JPH0196909A - Saturable inductor and manufacture thereof and pulse laser exciting power source device using saturable inductor - Google Patents

Saturable inductor and manufacture thereof and pulse laser exciting power source device using saturable inductor

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JPH0196909A
JPH0196909A JP25527687A JP25527687A JPH0196909A JP H0196909 A JPH0196909 A JP H0196909A JP 25527687 A JP25527687 A JP 25527687A JP 25527687 A JP25527687 A JP 25527687A JP H0196909 A JPH0196909 A JP H0196909A
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heat
treated
inductor
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實 小原
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船越 克己
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Abstract

PURPOSE:To improve magnetic characteristics and make a pulse laser exciting power source device have excellent performance and reduce the cost as well, by treating an amorphous metal with heat in such a way that flexibility to perform winding can be still held by the amorphous metal, even though its brittleness gets worse to a certain extent and after that, winding the amorphous metal by laminating materials on the metal. CONSTITUTION:An amorphous metal is treated with heat in such a way the crack and the like does not develop in the amorphous metal when winding is performed in a state that thin films made of polyester are laminated on the amorphous metal. 4 high electric potential conductor plate is placed at a center and is interposed between two sheets of earth conductor plates 3a and 3b so as to realize stability and low inductance to high voltage. Respective capacitors C1-C3, for example, are composed by connecting in parallel a plurality of ceramic capacitors and the like having low residual inductance respectively. In this way, a plurality of energy oscillation shifting circuits are connected in series and a magnetic pulse compression equipment can be composed by using saturable inductor as an inductor in the circuit and by unifying electrostatic capacity of the capacitors C1-C3 and further, by making saturated inductance of the saturable inductor decrease gradually.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は可飽和インダクタに係り、特に、昇圧トランス
の後段に縦続的に接続される形式のものに関する。また
、この可飽和インダクタを用いたパルスレーザ励起電源
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a saturable inductor, and particularly to one that is connected in series after a step-up transformer. The present invention also relates to a pulsed laser excitation power supply device using this saturable inductor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

パルスレーザ励起電源装置等に用いられる可飽和インダ
クタとしては、帯状のアモルファス金属に絶縁材を重ね
て巻回したものが知られている。
As a saturable inductor used in a pulsed laser excitation power supply device or the like, one in which an insulating material is layered and wound around a band-shaped amorphous metal is known.

アモルファス金属を使用する理由は、アモルファス金属
が低鉄損、高飽和磁束密度、高角型性(高透磁率)とい
う特性を有し、インダクタの小型化、高性能化を図るこ
とができるからである。
The reason for using amorphous metal is that it has the characteristics of low iron loss, high saturation magnetic flux density, and high angularity (high magnetic permeability), making it possible to miniaturize and improve the performance of inductors. .

しかし、一般にアモルファス磁性材料は、その製造のた
めの急冷時、あるいは加工時に生じる歪みにより、大幅
に磁気特性が劣化してしまうので、磁気特性を改善する
ため、結晶化温度以下で、かつ、キュリー温度近傍で歪
み取りの熱処理を施すことが必要とされている。この熱
処理には、温度と時間が関係するが、温度としては、例
えばアライドシグナル社製アモルファス磁性合金(商品
名メトグラス)では、300〜500℃の範囲であり、
特に、メトグラス260552型アモルファス金属(以
下、単にS2型という)では約400℃、メトグラス2
60SSC型子モルファス金属(以下、単にSC型とい
う)では約365℃程度の温度が必要とされている。
However, in general, the magnetic properties of amorphous magnetic materials are significantly deteriorated due to the strain that occurs during rapid cooling during manufacturing or during processing. It is necessary to perform a heat treatment to remove distortion at a temperature near that temperature. This heat treatment is related to temperature and time, and for example, in the case of Allied Signal's amorphous magnetic alloy (trade name: Metoglas), the temperature is in the range of 300 to 500°C.
In particular, Metglas 260552 type amorphous metal (hereinafter simply referred to as S2 type) has a temperature of approximately 400°C.
60SSC type amorphous metal (hereinafter simply referred to as SC type) requires a temperature of about 365°C.

ところで、このような熱処理を施すと、アモルファス金
属の脆化が進み、割れやすくなるといった特性がある。
By the way, when such heat treatment is applied, the amorphous metal becomes brittle and becomes more likely to break.

従って、アモルファス金属を巻きコアとして用いて可飽
和インダクタを製造する場合、アモルファス金属をあら
かじめキュリー温度近傍で熱処理してから、改めて絶縁
材を重ねて巻回することは難しい。
Therefore, when manufacturing a saturable inductor using an amorphous metal as a wound core, it is difficult to heat-treat the amorphous metal in advance near the Curie temperature and then wrap the insulating material again.

このため従来は、未熱処理の帯状アモルファス金属に絶
縁材を重ねて巻回してから前記条件の熱処理を施して製
造せざるを得なかった。
For this reason, in the past, it was necessary to manufacture a non-heat-treated amorphous metal band by overlapping and winding an insulating material and then subjecting it to heat treatment under the above conditions.

