JPH1189251A

JPH1189251A - パルス発生器

Info

Publication number: JPH1189251A
Application number: JP24311697A
Authority: JP
Inventors: Isao Toyama; 勲遠山
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1997-09-08
Publication date: 1999-03-30
Anticipated expiration: 2017-09-08
Also published as: JP3881091B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高速に加速された荷電粒子をパルス状に偏向
したり、分岐する磁気パルスを励起でき、急峻な正弦波
半波のパルス電流発生器を提供する。【解決手段】可飽和リアクトル１と誘導性負荷への給
電出力部としての同軸端子２とダイオード３とからなる
回路に直列接続された同軸ケーブル４を介して、充電用
直流電源５に直列接続された充電抵抗器６と高速スイッ
チ７とからなる回路を接続し、該充電用直流電源に第１
のコンデンサ８を並列接続し、第２のコンデンサ９を上
記同軸ケーブルに並列接続してなるパルス発生器におい
て、直流充電された第１のコンデンサ８から高速スイッ
チ７を介して第２のコンデンサ９へパルス充電し、パル
ス充電された第２のコンデンサ９の電荷を可飽和リアク
トル１から同軸端子２を介して誘導性負荷へパルス放出
するとともに、直列接続したダイオード３で反転電流を
阻止することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】線形加速器（リニアック）や
円形加速器（シンクロトロン）では数百ＭＨｚ〜数千Ｍ
Ｈｚの高周波で電子やイオン等の荷電粒子を加速する
が、通常、数Ｈｚ〜数百Ｈｚの繰返しで数マイクロ秒の
区間で加速される。従って、電子やイオンの荷電粒子は
数Ｈｚ〜数百Ｈｚの周期で数マイクロ秒の粒子塊（パル
ス状）となり飛来する。このような粒子塊を線形加速器
から円形加速器へ入射したり、取り出したり、更に、取
出した粒子塊を複数の軌道に時分割する等の場合、軌道
上にパルス偏向用の電磁石を設け、目的の粒子塊が通過
する区間のみパルス励磁して磁場により偏向されるが、
その際、前後の粒子塊には影響せぬよう急峻な立上げ
と、立下げが要求される。このため方形波のパルス励磁
が最も望ましいが、物理的にも経済性からも妥協せざる
を得ず、多くの場合正弦波半波のパルス励磁が用いられ
ている。このような急峻な立上げ、立下げと平坦な波頭
部を再現するためには、パルス励磁用コイルはもとよ
り、パルス電源やその間の給電ラインのインダクタンス
を極限まで下げる必要がある。

【０００２】本発明の対象となるパルス励磁用コイル
は、１ターンの空芯コイルでインダクタンスが数十ｎＨ
で、尖頭電流が数ｋＡ、パルス幅が数百ｎｓという特性
が要求され、パルス発生器内の電圧は数万Ｖが必要であ
り、この様な負荷に対しては、負荷のインダクタンスよ
り電源と給電ラインのインダクタンスを下げることが要
求される。

【０００３】本発明は加速器で高速に加速された電子や
イオン等の荷電粒子列をパルス状に偏向したり、分岐す
る磁気パルスを励起するパルス幅の狭い正弦波半波のパ
ルス電流を発生させるパルス発生器に関するものであ
る。

【０００４】

【従来の技術】従来のパルス発生器として、図５の回路
図に示したように、磁気圧縮回路を用いた周知のものが
あり、可飽和リアクトル１と負荷コイル１２と充電用直
流電源５と充電抵抗器６と放電スイッチ１３からなる回
路に、第１のコンデンサ８を充電用直流電源に並列接続
し、第２のコンデンサ９を負荷コイル１２に並列接続し
てなるパルス発生器である。１の可飽和リアクトルは鉄
心の飽和特性を応用したもので、非飽和時には鉄心固有
の比透磁率で大きなインダクタンスを呈し、飽和時には
比透磁率が１に近づき、空心時の低インダクタンスとな
り、その両状態を高速パルス回路のスイッチとして応用
されることは周知のことである。

