JPH01129605A

JPH01129605A - インパルス電流発生回路

Info

Publication number: JPH01129605A
Application number: JP28890087A
Authority: JP
Inventors: Takaoki Takamiya; 高宮　隆起
Original assignee: Shin Etsu Engineering Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Engineering Co Ltd
Priority date: 1987-11-16
Filing date: 1987-11-16
Publication date: 1989-05-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、例えば着磁コイルのように大電流を必要とす
る器具に大電流を供給するインパルス電流発生回路に関
する。

〈従来技術）従来のインパルス電流発生回路として、この回路を組入
れている着磁装置を例に説明する。

第３図は着磁装置の回路を示すものであり、電荷を蓄え
る複数のコンデンサＣ１これらコンデンサＣに直流電流
を供給する電源１、コンデンサＣの放電電流のオン・オ
フを制御する複数のサイリスタＳＣＲ，肴磁コイルＬＹ
、保護抵抗Ｒ１及び各種スイッチから構成されている。

以下、第３図に示す着磁装置のインパルス電流発生装置
の動作について説明をする。

各スイッチＳＷＩをオンとし、充電スイッチＳＷをオン
にすると、電源１から保護抵抗Ｒ１を介して直流電流が
各コンデンサＣに流れ込み、各コンデンサは充電される
。十分にコンデンサＣが充電された後に充電スイッチＳ
Ｗをオフとし、複数のサイリスタＳＣＲの各ゲートに同
時に瞬時的なパルスを加えると各サイリスタＳＣＲはオ
ンとなり、各コンデンサＣからの放電電流がスイッチＳ
ＷＩ、各サイリスタＳＣＲを介して着磁コイルＬＹに流
れることにより着磁コイルＬＹからは磁界が発生し、こ
れが磁性体を着磁する。

着磁コイルＬＹに流れる電流は、各コンデンサＣの総容
量と着磁コイルＬＹのインダクタンスの値で定まる・共
振周波数によりその時々で値が変化する電流となる。着
磁コイルＬＹに電流が流れ始めてから半周期後に、サイ
リスタＳＣＲのカッー゛ドに側の電位がアノード側より
も高くなったとき、サイリスタＳＣＲはオフとなり、着
磁コイル［Ｙには電流が流れなくなる。次の半周期後に
サイリスタＳＣＲのアノードＡ側の電位がカソードに側
より高くなっても、サイリスタＳＣＲの各ゲートＧには
パルスが印加されていないから、サイリスタＳＣＲはオ
フ状態を保持し続ける。

即ち、着磁コイルＬＹには、第４図の波形Ａに示すよう
にサイリスタＳＣＲがオン（時間ｔがＯ）のときから前
記共振周波数の最初の半周期のみの電流が流れる。

着磁コイルＬＹの磁界はこれに流れる電流の大きざに比
例するため、強力な磁界を発生させるには第４図に示す
半周期における電流の波高値Ｉｐをできるだけ大きくす
る必要がある。第３図に示すインパルス電流発生回路に
おいても、波高値Ｉｐを大きなものとするためにコンデ
ンサＣを３個並列に接続して大容量なものとし、サイリ
スタＳＣＲがオフからオンの移行時におけるサイリスタ
ＳＣＲ自身の内部抵抗とここを流れる電流により発生す
る熱によりサイリスタＳＣＲが破損するのを防ぐために
サイリスタＳＣＲを３個並列にし前記内部抵抗を少なく
している。

（従来技術の問題点）コンデンサＣの並列の数を増加させて容量を増大させれ
ば第４図に示す波形Ｂ、Ｃのように波高値ＩｐをＩＰｌ
、ＩＦ５のように大きくすることはできる。しかし、通
電時間はｔ２　、ｔ３と長くなり、波形Ａ、Ｂ、Ｃの占
める面積（電流）を比較すれば明らかなように波高値Ｉ
ｐを大きくすれば電流が増大する。着磁コイルＬＹには
ここに流れる電流の２乗に比例して熱が発生するため、
波高値Ｉｐを少し大きくするだけでも発熱量ははるかに
大となり、種々の障害が生ずる。

また、サイリスタＳＣＲがオフからオンになるとコンデ
ンサＣからの放電電流が着磁コイルＬＹに流れ始めるが
、第４図に示す波形Ａ、Ｂ、Ｃを比較すれば明らかなよ
うに、コンデンサＣの容量が大きい方が小さいときより
も急激に増大する。

サイリスタＳＣＲは前記したようにオフの高インピーダ
ンスからオンの低インピーダンスとなるまでにおる程度
の時間を必要とする。サイリスタＳＣＲが完全にオンと
なる前に大電流が流れるとサイリスタＳＣＲの内部抵抗
により発熱し破損することがあり、この時の内部抵抗を
少なくするためにサイリスタＳＣＲを複数並列に接続し
ている。