この結果、熱処理の際に絶縁材にも熱が加えられるため
、耐熱性の優れたものが必要となり、従来は耐熱性の高
いポリイミド(例えば、デュポン・ファーイースト日本
文社製、商品名「カプトン」)のシートを使用して対処
している。
As a result, heat is applied to the insulation material during heat treatment, so a material with excellent heat resistance is required. ”) is being used to deal with this issue.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、前記した製造方法では、熱処理における帯状ア
モルファス金属とポリイミドシートの熱膨張差で生ずる
歪みにより影響されて、所期の磁気特性が十分に得られ
ないという問題がある。特に、B−H特性における角型
性の改善が不十分で、また、飽和磁束密度△Bも所期の
値を得られず、小型、高性能の可飽和インダクタンスが
得られない。
However, the above-described manufacturing method has a problem in that desired magnetic properties cannot be sufficiently obtained due to distortion caused by the difference in thermal expansion between the band-shaped amorphous metal and the polyimide sheet during heat treatment. In particular, the squareness in the B-H characteristic is not sufficiently improved, and the saturation magnetic flux density ΔB cannot be obtained at the desired value, making it impossible to obtain a small, high-performance saturable inductance.

また、前記したポリイミドは極めて高価で、これを用い
た可飽和インダクタンスのコストが高くなるという問題
もある。
Furthermore, the above-mentioned polyimide is extremely expensive, and there is also the problem that the cost of the saturable inductance using it is high.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、磁
気特性に優れ、また、耐熱性が低い安価な絶縁材を用い
て構成でき、コストを引き下げることができるようにし
た可飽和インダクタ及びその製造方法を提供し、あわせ
てこの可飽和インダクタを用いたパルスレーザ励起電源
装置を提供することを技術的課題とする。
The present invention has been made in view of these problems, and provides a saturable inductor and a saturable inductor that have excellent magnetic properties and can be constructed using an inexpensive insulating material with low heat resistance, thereby reducing costs. The technical object of the present invention is to provide a method for manufacturing the saturable inductor, and also to provide a pulse laser excitation power supply device using this saturable inductor.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

前記したように、アモルファス金属は結晶化温度以下で
、かつ、キュリー温度近傍で歪み取りの熱処理を施さな
ければ、十分な磁気特性が得られないとされているが、
実験の結果、必ずしも前記のような温度以下で熱処理し
た場合でも優れた磁気特性が得られることが判明した。
As mentioned above, it is said that sufficient magnetic properties cannot be obtained from amorphous metals unless they are heat-treated to remove strain at a temperature below the crystallization temperature and near the Curie temperature.
As a result of experiments, it has been found that excellent magnetic properties can be obtained even when heat treatment is performed at a temperature lower than the above-mentioned temperature.

また、比較的低温で熱処理した場合には脆化がそれほど
進行しないことが明らかとなった。
Furthermore, it has become clear that embrittlement does not progress much when heat treated at a relatively low temperature.

本発明はこのようなアモルファス金属の物理特性に着目
したものであり、可飽和インダクタを以下のような方法
で製造した。
The present invention focuses on the physical properties of such amorphous metal, and a saturable inductor was manufactured by the following method.

即ち、本発明の方法は、アモルファス金属を、その脆性
が進行しても未だなお巻回可能な可撓性を保持しうる範
囲内で熱処理した後、この熱処理済のアモルファス金属
に絶縁材を重ねて巻回して可飽和インダクタを製造する
方法である。
That is, the method of the present invention heat-treats the amorphous metal within a range that allows it to still maintain the flexibility to be wound even if its brittleness progresses, and then overlays the insulating material on the heat-treated amorphous metal. This is a method of manufacturing a saturable inductor by winding the inductor.

ここで、所定長さを有する厚さtのアモルファス金属を
湾曲させて、この湾曲により破壊される直前における湾
曲したアモルファス金属の外径をLとし、 曲率半径をr  (r −(L−t ) /2)とした
場合、次の式 %式%) で表されるみかけの脆化度(ξf)が0.025以上、
好ましくは0.03以上、さらに好ましくは0.035
以上である条件下で、前記熱処理が行われるとき、アモ
ルファス金属において、その層性が進行しても未だなお
巻回可能な可撓性を保持しうる範囲内に止どまることが
確認された。
Here, an amorphous metal having a predetermined length and a thickness t is curved, and the outer diameter of the curved amorphous metal just before it is destroyed by this curving is L, and the radius of curvature is r (r - (L-t) /2), the apparent degree of embrittlement (ξf) expressed by the following formula (%) is 0.025 or more,
Preferably 0.03 or more, more preferably 0.035
It was confirmed that when the heat treatment is performed under the above conditions, the amorphous metal remains within a range where it can still maintain flexibility to allow winding, even if its layered property progresses. .

熱処理の具体的条件としては、例えば250°C〜45
0℃好適には3008C〜350℃で2時間以内の熱処
理をすることが例示できる。
Specific conditions for heat treatment include, for example, 250°C to 45°C.
An example of this is heat treatment at 0°C, preferably 3008C to 350°C, for up to 2 hours.

また、前記熱処理が、磁場中で行われるとき、アモルフ
ァス金属の磁気特性は更に向上する。
Moreover, when the heat treatment is performed in a magnetic field, the magnetic properties of the amorphous metal are further improved.

前記アモルファス金属としては組成で例えば、Fe−B
−6i−C系、Fe−C0・B−8i系、Fe−B−8
i系、Fe−B4Si−Cr系、Fe−N1−Mo−B
系、CO・Fe−Ni −MO・B−8i系、co−F
e−Ni −B−8i系のもの等が例示される。
The amorphous metal has a composition such as Fe-B
-6i-C system, Fe-C0/B-8i system, Fe-B-8
i series, Fe-B4Si-Cr series, Fe-N1-Mo-B
system, CO/Fe-Ni -MO/B-8i system, co-F
Examples include those based on e-Ni-B-8i.