【０００５】図５の回路図について説明すると、可飽和
リアクトル１が非飽和状態（以下、ターンオフ状態とい
う）で、充放電用の第１のコンデンサ８は充電用直流電
源５と充電抵抗器６からなる充電電源部２１から直流充
電され、放電スイッチ１３を点弧すると、第１のコンデ
ンサ８に蓄えられた電荷は、第１のコンデンサ８と放電
スイッチ１３からなるパルス充電回路部２５のインダク
タンスＬ₁を通じて第２のコンデンサ９に急放電され、
第２のコンデンサ９を急速パルス充電する。この間、負
荷コイル１２と第２のコンデンサ９の間に設けられた可
飽和リアクトル１の非飽和インダクタンスにより、第２
のコンデンサ９から負荷コイル１２へのパルス放電電流
が、充電電流に較べて無視できるほど小さく抑えられて
いるものとすると、この状態で、第１のコンデンサ８か
ら第２のコンデンサ９へのパルス充電は、第１のコンデ
ンサ８と第２のコンデンサ９並びにパルス充電回路部２
５のインダクタンスＬ₁の直列共振回路を形成し、回路
抵抗が無視できるほど小さい場合は正弦波電流が流れ
る。

【０００６】一般的には、第１のコンデンサ８の電荷が
全て第２のコンデンサ９に移行するよう、両コンデンサ
の静電容量は等しく設定される。図６は第１のコンデン
サ８と第２のコンデンサ９の電圧、電流波形を示してい
るが、図６（ａ）に示すように両コンデンサの電圧は、
初め第１のコンデンサ８に充電されていた電圧（Ｅ）の
１／２を基準にして、余弦波状に第１のコンデンサ８か
ら第２のコンデンサ９に電荷移動し、正弦波の半波に相
当する共振周波数の１／２周期後の時刻ｔ₁において、
第１のコンデンサ８の電荷は全て第２のコンデンサ９に
移行する。その間の電流波形は図６（ｂ）に示すｉ
₁で、正弦波状に流れ時刻ｔ₁では電流はゼロとなる。

【０００７】その時の、パルス充電区間（以下、時刻０
〜ｔ₁までの区間をパルス充電区間という）のパルス幅
Ｔ₁と尖頭電流値ｉ_p1は（１）、（２）式で表される。

【０００８】

【数１】

【０００９】

【数２】

【００１０】一方その間、ターンオフ状態で通電阻止し
ていた可飽和リアクトル１には第２のコンデンサ９の充
電電圧の時間積分値に比例した励磁が進んでおり、第２
のコンデンサ９へのパルス充電が完了する時刻ｔ₁に磁
気飽和が起こるように、可飽和リアクトル１の鉄心断面
とコイル巻回数並びに磁気バイアスを設定することによ
り、可飽和リアクトル１は飽和状態（以下、ターンオン
状態という）に入り、空心コイルなみの低インダクタン
スとなり、第２のコンデンサ９に蓄えられた電荷は、第
２のコンデンサ９と可飽和リアクトル１と負荷コイル１
２からなるパルス放電回路部２６のインダクタンスＬ2
を通じて負荷コイル１２に放電を開始する。

【００１１】可飽和リアクトル１がターンオン状態にな
ると、第２のコンデンサ９のパルス放電が開始（以下、
時刻ｔ₁〜ｔ₂の区間をパルス放電区間という）され、そ
の電圧波形は図６（ａ）に示すように第２のコンデンサ
９の電圧は余弦波状に減少しゼロ電位を中心に反転電位
（電圧：−Ｅ）に進むが、この際の電流波形は図６
（ｂ）に示すように正弦波状の電流ｉ₂となり、正弦波
の半波に相当する共振周波数の１／２周期後の時刻ｔ₂
には電流はゼロとなり、可飽和リアクトル１がターンオ
フ状態となり続流を阻止する。

