CN102281009B - 单相三倍频发生装置及高频发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单相三倍频发生装置及高频发生装置。所述单相三倍频发生装置，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。所述高频发生装置通过n台环形五柱卷铁心型三相变压器，产生频率是电源频率3n倍的单相电压。

Description

单相三倍频发生装置及高频发生装置

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(ヨーク鉄心)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，所述五柱卷铁心在主视图中沿左右排列五个柱，中央的柱及左右两端的柱上卷绕有所述线圈，与所述中央的柱的两侧相邻的柱构成所述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。

作为环形五柱卷铁心的具体结构，优选的是：所述五柱卷铁心是通过组合开口尺寸不同的环形铁心单元构成的，所述五柱卷铁心包括：一个外铁心单元；两个中铁心单元，在所述外铁心单元内相互接触设置；以及四个小铁心单元，该四个小铁心单元中的两个小铁心单元在所述中铁心单元内相互接触设置。

由电磁钢板构成的变压器中产生的三次谐波以相对于基本波的比率约为25％的方式产生，因此为了将安全率设为约二倍从而防止变压器的故障，优选的是，构成所述三次谐波磁通的回路的每个柱的截面积为卷绕有所述一次线圈及所述二次线圈的每个柱的截面积的二分之一。

优选的是，所述五柱卷铁心的五个柱在主视图中沿左右排列，中央的柱及左右两端的柱上卷绕有所述一次线圈及所述二次线圈，与所述中央的柱的两侧相邻的柱构成所述三次谐波磁通的回路。按照该结构，三次谐波磁通的回路设置在缠绕有线圈的柱之间，可以使由各柱产生的三次谐波磁通容易循环。

此外，本发明还提供一种三相三倍频发生装置，其特征在于，使用三组所述的单相三倍频发生装置，一组的三相变压器的一次线圈或可饱和电抗器的线圈为Y连接，另一组的三相变压器的一次线圈或可饱和电抗器的线圈为采用了相位滞后或相位超前绕组以使该另一组的三相变压器的一次线圈或可饱和电抗器的线圈的输出在输入频率坐标上相位滞后或相位超前40°的Y连接，剩下的一组的三相变压器的一次线圈或可饱和电抗器的线圈为采用了相位滞后或相位超前绕组以使该剩下的一组的三相变压器的一次线圈或可饱和电抗器的线圈的输出在输入频率坐标上相位滞后或相位超前80°的Y连接。

此外，本发明还提供一种单相3^N倍频率发生装置，其特征在于，该单相3^N倍频率发生装置通过以多级的方式级联连接所述的单相三倍频发生装置，输出单相的3^N倍频率，其中，N为自然数。

此外，本发明还提供一种三相3^N倍频率发生装置，其特征在于，该三相3^N倍频率发生装置通过以多级的方式级联连接所述的三相三倍频发生装置，输出三相的3^N倍频率，其中，N为自然数。

此外，本发明还提供一种高频发生装置，其特征在于，使用n台三相变压器产生频率是电源频率3n倍的单相电压，所述三相变压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一次线圈及二次线圈，剩下的两个柱构成单相高频磁通磁路，其中，n为1以上的奇数。

按照所述的高频发生装置，三相变压器为五柱卷铁心，其中的三个柱上缠绕有线圈，剩下的两个柱构成单相高频磁通磁路，因此缠绕有线圈的各柱产生的相位相同且向相同方向流动的单相高频磁通，可以通过剩下的两个柱进行循环，从而可以防止三相变压器产生的单相高频磁通的损失。由此，可以使3n倍频率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)变高。此外，因为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单相高频磁通的磁路上的磁阻，可以防止单相高频磁通经过各柱时的磁通降低，可以尽可能地提高输出/输入比。另外，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，并且还可以使布线简单。

按照所述结构的本发明，可以提供一种产生3n倍频率的单相电压的高频发生装置，该高频发生装置不必使用三台单相电抗器或单相变压器，因此可以使结构紧凑，并且还可以解决使用三相变压器时产生的问题。

