１のマンドレル冷却材上側混合プレナム（２７２）、
    前記第１のマンドレルフランジ（２５６）内の複数の冷却剤指（２７６）のうちの他の１つを通してマンドレル出口管（２８３）と流体的に通じている第２のマンドレル冷却材上側混合プレナム（２７２）、
    を含むことを特徴とする方法。
12. 前記磁気回路要素には、
    前記マンドレル（２５０）の前記第１の端部と反対側の第２の端部と物理的に接続された第２のマンドレルフランジ（３００）と、
    前記第２のマンドレルフランジ（３００）を頂板（３０４）と接続する複数のスタンドオフ（３０２）とがさらに含まれ、
    前記電流経路は、さらに、前記第２のマンドレルフランジ（３００）から前記複数のスタンドオフ（３０２）の少なくとも１つを通して前記頂板（３０４）、中心円柱（２１２）の第１端につながる経路を含んでいる、請求項１１に記載の方法。
13. 前記第１のマンドレルフランジ（２５６）は、少なくとも１つの蛇行フランジ冷却通路（３３２）を含み、前記蛇行フランジ冷却通路（３３２）は、前記第１のマンドレルフランジ（２５６）の内側と外側の間を交互に蛇行するよう伸びている、請求項１１に記載の方法。
14. 前記磁気回路要素は、さらに磁気コア及びコア支持部材を含むハウジングを備え、前記ハウジングは、
    ハウジング壁、
    ハウジング冷却材入口、
    ハウジング冷却材出口、及び
    前記ハウジング壁内に設けられている複数の相互接続されたハウジング冷却材流路であって、ハウジング冷却材入口からハウジング冷却材出口までのハウジング壁の冷却材流路に沿って、冷却材を、１つの冷却材流路から前記ハウジング壁内の冷却剤流路まで通過させるように相互接続され、配列されている、複数のハウジング冷却材流路、
    を含んでいる、請求項１２に記載の方法。
15. 前記電流経路は、さらに、前記ハウジング及び前記コア支持部材を含んでいる、請求項１４に記載の方法。

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