【００１２】その時の、パルス放電区間のパルス幅Ｔ₂
と尖頭電流値ｉp₂は（３）、（４）式で表される。

【００１３】

【数３】

【００１４】

【数４】

【００１５】パルス充電区間とパルス放電区間のパルス
幅および尖頭電流値を比較すると、（５）、（６）式で
表される。

【００１６】

【数５】

【００１７】

【数６】

【００１８】この（５）、（６）式よりパルス充電区間
とパルス放電区間のパルス幅および尖頭電流値は、パル
ス充電回路部２５のインダクタンスＬ1 とパルス放電回
路部２６のインダクタンスＬ₂の比となる。いま、パル
ス放電回路部２６のインダクタンスＬ₂がパルス充電回
路部２５のインダクタンスＬ₁の１０分の１に軽減でき
たとすれば、Ｋw ＝１／√５、Ｋa＝√２０となり、パ
ルス幅が√５分の１に圧縮され、尖頭電流値が√２０倍
に増幅されたことになり、図５の回路図が磁気パルス圧
縮回路であることは周知である。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５の回路図
によりパルス圧縮を行った場合、図６（ａ）で示される
ように、パルス放電後の時刻ｔ₂以降には第２のコンデ
ンサ９の電圧は初めの反転電位（電圧：−Ｅ）で保持さ
れ、可飽和リアクトル１は逆励磁が進み、ついには逆方
向のターンオン状態に入る。その結果、図６に破線で示
すように時刻ｔ₃にて逆方向のパルス放電が生ずるの
で、パルス励磁により粒子塊を選択的に偏向、分離しよ
うとしたときに、逆方向のパルス放電が生じて後続粒子
塊に影響を与え、粒子塊が通過する区間のみパルス励磁
して、磁場により選択的に偏向することができないとい
う問題を有するものであった。

【００２０】本発明は、上記のような問題を解決するた
め、煩雑な回路構成を伴うことなく、高速に加速された
荷電粒子をパルス状に偏向したり、分岐する磁気パルス
を励起できるよう、立上げ、立下げが急峻でかつパルス
幅の狭い正弦波半波のパルス電流を実現するものであ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明のパル
ス発生器は、可飽和リアクトル１と誘導性負荷への給電
出力部としての同軸端子２とダイオード３とからなる回
路に直列接続された同軸ケーブル４を介して、充電用直
流電源５に直列接続された充電抵抗器６と高速スイッチ
７とからなる回路を接続し、該充電用直流電源に第１の
コンデンサ８を並列接続し、第２のコンデンサ９を上記
同軸ケーブルに並列接続してなるパルス発生器におい
て、直流充電された第１のコンデンサ８から高速スイッ
チ７を介して第２のコンデンサ９へパルス充電し、パル
ス充電された第２のコンデンサ９の電荷を、可飽和リア
クトル１から同軸端子２を介して誘導性負荷へパルス放
出するとともに、直列接続したダイオード３で反転電流
を阻止することを特徴としている。

【００２２】また、本発明に係る他のパルス発生器は、
チョークコイル１０とダイオード１１とを直列接続した
反転充電回路を第１のコンデンサ８に並列接続して、誘
導性負荷へパルス電流を発生した直後に高速スイッチ７
を再点弧することにより、第２のコンデンサ９に残る反
転電位の電荷を第１のコンデンサ８へ逆送のパルス充電
を行い、第１のコンデンサ８に初めに直流充電した極性
と反転充電させ、反転充電回路のチョークコイル１０と
ダイオード１１により再度極性を反転させて、初期充電
の極性に復帰させ、エネルギー回収を行うことを特徴と
している。

