JPH01306908A - 磁気パルス圧縮回路 - Google Patents

磁気パルス圧縮回路

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JPH01306908A
JPH01306908A JP13751388A JP13751388A JPH01306908A JP H01306908 A JPH01306908 A JP H01306908A JP 13751388 A JP13751388 A JP 13751388A JP 13751388 A JP13751388 A JP 13751388A JP H01306908 A JPH01306908 A JP H01306908A
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capacitor
saturable reactor
pulse compression
pulse
loop
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Hiroichi Otegi
樗木 博一
Masaru Yasuda
賢 安田
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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〕 この発明は、エキシマレーザ、 CO,、レーザのよう
なガスレーザ等に用いられる磁気パルス圧縮回路に関す
る。
〔従来の技術〕
第5図は例えば電気学会研究会資料○QD−85−13
(1985年3月20日)に示された、エキシマレーザ
励起電源等に使用される従来の磁気パルス圧縮回路の構
成図である。因において、(1)は所定の電圧■を発生
する電源、(2)は充電抵抗、(3)はパルスを発生さ
せるためのギャップスイッチ、(4)は低電圧パルスを
高電圧パルスに変換するためのパルストランス、(52
〜(8)はコンテ゛ンサ、(9ン〜0υはコアの磁性材
料として米国アライド化学社の非晶質金属磁性体薄膜M
etglas 2605 SC(商品名)を使用した可
飽和リアクトル、@は負荷として用いた抵抗(負荷抵抗
)である。
次に動作について説明する。第5図及び第6図において
、電源(1)−充電抵抗(2)−コンデンサ(5)−パ
ルストランス(4)のループに充電電流が流れて、コン
デンサ(5)が所定の電圧Vに充電される。次いで、ギ
ャップスイッチ(3)をスイッチングすると、コンデン
サ(5)−ギャップスイッチ(3)−パルストランス(
4)のループにパルス電流11が流れる。その結果、パ
ルストランス(4)−コンデンサ(6)のループにパル
ス電流1□がτ1の時間流れて、コンデンサ(6)に高
電圧パルスv2が発生する。高電圧パルスv2が波高値
まで立ち上がった時点で可飽和リアクトル(9)がスイ
ッチングを行なうと、コンデンサ(6)−コンデンサ(
7)−可飽和リアクトル(9)のループにパルス電流1
3が流れて、コンデンサ(7)に高電圧パルスv3が発
生する。スイッチング後におけるコンデンサ(6)−コ
ンデンサ(7)−可飽和リアクトル(9)のループのイ
ンダクタンスは極めて小さくなるよう設計されているの
で、パルス電流13の通電時間τ2はパルス電流12の
通電時間τ1よりも短くなる。即ち、第1段階のパルス
圧縮が行なわれる。高電圧パルスv3が波高値に達した
時点で可飽和リアクトル(10がスイッチングを行なう
と、コンデンサ(7)−コンデンサ(8)−可飽和リア
クトルHのループにパルス電流i4が流れて、コンデン
サ(8)に高電圧パルスV4が発生する。スイッチング
後におけるコンデンサ(7)−コンデンサ(8)−可飽