そして、パルスレーザ励起電源装置は、昇圧トランスT
I、この昇圧トランスT1に電源を断続的に接続するた
めのパルススイッチ手段SW1及び前記昇圧トランスの
出力に縦続的に接続され各々可飽和インダクタSLI・
SL2・SL3とエネルギ蓄積コンデンサC2・C3・
C4とを有する複数のパルス圧縮回路を具備し、前記可
飽和インダクタは、脆性が進行しても未だなお巻回可能
な可撓性を保持しうる範囲内で熱処理した後、この熱処
理済のアモルファス金属に、絶縁材を重ねて巻回して構
成した。
The pulse laser excitation power supply device includes a step-up transformer T
I, a pulse switch means SW1 for intermittently connecting a power supply to the step-up transformer T1, and a saturable inductor SLI connected in series to the output of the step-up transformer, respectively.
SL2, SL3 and energy storage capacitors C2, C3,
C4, and the saturable inductor is heat-treated within a range that can still maintain the flexibility to be wound even if brittleness progresses, and then the heat-treated amorphous inductor is It is constructed by layering and winding insulating material around metal.

〔作用〕[Effect]

本発明最大の特徴はアモルファス金属をコイル状に巻回
した状態で熱処理するのではなく、アモルファス金属単
体を、その脆性が進行しても未だなお巻回可能な可撓性
を保持しうる範囲内で熱処理した後、絶縁材を重ねて巻
回することにある。
The greatest feature of the present invention is that the amorphous metal is not heat-treated while being wound into a coil, but within a range where the amorphous metal alone can still maintain the flexibility to be wound even if its brittleness progresses. After heat treatment, the insulation material is layered and wound.

従って、絶縁材の選択に際して、従来のように耐熱性を
考慮しなくてもよく、合成樹脂の他、紙やゴム等も用い
ることができる。合成樹脂としては、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリメチルブテン、ポリメチルペンテン
、といったポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブテンテレフタレート、といったポリエステル
、ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12等のポリア
ミド、ポリ塩化ビニル、ABSの他各種合成樹脂を使用
できる。そして、具体的には可飽和インダクタに要求さ
れる性能に応じて、誘電率、絶縁抵抗、耐候性等を勘案
して選定するのがよい。また、ここで重要なことは、絶
縁材の選択の幅が広がったことで、廉価な絶縁材を使用
できるようになったことである。
Therefore, when selecting an insulating material, there is no need to consider heat resistance as in the conventional case, and paper, rubber, etc. can be used in addition to synthetic resin. Synthetic resins include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polymethylbutene, and polymethylpentene, polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutene terephthalate, polyamides such as nylon 6, nylon 11, and nylon 12, polyvinyl chloride, ABS, and various other synthetic resins. Resin can be used. Specifically, it is preferable to select the material in accordance with the performance required of the saturable inductor, taking into consideration the dielectric constant, insulation resistance, weather resistance, etc. Also, what is important here is that the range of choices for insulating materials has expanded, making it possible to use inexpensive insulating materials.

また、本発明おいては、従来のようにアモルファス金属
をコイル状に巻回した状態で熱処理するものでないため
、熱処理の際、アモルファス金属と絶縁材の熱膨張差で
生ずる歪みにより所期の磁気特性が十分に得られないと
いう問題が無い。これにより、アモルファス金属の特性
として、とりわけB−H特性における角型性(透磁率)
の改善をはかることができる。
In addition, in the present invention, unlike conventional methods, the amorphous metal is not heat-treated while being wound into a coil, so during the heat treatment, the desired magnetic There is no problem of not being able to obtain sufficient characteristics. This improves the squareness (magnetic permeability) of amorphous metals, especially the B-H characteristics.
can be improved.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例を第1図ないし第8図に基づいて説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 8.

この実施例は、巻きコアたる帯状アモルファス金属を、
その脆性が進行しても未だなお巻回可能な可撓性を保持
しうる範囲内で熱処理した後、この熱処理済のアモルフ
ァス金属に絶縁材としてポリエステル製薄膜を重ねて巻
回するものである。
In this example, the band-shaped amorphous metal serving as the winding core is
After heat-treating the metal within a range that allows it to remain flexible enough to be wound even if its brittleness progresses, a polyester thin film is layered on the heat-treated amorphous metal as an insulating material and wound.

ここで問題となるのは、アモルファス金属にポリエステ
ル製薄膜を重ねた状態で巻回するときにアモルファス金
属に亀裂等が生じない程度にまで熱処理することにある
The problem here lies in heat-treating the amorphous metal to such an extent that no cracks or the like occur in the amorphous metal when the polyester thin film is superimposed on the amorphous metal and wound.

みかけの脆性度は、第2図に示すように、圧縮試験機の
両腕間に所定長さの板状のアモルファス金属試料の両端
を挟持するとともに、両腕を接近させ、試料を湾曲させ
ることによって計測する。
The apparent degree of brittleness is determined by holding both ends of a plate-shaped amorphous metal sample of a predetermined length between the arms of a compression testing machine, bringing the arms close together, and bending the sample, as shown in Figure 2. Measured by.