【００２３】さらに、本発明に係る他のパルス発生器
は、第１のコンデンサ８と高速スイッチ７とからなるパ
ルス充電回路部２２、または第１のコンデンサ８と高速
スイッチ７とチョークコイル１０とダイオード１１とか
らなるパルス充電回路部２４と、第２のコンデンサ９と
可飽和リアクトル１とダイオード３とからなるパルス放
電回路部２３とを同軸ケーブル４を介して接続する、上
記のパルス発生器において、第２のコンデンサ９と可飽
和リアクトル１とを同軸構造の内部構造体とし、外部構
造体として上記同軸構造の外周に複数個の電流定格の低
いダイオード３を電流の帰路として配置することを特徴
としている。

【００２４】

【発明の実施の形態】直流充電された第１のコンデンサ
から高速スイッチを介して第２のコンデンサへパルス充
電し、パルス充電された第２のコンデンサの電荷を、可
飽和リアクトルを介して誘導性負荷へパルス放出すると
ともに、直列接続したダイオードで後続の反転パルスが
出力しないよう反転電流を阻止する。また、第１のコン
デンサに並列接続したチョークコイルとダイオードとを
設けパルス発生直後に高速スイッチを再点弧することに
よって、初めに充電した極性と同極性の電荷に回帰させ
ることにより、繰返しパルス発生時の再充電時間を軽減
するとともに、サイクルごとのエネルギーを回収する。
さらに、１ターンコイルに相当する金属管を中心導体と
して第２のコンデンサと可飽和リアクトルとを分割配置
して、その外周部に複数個のダイオードを配置する同軸
構造とし、回路インダクタンスの低減を図っている。

【００２５】

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
図１は本発明の第１の実施例におけるパルス発生器の回
路を示す図であり、可飽和リアクトル１と誘導性負荷
（図１では図示せず）への給電出力部としての同軸端子
２とダイオード３とからなる回路に直列接続された同軸
ケーブル４を介して、充電用直流電源５に直列接続され
た充電抵抗器６と高速スイッチ７とからなる回路を接続
し、該充電用直流電源５に第１のコンデンサ８を並列接
続し、第２のコンデンサ９を同軸ケーブル４に並列接続
してなるパルス発生器の回路である。充電電源部２１
は、充電用直流電源５と充電抵抗器６とで構成され、第
１のコンデンサ８を所定の電圧に充電、制御できるもの
である。また、パルス充電回路部２２は、第１のコンデ
ンサ８と第２のコンデンサ９へ急放電させる高速スイッ
チ７とで構成されている。高速スイッチ７はサイリス
タ、サイラトロン、トランジスタ等からなり、単体また
は複数個直並列にて使用する場合もあるが、外部指令に
より高速制御整流機能を有するものであればよい。同軸
ケーブル４は、パルス充電回路部２２の出力電流をパル
ス放電回路部２３へ給電する。パルス放電回路部２３
は、第２のコンデンサ９と可飽和リアクトル１とダイオ
ード３とで構成され、可飽和リアクトル１は鉄心飽和時
の急激な透磁率変化を利用したパルススイッチであり、
誘導性負荷への給電出力部としての同軸端子２に接続さ
れている。