しかし、サイリスタＳＣＲの特性のバラツキにより、オ
フからオンになるまでの時間が各サイリスタＳＣＲによ
って異なる。従って、サイリスタＳＣＲを複数並列に接
続しても、この中で一番早くオンとなるサイリスタＳＣ
Ｒに放電開始時の急激に増大する電流が集中して流れる
ことになり、複数のサイリスタＳＣＲを並列に接続して
も、オフからオンになるときの内部抵抗を減らすことに
はならない。急激に増大する放電電流を早期にオンとな
る一つのサイリスタＳＣＲが負担するため、容量オーバ
ーとなり破損し易くなる。従って、コンデンサＣを並列
にして容量を大きくし、放電電流を大きくするには限界
があった。即ち、従来のインパルス電流発生回路は、大
電流を発生させようとすれば、通電時間は長く、この電
流による発熱が大きくなり、この大電流を発生させるに
も限界が生じていた。

（目　的）本発明は、前記問題点を解決するためになされてもので
あって、大電流を容易に発生させ、この電流による熱の
発生を抑制することのできるインパルス電流発生回路を
提供することを目的とする。

（構　成）前記目的のため、本発明は電荷を蓄えたコンデンサと、
電磁エネルギーを蓄えるコイルと、前記コンデンサの放
電電流のオン・オフを制御するスイッチング素子とを直
列に接続したユニットを複数配列して並列に接続し、こ
れらユニットの両端に接続した負荷に前記スイッチング
素子をオンすることにより大電流を供給する構成とする
。

（実症例）以下、本発明を図面に示す実施例に基づき詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例であるインパルス電流発生回
路を着磁装置に使用したものの回路図である。

このインパルス電流発生回路は、電荷を蓄えるコンデン
サＣ４，電磁エネルギーを蓄えるコイルＬ１．コンデン
サＣ４の放電電流のオン・オフを制御するサイリスタ５
ＣＲ１を直列に接続し、コンデンサＣ５，コイルＬ２．
サイリスタ５ＣＲ２及びコンデンサＣ６，コイルＬ３．
サイリスタ５ＣＲ３も同様に直列に接続している。そし
て、直列に接続した素子のユニットの両端を接続して並
列とし、これらユニットの両端と負荷である電、磁コイ
ルＬＹとを接続する。電荷を蓄えるコンデンサＣ４等と
これを充電させる直流の電源１とは各保護抵抗Ｒ１と充
電スイッチＳＷ２〜ＳＷ４を介して接続している。

以上のように構成された着磁装置の動作について説明す
る。

メインスイッチＳＷＭ及び充電スイッチＳＷ２〜ＳＷ４
をオンにすると、電源１からの直流電流が、各保護抵抗
Ｒ１，充電スイッチＳＷ２〜ＳＷ４を介して、各コンデ
ンサＣ４〜Ｃ６に流れ込み、これらコンデンサＣ４〜Ｃ
６を充電させる。十分に充電させた後にメインスイッチ
ＳＷＭ及び充電スイッチＳＷ２〜ＳＷ４をオフにする。

次に各サイリスタ５ＣＲＩ〜５ＣＲ３の各ゲート０４〜
Ｇ６に瞬時的なパルスを印加する。このパルスにより各
サイリスタ５ＣＲＩ〜５ＣＲ３がオンとなり、各コンデ
ンサＣ４〜Ｃ６が個々別々に放電する。

コンデンサＣ４の放電電流はコイルＬｌ、サイリスタ５
ＣＲ１を介して電磁コイルＬＹに流れる。

コンデンサＣ５，Ｃ６も同様に直列に接続した素子を介
して電磁コイルＬＹに流れる。各コンデンサＣ４，Ｃ５
，Ｃ６は電磁コイルＬＹに流れる電流の電源となるもの
であり、これらが並列に接続され、これらと電磁コイル
ＬＹとが並列に接続されているから、各コンデンサＣ４
，Ｃ５，Ｃ６のそれぞれの電源が個々別々に電磁コイル
ＬＹに電流を供給することになる。

コンデンサＣ４の放電電流は、このコンデンサＣ４の容
量、コイルＬ１及び電磁コイルＬＹのインダクタンスに
より定まる共振周波数による交流であるが、従来技術の
項で説明したようにサイリスタ５ＣＲＩ〜５ＣＲ３の各
ゲート０４〜Ｇ６に加わるパルスが瞬時的で、サイリス
タ５ＣＲ１のカソードに側がアノードＡ側より電位が高
くなると、各サイリスタ５ＣＲ１〜５ＣＲ３はオンとな
るから、各コンデンサＣ４〜Ｃ６の放電電流は第２図の
波形りに示すような半波となり、これが電磁コイルＬＹ
に流れる。同図りの波形は１つのコンデンサＣ４の放電
電流であり、コンデンサＣ５゜Ｃ６の放電電流もほぼ同
様となる。コンデンサＣ４、Ｃ５，Ｃ６の放電電流が同
相であれば、これらの放電電流の合計された第２図に示
す波形Ｅのような放電電流が電磁コイルＬＹに流れる。

