DE3002423C2 - Impulsgenerator zur Anregung von CO↓2↓ -Hochleistungslasern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Impulsgenerator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der konventionellen Technik werden Strom- und Spannungsimpulse für Plasmaentladungen mit Hilfe von Kondensatoren erzeugt. Diese Technik stößt aber dann auf erhebliche Schwierigkeiten, wenn hohe Impulsfolgen im 100 Hz- oder Kilohertz-Bereich mit erheblichen Impulsenergien benötigt werden, weil Kondensatoren eine solche Belastung nicht über einen längeren Zeitraum aushalten können. Die naheliegende Verwendung einfacher induktiver Speicher, nämlich stromdurchflossener Spulen, ist nicht brauchbar, weil dabei das technisch nur unbefriedigend lösbare Problem auftritt, daß hohe Ströme schnell abgeschaltet werden müssen.

Es ist zwar schon ein Impulsgenerator auf der Basis eines kapazitiven Speichers mit Thyristor-Schalter durch die US-Patentschrift 39 63 945 bekanntgeworden. Jedoch sind kapazitive Speicher räumlich aufwendig und außerdem in der Regel mit größeren Verlusten behaftet.

Es besteht daher Bedarf an einem induktiven

Speicher, der ohne Unterbrechung hoher Ströme die gewünschten energiereichen Inipulse zu liefern vermag.

Aus der US-Zeitschrift ,>Aviation Week & Space

* Technology«, Band 109, Nr. 19, Nov. 1978, S. 50-52. 57 ist ein mechanisch angetriebener Impulsgenerator der im Anspruch 1 vorausgesetzten Art bekannt Der Nachteil der dort beschriebenen Anordnung

besteht darin, daß die hohen Stromimpulse von

ίο bewegten Spulen abgenommen werden müssen, was insbesondere bei hohen Drehzahlen zu technischen Problemen führt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Impulsgenerator der vorausgesetzten Art die Hoch-Spannungsimpulse in einem ruhenden Bauteil zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert

Das Bauelement besteht aus einer Induktionsspule 1, die über einen ferromagnetischen Kern 2 gewickelt ist Der Kern 2 ist als Hohlkörper ausgebildet, in dessen Innerem sich eine zweite Spule 3 mit geringem Abstand zur Körperwandung befindet. Die Spulen 1 und 3 sind elektrisch so miteinander verbunden, daß sie im Falle eines Stromflusses gleichsinnig durchflossen werden; das ^fre;i Ende der Induktionsspule 1 liegt auf dem gemeinsamen Bezugspotential (Erde); das freie Ende der inneren Spule 3 führt über einen Schalter 4, vorzugsweise einen Thyristor bzw. mehrere in Reihe geschaltete Thyristoren zum Verbraucher. Da der Verbraucher eine der Anregung eines Lasers dienende Gasentladungsstrecke darstellt, die erst nach Überschreiten der Zündspannung Leistung aufnimmt und nach Unterschreiten der Brennspannung wieder schließt, erfüllt der Schalter 4 nur die Aufgabe, den genauen Schaltzeitpunkt zu definieren. Bei dieser Aufgabe handelt es sich aber nur um das Schließen eines Strompfades, was mit Hilfe von Thyristoren möglich ist, während das technisch problematische öffnen, d. h. die Unterbrechung des Stromflusses, vom Verbraucher selbst besorgt wird.

Die beiden Spulen I und 3 werden einem sich ändernden Magnetfeld ausgesetzt, wodurch eine Spannung erzeugt wird; diese fällt allerdings zum überwiegenden Teil auf die Induktionsspule ί, weil der von der Induktionsspule 1 umschlossene Fluß wegen der hohen Permeabilität μ > 1 des Hohlkerns um ein Vielfaches größer ist, als der von der Spule 3 umschlossene Fluß in einem Bereich der Permeabilität μ = 1. Im Maximum der induzierten Spannung wird der Schalter 4 geschlossen, so daß nun durch die beiden Spulen 1 und 3 ein Strom derart fließt, daß der Fluß im Hohlkern aufgehoben wird. Dadurch wird die Gesamtinduktivität der Anlage auf einen Bruchteil des ursprünglichen Wertes gedrückt, was einen rapiden Anstieg des Stromes bewirkt. Die der Induktion dienende Änderung des Magnetfeldes kann auf mehrfache Art geschehen, z. B. dadurch, daß das induktive Bauelement die Sekundärseite eines Transformators darstellt, oder dadurch, daß es in einem rotierenden Magnetfeld untergebracht wird, wobei die Rotation des Magnetfeldes durch ein magnetisches Drehfeld mittels phasenverschobener Felderzeugung hervorgerufen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Impulsgenerator zur Anregung von CC>2-Hochieistungslasern, bei dem die erforderliche hohe Spannung durch ein sich änderndes Magnetfeld in einem induktiven Bauelement erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das induktive Bauelement aus einer Spule (1) besteht, die um einen ferromagnetischen Hohlkern (2) gewickelt ist, in dessen Innerem eng anliegend zu den Wänden eine Spule (3) angebracht ist, wobei die beiden Spulen elektrisch so miteinander verschaltet sind, daß sie im Falle eines Stromflusses gleichsinnig durchflossen werden und daß der Laserverbraucher an das freie Ende der Spule (3) über einen Schalter (4) angeschlossen wird.

2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ferromagnetische Hohlkern (2) aus einem Ferritmaterial besteht.

3. Impulsgenerator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (4) aus einem oder mehreren in Reihe geschalteten Thyristoren aufgebaut ist.

4. Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das induktive Bauelement (1, 2, 3) als Sekundärspule eines Transformators ausgebildet ist

5. Impulsgenerator nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das induktive Bauelement (1, 2, 3) im Bereich eines rotierenden Magnetfeldes angeordnet ist

6. Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 1,2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Magnetfeld durch einen mechanisch bewegten Magneten hervorgerufen wird.

7. Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 1,2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Magnetfeld durch ein magnetisches Drehfeld mittels phasenverschobener Felderzeugung in einem ruhenden Spulensystem hervorgerufen wird.