JPH02263486A - 高電圧パルス発生用磁性部品 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、エキシマ・レーザ等の放電励起レーザあるい
は加速器等に用いられる高電圧パルス発生用磁性部品に
関するものである。

［従来の技術］ 高電圧パルス発生装置の一例として、エキシマ・レーザ
等の放電励起レーザに用いられている磁気圧縮回路を用
いた回路を第４図に示す。同図において、３１は直流電
源、３２は充電抵抗、３３はサイラトロン、３４はサイ
ラトロン３３のアノード電流の立ち上がり時間を遅らせ
るためのインダクタンス、３５は主コンデンサ、３６は
コンデンサ、３７は可飽和リアクトル、３８は充電用イ
ンダクタンス、３９は配線インダクタンス、４０はピー
キングコンデンサ、４１はＵ■（紫外）予備電離用ギャ
ップ、４２は配線インダクタンス１．４３はレーザ主放
電電極である。本回路の動作については、例えば、１．
５１ｍ１ｌａｎｓｋｉ。

Ｓ、Ｒ，Ｂｙｒｏｎ　ａｎｄ　Ｔ、Ｒ，Ｂｕｒｋｅｓ：
”Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　
ａｎ　ＸｅＣ１１ａｓｅｒ　ｕｓｉｎｇ　ｍａｇｎｅｔ
ｉｃｐｕｌｓｅ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｎ”、Ａｐｐｌ、
ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、４０（７）　、ＩＡｐｒｉｌ　１
９８２．参照。

また、高電圧パルス発生装置の別の一例として、自由電
子レーザ等に用いられる加速器の一種であるインダクシ
ョン・アクセラレータに用いられている高電圧パルス発
生回路の一例を第５図に示す。

同図において、６１は直流電源、６２は充電抵抗、６３
はサイラトロン、６４は主コンデンサ、６５は変圧器、
６６は変圧器５の一次巻線、６７は変圧器６５の二次巻
線、６８はコンデンサ、６９．７１は可飽和リアクトル
、７０はパルス整形回路、７２はアクセラレータ・セル
である。本回路の動作については例えば、Ｄ、Ｂｉｒｘ
、Ｅ、Ｃｏｏｋ、　Ｓ、Ｈａｗｋｉｎｓ、　Ｓ、Ｐｏｏ
ｒ、　Ｌ、Ｒｅｇｉｎａｔｏ。

Ｊ、Ｓｃｈｍｉｄｔ　ａｎｄ　Ｍ、Ｓｍ１ｔｈ：Ｔｈｅ
　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆｍａｇｎｅｔｉｃ　５
ｗ１ｔｃｈｅｓ　ａｓ　ｐｕｌｓｅ　５ｏｕｒｃｅｓ　
ｆｏｒｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　１ｉｎａｃｓ、　ＩＥＥＥ
　Ｔｒａｎｓ、　ｏｎ　ＮｕｃｌｅａｒＳｃｉｅｎｃｅ
　、　Ｖａｔ、　ＭＳ−３０，Ｎｏ、４．　ｐｐ、２７
６３−２７６８参照。

これらの高電圧パルス発生装置に用いられる可飽和リア
クトル、変圧器、アクセラレータ・セル等の磁性部品に
おいては、短パルス磁気特性に優れた非晶質合金等の磁
性薄帯の層間をポリエステルフィルム等の高分子フィル
ムあるいはＭｇＯ等の絶縁材のコーティングにより絶縁
して構成した巻磁心を積み重ねて使用している。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したような高電圧パルス発生用磁性部品においては
、高電圧パルス発生の高繰り返し動作時に磁心損失によ
る発熱が大きな問題となる。

例えば、この発熱により磁心の眉間絶縁材として使用さ
れるポリエステル・フィルム等の高分子シートが破損し
、眉間絶縁が砿れ過電流損失が増大したり、非晶質合金
の磁心を使用した場合には、この発熱により磁気特性の
劣化が起こるという問題があった。

この問題に対して、本発明者らは磁心の径方向の熱伝導
率は上述したような絶縁材が存在するため端面方向の熱
伝導率′に比べ著しく小さいことに着目し、磁心端面を
効率的に冷却する構成を有する高電圧パルス発生用磁性
部品を特願昭６３−１４２４２５号として出願した。

第６図はその一例であり、可飽和リアクトルへの適応例
を示したものである。同図において、８１は入力端もし
くは出力端、８２は同軸円筒導体、８３は出力端もしく
は入力端、８４は油入口、８５は油出口、８６は非晶質
磁性合金薄帯を用い層間に絶縁フィルムもしくは絶縁コ
ーティングを施した巻磁心、８７および８８は磁心８６
を固定するとともに油の流れを遮断する機能を有するリ
ング状絶縁体、８９及び９０は磁心を接触しないように
するとともに、磁心の端面を均一に冷却するためのリン
グ状絶縁体であり、９１は入出力端の絶縁と油をシール
する機構を有する絶縁体である。また、図中、冷却油は
油入口８４から図中矢印の経路で■→■→■→■を流れ
、各磁心の端面を均一に冷却し、油出口８５を経てポン
プにより循環されるものである。