このとき試料の厚さをt1曲率半径をrlこの湾曲によ
り破壊される直前における湾曲したアモルファス金属の
外径(両腕間の距離)をLとすると、みかけの脆性度合
(ξf)は、 ξf =t /(L−t ) となる。
At this time, if the thickness of the sample is t1 the radius of curvature is rl and the outer diameter (distance between both arms) of the curved amorphous metal just before it is destroyed by this curvature is L, then the apparent degree of brittleness (ξf) is: ξf = t/(L-t).

また、破壊時の曲率半径(r)は、 r=(L−t)/2 で示される。In addition, the radius of curvature (r) at the time of destruction is r=(L-t)/2 It is indicated by.

以下、アモルファス金属試料を熱処理した実験結果につ
き説明する。
Below, the results of an experiment in which an amorphous metal sample was heat treated will be explained.

〈実施例1〉 第1図は加熱温度及び加熱時間を変えてメトグラス26
05S2(S2型)アモルファス金属の脆性(ξf)の
変化をプロットしたものであり、加熱温度を適宜変えて
、10分間熱処理し、あるいは加熱温度及び加熱時間を
夫々、260℃2時間加熱・ 300’l: 2時間加
熱・ 300″’CI4時間加熱・ 315℃2時間加
熱・ 315℃6時間加熱、として測定した。
<Example 1> Figure 1 shows how Metglas 26 was heated by changing the heating temperature and heating time.
This is a plot of the change in brittleness (ξf) of 05S2 (S2 type) amorphous metal, which was heat treated for 10 minutes by changing the heating temperature appropriately, or heated for 2 hours at 260°C for 300'. l: Measured by heating for 2 hours, heating at 300''CI for 4 hours, heating at 315°C for 2 hours, and heating at 315°C for 6 hours.

この結果、260℃2時間加熱・300℃2時間加熱・
 300℃14時間加熱・ 315℃2時間加熱・ 3
1’5℃6時間加熱したものはいずれも巻回可能な可撓
性を保留していることが確認された。
As a result, heating at 260℃ for 2 hours, heating at 300℃ for 2 hours,
Heating at 300°C for 14 hours / Heating at 315°C for 2 hours / 3
It was confirmed that all the products heated at 1'5°C for 6 hours retained flexibility to allow winding.

続いて、加熱温度と磁気特性との関係を実験したところ
第3図(A)〜(C)に示す結果を得た。図中縦軸は磁
束密度(ガウス)を示し、横軸は磁場(エルステッド)
を示す。
Subsequently, an experiment was conducted to examine the relationship between heating temperature and magnetic properties, and the results shown in FIGS. 3(A) to 3(C) were obtained. In the figure, the vertical axis shows the magnetic flux density (Gauss), and the horizontal axis shows the magnetic field (Oersted).
shows.

参考例として、S2型アモルファス金属を熱処理せず、
これに6μのポリエステルシートを介挿して800層に
巻回し、さらに20エルステツドの磁場中で測定した。
As a reference example, S2 type amorphous metal was not heat treated,
A 6 μm polyester sheet was inserted into this and wound into 800 layers, and measurements were further carried out in a magnetic field of 20 oersteds.

実験結果を第3図(A)に示す。The experimental results are shown in FIG. 3(A).

この特性では、可飽和インダクタの機能をなすも未だ不
十分であり、さらに小型化、高効率化のため性能の向上
を図る必要がある。
Although this characteristic functions as a saturable inductor, it is still insufficient, and it is necessary to improve the performance in order to further reduce the size and increase efficiency.

次に、S2型アモルファス金属を315℃で2時間、2
00e磁場中のN、雰囲気中で加熱処理した後、測定し
たところ、可飽和インダクタに要求される、性能の向上
した磁気特性が得られた。実験結果を第3図(B)に示
す。
Next, the S2 type amorphous metal was heated at 315°C for 2 hours.
After heat treatment in an atmosphere of N in a 00e magnetic field, measurements showed that magnetic properties with improved performance required for a saturable inductor were obtained. The experimental results are shown in FIG. 3(B).

前記第3図(B)に示す条件で82型アモルファス金属
を、熱処理を行った後、このS2型アモルファス金属に
6μのポリエステルシートを介挿して幅2.54cm、
内径4 am、外径8.97cmで800層に巻回し、
測定したところ優れた磁気特性が得られた。
After heat-treating the 82-type amorphous metal under the conditions shown in FIG. 3(B), a 6μ polyester sheet was inserted into the S2-type amorphous metal to give a width of 2.54 cm.
Wound in 800 layers with an inner diameter of 4 am and an outer diameter of 8.97 cm.
When measured, excellent magnetic properties were obtained.

実験結果を第3図(C)に示す。The experimental results are shown in FIG. 3(C).

〈実施例2〉 26053C(以下SC型と略称する)アモルファス金
属の加熱温度及び加熱時間と磁気特性との関係を実験し
たところ第3図(D)〜(G)に示す結果を得た。
<Example 2> An experiment was conducted to examine the relationship between the heating temperature and heating time and magnetic properties of 26053C (hereinafter abbreviated as SC type) amorphous metal, and the results shown in FIGS. 3(D) to 3(G) were obtained.

参考例として、SC型アモルファス金属を熱処理せず、
これにポリエステルシートを介挿して800層に巻回し
、さらに20エルステツドの磁場中で測定した。実験結
果を第3図(D)に示す。この特性では、可飽和インダ
クタの機能をなすも未だ不十分であり、さらに小型化、
高効率化のため性能の向上を図る必要がある。
As a reference example, SC type amorphous metal is not heat treated,
A polyester sheet was interposed therebetween and wound into 800 layers, and further measurements were taken in a magnetic field of 20 oersteds. The experimental results are shown in FIG. 3(D). Although this characteristic functions as a saturable inductor, it is still insufficient, and further miniaturization and
It is necessary to improve performance in order to increase efficiency.