【００２６】図２は第１のコンデンサ８と第２のコンデ
ンサ９との電圧・電流波形を示し、図２（ａ）は電圧波
形、図２（ｂ）は電流波形である。図１において、可飽
和リアクトル１がターンオフ状態で、高速スイッチ７を
点弧すると、充電電源部２１から直流充電された第１の
コンデンサ８により第２のコンデンサ９に同軸ケーブル
４を介してパルス放電区間内に図２（ｂ）のような正弦
波の放電電流ｉ₁が流れる。このとき第１のコンデンサ
８と第２のコンデンサ９との静電容量を等しくしている
ので、正弦波の半波に相当する共振周波数の１／２周期
後の時刻ｔ₁において、図２（ａ）のように第１のコン
デンサ８の電荷が全て第２のコンデンサ９に移行する。
その間、第２のコンデンサ９のパルス放電を阻止してい
た可飽和リアクトル１は、第２のコンデンサ９の充電電
圧の時間積分値に比例した励磁が進行するが、第２のコ
ンデンサ９へのパルス充電が完了する時刻ｔ₁で可飽和
リアクトル１が飽和点に達するよう設定されていれば、
その時点でターンオン状態となり、第２のコンデンサ９
からのパルス放電電流ｉ ₂が同軸端子２より誘導性負荷
（図１では図示せず）に流れ、パルス励磁が開始され
る。また、同軸端子２の内部導体より誘導性負荷に流出
した電流の帰電流は同軸端子２の外部導体を通じて、さ
らに、ダイオード３を通じて第２のコンデンサ９の低圧
側に戻る。第２のコンデンサ９のパルス放電は、このパ
ルス放電回路部２３の回路インダクタンスで定まる共振
周波数の正弦波電流となり、第２のコンデンサ９の電圧
は、パルス放電区間において余弦波状に減少し、ゼロ電
位を中心に反転電位（電圧：−Ｅ）へと進む余弦波形と
なる。正弦波の半波に相当する共振周波数の１／２周期
後の時刻ｔ₂ではパルス放電電流はゼロに近づき、可飽
和リアクトル１がターンオフ状態となり、後続電流を遮
断して、目的とする正弦波の半波のパルス電流が得られ
る。一方、パルス放電後の時刻ｔ₂以降には、第２のコ
ンデンサ９の電圧は初めの反転電位（電圧：−Ｅ）で保
持されるが、可飽和リアクトル１が逆励磁され、再度タ
ーンオン状態に入らぬようにダイオード３が逆流阻止を
行っている。なお、繰返し発生させるためには、パルス
発生後の第２のコンデンサ９に残る反転電位の電荷を放
電抵抗等により、放電しておく必要がある。

【００２７】

【実施例２】図３は本発明の第２の実施例におけるパル
ス発生器の回路を示す図であり、上記図１の回路にチョ
ークコイル１０とダイオード１１とを直列接続した反転
充電回路を、第１のコンデンサ８に並列接続した回路図
である。

【００２８】図４は第１のコンデンサ８と第２のコンデ
ンサ９との電圧・電流波形を示し、図４（ａ）は電圧波
形、図４（ｂ）は電流波形である。図３において、可飽
和リアクトル１がターンオフ状態で、高速スイッチ７を
点弧すると、充電電源部２１から直流充電された第１の
コンデンサ８により同軸ケーブル４を介してパルス放電
区間内にパルス放電回路部２３の第２のコンデンサ９に
パルス充電を行う。パルス充電電流ｉ₁は、パルス充電
回路部２４の回路インダクタンスＬ₃で定まる直列共振
周波数の正弦波となる。ここで、第１のコンデンサ８と
第２のコンデンサ９はその静電容量を等しくしているの
で、正弦波の半波に相当する共振周波数の１／２周期後
の時刻ｔ₁において、図４（ａ）のように第１のコンデ
ンサ８の電荷（電圧：Ｅ）が全て第２のコンデンサ９に
移行され、パルス充電電流ｉ₁の負極への反転電流は、
高速スイッチ７の整流作用により阻止され、ターンオフ
状態となる。

【００２９】一方、パルス放電回路部２３の可飽和リア
クトル１は、第２のコンデンサ９がパルス充電される
間、ターンオフ状態にあり、高インダクタンスにより第
２のコンデンサ９の放電を阻止している。可飽和リアク
トル１は、パルス充電区間の充電電圧の時間積分値に比
例して励磁が進んでおり、第２のコンデンサ９へのパル
ス充電が完了する時刻ｔ₁にて可飽和リアクトル１が磁
気飽和点に達するよう設定されていれば、急激に可飽和
リアクトル１のインダクタンスが減少し、誘導性負荷へ
同軸端子２を介してパルス放電を開始する。そして、パ
ルス放電電流は、パルス放電回路部２３と誘導性負荷を
含む回路インダクタンスＬ₄で定まる直列共振周波数の
正弦波電流ｉ₂となる。正弦波の半波に相当する共振周
波数の１／２周期後の時刻ｔ₂にはパルス放電電流はゼ
ロに近づき、可飽和リアクトル１は再びターンオフ状態
となり、負極への反転電流は阻止されるとともに、ダイ
オード３により可飽和リアクトル１の逆励磁が進むのを
阻止され、パルス放電区間に目的とする正弦波半波のパ
ルス電流が発生する。

