JPH0547967B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はパルス回路素子、とくに高電圧の短
パルスを発生するパルス回路素子に用いる可飽和
リアクトルに関するものである。

〔従来の技術〕

第４図ａ，ｂは各々、例えば雑誌（W.S.
MELVILLE；RADIO SECTION，Paper No.
1034（1951）p185）に示された、従来のパルス回
路素子を示す一部切り欠き平面図及び側面図であ
る。図において、１は絶縁層と磁性体層が、内周
より外周に向かつて交互に積層され、長径と短径
が異なる偏平形状に成型されたレーストラツク状
磁気コア、２は絶縁部材、３は導体巻線、４はコ
ア外周側面と絶縁部材２との間に設けられた冷却
用ダクトである。

次に動作について説明する。

第４図において、レーストラツク状磁気コア１
は磁性体である薄い金属テープと絶縁物テープを
重ねて、多層に巻きつけた物で、そのまわりに絶
縁部材２をおき、それに導体巻線３を巻くことに
より可飽和リアクトルを形成する。磁気コアの冷
却は磁気コア１の側面と絶縁部材２との間に空隙
を設けてダクト４を形成し、冷却媒質をこのダク
ト４に沿つて流し、磁気コア１の側面に接する冷
却媒質が磁気コア１の熱を奪うことにより行う。

第５図は可飽和リアクトルに使用する磁気コア
の磁気特性を示したものである。磁気コアは、最
初逆電流で飽和させた状態Ｂ＝−Br，Ｈ＝０の
点ａにある。そこで導体巻線３に電流Ｉを流して
行くと磁気コア１には、コアの磁路長を１とする
と、電流Ｉに比例した磁化力Ｈ（＝2πI／１）が発
生し、レーストラツク状磁気コアの磁性体は磁化
力Ｈに対応して磁化され、磁性体の性質で決まる
磁束密度Ｂが生じ、磁性体と動作周波数で決まる
保磁力Hcを経由して、ｂ点までほぼ直線的に増
加する。この時、磁気コアのインダクタンスＬは
磁気コアの比透磁率μn＝dB／dHに比例し、磁気
コアが保持する電圧はＶ＝Ｌ×（dI／dt）となる。
Ｂが飽和磁束密度Bsのｂ点に達すると、それ以
上Ｈを増加させてもほとんど増加せず、磁気コア
の比透磁率μnは１となるため、磁気コアのイン
ダクタンスＬは激減し、レーストラツク状磁気コ
アが保持する電圧はほとんど０となり、負荷に電
圧が発生し、電流が電源から可飽和リアクトルを
通じて負荷に流れ込み、さらに負荷から電流を電
源に帰還させるために設ける外部導体を経て電源
に戻り、負荷に電気エネルギを供給することがで
きる。このように可飽和リアクトルはインダクタ
ンスが急速に低下する一種のスイツチとして働
く。この時、磁気コアの損失として保磁力Hcと
飽和磁束密度Bsとの積の約２倍の鉄損が生じ、
この損失により磁気コアは発熱する。Hcは動作
周波数領域が高くなるに従い増加するため、
TEA−CO₂レーザやエキシマレーザ等に用いる、
高速のスイツチングを必要とする可飽和リアクト
ルでは発熱量が非常に大きくなる。