第２図に示す２つの波形を比較すれば明らかなようにコ
ンデンサＣ４の単独の放電電流の波形Ｄと、コンデンサ
Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６の個々の放電電流の合計である波形Ｅ
とでは、波形Ｅの方が波高値Ｉ　ｐｓが高いだけで通電
時間ｔ４は同じである。

従来例を示す第３図の回路で第４図に示す波形Ｆの波高
値Ｉｐｓの放電電流を得るには、第３図に示すＡ、Ｂ、
Ｃの波形及びこれらの波形が占める面積（放電電流の総
合計）からも容易に推察できるように通電時間は長く、
多くの放電電流を流さなければならない。従って、第１
図に示す着磁装置では通電時間は短く、放電電流を少な
くすることができるので、着磁コイルＬＹの熱の発生を
抑制することができ、熱による疲労が少なくなり着磁コ
イルＬＹの寿命が延びる。更に、コンデンサ０４等の放
電による大電流が流れて大きな電磁力が発生し、この力
が大電流を流れる線路及び着磁コイルＬＹに加わるが、
通電時間が短いために余り負担とならず、前記線路及び
電磁コイルＬＹの機械的強度が差程要求されない。今日
、種々の形状の磁性材料があり、着磁コイルＬＹも前記
形状に適応するような形にする必要があるが、機械的強
度が差程要求されないことから、着磁コイルＬＹの設計
の自由度が増加する。

着磁コイルＬＹに第２図に示す波形Ｅのような大電流を
流す場合でも、サイリスタ５ＣＲ１゜５ＣＲ２，５ＣＲ
３は、同図に示す波形りに示すような個々のコンデンサ
Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６の放電電流のオン・オフを制御するの
みである。従って、サイリスタ５ＣＲＩ等の特性のバラ
ツキにより、他のものよりも早く低インピーダンスとな
るサイリスタＳＣＲがあっても、ここに電流が集中して
流れることはないのでこれが破損するといった事故の発
生を防ぐことができる。

このことに関連し、着磁コイルＬＹにより多くの大電流
を流す必要があるとき、従来ではサイリスタＳＣＲの特
性によるバラツキにより流す電流の上限が自ずと決定さ
れてしまっていたが、第１図に示す回路では直列に接続
したコンデンサ、コイル、サイリスタのユニットの配列
数を多くし、並列に接続することで大電流を容易に取り
出すことができ、その上限を考える必要はない。従って
、磁性材料の進歩により大磁場でなければ着磁不足とな
るような場合でも十分に着磁することが可能である。

また、第３図に示すスイッチＳＷ１はコンデンサＣに充
電するときと、放電するときの両方の時点で電流が流れ
る。放電電流は大電流であるため、コンデンサＣの容量
を切替えるためにはスイッチ５Ｗ−１を構成するボルト
等の締付作業を必要としていた。しかし、第１図に示す
充電スイッチＳＷ２〜ＳＷ４に流れるのは充電電流のみ
であり、放電電流は流れない。充電電流は放電電流と比
較しはるかに少なく、充電スイッチＳＷ２〜ＳＷ４は小
型のもので済み、遠隔操作により容易に行うことができ
る。

以上、本発明を第１図に示す着磁装置を例に説明したが
、ピンチ効果により加工を行う装置等、大電流を必要と
する装置に適用できることはいうまでもない。

（効　果）本発明は、以上説明したように構成することにより、瞬
時的な大電流を容易に取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すインパルス電流発生回
路を組入れた着磁装置の回路図、第２図は第１図の着磁
装置の着磁コイルに流れる電流の波形図、第３図は従来
の着磁装置の回路図、第４図は第３図の着磁コイルに流
れる電流の波形図である。１・・・電源、Ｃ，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，・・・コンデンサ、Ｌ、Ｌｌ、
Ｌ２．Ｌ３・・・コイル、ＬＹ・・・着磁コイル、ＳＷ、ＳＷｌ、ＳＷ２゜ＳＷ３．ＳＷ４・・・スイッチ、ＳＣＲ，５ＣＲ１，５ＣＲ２゜５ＣＲ３，・・・サイリスタ。代理人　弁理士　高　　山　　勝　　也＝　１３− ０　　　　　　　　　　　　　　　　　？ｃＬ　　　　
　　　　　　　　　　匡

Claims

【特許請求の範囲】

電荷を蓄えたコンデンサと、電磁エネルギーを蓄えるコ
イルと、前記コンデンサの放電電流のオン・オフを制御
するスイッチング素子とを直列に接続したユニットを複
数配列して並列に接続し、これらユニットの両端に接続
した負荷に、前記スイッチング素子をオンとすることに
より大電流を供給することを特徴とするインパルス電流
発生回路。