【００３０】しかし、パルス放電回路部２３より誘導性
負荷へのパルス発生直後の時刻ｔ₂において、第２のコ
ンデンサ９の電位は初めの逆電位（電圧：−Ｅ）に反転
しており、高速で繰返しパルス発生させる場合、何等か
の方法で放電して置かねばならない。図３では、高速ス
イッチ７を再点弧することにより、第２のコンデンサ９
から第１のコンデンサ８への逆充電を開始する。その状
態は図４の電圧・電流波形で示すように、正弦波半波の
共振電流ｉ₃が流れ、共振周波数の１／２周期後の時刻
ｔ₃には、第２のコンデンサ９の負電荷が全て第１のコ
ンデンサ８に移行する。時刻ｔ₃にて電流反転が生じ、
高速スイッチ７の整流機能により、後続電流は遮断され
可飽和リアクトル１はターンオフ状態となる。

【００３１】一方、第１のコンデンサ８に第２のコンデ
ンサ９から負電荷が移行している間、第１のコンデンサ
８に並列接続するダイオード１１が順方向となり、第１
のコンデンサ８の電荷はチョークコイル１０を介して共
振放電を始める。チョークコイル１０のインダクタンス
を、パルス充電回路部２４の回路インダクタンスに比し
て充分大きく選ぶことにより、上記回路インダクタンス
に殆ど影響されること無く、第２のコンデンサ９から第
１のコンデンサ８への逆充電が完了し、その後、第１の
コンデンサ８とチョークコイル１０の共振電流が徐々に
立上ってきて、正弦波電流ｉ₄が流れる。共振周波数の
１／２周期後の時刻ｔ₄には、正弦波の反転電流とな
り、ダイオード１１の整流作用によりパルス放電は停止
される。この間第１のコンデンサ８の電圧は余弦波状に
反転電位に進み、正の最大電位（電圧：Ｅ）に達する。
これは丁度初めに第１のコンデンサ８を直流充電したと
きと同じ電位に復活したことになり、全回路の抵抗が無
視する程小さい時、１回のパルス発生後、無損失で電荷
が回帰したことになり、再充電することなく次期パルス
の発生が可能である。しかし、実際には回路損失は無視
できず、全て復帰することはないので、損失に相当する
不足分は充電電源部２１から再充電する必要があるが、
サイクルごとに全充電エネルギーを損失／再充電するの
に比して損失、充電時間とも大幅に軽減できる。

【００３２】図７は、本発明によるパルス放電回路部２
３の構造の正面図であり、図８はダイオード３と第２の
コンデンサ９と可飽和リアクトル１の同軸構造体として
の断面構造図である。誘導性負荷のインダクタンスが非
常に小さく、短絡状態に近い場合には、パルス放電回路
部２３の回路インダクタンスでパルス峻度（ｄｉ／ｄ
ｔ）に相当するパルス幅と電流の尖頭値が決められるの
で、回路インダクタンスの低減が必要である。このため
第２のコンデンサ９と可飽和リアクトル１とを同軸構造
の内部導体とし、その外周にダイオード３を複数個に分
割して配置し、同軸構造の外部導体とすることにより回
路インダクタンスの低減を図っている。