附图说明

图1是本发明变压器的实施方式的单相三倍频发生装置的电路接线图。

图2是与图1相同的实施方式的五柱卷铁心的主视图。

图3是表示与图1相同的实施方式的特性数据的图。

图4是表示使用各种变压器时的磁通密度－输出/输入比的特性的图。

图5是变形实施方式的单相三倍频发生装置的电路图。

图6是表示变形实施方式的电容器容量/三倍频发生装置的输入容量－输出/输入比的特性的图。

图7是变形实施方式的电抗器方式的单相三倍频发生装置的电路接线图。

图8是变形实施方式的三相三倍频发生装置的电路图。

图9是表示第2实施方式的环形五柱卷铁心型三相变压器的图。

图10是单相9倍频发生用单相变压器的一次线圈矢量图。

图11是单相9倍频发生用单相变压器的接线图。

图12是单相9倍频发生用三相变压器的接线图。

图13是表示输入输出电压波形的图。

图14是表示三相输入电压/单相9倍频输出电压特性的图。

图15是输出电压/输出电压计算值－铁心磁通密度特性图。

附图标记说明

100···三倍频发生装置(高频发生装置)

2···三相变压器

21u、21v、21w···一次线圈

22u、22v、22w···二次线圈

231···外铁心单元

232···中铁心单元

233a、233b···小铁心单元

具体实施方式

＜第1实施方式＞

下面参照附图对本发明的单相三倍频发生装置的变压器方式的实施方式进行说明。

本实施方式的单相三倍频发生装置100，与工业电源(三相交流电源)连接，将从所述工业电源接受的三相交流电压(50Hz或60Hz)转换为三倍频(150Hz或180Hz)单相交流电压并输出至单相负载200。

具体地说，如图1所示，使用三相变压器2将工业电源频率倍增到三倍后输出，将三相变压器2的一次线圈21u、21v、21w进行Y连接，将二次线圈22u、22v、22w进行Δ连接，并且使该Δ连接的二次线圈22u、22v、22w的一端开放并将其连接在单相负载200上。

如图2所示，三相变压器2使用通过连续卷绕薄板状的电磁钢板形成的环形五柱卷铁心23。该环形五柱卷铁心23是指铁心柱和连接铁心(铁心轭)成为一体没有分开的铁心，其中的三个柱23a、23b、23c上分别卷绕有一次线圈21v、21w、21u及二次线圈22v、22w、22u，剩下的两个柱23d、23e构成三次谐波磁通的回路。

三相变压器2的五柱卷铁心23，通过组合开口尺寸不同的环形的卷铁心单元构成主视图中大致呈矩形的形状，五柱卷铁心23包括：一个外铁心单元231，开口尺寸最大；两个中铁心单元232，设置成与外铁心单元231的内侧周面接触，并且两个中铁心单元232相互接触；以及四个小铁心单元233a、233a、233b、233b，设置成与中铁心单元232的内侧周面接触，并且两个小铁心单元233a、233b相互接触。

两个中铁心单元232为相同的形状，其厚度与所述外铁心单元231的厚度相同。此外，四个小铁心单元中设置在左右外侧的小铁心单元233a的厚度与外铁心单元231及中铁心单元232的厚度相同。另一方面，小铁心单元中的设置在中央一侧的小铁心单元233b的厚度为设置在外侧的小铁心单元233a的厚度的二分之一。如上所述结构的五柱卷铁心23的五个柱23a～23e在主视图中沿左右排列，所述五个柱23a～23e中，中央的柱23a及左右两端的柱23b、23c的截面积相同，与中央的柱23a的两侧相邻的柱23d、23e的截面积为中央的柱23a及左右两端的柱23b、23c的截面积的二分之一。