和リアクトルQ0のループのインダクタンスは、可飽和
リアクトル(9)のスイッチング後におけるコンデンサ
(6)−コンデンサ(7)−可飽和リアクトル(9)の
ループのインダクタンスよりも小さくなるよう設計され
ているので、パルス電流14の通電時間τ3はパルス電
流i3の通電時間τ2よりも短くなる。即ち、第2段階
のパルス圧縮が行なわれる。高電圧パルスv4が波高値
まで立上がった時点で可飽和リアクトル0υがスイッチ
ングを行なうと、コンデンサ(8ンー負荷抵抗Q−々−
可可飽和リックドル1ηのループにパルス電流iLが流
れる。スイッチング後におけるコンデンサ(8)−負荷
抵抗(2)−可飽和リアクトルθηのループのインダク
タンスは、可飽和リアクトルQ0のスイッチング後にお
けるコンデンサ(7)−コンデンサ(8ノー可飽和リア
クトルα0のループのインダクタンスよりも十分小さく
なるように設計されているので、パルス電流iLの通電
時間τLはパルス電流i4の通電時間τ3よりも短くな
る。即ち、第3段階のパルス圧縮が行なわれる。
以上のように3段階でパルス圧縮が行なわれる。
この場合、可飽和リアクトル(9)αOavのコアの磁
性材料として使用されている米国アライド化学社の非晶
質金属薄膜Metglas 2605 SC(商品名)
の磁束密度の変化量ΔBは、各可飽和リアクトルとも飽
和磁束密度BS=16.1KGと残留磁束密度Br−1
4,2KG(7)合計値30.3KG(飽和磁束密度B
sのは(f2倍)になるように設計されている。
一方、可飽和リアクトル(9) (IQαコ)に印加さ
れる電圧の立上がり周波数は、パルスを順次圧縮して行
くので、可飽和リアクトル(9)が最も低く、次いで、
可飽和リアクトルθ0が低く、可飽和リアクトルαυか
最も高くなる。
また、上記のような金属磁性体薄膜の磁性材料における
1サイクル当り、単位体積当りの鉄損Pは、高周波にお
ける表皮効果を考慮すると、(1)式に示すように磁束
密度の変化量ΔBの2乗に比例し、周波数fの0.5乗
に比例する。
P■(Δ13)2・f0°5・・・・・・・・・・・・
・・・(1)従って、従来の複数段の磁気パルス圧縮回
路においては、可飽和リアクトル(9) (100,1
,1のコアには同じ磁性材料が使用されており、かっ、
磁束密度の変化量ΔBが同じ値(2Bs)になるように
設計されているので、可飽和リアクトル(9) (10
(1,]、lのコアに使用されている磁性材料の1サイ
クル当り、単位体積当りの鉄損Pは、負荷抵抗(埒に近
い可飽和リアクトル(1υが最も大きく、次いで可飽和
リアクトルa0が大きく、可飽和リアクトル(9)が最
も小さくなる。
〔発明が解決しようとする課題J 従来の磁気パルス圧縮回路は以上のように構成されてい
るので、負荷抵抗に近い出力側の可飽和リアクトルにお
ける磁性材料の1パルス当り、単位体積当りの鉄損か大
きくなるので、長時間にわたる高繰返しのパルス圧縮が
困難であるという問題点があった。
この発明は上記のような間勉点を解消するためになされ
たもので、負荷に、近い可飽和リアクトルのコアの鉄損
を低減して、高繰返しで長時間パルス圧縮か可能な磁気
パルス圧縮回路を得ることを目的とする8 〔課題を解決するための手段〕 この発明に係る磁気パルス圧縮回路は、負荷に近い可飽
和リアクトルのコアの磁束密度の変化量を先にパルス圧
縮を行なう前段の可飽和リアクトルのコアの磁束密度の
変化量より小さくなるようにしたものである。
〔作用J この発明における磁気パルス圧縮回路は、負荷に近い可
飽和リアクトルのコアの磁束密度の変化量ΔBが小さく
なるように構成されているので、1パルス当り、単位体
積当りの鉄損Pか低減される。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、0.:9はパルスを繰返し発生させるだめ