次に、SC型アモルファス金属を300 ’Cで2時間
、200e磁場中のN1雰囲気中で加熱処理し、20エ
ルステツドの磁場中で測定したところ、可飽和インダク
タに要求される、さらに性能の向上した磁気特性が得ら
れた。実験結果を第3図(E)に示す。
Next, the SC type amorphous metal was heat treated at 300'C for 2 hours in an N1 atmosphere in a 200e magnetic field, and measured in a 20 Oe magnetic field. Magnetic properties were obtained. The experimental results are shown in FIG. 3(E).

SC型アモルファス金属を315℃で、200e磁場中
のN、雰囲気中にて2時間加熱処理し、測定したところ
、前記第3図(E)に示した磁気特性よりも更に良好な
特性が得られた。実験結果を第3図(F)に示す。
SC type amorphous metal was heat treated at 315°C for 2 hours in a 200e magnetic field with N atmosphere and measured, and it was found that magnetic properties even better than those shown in Figure 3 (E) were obtained. Ta. The experimental results are shown in FIG. 3(F).

前記第3図(F)に示す条件でSC型アモルファス金属
を熱処理し、このSC型アモルファス金属に6μのポリ
エステルシートを介挿して幅2.54cm1内径4 c
tn、外径8.33cmで800層に巻回したものを測
定したところ、可飽和インダクタに要求される充分な磁
気特性が得られた。実験結果を第3図(G)に示す。
The SC type amorphous metal was heat treated under the conditions shown in FIG. 3(F) above, and a 6 μm polyester sheet was inserted into the SC type amorphous metal to form a sheet with a width of 2.54 cm and an inner diameter of 4 cm.
tn, outer diameter 8.33 cm, and wound in 800 layers, sufficient magnetic properties required for a saturable inductor were obtained. The experimental results are shown in Figure 3 (G).

以上、第1及び第2の実施例から、300℃で2時間以
下の加熱では脆化は殆ど進行しない一方、磁気特性は相
当に改善され、実用に耐えることが明らかとなった。
As described above, from the first and second examples, it has become clear that heating at 300° C. for 2 hours or less hardly causes embrittlement, while the magnetic properties are considerably improved and can withstand practical use.

このように、300℃ないし315℃で2時間以下の熱
処理をしたアモルファス金属をポリエステルシートに重
ねてコイル状に巻回して、可飽和インダフタを構成した
ものである。
In this way, the amorphous metal heat-treated at 300° C. to 315° C. for 2 hours or less is layered on a polyester sheet and wound into a coil to form a saturable inductor.

絶縁材2は従来のものと異なり耐熱性が要求されること
はないため、電気的特性と耐候性等が条件に合致すれば
、実施例で使用したポリエステルシートの他、あらゆる
シート状材料を使用することができる。
Unlike conventional insulation materials, heat resistance is not required for insulation material 2, so any sheet material other than the polyester sheet used in the example can be used as long as the electrical properties and weather resistance meet the conditions. can do.

第4図は、前記構成になる可飽和インダクタを用いた高
速繰り返しパルスレーザ励起電源装置の電気的構成を示
す。同図の装置は充電電源PS。
FIG. 4 shows the electrical configuration of a high-speed repetitive pulse laser excitation power supply device using the saturable inductor having the above configuration. The device in the figure is a charging power supply PS.

充電電源PSに接続されたSCHのような半導体スイッ
チ素子SW1エネルギ蓄積コンデンサC!、半導体スイ
ッチ素子SWの両端にコンデンサCIを介して1次コイ
ルが接続された昇圧トランスTI、この昇圧トランスT
Iの2次コイルに縦続接続された可飽和インダクタSL
I、SL2.SL3及びコンデンサCI、C2,C3で
構成され、それにマキシマ−レーザのようなレーザ負荷
L Dが接続されている。第5図は第4図の装置に使用
されているパルス圧縮回路の具体的構成を示す。パルス
圧縮回路は第5図に示されるように、高電圧に対する安
定性と低インダクタンスを実現するために、高電位導体
板を中央に置き、これを2枚のアース導体板3a、 3
bによりはさみ込む構造となっている。各コンデンサC
1,C2,C3は例えば夫々残留インダクタンスの小さ
いセラミックコンデンサ等を複数個並列接続することに
より構成される。
A semiconductor switch element SW1, such as SCH, connected to the charging power supply PS, an energy storage capacitor C! , a step-up transformer TI in which a primary coil is connected to both ends of a semiconductor switch element SW via a capacitor CI;
A saturable inductor SL cascaded to the secondary coil of I
I, SL2. It consists of SL3 and capacitors CI, C2, and C3, and a laser load LD such as a maximer laser is connected to it. FIG. 5 shows a specific configuration of the pulse compression circuit used in the device shown in FIG. As shown in Fig. 5, the pulse compression circuit places a high potential conductor plate in the center and connects it to two ground conductor plates 3a, 3 in order to achieve stability against high voltage and low inductance.
It has a structure in which it is sandwiched by b. Each capacitor C
1, C2, and C3 are each constructed by connecting in parallel a plurality of ceramic capacitors each having a small residual inductance, for example.

