JPS6124912B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、静電コンデンの充電極性を電気的
に自動反転する充電回路方式によりパルス電流を
発生させて電磁的動力源として利用し得るよう構
成した電源回路に関する。

〔従来の技術〕

従来、直流電源よりパルス電流が発生させるパ
ルス発生器として、コンデンサの両端をそれぞれ
ダイオードを介して直流電源の一極に接続し、前
コンデンサの一端と出力端の一方との間に半導体
制御整流器とダイオードの直列体を２組互いに逆
極性になるように並列に接続し、前記各直列体の
直列接続点を前記直流電源の他極に接続すると共
に前記コンデンサの他端と出力端子の他方とを接
続した構成からなるものが提案されている（特公
昭48−25130号公報）。このように構成されたパル
ス発生器は、コンデンサを交互に逆極性に充電
し、これを出力端子に表わすようにして、１個の
装置の出力端子に両極性のパルスを得ることがで
き、しかも直流電源電圧を上昇させてSCRのタ
ーンオンタイムのみで決まる立上りの速い大電流
パルスを簡単に発生することができる特徴を有す
る。

また、反転的に再充電されるコンデンサの充電
電力を利用してパルス電流を得る回路として、例
えば実公昭48−18334号公報に記載される回路が
知られている。すなわち、この回路は、リアクト
ルとサイリスタの直列回路および低圧交流電源か
ら高圧直流電源を得る昇圧整数回路とから構成さ
れる。従つて、前記サイリスタは主サイリスタと
同期して点弧し、また前記昇圧整流回路は、一次
側が低圧交流電源と二次側がダイオードおよび電
流抑制抵抗器の直列回路とそれぞれ接続された変
圧器と、さらにこれらによつて得られる高圧の電
荷を蓄電するコンデンサとから成り、前記サイリ
スタが点弧した際コンデンサの充電電荷が転流コ
ンデンサを急速に補充電するよう構成されたもの
である。この補充電回路は、充電不足のときのみ
電源から直接充電を行なう方式であつて、無駄な
く充電が行なわれ、また抵抗を使用しないために
効率よく動作し、しかも充電用のサイリスタは電
流容量の非常に小さいものでよい等の利点があ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述したように、コンデンサの充電極性を自動
反転させて回路の効率的かつ経済的な利用を図る
ことは、従来より種々提案されて実施されてい
る。しかしながら、電磁的は動力源を得るため、
エネルギー消費効率を向上し、負荷を高効率に運
転できるものの実現は困難であつた。

このため、本発明においては、線輪と静電コン
デンサとを火花放電を生じさせることによつて閉
回路を形成し、この閉回路内に生じる減衰性振動
電の一部を利用して静電コンデンサを逆極性に充
電させることができ、これによつて電源からの少
量の充電エネルギーで高出力のパルス電力を容易
に得ることができる。

従つて、本発明の目的は、エネルギー消費効率
を向上し、電磁的負荷の運転を高効率に達成し得
る動力源用の電源回路を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る電源回路は、それぞれ導通方向を
反対に設定した整流器を介して火花放電電極と自
己誘導線輪とを直列接続した２つの直列回路を設
け、これらの直列回路に対し切換スイツチを介し
て選択的に接続される共通の静電コンデンサを並
列に接続し、さらにこの静電コンデンサに対し前
記切換スイツチを介して正極性および逆極性に順
次選択性に充電する直流電源を接続し、前記静電
コンデンサの充電された極性に応じていずれか一
方の前記直列回路により交互に放電を行うよう構
成することを特徴とする。

〔作用〕

本発明の電源回路において、所定電圧値まで初
期充電された静電コンデンサは、おの極性に応じ
て整流器および自己誘導線輪を介して火花放電電
極により火花放電させることにより、静電コンデ
ンサを逆極性に充電させることができ、次いでこ
の静電コンデンサの極性に適合させて直流電源を
接続することにより、放電以降の静電コンデンサ
への充電エネルギーを低減することができ、しか
も電磁的動力源として有効かつ経済的に利用する
ことができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る電源回路の実施例につき添
付図面を参照しながら以下に説明する。

