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発明の名称 電磁石電源の制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−5390
公開日 平成6年(1994)1月14日
出願番号 特願平4−164555
出願日 平成4年(1992)6月23日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 福村 昌宏 / 北条 義文
要約 目的


構成
制御装置1は、電磁石2に流れる電流をシャント抵抗4で測定し、伝達関数を求め設定電流を計算し、電磁石電源2に設定電流値を与える。
特許請求の範囲
【請求項1】加速器の電磁石に電流を供給する電磁石電源の制御装置において、設定電流に対する前記電磁石の実電流を検出し、入出力の伝達関数を求め、実際に出力したい電流に対する入力電流を伝達関数から算出し、前記電磁石に供給することを特徴とする電磁石電源の制御装置。
【請求項2】加速器の電磁石に電流を供給する電磁石電源の制御装置において、設定電流に対する前記電磁石の実磁場を検出し、入出力の伝達関数を求め、実際に出力したい磁場に対する入力電流を伝達関数から算出し、前記電磁石に供給することを特徴とする電磁石電源の制御装置。
【請求項3】加速器の電磁石に電流を供給する電磁石電源の制御装置において、加速及び減速時の設定電流に対する電磁石の実電流を検出し、入出力の伝達関数を求め、実際に出力したい電流に対する入力電流を伝達関数から算出し、前記電磁石に供給することを特徴とする電磁石電源の制御装置。
【請求項4】加速器の電磁石に電流を供給する電磁石電源の制御装置において、加速及び減速時の設定電流に対する電磁石の実磁場を検出し、入出力の伝達関数を求め、実際に出力したい磁場に対する入力電流を伝達関数から算出し、前記電磁石に供給することを特徴とする電磁石電源の制御装置。
【請求項5】加速器の加速及び減速時に周期的に電磁石に電流を供給する電磁石電源の制御装置において、上記周期と同周期で設定電流に対する電磁石の実電流を検出し、入出力の伝達関数を求め、実際に出力したい電流に対する入力電流を伝達関数から算出し、前記電磁石に供給することを特徴とする電磁石電源の制御装置。
【請求項6】加速器の加速及び減速時に周期的に電磁石に電流を供給する電磁石電源の制御装置において、上記周期と同周期で設定電流に対する電磁石の実磁場を検出し、入出力の伝達関数を求め、実際に出力したい磁場に対する入力電流を伝達関数から算出し、前記電磁石に供給することを特徴とする電磁石電源の制御装置。
【請求項7】低エネルギを加速,蓄積する加速器の加速及び減速時に周期的に電磁石に電流を供給する電磁石電源の制御装置において、上記周期と同周期で設定電流に対する電磁石の実磁場を検出し、入出力の伝達関数を求め、実際に出力したい磁場に対する入力電流を伝達関数から算出し、電磁石に供給することを特徴とする電磁石電源の制御装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低エネルギを加速,蓄積する加速器に使用される電磁石の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電磁石の制御装置については、荷電粒子蓄積リング装置 特開昭63−53900 号公報に述べられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、偏向磁石の磁場を測定し、設定磁場との差に基づき電磁石用電源をコントロールすることにより磁場を安定化させるものである。
【0004】しかし、上記従来技術では、各電磁石が定常状態にある荷電粒子の蓄積時には各電磁石を安定に精度良く励磁することに有効であるが、荷電粒子を加速する場合、測定系の応答が遅いので、補償電流の決定が遅れ、各電磁石を安定に制度良く励磁することは難しい。また、低エネルギ荷電粒子を入射し、加速する場合、低エネルギ荷電粒子は磁場の変化に敏感になり、各電磁石の設定電流に対する実電流が目標の出力電流からずれると荷電粒子ビームの寿命と蓄積電流に大きく作用する。