なお、昇圧トランスTIの1次コイル側に接続されるエ
ネルギ蓄積コンデンサCIとしては例えばオイルコンデ
ンサ等が使用できる。各可飽和インダクタSLI、SL
2.SL3にはこれらに近接させて冷却ファン5a、 
5b、 5cが夫々設けられている。なお、前記可飽和
インダクタSLI、SL2、SLa液冷としてもよいこ
とは勿論である。
Note that, for example, an oil capacitor or the like can be used as the energy storage capacitor CI connected to the primary coil side of the step-up transformer TI. Each saturable inductor SLI, SL
2. SL3 has cooling fans 5a,
5b and 5c are provided respectively. It goes without saying that the saturable inductors SLI, SL2, and SLa may be liquid-cooled.

前記各可飽和インダクタSLI、SL2.SL3は前記
した方法により製造されており、これらは前記した磁心
を各々所望の数だけ使用し、かつ、コイルの巻き線数を
適切に選択することにより飽和時のインダクタンス5L
satが例えば順次小さくなるように構成される。
Each of the saturable inductors SLI, SL2 . SL3 is manufactured by the method described above, and by using the desired number of each of the magnetic cores described above and appropriately selecting the number of turns of the coil, the inductance at saturation can be reduced to 5L.
For example, the configuration is such that sat becomes smaller sequentially.

以上のようにして構成された高速繰り返しパルスレーザ
励起電源装置の動作を説明する。まず高電圧の充電電源
PSでエネルギ蓄積コンデンサC1をV cl(電圧)
に充電しておき、半導体スイッチSWのゲートを外部か
らトリガすることによりこの半導体スイッチSWを導通
させる。これにより、コンデンサCtの電荷が昇圧トラ
ンスTIを介してコンデンサC2へ移乗する。
The operation of the high-speed repetitive pulse laser excitation power supply device configured as described above will be explained. First, the energy storage capacitor C1 is set to V cl (voltage) using the high voltage charging power supply PS.
By charging the semiconductor switch SW and triggering the gate of the semiconductor switch SW from the outside, the semiconductor switch SW is made conductive. As a result, the charge on the capacitor Ct is transferred to the capacitor C2 via the step-up transformer TI.

ここで、可飽和インダクタSLIはこの間未飽和状態に
あり、高インダクタンスとなるため、コンデンサC2の
電荷はほとんどコンデンサC3へ流出されることはない
。一方、コンデンサC2の電圧がV C2maxに達す
ると可飽和インダクタSL!は飽和状態になり、急激に
インダクタンスが低下するように設計されている。これ
により、コンデンサC2に蓄積された電荷は、コンデン
サCtへ戻らず、コンデンサC2、可飽和インダクタS
L1及びコンデンサC3によって構成される回路の時定
数τ1に従ってコンデンサC3へ移乗し、11時間経過
後のコンデンサC3の電圧が最大電圧V C3maxに
達する。この時、時定数τ1は次式%式% ここで、S L l5atは可飽和インダクタSLIの
飽和インダクタンスである。上式で表される時定数τ1
の時間の間、可飽和インダクタSL2は未飽和状態にあ
り、コンデンサC2に蓄積された電荷はコンデンサC4
へ流れ込まず、はとんどコンデンサC3に移乗する。そ
して、コンデンサC3の電圧がv c3maxに達する
と、可飽和インダクタSL2が急激に飽和するが、ここ
で可飽和インダクタSL2の飽和インダクタンスを可飽
和インダクタSLIのそれより小さくしておくことによ
り、コンデンサC3、可飽和インダクタSL2、および
コンデンサC4によって構成される回路の時定数τ2に
従ってコンデンサC3に蓄積されたエネルギを有効にコ
ンデンサC4へ移乗させるとともに、パルス幅を圧縮す
ることが可能となる。
Here, the saturable inductor SLI is in an unsaturated state during this period and has a high inductance, so that almost no charge in the capacitor C2 is drained to the capacitor C3. On the other hand, when the voltage of capacitor C2 reaches VC2max, saturable inductor SL! is designed so that it reaches a saturated state and the inductance drops rapidly. As a result, the charge accumulated in the capacitor C2 does not return to the capacitor Ct, and the charge accumulated in the capacitor C2 and the saturable inductor S
The voltage is transferred to the capacitor C3 according to the time constant τ1 of the circuit constituted by L1 and the capacitor C3, and the voltage of the capacitor C3 reaches the maximum voltage V C3max after 11 hours have elapsed. At this time, the time constant τ1 is expressed by the following formula % Formula % Here, S L l5at is the saturation inductance of the saturable inductor SLI. Time constant τ1 expressed by the above formula
During the time period, saturable inductor SL2 is in an unsaturated state, and the charge stored in capacitor C2 is transferred to capacitor C4.
Instead of flowing into the capacitor C3, most of it is transferred to the capacitor C3. Then, when the voltage of capacitor C3 reaches vc3max, saturable inductor SL2 suddenly becomes saturated, but by making the saturable inductance of saturable inductor SL2 smaller than that of saturable inductor SLI, capacitor C3 , saturable inductor SL2, and capacitor C4, the energy stored in capacitor C3 can be effectively transferred to capacitor C4, and the pulse width can be compressed.

この場合、時定数τ2は次式で表される。In this case, the time constant τ2 is expressed by the following equation.

τ2=π−r [5L2satx (C3x C4)/
(Ca+ C4)]ここで、S L 2satは可飽和
インダクタSL2の飽和インダクタンスである。
τ2=π−r [5L2satx (C3x C4)/
(Ca+C4)] Here, S L 2sat is the saturation inductance of the saturable inductor SL2.