のサイリスタスイッチ、(lΦはコンデンサ、αωはコ
アに磁性材料として米国アライド化学社の非晶質金属磁
性体薄膜Metglas 2605 S −3A (商
品名)を使用した可飽和リアクトル、肋は負荷で、レー
ザ発振器である。
次に動作について説明する。第1図及び第2図において
、電源(1)−コンデンサ(5)−パルストランス(4
)のループに充電電流が流れて、コンデンサ(5)が所
定の電圧Vに充電される。次いで、サイリスクスイッチ
餞がスイッチングすると、コンデンサ(5)−サイリス
タスイッチα■のループにパルス電流11が流れる。そ
の結果、パルストランス(4)−コンデンサ(6)のル
ープにパルス電流1□がτ1の時間流れて、コンデンサ
(6)に高電圧パルスV2が発生する。
高電圧パルスv2が波高値まで立ち上がった時点で、可
飽和リアクトル(9)がスイッチングを行なうと、コン
デンサ(6)−(7)−可飽和リアクトル(9)のルー
プにパルス電流i3がτ2の時間流れで、コンデンサ(
7)に高電圧パルスv3が発生する。スイッチング後に
おけるコンデンサ(6)−コンデンサ(7)−可飽和リ
アクトル(9)のループのインダクタンスは極めて小さ
くなるように設計されているので、パルス電流i3の通
電時間τ2はパルス電流1□の通電時間τ1よりも短く
なる。即ち、第1段階のパルス圧縮が行なわれる。Q 
TJl圧パルスv3が波高値に達した時点で可飽和リア
クトルαQがスイッチングを行なうと、コンデンサ(7
)−コンデンサ(8)−可飽和リアクトルαQのループ
にパルス電流14が流れて、コンデンサ(8)に高電圧
パルスv4が発生する。スイッチング後におけるコンデ
ンサ(7)−コンデンサ(8)−可飽和リアクドル叫の
ループのインダクタンスは、可飽和リアクトル(9)の
スイッチング後におけるコンデンサ(6)−コンデンサ
(7)−可飽和リアクトル(9)のループのインダクタ
ンスよりも小さくなるように設計されているので、パル
ス電流14の通電時間τ8はパルス電流13の通電時間
τ2よりも短くなる。即ち、第2段階のパルス圧縮が行
なわれる。高電圧パルスv4が波高値まで立上がった時
点で、可飽和リアクトルq(2)がスイッチングを行な
うと、コンデンサ(3)−コンデンサαΦ−旬飽和すア
クドルQQのループにパルス電流15が流れて、コンデ
ンサ(14)に高電圧パルスv5が発生する。スイッチ
ング後におけるコンデンサ(8)−コンデンサ(14J
−可飽和リアクトル(IQのループのインダクタンスは
、可飽和リアクトル(IQのスイッチング後におけるコ
ンデンサ(7)−コンデンサ(8)−可飽和リアクトル
CIQのループのインダクタンスよりも小さくなるよう
設計されているので、パルス電流i5の通電時間τ4は
パルス電流14の通電時間τ8よりも短くなる。即ち、
第3段階のパルス圧縮が行なわれる。
以上のように3段階でパルス圧縮が行なわれて、高電圧
パルスv5が負荷であるレーザ発振器q4内に設けられ
た主放電電極間のブレークダウン電圧に達すると、主放
電電極間にグロー放電が生じ、コンデンサα4−レーザ
発振器O旬のループにパルス電流16が流れる。その結
果、レーザ発振器(5)からレーザ光が出力される。
この場合、可飽和リアクトル(9)頭のコアの磁性材料
として使用されている米国アライド化学社の非晶質金属
薄膜Metglas 2605 SC(商品名)の磁束
密度変化量ΔBは、各可飽和リアクトルとも飽和磁束密
度Bs二16.1KGのほぼ2倍となるように設計され
ている。一方、可飽和リアクトルQ■のコアの磁性材料
として使用されている米国アライド化学社の非晶質金属
薄膜Metglas 2605 S −3A (商品名
)の磁束密度変化量ΔBは、残留磁束密度Br(≠2.