【００３３】図７について説明すると、同軸入力端子側
は、パルス充電回路部２４より給電される同軸ケーブル
４であり、同軸ケーブル４はパルス充電電流が供給され
てくる中心導体４ａの上に絶縁層４ｂ、電流の帰路とな
る外部導体４ｃ、絶縁外被４ｄからなる同軸構造をした
汎用のものである。上記同軸ケーブル４の中心導体４ａ
と銅等に電気はんだメッキ等を施した導電性の良い金属
からなる高圧側円盤３１との接続は、中心導体４ａと絶
縁層４ｂは低圧側円盤３２の中心部を貫通し、さらに、
中心導体４ａは高圧側円盤３１の中心に設けた接触孔を
貫通して電気的、機械的な接続がされている。一方、上
記同軸ケーブル４の外部導体４ｃと銅等に電気はんだメ
ッキ等を施した導電性の良い金属からなる低圧側円盤３
２との接続は、外部導体４ｃと絶縁外被４ｄは低圧側円
盤３２を中心導体４ａ、絶縁層４ｂが貫通する手前で剥
離され、絶縁外被４ｄの上に外部導体（通常網組銅線に
よる）４ｃを捲り上げ、その上から固定金具３３で圧着
され、その固定金具３３は低圧側円盤３２にネジ等で取
り付けられている。

【００３４】第２のコンデンサ９は、低インダクタンス
化のため複数個に分割９ａ、９ｂ、９ｃ・・・・（以
下、これらの複数個に分割したコンデンサをコンデンサ
群９ｘという）され、高圧側円盤３１と低圧側円盤３２
との間に配置され並列接続される。高圧側円盤３１は銅
等に電気はんだメッキ等を施した導電性の良い金属から
なる円筒状の金属管３４にロウ付、溶接、またはネジ等
で取り付けられている。上記金属管３４の外周部に絶縁
層３５を介して、可飽和リアクトル１のドーナツ状の可
飽和鉄心１ａ、１ｂ、１ｃ・・・・（以下、これらの複
数個に分割した可飽和鉄心を可飽和鉄心群１ｘという）
がドーナツ状の絶縁層３６ａ、３６ｂ、３６ｃ・・・・
を挟んで複数個に分割されて、金属管３４が可飽和鉄心
群１ｘを貫通して引出されている。これは、高圧側円盤
３１に接続された金属管３４が可飽和鉄心群１ｘの１タ
ーンコイルに相当し、可飽和リアクトル１を形成し、金
属管３４が同軸構造体の中心同体であり、同軸出力端子
の内部導体を形成しているのである。一方、同軸出力端
子側では、終端金具３７が内部導体となる金属管３４の
外周部を絶縁した絶縁層３５を介して同軸構造を形成
し、機械強度が得られるように金属管３４の軸心部に圧
接されて固定されている。

【００３５】逆流阻止用のダイオード３は、コンデンサ
群９ｘと可飽和鉄心群１ｘの周囲に円筒状の絶縁層３８
を介して、その外周に定格電流の低いもので複数個に分
割して配置し、低圧側円盤３２と終端金具３７の間にパ
ルス出力電流が順方向となるようにはんだ付け、または
ネジ等により取り付けて同軸構造とする。これにより、
ダイオード３がパルス放電回路部２３の電流帰路に相当
する外周部に直列接続しているので、第２のコンデンサ
９から可飽和リアクトル１の中心導体となる金属管３４
を経由して、誘導性負荷に放出するパルス電流の同軸性
を保ち、回路インダクタンスの低減を図ることができ
る。

【００３６】

【発明の効果】上記のことから、本発明のパルス発生器
は、直流充電された第１のコンデンサから高速スイッチ
を介して第２のコンデンサへパルス充電し、パルス充電
された第２のコンデンサの電荷を可飽和リアクトルを介
して誘導性負荷へパルス放出するとともに、直列接続し
たダイオードで後続の反転パルスが出力しないよう反転
電流を阻止することができる。

【００３７】また、第１のコンデンサに並列接続したチ
ョークコイルとダイオードとを設け、パルス発生直後に
高速スイッチを再点弧することによって、初めに充電し
た極性と同極性の電荷に回帰させることにより、繰返し
パルス発生時の再充電時間を軽減するとともに、サイク
ルごとのエネルギーを回収して効率を高めることができ
る。