このように可飽和リアクトルの磁気コアは鉄損
による発熱が生じてコア温度が上昇するため、冷
却媒質により冷却して、コア温度が磁性体により
決まるある一定温度以下に保持する必要がある。
第４図に示される従来の可飽和リアクトルの磁気
コアは、コアの外周側面（および内周側面）にダ
クトを設け、そこに冷却媒質を流すことにより磁
気コア全体を冷却していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のパルス回路素子の可飽和リアクトルは、
以上のような構成であつたので、冷却媒質と接す
るコア巻層の一番外側（及び内側）からしか熱が
とれず、中心に近いコア巻層で生じた熱は外側
（及び内側）への、磁性体の金属テープと絶縁物
テープを介した、径方向の熱伝導により取ること
になる。一般に絶縁物テープの熱伝導は悪く、従
つて、これらの熱伝導により、冷却効率が制限さ
れる。また、コアの巻層に沿つて（即ち、絶縁層
と磁性層が積層する積層方向に沿つて）、磁気コ
ア１の上、下端面に冷却媒質を直列に流し、冷却
する方法では、冷却媒質のダクトの全長がコア磁
路長の２倍と長くなり、冷却媒質が流れるに従
い、冷却媒質の温度が上昇して冷却効果が低下す
るため、冷却媒質の入口部と出口部のコア温度に
大きな温度不均一が生ずるといつた問題点があつ
た。速い立上がりのパルスを発生するパルス回路
素子に用いるような、高周波領域で動作する可飽
和リアクトルでは、磁気コアを充分に冷却するこ
とができす、繰返し動作を高くできない等の問題
点があつた。

この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、冷却能力を飛躍的に向上させ
て、高繰返し、かつ高速スイツチングの可飽和リ
アクトルを得ることが出来るパルス回路素子を実
現することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係わるパルス回路素子の可飽和リア
クトルは、レーストラツク状磁気コアの、積層方
向と平行な各コア端面をそれぞれ冷却媒質が独立
して流れ、かつ上記レーストラツク状磁気コアの
半周ずつをそれぞれ周方向に独立して冷却媒質が
流れるようなダクトを設けたものである。

〔作用〕

この発明におけるパルス回路素子の可飽和リア
クトルは、コアの長手方向にコアを半周し、かつ
コアの端面を流れるようなダクトをコアの上下端
面に独立して設けたので、このダクトに冷却媒質
を流して、磁気コアの端面から絶縁層を介さずに
熱を取るとともに、１つのダクトをコアの磁路長
の半分と短くできるので、冷却能力が飛躍的に向
上する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第１図ａ，ｂにおいて、１〜３に第４図と同
等である。５ａ，５ｂは、金属テープと絶縁物テ
ープの積層方向と平行な磁気コア上端面と、絶縁
部材２との間に設けられた冷却用ダクト、６ａ，
６ｂは、金属テープと絶縁物テープの積層方向と
平行な磁気コア下端面と、絶縁部材２との間に設
けられた冷却用ダクトであり、冷却ダクト５ａ，
５ｂと冷却ダクト６ａ，６ｂは各々独立してい
る。

また、冷却ダクト５ａと冷却ダクト５ｂ、及び
冷却ダクト６ａと冷却ダクト６ｂは、各々磁気コ
アの半周ずつをそれぞれ周方向に独立して設けら
れている。

次に動作について説明する。

可飽和リアクトルの磁気コアは、スイツチング
に伴い、鉄損による発熱が生じてコア温度が上昇
するため、冷却媒質により冷却してコア温度が磁
性体により決まるある一定温度以下に保持する必
要があることは既に述べた。そこで、冷却媒質を
磁気コアの巻層に沿つて上下端面をそれぞれ、コ
アを半周するように流し、コアを冷却するわけで
あるが、この時、冷却媒質はコア端面との接触面
から熱を奪いとる。ここで上記コア端面は、絶縁
テープと金属テープが積層する積層方向に平行な
端面であるので、コア内部の熱は絶縁物テープを
介さず、金属テープ内の熱伝導によつてのみ奪い
とられる。また、１つの冷却媒質の流れは、コア
に沿つて半周するだけなので、冷却媒質の流れに
伴う冷却媒質の温度上昇は少なくて済み、これら
が相俟つて冷却能力が飛躍的に向上する。

なお、上記実施例では、レーストラツク状磁気
コアとして、金属テープと絶縁物テープとを多数
層重巻したものについて示したが、レーストラツ
ク状磁気コアとして金属テープに絶縁物をコーテ
イングしたものを用いても良い。また、それら磁
気コアを複数個セツトで用いる場合には、各コア
の間に隙間を設け、コアの間をダクトとすれば良
い。