同様に、コンデンサC3の電荷が完全にコンデンサC4
に移乗するまで可飽和インダクタSL3が未飽和状態を
保ち、エネルギの移乗がおこなわれコンデンサC4の電
圧が最大になった時点で可飽和インダクタSL3が飽和
し、コンデンサc4に蓄積されたエネ゛ルギが負荷LD
へ流れ込む。
Similarly, the charge on capacitor C3 is completely reduced to capacitor C4.
The saturable inductor SL3 remains in an unsaturated state until the energy is transferred to Load LD
flows into.

なお、電源装置の出力インピーダンスZ outは、Z
out = 2 ff(S L 3sat/ C4)で
表され、可飽和インダクタSL3の形状を考慮すること
により、その飽和インダクタンス5L3satは数10
nHと小さくすることができるから出力インピーダンス
Zoutを1Ω以下にすることが可能である。
Note that the output impedance Z out of the power supply device is Z
out = 2 ff (S L 3sat/C4), and by considering the shape of the saturable inductor SL3, its saturation inductance 5L3sat is expressed as the number 10.
Since the output impedance Zout can be made as small as nH, it is possible to make the output impedance Zout 1Ω or less.

このように、エネルギ共振移乗回路を複数個直列に接続
し、回路中のインダクタとして可飽和インダクタを使用
し、コンデンサCI 、C2、C3はの静電容量を同一
にし、かつ可飽和インダクタの飽和インダクタンスを次
第に減少させることにより、磁気パルス圧縮装置を構成
することが可能となり、エネルギを効率よく伝達させる
とともに、インピーダンスを類火低下させ、かつパルス
幅の圧縮が可能となる。さらにパルス電源の出力インピ
ーダンスをエキシマ−レーザの低い放電インピーダンス
に整合させることができる。
In this way, multiple energy resonant transfer circuits are connected in series, a saturable inductor is used as the inductor in the circuit, the capacitances of capacitors CI, C2, and C3 are made the same, and the saturated inductance of the saturable inductor is By gradually decreasing , it becomes possible to construct a magnetic pulse compression device, which allows efficient energy transmission, lowers impedance, and compresses pulse width. Furthermore, the output impedance of the pulsed power source can be matched to the low discharge impedance of the excimer laser.

第6図及び第7図は高速繰り返しパルスレーザ励起電源
装置の他の構成例を示す。第6図に示すものは、磁気ア
シスト回路である。パルススイッチとしてサイラトロン
(Thyratron) S Wを用いたものであり、
サイラトロンSWの寿命を延ばす等の保護をさせるため
に可飽和インダクタSLを用いたものである。
FIGS. 6 and 7 show other configuration examples of the high-speed repetitive pulse laser excitation power supply device. What is shown in FIG. 6 is a magnetic assist circuit. It uses a Thyratron SW as a pulse switch,
A saturable inductor SL is used to protect the thyratron SW by extending its life.

第7図に示すものは磁気出力スイッチ(パルス・シャー
プニングスイッチ)として可飽和インダクタSLを備え
る回路である。このインピーダンス回路Zとしては、コ
ンデンサ、又はパルス成形回路(パルス成形線路)を用
いることができる。
The circuit shown in FIG. 7 includes a saturable inductor SL as a magnetic output switch (pulse sharpening switch). As this impedance circuit Z, a capacitor or a pulse shaping circuit (pulse shaping line) can be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明では、アモルファス金属を、その脆性が進行して
も未だなお巻回可能な可撓性を保持しうる範囲内で熱処
理した後、絶縁材を重ねて巻回したため従゛来のように
アモルファス金属をコイル状に巻回した状態で熱処理す
るものと異なり、熱処理の際、アモルファス金属と絶縁
材の熱膨張差で生ずる歪みにより所期の磁気特性が十分
に得られないという問題が無く、これにより、アモルフ
ァス金属の磁気特性、とりわけB−H特性における角型
性(透磁率)の向上をはかることができる。
In the present invention, the amorphous metal is heat-treated within a range that allows it to still maintain the flexibility to be wound even if its brittleness progresses, and then the insulating material is layered and wound. Unlike heat treatment in which metal is wound into a coil, there is no problem that the desired magnetic properties cannot be obtained due to distortion caused by the difference in thermal expansion between the amorphous metal and the insulating material during heat treatment. Accordingly, it is possible to improve the magnetic properties of the amorphous metal, especially the squareness (magnetic permeability) in the B-H properties.

また、絶縁材の選択に際して、従来のように耐熱性を考
慮しなくてもよく、よって、ポリエステル等安価な絶縁
材を用いることができ、インダクタのコストを下げるこ
とができる。
Furthermore, when selecting an insulating material, it is not necessary to consider heat resistance as in the conventional case, and therefore, an inexpensive insulating material such as polyester can be used, and the cost of the inductor can be reduced.