第１図は本発明電源回路の基本原理を示す回路
である。すなわち、第１図において、参照符号１
０は直流電源、１２は静電コンデンサ、１４は自
己誘導線輪、１６は火花放電電極、１８整流器、
２０は極性切換スイツチをそれぞれ示す。しかる
に、直流電源１０は静電コンデンサ１２を一次的
に充電するものであつて、その出力電圧は火花放
電を発生するに充分なもので、例えば数千ボルト
に設定される。また、自己誘導線輪１４と火花放
電電極１６と整流器１８とは直列に接続され、こ
の直列回路と静電コンデンサ１２とが切換スイツ
チ２０を介して前記直流電源１０に対し並列に接
続される。なお、前記切換スイツチ２０は、説明
の便宜上機械的接点方式で図示しているが、好適
には電気的に自動切換操作を行なうものを採用す
るのが有効である。

次に、前記構成からなる添流回路の動作につき
説明する。まず、切換スイツチ２０の接点ａを接
点b₁と接続することにより、静電コンデンサ１２
を直流電源１０に接続してこれを充電する。この
時、静電コンデンサ１２に端子Ａが陽極に、端子
Ｂが陰極に充電されるものとする。次に、切換ス
イツチ２０の接点ａを接点b₃と切換接続すること
により、静電コンデンサ１２に蓄積された静電エ
ネルギーは、正方向極性に接続された整流器１８
を介して火花放電電極１６に所定の電圧を印加し
火花放電を起生させて自己誘導線輪１４にパルス
状の電流を供給する。このパルス状の電流によつ
て、自己誘導線輪１４の中には逆起電力を生じさ
せる。しかも、この逆起電力の極性は、前記パル
ス状の電流の流れた方向と逆方向に電流を流す方
向性を有する。従つて、静電コンデンサ１２が放
電の終了に近い状態となると、先に直流電源１０
によつて充電された時とは逆の極性に再充電され
る。

第２図に、前述した本発明の原理に基づいて、
電磁的動力源して実際に応用し得る本発明電源回
路の一実施例を示すものである。すなわち、第２
図に示す回路は、第１図に示す回路を基礎として
静電コンデンサを共通とする２つの回路を切換ス
イツチによつて並列に接続したものである。第２
図において、参照符号１０，１１は直流電源、１
２は静電コンンデンサ、１４，１５は自己誘導線
輪、１６，１７は火花放電電極、１８，１９は整
流器、２０は切換スイツチをそれぞれ示す。本実
施例回路において、静電コンデンサ１２は、切換
スイツチ２０を介して直流電源１０と接続される
場合には端子Ａが陽極となるよう充電され、また
切換スイツチ２０を介して直流電源１１と接続さ
れる場合には端子Ａが陰極となるよう充電され
る。従つて、前者の場合には、静電コンデンサ１
２は整流器１８と直列接続された自己誘導線輪１
４を介して放電が行われ、後者の場合には、整流
器１９と直列接続された自己誘導線輪１５を介し
て静電コンデンサ１２の放電が行なわれる。

しかるに、前記構成からなる本実施例回路によ
れば、まず切換スイツチ２０の接点ａを接点b₁と
接続すると、静電コンデンサ１２の端子Ａ側が陽
極になるよう充電される。次に、切換スイツチ２
０の接点ａを接点b₂に切換接続することにより第
１図に示す回路と同様に静電コンデンサ１２の充
電エネルギーは火花放電して自己誘導線輪１４に
パルス電流が流れ、この線輪１４は磁化されて動
力源となり、仕事に変換し得る磁力を発生する。
これと同時に、前記線輪１４には逆起電力を生じ
静電コンデンサ１２を逆極性に充電する。その
後、切換スイツチ２０の接点ａを接点b₃に切換接
続すると、静電コンデンサ１２は直流電源１１に
接続されて端子Ａ側が陰極となるよう充電され
る。この場合、先に述べたように、静電コンデン
サ１２は既に線輪１４に発生する逆起電力によつ
て逆極性になるよう充電されているので、前記直
流電源１１からの充電エネルギーは少量で済む。
このことが、本発明電源回路の最も特徴とする事
項である。そこで、切換スイツチ２０の接点ａを
接点b₄に切換接続すれば、今度は静電コンデンサ
１２の充電エネルギーは火花放電して自己誘導線
輪１５にパルス電流が流れ、この線輪１５は磁化
されて動力源となり、前記とは逆方向の仕事に変
換し得る磁力を発生する。これと同時に、前記線
輪１５には逆起電力を生じ静電コンデンサ１２を
再び逆極性に充電する。従つて、切換スイツチ２
０の接点ａを再び接点b₁へ切換接続することによ
り、前記と同様に少量の充電エネルギーで静電コ
ンデンサ１２を再充電することができる。