このような構成の高電圧パルス発生用磁性部品では特に
高繰り返し動作時は磁心損失による磁心の温度上昇が大
きく、これを防ぐために冷却油等の冷媒の流速を大とす
ることが必要となる。このため前記磁性部品の冷媒流入
口（前記第６図では油入口８４）における圧力は２ｋｇ
／Ｃｍ’程度以上に設定される。この場合、この磁性部
品に使用される前記非晶質磁性薄帯を用い層間に絶縁フ
ィルムもしくは絶縁コーティングを施した巻磁心は端面
方向の外部圧力により磁心が変形してしまい、極端な場
合には隣合う二つの巻磁心間あるいは磁心と接する構造
物との間に設けられた冷媒の通路（前記第６図では■■
■を遮断してしまい、冷媒の噴出等に至ることもある。

また、冷媒の噴出に至らなくても、前記のように冷媒の
通路が変形することにより、磁心な均一に冷却できなく
なり磁心にヒートスポットが発生するという問題もあっ
た。この磁心のヒートスポットの発生による磁心の磁気
特性変化は特に非晶質磁心を用いたときに著しかった。

前記磁心の端面方向への変形を防止する方法としては、
従来前記巻磁心の端面をワニス含浸処理等により固定す
る方法が用いられてきた。しかし、この場合には含浸処
理により、Ｖη記磁心の端面がワニス等によりコーティ
ングされた状態となり、その部分の冷却が困難となる問
題があった。

さらに、磁心を構成する磁性薄帯として、鉄基非晶質磁
性薄帯を用いた場合には、前記ワニス含浸処理を行うこ
とにより巻磁心に加わる応力により、その磁気特性が著
しく劣化するという問題もあった。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、磁心の端面の冷
却を効率良く行い、しかも磁心の変形を防止する構造を
有する高電圧パルス発生用磁性部品を提供することであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は巻磁心を複数個重ね合わせ、かつ各磁心間に冷
媒を通す流路が設けられている高電圧パルス発生用磁性
部品において、前記磁心の端面間に該端面間を構成する
二つの磁心の少なくとも一方の端面に接触し、該端面の
周方向の間隙を保持する突起部を有するスペーサが設け
られていることを特徴とする高電圧パルス発生用磁性部
品である。

このスペーサより磁心の端面が変形し、冷媒の流路を閉
塞したり、冷媒の部分的な滞留が生じるのを防止できる
。

このスペーサは磁心の外周部から内周方向へ向かう突起
部によって磁心端面の間隙を保持する外周スペーサと磁
心の内周部から外周方向へ向かう突起部によって磁心端
面の間隙を保持する内周スペーサで構成する場合、磁心
の端面の冷媒の流路を妨げることが少く好ましい。

上記高電圧パルス発生装置用磁性部品において、磁性薄
帯の眉間に絶縁テープまたは絶縁コーティングを施して
構成した巻磁心を用いた場合には、同磁心の端面方向へ
の熱伝導率が同磁心の径方向への熱伝導率が良好なため
、その冷却効率は著しく改善される。

また、上記高電圧パルス発生用磁性部品において、巻磁
心の端面が含浸処理されていない磁心を用いることによ
り、前記含浸処理による磁気特性の劣化および含浸処理
にともない端面にできるコーティング層による冷却効率
の低下を防止することができる。

上記高電圧パルス発生用磁性部品において、特に巻磁心
が非晶質合金で構成されている場合には、動作時の磁心
損失によるヒートスポットにより磁気特性が劣化するの
を防止できるため、特に好ましい。

また、上記高電圧パルス発生用磁性部品を可飽和リアク
トル、変圧器あるいはアクセラレータ・セルとして用い
ることは高繰り返し動作時の信頼性の向上を図る意味か
ら好ましい。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について詳しく説明する６（実施
例１） 第１図は本発明による高電圧発生用磁性部品の一実施例
である可飽和リアクトルの断面図である。

同図において、ｌは入力端、２は１ターンの巻線を構成
する同軸円筒導体、３は出力端、４は油入口、５は油出
口、６は非晶質磁性薄帯の層間をポリエステル・テレフ
タレート・フィルムで絶縁して構成した巻磁心である。

７および８は巻磁心６を固定するとともに油の流れを遮
断する機能を有するリング状絶縁体、９は内周スペーサ
、ｌｏａおよび１０ｂは外周スペーサであり、これらの
スペーサは塩化ビニル等の絶縁体で構成され磁心６同志
および構造物との接触を防止するとともに油の流路を確
保するものであり、さらに磁心の端面の変形を防止する
突起部１４が設けられている。