このため、この可飽和インダクタを用いたパルスレーザ
励起電源装置も高性能かつ低コストとすることができる
Therefore, a pulse laser excitation power supply device using this saturable inductor can also have high performance and low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図ないし第8図は本発明の実施例を示し、第1図は
アモルファス金属の加熱温度とみかけの脆化度合いとの
関係を示すグラフ図、第2図はみかけの脆化度合いと破
壊時の曲率半径との関係を計測するための実験装置を示
す側面図、第3図(A)〜(G)はアモルファス金属の
熱処理条件とヒステリシス曲線との関係を示すグラフ図
、第4図は可飽和インダクタを用いたパルスレーザ励起
電源装置の回路図、第5図はパルスレーザ励起電源装置
に用いたパルス圧縮回路の内部構造を示す側面図、第6
図は他のパルスレーザ励起電源装置の回路図、第7図は
その他のパルスレーザ励起電源袋装置の回路図、第8図
は可飽和インダクタの内部構造を示す一部切欠した斜視
図である。 1・・・アモルファス金属、     2・・・絶縁材
、TI・・・昇圧トランス、 SLI、SL2.SL3・・・可飽和インダクタ、ps
・・・充電電源、 CI 、C2、C3、C4・・・コンデンサ、LL・・
・バイパスインダクタ、LD・・・レーザー負荷。 第1図 260552の鰺や・けの脆イ乙展含 然%埋1度(・C) εf−1σ’@295’C 第2図 第3図 (A) 第3図 (B) 第3図 (C) 第3図 (D) 第3図 第3図 (F) 第3図 (G) 第6図 S 第7図 L s
Figures 1 to 8 show examples of the present invention, Figure 1 is a graph showing the relationship between the heating temperature of amorphous metal and the apparent degree of embrittlement, and Figure 2 is a graph showing the relationship between the apparent degree of embrittlement and fracture. 3 (A) to (G) are graphs showing the relationship between heat treatment conditions of amorphous metal and hysteresis curve, and FIG. A circuit diagram of a pulsed laser excitation power supply using a saturable inductor, Fig. 5 is a side view showing the internal structure of a pulse compression circuit used in the pulsed laser excitation power supply, and Fig. 6
7 is a circuit diagram of another pulsed laser excitation power supply bag device, and FIG. 8 is a partially cutaway perspective view showing the internal structure of a saturable inductor. 1... Amorphous metal, 2... Insulating material, TI... Step-up transformer, SLI, SL2. SL3...Saturable inductor, ps
...Charging power supply, CI, C2, C3, C4...Capacitor, LL...
・Bypass inductor, LD...laser load. Fig. 1 260552 brittleness of horse mackerel and salmon % embedding 1 degree (・C) εf-1σ'@295'C Fig. 2 Fig. 3 (A) Fig. 3 (B) Fig. 3 (C) Figure 3 (D) Figure 3 (F) Figure 3 (G) Figure 6 S Figure 7 L s

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)アモルファス金属を、その脆性が進行しても未だ
なお巻回可能な可撓性を保持しうる範囲内で熱処理した
後、この熱処理済のアモルファス金属に絶縁材を重ねて
巻回することを特徴とする可飽和インダクタの製造方法
(1) After heat-treating the amorphous metal to the extent that it can still maintain the flexibility to be wound even if its brittleness progresses, the heat-treated amorphous metal is overlaid with an insulating material and wound. A method for manufacturing a saturable inductor characterized by:
(2)前記熱処理は、所定長さを有する厚さtのアモル
ファス金属を湾曲させて、この湾曲により破壊される直
前における湾曲したアモルファス金属の外径をLとし、 曲率半径をr=(L−t)/2〕とした場 合、次の式 ξf=t/(L−t) で表されるみかけの脆化度(ξf)が0.025以上で
ある条件下で行われることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の可飽和インダクタの製造方法。
(2) In the heat treatment, an amorphous metal having a predetermined length and a thickness t is curved, and L is the outer diameter of the curved amorphous metal just before it is destroyed by this curvature, and the radius of curvature is r = (L- t)/2], the apparent degree of embrittlement (ξf) expressed by the following formula ξf=t/(L-t) is 0.025 or more. A method for manufacturing a saturable inductor according to claim 1.
(3)前記熱処理が、磁場中で行われることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の可飽和インダクタの製造
方法。
(3) The method for manufacturing a saturable inductor according to claim 1, wherein the heat treatment is performed in a magnetic field.
(4)脆性が進行しても未だなお巻回可能な可撓性を保
持しうる範囲内で熱処理した後、この熱処理済のアモル
ファス金属に、絶縁材を重ねて巻回したことを特徴とす
る可飽和インダクタ。
(4) It is characterized in that it has been heat-treated within a range that can still maintain the flexibility to be wound even if brittleness progresses, and then an insulating material is layered and wound around this heat-treated amorphous metal. Saturable inductor.
(5)昇圧トランスと、この昇圧トランスに電源を断続
的に接続するためのパルススイッチ手段と、及び前記昇
圧トランスの出力に直列的に接続された可飽和インダク
タと、並列的に接続されたエネルギ蓄積コンデンサとを
有する複数のパルス圧縮回路を具備し、前記可飽和イン
ダクタは、脆性が進行しても未だなお巻回可能な可撓性
を保持しうる範囲内で熱処理した後、この熱処理済のア
モルファス金属に、絶縁材を重ねて巻回したものである
ことを特徴とするパルスレーザ励起電源装置。
(5) a step-up transformer, a pulse switch means for intermittently connecting a power source to the step-up transformer, a saturable inductor connected in series to the output of the step-up transformer, and an energy source connected in parallel; The saturable inductor is heat-treated within a range that can still maintain flexibility to be wound even if brittleness progresses, and then the heat-treated inductor is A pulsed laser excitation power supply device characterized by being made of an amorphous metal and an insulating material layered and wound.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0383385A (en) * 1989-08-25 1991-04-09 Mitsubishi Electric Corp Pulse laser device
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