前述したように、切換スイツチ２０の接点ａを
順次接点b₁−b₂−b₃−b₄の順序で一方向に切換接
続することにより、自己誘導線輪１４，１５を交
互に作動させ得る動力源となる磁力を発生させる
ことができる。そして、前記線輪１４，１５に生
じる逆起電力も有効にエネルギー源として利用し
得る極めて高い効率の動力源が得られる。また、
前記線輪１４，１５の自己誘導係数を適当に選定
すれば、電源消費量の極めて少ない、従来の電気
機械動力原動機では実現のできなかつた高効率の
動力機械を製作することが可能である。

〔発明の効果〕

前述したところから明らかなように、本発明に
よる相対する２個の線輪に電流を通じることによ
つて生じる電磁力の発生手段によれば、線輪に生
じる漏洩磁束および電磁力として使用された後残
つた磁束は、線輪に流れる電流が零となるのと同
時に静電コンデンサの逆充電電圧として回収さ
れ、その後次の放電時の電力源として再利用する
ことができる。しかるに、従来同様の線輪に電流
を通じることによつて生じる電磁力を利用する機
器においては、必然的に線輪の周辺には漏洩磁束
が生じ、これがエネルギーの損失要因となること
は避けられないものであつた。これに対し、本発
明においては、従来の電磁力応用機器においては
悪要素であつたブラシに火花として生じる逆起電
力のエネルギーを有効に回収することができる。

すなわち、本発明において、相対する２個の線
輪の残留合成インダクタンス成分をＬとし、両線
輪に流れている電流をＩ、静電コンデンサの容量
をＣ、電流Ｉが消滅すると同時に発生する静電コ
ンデンサの逆充電電圧をVrとし、線輪の電気抵
抗を無視した場合、残留合成インダクタンスによ
る磁気エネルギーと、静電コンデンサに逆充電さ
れる静電エネルギーは等しくなり、次式が成立す
る。

1/2・LI²＝1/2・CVr² ……(1) 従つて、静電コンデンサにおける逆充電電圧
Vrは次式で示される。

Vr＝Ｉ√ ……(2) この結果、本発明によれば、線輪が空心の場
合、内部損失を銅損のみに限定することができ
る。また、鉄心もしくは他の磁性体を使用すれ
ば、逆充電電圧Vrはヒステリシス損と渦電流損
を加えたものとなり、共に漏洩磁束による損失を
無視することができる。このようにして、本発明
によれば、電磁力を応用した従来の機器にはない
省エネルギー効果が得られるのみならず、機器の
設計段階において黎洩磁束を考慮しなくて済むこ
とから、特に磁気回路の構造設計を容易化するこ
とができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明した
が、本発明の精神を逸脱しない範囲内において
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電源回路の原理を示す回
路図、第２図は本発明に係る電源回路の一実施例
を示す回路図である。 １０，１１……直流電源、１２……静電コンデ
ンサ、１４，１５……自己誘導線輪、１６，１７
……火花放電電極、１８，１９……整流器、２０
……切換スイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ それぞれ導通方向を反対に設定した整流器を
   介して火花放電電極と自己誘導線輪とを直列接続
   した２つの直列回路を設け、これらの直列回路に
   対し切換スイツチを介して選択的に接続される共
   通の静電コンデンサを並列に接続し、さらにこの
   静電コンデンサに対し前記切換スイツチを介して
   正極性および逆極性に順次選択的に充電する直流
   電源を接続し、前記静電コデンサの充電された極
   性に応じていずれか一方の前記直列回路により交
   互に放電を行うよう構成することを特徴とする電
   磁的動力源として使用し得る電源回路。