此外，在如上所述结构的五柱卷铁心23中，中央的柱23a及左右两端的柱23b、23c是卷绕有一次线圈21u、21v、21w及二次线圈22u、22v、22w的卷绕铁心部，与中央的柱23a的两侧相邻的柱23d、23e是构成三次谐波磁通的回路的回路铁心部。即，构成三次谐波磁通回路的回路铁心部的截面积为卷绕有一次线圈21u、21v、21w及二次线圈22u、22v、22w的卷绕铁心部的截面积的二分之一。按照所述五柱卷铁心23，三次谐波磁通的回路设置在卷绕有一次线圈21u、21v、21w、二次线圈22u、22v、22w的柱23a～23c之间，可以使各柱23a～23c产生的三次谐波磁通容易循环。

接着，将本实施方式的单相三倍频发生装置100的输入容量(VA)及输出容量(VA)的输出/输入比，与使用环形三柱卷铁心的装置、使用三台环形单相铁心的装置以及使用三台半环形(カット形)单相铁心的装置进行比较，并参照图3及图4进行说明。此外，图3是本实施方式的单相三倍频发生装置100的特性数据，图4的横轴表示磁通密度(G)，纵轴是输出容量(VA)相对于输入容量(VA)的比。

从图3及图4可知，本实施方式的单相三倍频发生装置100，与以往的使用三台环形单相铁心的装置显示具有相同的特性，它们的输出/输入比也基本相同。另一方面，使用环形三柱卷铁心的装置及使用三台半环形单相铁心的装置的输出/输入比非常低。对于使用环形三柱卷铁心的装置而言，在铁心柱部产生的相位相同且向相同方向流动的三次谐波，会从一方的铁心轭部经过非磁性通道向另一方的铁心轭部流动，因此会造成三次谐波成分降低，从而导致输出/输入比变小。此外，对于使用三台半环形单相铁心的装置而言，在半环形部分处的磁阻变大，三次谐波成分降低，从而造成输出/输入比变小。

按照如上所述结构的第1实施方式的三倍频发生装置100，三相变压器2为五柱卷铁心，其中的三个柱23a～23c上缠绕有一次线圈21u、21v、21w、二次线圈22u、22v、22w，剩下的两个柱23d、23e构成三次谐波磁通的回路，因此在缠绕有一次线圈21u、21v、21w、二次线圈22u、22v、22w的各柱23a～23c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23d、23e循环，能够防止三相变压器2上产生的合成磁通的三次谐波成分降低。由此，可以提高三倍频的输出容量(输出电压)相对于工业电源频率的输入容量(输入电压)的比率。此外，由于五柱卷铁心23为通过连续卷绕薄板状的电磁钢板形成的环形，因此能够尽可能地减小三次谐波磁通的磁路中的磁阻，从而可以防止三次谐波磁通经过各柱23a～23e时的磁通降低，可以尽可能地提高输出/输入比。此外，因为可以使用三相变压器2，与以往的使用三台单相变压器的情况相比可以使装置的结构紧凑，且布线也简单。

另外，本发明不限于所述第1实施方式的装置。例如，如图5所示，通过在三相变压器2的一次侧上设置无功补偿电容器3，如图6所示，可以将输出/输入比改善到约为54％。

另外，在所述实施方式中对变压器型的单相三倍频发生装置进行了说明，但也可以是电抗器型的装置。此时的单相三倍频发生装置如图7所示，使用三相可饱和电抗器4将工业电源频率倍增到3倍后输出，在将三相可饱和电抗器4的线圈4u、4v、4w以Y连接进行连接而构成的中性点与三相电源的中性点之间，连接有单相负载200。而且，三相可饱和电抗器4使用所述实施方式中说明过的由薄板状的电磁钢板连续卷绕构成的环形五柱卷铁心，中央的柱23a及左右两端的柱23b、23c上卷绕有电抗器的线圈4u、4v、4w，与中央的柱23a的两侧相邻的柱23d、23e构成三次谐波磁通的回路。另外，在图7中，将以Y连接方式连接的电容器5u、5v、5w连接在三相电源一侧，形成人为的中性点，并在该中性点与所述中性点之间连接单相负载200。所述电容器5u、5v、5w发挥高次谐波电流回路的功能，并且还具有无功补偿电容器的功能。