さらに、上記実施例では、導体巻線３を巻く絶
縁部材２を冷却媒質を流すダクトとして用いた
が、導体巻線３が１ターンの高速スイツチング用
可飽和リアクトルでは、導体巻線３を磁気コアに
巻いて、磁気コアに磁束を誘起するかわりに、磁
気コアの中心を貫く内部導体７を設置すると共
に、電流リターン用の外部導体を磁気コアの外周
を囲むように配置し、電源から内部導体、負荷、
外部導体を経て電源へと帰還する電流ループその
ものにより、磁気コアに磁束を誘起する。従つ
て、この場合には、導体巻線を磁気コアに巻きつ
ける必要がないため、第２図ａ，ｂに示すよう
に、内部導体７、あるいは外部導体８、またはそ
の両方をダクト壁として用いて、容易にコンパク
トな構造がとれる。ここで第２図ａ，ｂは各々こ
の発明の他の実施例によるパルス回路素子を示す
縦断面図及び横断面図であり、第２図ａは第２図
ｂのＡ−Ａ線での断面図、第２図ｂは第２図ａの
Ｂ−Ｂ線での断面図である。

さらに、高電圧で用いる場合には第３図ａ，ｂ
に示すように、内部導体７あるいは外部導体８と
磁気コア１との間に挿入した絶縁物１３，１４を
ダクト壁として用いても良い。

なお、第２図ａ，ｂおよび第３図ａ，ｂにおい
て１１は冷却媒質の導入口、１２は冷却媒質の導
出口、矢印は冷却媒質の流れを示す。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればレーストラツ
ク状磁気コアの、絶縁層と磁性体層が積層する積
層方向と平行な、各コア端面をそれぞれ冷却媒質
が独立して流れ、かつ上記レーストラツク状磁気
コアの半周ずつをそれぞれ周方向に独立して冷却
媒質が流れるようなダクトを設けて、パルス回路
素子の可飽和リアクトルを構成したので、冷却能
力が飛躍的に向上し、短パルスを発生させるた
め、高周波領域で動作する可飽和リアクトルを持
つパルス回路素子を、高い繰返しで動作させるこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは各々この発明の一実施例による
パルス回路素子を示す一部切り欠き平面図及び側
面図、第２図ａ，ｂは各々この発明の他の実施例
によるパルス回路素子を示す縦断面図及び横断面
図、第３図ａ，ｂは各々この発明のさらに他の実
施例によるパルス回路素子を示す縦断面図及び横
断面図、第４図ａ，ｂは各々従来のパルス回路素
子を示す一部切り欠き平面図及び側面図、並びに
第５図は可飽和リアクトルに使用する磁気コアの
磁気特性を示す特性図である。 図において、１はレーストラツク状磁気コア、
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは冷却用ダクトである。
なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 絶縁層と磁性体層が、内周より外周に向かつ
   て交互に積層され、長径と短径が異なる偏平形状
   に成型されたレーストラツク状磁気コアを可飽和
   リアクトル用コアとして用いるパルス回路素子に
   おいて、上記レーストラツク状磁気コアの積層方
   向と平行な各コア端面に対して少なくとも１つの
   冷却ダクトを設け、上記冷却ダクトはコア端面を
   ダクト内壁面の１部分とするように形成され、上
   記レーストラツク状磁気コアの各コア端面をそれ
   ぞれ冷却媒質が独立して流れ、かつ上記冷却ダク
   トは、上記レーストラツク状磁気コアの半周ずつ
   をそれぞれ周方向に独立して冷却媒質が流れるよ
   うに、一対の冷却媒質導入口と導出口を磁気コア
   の中心に対して相対向する側に設け、これら導入
   口と導出口に１つの冷却ダクト、又は並列に接続
   された複数の冷却ダクトで構成したことを特徴と
   するパルス回路素子。