[发明专利]单相三倍频发生装置及高频发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及连接在三相交流电源上、输出频率为工业电源频率(50Hz或60Hz)3n倍的单相电压的高频发生装置。

背景技术

例如，如非专利文献1、2所示，三倍频发生装置有可饱和电抗器型及变压器型。可饱和电抗器型三倍频发生装置将三组单相可饱和电抗器进行Y连接，并将在中性点与电源的中性点之间产生的高次谐波输出施加到负载上，电容器作为无功补偿电容器发挥功能，并且作为高次谐波电流的回路发挥功能。另一方面，变压器型三倍频发生装置将三组单相变压器的一次线圈进行Y连接，并且将二次线圈进行Δ连接，并使Δ连接的一端开放，从该开放部取出高次谐波成分。

但是，所述的两种方式都使用了单相可饱和电抗器或单相变压器(以下也称单相设备)，并非使用由三柱铁心构成的三相设备。如果如上所述组合三台单相设备构成三倍频发生装置，则会招致装置整体大型化等问题，而且还可能使三台单相设备的设置等变得复杂。特别是当使用多组由三台单相设备构成的单相三倍频发生装置来构成三相三倍频发生装置时，所述问题会更显著。

在此，为了解决所述问题可以考虑使用三柱铁心，在使用三柱铁心时，通过卷绕在三柱铁心的各柱上的一次线圈在各柱上产生三次谐波磁通，该三次谐波磁通相位相同且向相同的方向流动，并且该三次谐波磁通以从一方的铁心轭(ョ一ク鉄心)通过非磁性通道后返回另一方的铁心轭的方式流动。此时，因为非磁性通道具有高磁阻，所以三次谐波磁通被削弱，其结果由三柱铁心生成的合成磁通成为三次谐波成分小的磁通。因此，三倍频的输出容量相对于工业电源频率的输入容量的比率(输出/输入比)变小，效率不好。

因此，可以认为在现有的三倍频发生装置中，使用三台单相设备构成三倍频发生装置是为了不使输出/输入比降低而必然想到的技术方案，即，在三倍频发生装置中使用三柱铁心是与提高输出/输入比这一目的相背离的。

非专利文献1：日本电热工学委员会编，《工业电气加热手册》，第1版，株式会社电气书院，昭和43年10月25日，p.293-296

非专利文献2：新谷，另两名，“磁气式三倍倍频器的动作模式与稳态特性的解析”，电气学会论文志B  电力·能源部门志，社团法人电气学会，1981年9月，第101卷，第9号，p.519-526

发明内容

本发明是为了一举解决所述问题而进行的，本发明的主要目的是提供一种三倍频发生装置及高频发生装置，其不使用三台单相电抗器或单相变压器等单相设备从而可以使装置结构紧凑，此外可以使布线简单，并且还可以解决在高频发生装置中使用三相变压器时产生的问题。

即，本发明提供一种单相三倍频发生装置，其特征在于，使用三相变压器将工业电源的频率倍增到3倍后输出，所述三相变压器的一次线圈为Y连接，二次线圈为Δ连接，并且使Δ连接的所述二次线圈的一端开放并将该一端连接到单相负载上，所述三相变压器使用环形(ノ一カット形)五柱卷铁心，该五柱卷铁心是通过连续卷绕薄板状的电磁钢板形成的，所述五柱卷铁心的三个柱上卷绕有一次线圈及二次线圈，剩下的两个柱成为三次谐波磁通的回路。

按照所述的单相三倍频发生装置，三相变压器为五柱卷铁心，其中的三个柱上缠绕有线圈，剩下的两个柱构成三次谐波磁通的回路，因此在缠绕有线圈的各柱上产生的相位相同且向相同方向流动的三次谐波磁通，可以通过剩下的两个柱循环，可以防止在三相变压器中产生的三次谐波成分发生损失。由此，可以使三倍频的输出容量相对于工业电源频率的输入容量的比率(输出/输入比)变大。此外，五柱卷铁心为通过连续卷绕薄板状的电磁钢板形成的环形，因此可以尽可能地减小三次谐波磁通的磁路上的磁阻，可以防止三次谐波磁通经过各柱时的磁通降低，从而可以尽可能地提高输出/输入比。此外，由于可以使用三相变压器，所以与以往使用三台单相变压器的情况相比，可以使装置的结构紧凑，还可以使布线简单。

此外，本发明还提供一种单相三倍频发生装置，其特征在于，使用三相可饱和电抗器将工业电源的频率倍增到3倍后输出，在将所述三相可饱和电抗器的线圈以Y连接方式连接构成的中性点与三相电源的中性点之间，连接单相负载，所述三相可饱和电抗器使用环形五柱卷铁心，该五柱卷铁心是通过连续卷绕薄板状的电磁钢板形成的，所述五柱卷铁心的三个柱上卷绕有所述线圈，剩下的两个柱构成三次谐波磁通的回路。该使用三相可饱和电抗器的单相三倍频发生装置也具有与所述使用三相变压器的单相三倍频发生装置相同的效果。