【0005】本発明の目的は、荷電粒子を安定に加速するために、各電磁石を安定に精度良く励磁し、各電磁石の設定電流に対する実電流が目標の出力電流となるよう制御することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するに、本発明は実際に荷電粒子を加速する時間で各電磁石を運転し、設定電流とそれに基づく各電磁石に流れる実電流または各磁石がつくる実磁場をサンプリングすることにより達成される。
【0007】
【作用】本発明において、各電磁石の設定電流に対する実電流または各磁石の作る実磁場をサンプリングすることにより、設定電流に対する実電流または実磁場の伝達関数を求めることができる。この求めた伝達関数から逆に目標電流を与え、設定する電流を算出する。以上求めた電流を設定電流とし、各電磁石に供給することにより目標とする電流を各電磁石に流すことができる。従って、目標とする電流値と実電流のずれを小さくでき、各電磁石を安定に精度良く励磁できる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
【0009】図1は本発明をもっとも良く表している電磁石電源の制御装置の構成、図2は加速時の電磁石の設定電流,目標電流,実電流を示している。図3は、本発明を適用した場合の設定電流,目標電流,実電流を示している。図4は加速器の構成図である。
【0010】図4において、前段加速器12から出射された低エネルギ荷電粒子ビームはビームを集束及び発散させる四極電磁石13及びビーム軌道を偏向させる偏向電磁石14から成るビーム輸送系を通り、四極電磁石16,偏向電磁石17,荷電粒子ビームにエネルギを与える加速空胴18からなる加速蓄積リングにインフレクタ15より入射され、高エネルギに加速され蓄積される。ビーム輸送系の四極電磁石13及び偏向電磁石14は、前段加速器12からの荷電粒子ビームを加速蓄積リングに輸送するのみに使用されるため一定電流,一定磁場で励磁される。これに対し、加速蓄積リングに使用される四極電磁石16及び偏向電磁石17は、荷電粒子ビームの加速・減速時に電流、すなわち、磁場を変化させ運転する。本発明では加速蓄積リングに使用される電磁石を対象としているので以下電磁石とは加速蓄積リングに使用される電磁石を指す。
【0011】図1(a)は実電流をサンプリングする場合、Bは実磁場をサンプリングする場合の制御装置の構成を示す。図1(a)および(b)において、1は計算機からなる制御装置、2は電磁石の電源、3は電磁石、4は実電流を測定するシャント抵抗、5は実磁場を測定するホール素子、6は実電流及び実磁場を制御装置1に取り込むためのA/D変換器である。例として、図2の7に示すような設定電流の加速パターンで電磁石を励磁する場合、制御装置1は周期Δt毎に設定電流を電磁石電源2に設定し、その設定値に基づき電磁石電源2は電磁石3に電流を供給する。この加速パターン7の実電流をシャント抵抗4で測定すると回路の伝達関数により実電流は8のようになる。低エネルギ時に設定電流7と実電流8にずれが生じると荷電粒子の軌道が大きく変化し荷電粒子ビームの寿命は短くなり、蓄積電流も少なくなる。そこで、本発明では電磁石3を加速パターン7で一度運転し、実電流8を測定する。設定電流7のディスクリート信号x(t)と実電流8のディスクリート信号y(t)より伝達関数G(s)を制御装置1で求めた後、実電流8が目標電流9yc(t)となるように逆に電磁石の設定電流xc(t)を制御装置1で計算する。以上求めた設定電流xc(t)を電磁石電源に設定すると図3に示すように電磁石の実電流9を目標10の出力電流とすることができる。
【0012】また、図1の(b)の実磁場サンプリング方法も実電流サンプリングを実磁場をサンプリングに代えるだけで同様に構成することができる。
【0013】本実施例で実電流の測定にシャント抵抗を使用したが、電流が測定できるものであれば良い。また、実磁場の測定にホール素子を使用したが、磁場を測定できるものであれば良い。また、伝達関数を求めるさいに入力するパターン7は上記以外でも良い。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、設定電流と実電流の伝達関数を求め、結果から目標の電流を流すための入力電流、すなわち、設定電流を計算する。以上のように運転することにより、加速時の目標の電流及び磁場からの電磁石の実電流及び実磁場のずれを低減できるため各電磁石を安定に精度良く運転できる。




 

 


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