8KG)と飽和磁束密度Bs (≠14.1KG )の
合計値16.9KGに設計されている。
従って、(1)式から明らかなように磁性材料の1パル
ス当り、単位体積当りの鉄損Pは磁束密度変化量ΔBの
2乗に比例するので、可飽和リアクトル0うのコアに用
いられている磁性材料2605 S−3A(商品名)の
1パルス当り、単位体積当りの鉄損Pは、第7図に示さ
れた従来例における可飽和リアクトルavのコアに用い
られている磁性材料と比べて低減される。その結果、磁
性材料の冷却が容品となるので、高繰返しのパルス圧縮
を長時間にわたって行なうことが可能となる。
第3図は他の実施例を示す構成図である。図(こおいて
、匝〜0呻は各可飽和リアクトル(9)00α椴に設け
たリセット巻線で、直流電流1dを流してスイッチング
後のコアの磁化状態をスイッチング前の状態に戻ず。翰
は直流電源、しυは抵抗、(4)はりアクドルである。
上記構成において、各可飽和リアクトル(9) CLす
QQのコアとじて同一特性のものを使用して、可飽和リ
アクトル(1,:lのリセット巻線(Iりの巻線数n′
を他の可飽和リアクトル(9)(10のリセット巻線(
I7) (1%lの巻線数nよりも減らしても良い。こ
の場合、第4図に示すように可飽和リアクトルt、15
)のコアの磁化状態をスイッチング前の状態に戻す磁界
f(’nの大きさか可飽和リアクトル(9)00のコア
の磁化状態をスイッチング前の状態に戻す磁界HRの大
きさよりも小さくなる。したがって、9]飽和リアクト
ルQ1のコアの磁束密度変化量ΔB′か他のiJ飽和リ
アクトル(9)C0のコアの磁束密度変化量ΔBよりも
小さくなるからである。
また、磁界HRは磁路長lとして(2)式で示されるの
で、リセット巻線09)の直流電流・ n’−Id  
     ・・・・・(2)〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、負荷に近い可飽和リ
アクトルのコアの磁束密度変化量ΔBを低減したので、
1パルス当り、単位体積当りの鉄損か低減される。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す構成図、第2図は第
1図におけるパルス圧縮の状態を示す説明図、第3図は
この発明の他の実施例を示す構成図、第4図は第3図に
おける可飽和リアクトルのコアの磁界の状態を示す説明
図、第5図は従来の磁気パルス圧縮回路を示す構成図、
第6因は第5図におけるパルス圧縮の状態を示す説明図
である。 図において、(6)〜(8)、0勺はコンデンサ、(9
) C1O(l旬は可飽和リアクトル、Qη〜0りはリ
セット巻線である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許出願人 工業技術院長飯塚幸三 1、 事件の表示  特願昭63−137513号2.
 発明の名称  磁気パルス圧縮回路3、 補正をする
者 氏名   工業技術院 研究関発宮室 電話03(+501) 1511内線4611〜24、
補正の対象 (1)明細書の発明の詳細な説明の欄。 (2)図 面 5、補正の内容 (1)明細書第13頁第1行のr Irl Id Jを
rIrlJと訂正する。 (2)図面第1図及び第3図を別紙の通り訂正する。 6、添付書類の目録 (1)第1図及び第3図訂正図面    各1通以  

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)可飽和リアクトルとコンデンサからなる回路を複
    数段接続してパルス圧縮を行うものにおいて、少なくと
    も最終段の上記可飽和リアクトルのコアのパルス圧縮に
    おける磁束密度の変化量が先にパルス圧縮を行う前段の
    上記可飽和リアクトルのコアの磁束密度の変化量より小
    さくなるように構成されていることを特徴とする磁気パ
    ルス圧縮回路。
  2. (2)可飽和リアクトルとコンデンサとからなる回路を
    複数段接続してパルス圧縮を行うものにおいて、少なく
    とも最終段の上記可飽和リアクトルのパルス圧縮におけ
    る磁束密度の変化量を、先にパルス圧縮を行う前段の上
    記可飽和リアクトルのコアの磁束密度の変化量より小さ
    くし、上記各可飽和リアクトルのパルス圧縮における磁
    束と逆向きの磁束を発生させるリセット巻線を上記各可
    飽和リアクトルに備えたことを特徴とする磁気パルス圧
    縮回路。
JP63137513A 1988-06-06 1988-06-06 磁気パルス圧縮回路 Expired - Lifetime JP2560215B2 (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6248274A (ja) * 1985-08-27 1987-03-02 Nec Corp パルス圧縮回路
JPS62134269U (ja) * 1986-02-17 1987-08-24

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS62134269U (ja) * 1986-02-17 1987-08-24

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