【００３８】さらに、１ターンコイルに相当する金属管
を中心導体として第２のコンデンサと可飽和リアクトル
とを分割配置して、その外周部に複数個のダイオードを
配置する同軸構造としたので、回路インダクタンスの低
減を図ることができるなど工業的、実用的にその価値は
極めて大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例を示す回路図であ
る。

【図２】図２は、本発明の電圧、電流波形で、（ａ）は
電圧波形、（ｂ）は電流波形である。

【図３】図３は、本発明の他の実施例を示す回路図であ
る。

【図４】図４は、本発明の他の実施例の電圧、電流波形
で、（ａ）は電圧波形、（ｂ）は電流波形である。

【図５】図５は、従来例の一実施例を示す回路図であ
る。

【図６】図６は、従来例の電圧、電流波形で、（ａ）は
電圧波形、（ｂ）は電流波形である。

【図７】図７は、本発明の一実施例による正面図であ
る。

【図８】図８は、本発明の一実施例による図７の断面構
造図である。

【符号の説明】

１：可飽和リアクトル１ｘ：可飽和鉄心群２：同軸端子３：ダイオード４：同軸ケーブル５：充電用直流電源６：充電抵抗器７：高速スイッチ８：第１のコンデンサ９：第２のコンデンサ９ｘ：コンデンサ群１０：チョークコイル１１：ダイオード１２：負荷コイル１３：放電スイッチ２１：充電電源部２２：パルス充電回路部２３：パルス放電回路部２４：パルス充電回路部２５：パルス充電回路部２６：パルス放電回路部３１：高圧側円盤３２：低圧側円盤３３：固定金具３４：金属管３５：絶縁層３６ａ，３６ｂ，３６ｃ：絶縁円盤３７：終端金具３８：絶縁層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可飽和リアクトル（１）と誘導性負荷へ
の給電出力部としての同軸端子（２）とダイオード
（３）とからなる回路に直列接続された同軸ケーブル
（４）を介して、充電用直流電源（５）に直列接続され
た充電抵抗器（６）と高速スイッチ（７）とからなる回
路を接続し、該充電用直流電源に第１のコンデンサ
（８）を並列接続し、第２のコンデンサ（９）を上記同
軸ケーブルに並列接続してなるパルス発生器において、
直流充電された第１のコンデンサ（８）から高速スイッ
チ（７）を介して第２のコンデンサ（９）へパルス充電
し、パルス充電された第２のコンデンサ（９）の電荷
を、可飽和リアクトル（１）から同軸端子（２）を介し
て誘導性負荷へパルス放出するとともに、直列接続した
ダイオード（３）で反転電流を阻止することを特徴とす
るパルス発生器。
【請求項２】チョークコイル（１０）とダイオード
（１１）とを直列接続した反転充電回路を第１のコンデ
ンサ（８）に並列接続して、誘導性負荷へパルス電流を
発生した直後に高速スイッチ（７）を再点弧することを
特徴とする請求項１記載のパルス発生器。
【請求項３】第１のコンデンサ（８）と高速スイッチ
（７）とからなるパルス充電回路部（２２）、または第
１のコンデンサ（８）と高速スイッチ（７）とチョーク
コイル（１０）とダイオード（１１）とからなるパルス
充電回路部（２４）と、第２のコンデンサ（９）と可飽
和リアクトル（１）とダイオード（３）とからなるパル
ス放電回路部（２３）とを同軸ケーブル（４）を介して
接続する請求項１または請求項２のパルス発生器におい
て、第２のコンデンサ（９）と可飽和リアクトル（１）
とを同軸構造の内部構造体とし、外部構造体として上記
同軸構造の外周に複数個の電流定格の低いダイオード
（３）を電流の帰路として配置することを特徴とする同
軸構造のパルス発生器。