１１および１２はリング状絶縁体、１３は入出力端の絶
縁と油をシールする機能を有する絶縁体である。

また、図中、冷却油は矢印の経路で■→■→■→■を流
れ、各磁心の端面を均一に冷却し、抽出口５を出てポン
プにより循環される。

第２図及び第３図は第１図に示す可飽和リアクトルのＡ
−Ａ’　およびＢ−Ｂ″矢視図である。これらの図に示
すように、絶縁物のスペーサ９．１０ａ。

１０ｂに突起部１４を設けることによって巻磁心６の端
面方向から加えられる応力による巻磁心６の変形を防止
している。また、冷却油は第１図で示す構造の場合、第
２図および第３図で示す矢印の向きで流れ巻磁心６の端
面を均一に冷却することが可能である。

（実施例２） 実施例１のスペーサ９．１０ａ、１０ｂを変更し巻磁心
６径方向を横断するような冷却油の流れとした場合の構
成図を第７図に示す。また、第７図のＣ−Ｃ矢視図を第
８図に示す。図中矢印は冷却油の流れる方向を示すもの
である。

このように磁心の径方向方向へ冷却油が流れる構成にし
た場合でも同様の効果が得られる。さらに、この場合は
冷却油の流れが突起部１４であまり阻止されないため、
冷却油の滞留が起きにくくヒートスポットの発生が実施
例１の場合よりも少ないという利点がある。

上記実施例では高電圧パルス発生装置用磁性部品の一つ
である可飽和リアクトルの適応例を示したが、本発明が
変圧器、アクセラレータ・セル等の他の磁性部品への適
応が可能となることはいうまでもない。

［発明の効果］ 本発明によれば、従来十分でなかった巻磁心の外部応力
による変形を防止でき、磁心な均一に冷却できるため、
ヒートスポット等の発生による磁心の磁気特性の劣化を
防止できる。

特に、発熱により、磁気特性が大きく変化する可能性の
ある非晶質磁心に本発明を適応することは有効である。

また、磁心の端面にワニス等の含浸処理をする必要がな
く、磁歪の大きい材料を使用する場合、磁気特性の劣化
を防止でき、優れた高電圧パルス発生装置用磁性部品と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ’　矢視図、第３図は第１図のＢ−Ｂ　　矢
視図、第４図は放電励起レーザにおける高電圧パルス圧
縮回路を示す図、第５図はインダクション・アクセラレ
ータにおける高電圧パルス発生回路を示す図、第６図は
本発明に対する比較例を示す断面図、第７図は本発明の
別の実施例を示す断面図、第８図は第７図のｃ−ｃ’矢
視図である。 に入力端、２：同軸円筒導体、３：出力端、４：油入口
５：油出口、６：巻磁心、７，８：リング状絶縁体、９
、１０ａ、　ｌＯｂニスペーサ、１４：突起部第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第８図 第７図 手続補正書印発） 事件の表示 平成１年特許願第８４９６２号 発明の名称 高電圧パルス発生用磁性部品 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京都千代田区丸の内二丁目１番２号名称　（５
０８）日立金属株式会社 ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　１ｉｎａｃｓ、　ＩＥＥＥ　Ｔｒ
ａｎｓ、　ｏｎ　ＮｕｃｌｅａｒＳｃｉｅｎｃｅ」をｒ
”Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆｍａｇｎｅｔ
ｉｃ　５ｗ１ｔｃｈｅｓ　ａｓ　ｐｕｌｓｅ　５ｏｕｒ
ｃｅｓ　ｆｏｒｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　１ｉｎａｃｓ、　
ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、　ｏｎ　ＮｕｃｌｅａｒＳｃｉ
ｅｎｃｅ”」と訂正する。 （２）第５頁１０行の「−例であり」を「−例を示す断
面図であり」と訂正する。 （３）第７頁１２行の「非晶質磁性薄帯を用いた場合に
は、前記ワニス含」を「非晶質磁性薄膜のように飽和磁
歪定数が１０−°程度以上と無視し得ない磁性薄帯を用
いた場合には、前記ワニス含」と訂正する。 以上 明細書の「発明の詳細な説明」の欄。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）巻磁心を複数個重ね合わせ、かつ各磁心間に冷媒
   を通す流路が設けられている高電圧パルス発生用磁性部
   品において、前記磁心の端面間に該端面間を構成する二
   つの磁心の少なくとも一方の端面に接触し、該端面の周
   方向の間隙を保持する突起部を有するスペーサが設けら
   れていることを特徴とする高電圧パルス発生用磁性部品
   。
2. （２）前記スペーサは磁心の外周部から内周方向へ延び
   る突起部を有する外周スペーサと、磁心の内周部から外
   周方向へ延びる突起部を有する内周スペーサで構成され
   、前記突起部は前記磁心の端面の周方向の一部と接触す
   るものであることを特徴とする請求項１に記載の高電圧
   パルス発生用磁性部品。
3. （３）前記磁心は非晶質合金であることを特徴とする請
   求項１ないし２のいずれかに記載の高電圧パルス発生用
   磁性部品。
4. （４）高電圧パルス発生用磁性部品は可飽和リアクトル
   であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
   記載の高電圧パルス発生用磁性部品。
5. （５）高電圧パルス発生用磁性部品はアクセラレータ・
   セルであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   かに記載の高電圧パルス発生用磁性部品。