另外，可以使用三组所述实施方式的单相三倍频发生装置100组成三相三倍频发生装置Z。在该情况下，如图8所示，将三相三倍频发生装置Z的一组的三相变压器的一次线圈进行Y连接；将另一组的三相变压器的一次线圈进行采用了相位滞后绕组以使该另一组的三相变压器的一次线圈的输出在输入频率坐标上相位滞后40°的Y连接；将剩下的一组三相变压器的一次线圈进行采用了相位滞后绕组以使该剩下的一组三相变压器的一次线圈的输出在输入频率坐标上相位滞后80°的Y连接。按照所述结构，三组单相三倍频发生装置100的输出在三倍频坐标上成为分别具有120°相位差的三相三倍频。另外，除了相位滞后绕组以外，也可以采用相位超前40°或相位超前80°的相位超前绕组。在图8中，在三组的输出侧上设置有输入线圈为开口三角接线、输出线圈为Z形接线的输出变压器，从而具有确定三相矢量并使其稳定的功能。

另外，可以使用三组电抗器方式的单相三倍频发生装置组成三相三倍频发生装置。在该情况下，将三相三倍频发生装置的一组可饱和电抗器的线圈进行Y连接；将另一组可饱和电抗器的线圈进行采用了相位滞后或相位超前绕组以使该另一组可饱和电抗器的线圈的输出在输入频率坐标上相位滞后或相位超前40°的Y连接；将剩下的一组可饱和电抗器的线圈进行采用了相位滞后或相位超前绕组以使该剩下的一组可饱和电抗器的线圈的输出在输入频率坐标上相位滞后或相位超前80°的Y连接。

此外，通过以多级的方式级联连接所述实施方式的单相三倍频发生装置，可以得到单相3^N倍频率(N为自然数)。此外，通过以多级的方式级联连接三相三倍频发生装置，可以得到三相3^N倍频率(N为自然数)。

＜第2实施方式＞

下面，参照附图说明本发明的高频发生装置。

本实施方式的高频发生装置连接在工业电源(三相交流电源)上，将从所述工业电源接受的三相交流电压(电源频率50[Hz]或60[Hz])转换为3n倍频率(50×3n[Hz]或60×3n[Hz])的单相交流电压并向单相负载输出。

具体而言，所述高频发生装置使用n台(n为1以上的奇数)的三相变压器2。将所述n台的三相变压器的一次线圈串联连接并且对作为n台的三相变压器的整体进行Y连接(星形连接)，并且以下述方式使各台三相变压器上卷绕的一次线圈(R相/S相/T相)依次具有360度/3n的相位差，所述方式为：相对于作为基准的卷绕有一次线圈R相/S相/T相的第一个三相变压器，使第二个三相变压器采用的一次线圈的对应各相的相位差为360度/3n，此外，相对于第二个三相变压器，使第三个三相变压器采用的一次线圈的对应各相的相位差为360度/3n，依次类推。而且，将n台三相变压器的各相的二次线圈按照相位依次错开360度/3n的顺序串联连接。通过所述的连接方式，从串联连接的二次线圈的两端可以输出电源频率的单相3n倍频电压。另外，对于使用三台三相变压器2的情况，参照图12在后述中说明。

如图9所示，各三相变压器使用通过连续卷绕薄板状的电磁钢板形成的环形五柱卷铁心23。该环形五柱卷铁心23是铁心柱与连接铁心(铁心轭)为一体没有分开的铁心，其中的三个柱23a、23b、23c上分别卷绕有一次线圈21v、21w、21u及二次线圈22v、22w、22u，剩下的两个柱23d、23e构成单相高频磁通的回路(以下称单相高频磁通磁路)。

三相变压器2的五柱卷铁心23，通过组合开口尺寸不同的环形的卷铁心单元构成主视图中呈大致矩形的形状，所述五柱卷铁心23包括：一个外铁心单元231，开口尺寸最大；两个中铁心单元232，设置成与外铁心单元231的内侧周面接触，并且两个中铁心单元232相互接触；以及四个小铁心单元233a、233a、233b、233b，设置成与中铁心单元232的内侧周面接触，并且两个小铁心单元233a、233b相互接触。

两个中铁心单元232的形状相同，其厚度与所述外铁心单元231的厚度相同。另外，四个小铁心单元中设置在左右外侧的小铁心单元233a的厚度与外铁心单元231及中铁心单元232的厚度相同。另一方面，小铁心单元中设置在中央侧的小铁心单元233b的厚度为设置在外侧的小铁心单元233a的厚度的二分之一。如上所述结构的五柱卷铁心23的五个柱23a～23e在主视图中沿左右排列，五个柱23a～23e中，中央的柱23a及左右两端的柱23b、23c的截面积相同，与中央的柱23a的两侧相邻的柱23d、23e的截面积为中央的柱23a及左右两端的柱23b、23c的截面积的二分之一。

此外，在如上所述结构的五柱卷铁心23中，中央的柱23a及左右两端的柱23b、23c构成卷绕有一次线圈21u、21v、21w及二次线圈22u、22v、22w的卷绕铁心部，与中央的柱23a的两侧相邻的柱23d、23e成为构成单相高频磁通磁路的回路铁心部。即，构成单相高频磁通磁路的回路铁心部的截面积为卷绕有一次线圈21u、21v、21w及二次线圈22u、22v、22w的卷绕铁心部的截面积的二分之一。按照所述的五柱卷铁心23，单相高频磁通磁路设置在卷绕有一次线圈21u、21v、21w、二次线圈22u、22v、22w的柱23a～23c之间，可以使各柱23a～23c产生的单相高频磁通的循环变得容易。

在此，将以往的单相9倍频发生用单相变压器的一次线圈矢量图表示在图10中，将以往的单相9倍频发生用单相变压器的接线图表示在图11中。如图所示，作为以往的单相9倍频率(n为3时)发生装置，对9台单相变压器的一次线圈实施使相位依次错开40度的相位变换绕组并进行Y连接，并且将二次线圈的相位依次错开40度串联连接，从串联连接的二次线圈的两端取出9倍频率的单相电压。此外，对于本实施方式的高频发生装置，如图10所示的一次线圈矢量图是相同的。

另一方面，将本实施方式的使用高频发生装置产生单相9倍频率情况下的接线图表示在图12中。所述高频发生装置包括：作为基准的卷绕有一次线圈R相/S相/T相的第一个三相变压器2A；采用了相对于所述第一个三相变压器2A具有40度相位差的一次线圈的第二个三相变压器2B；以及采用了相对于所述第二个三相变压器2B具有40度相位差的一次线圈的第三个三相变压器2C。而且，第一个～第三个三相变压器2A～2C的一次线圈被串联连接，并且第一个～第三个三相变压器2A～2C作为整体进行Y连接。另外，第一个～第三个三相变压器2A～2C各相的二次线圈以相位依次错开40度的方式串联连接。这样，从串联连接的二次线圈的两端输出单相9倍频率的单相电压(参照图13)。

图14表示三相输入电压/单相9倍频输出电压的特性，图15表示输出电压/输出电压计算值－铁心磁通密度的特性图。其中，输出电压计算值是根据线圈匝数比计算出的电压。3n倍频电压为相对于输入电压的匝数比计算值的约30％，因为输出线圈为串联连接并且频率为3n倍，所以3n倍频率磁通通道上的磁通量为卷绕有线圈的柱上的磁通量的约30％。即，3n倍频率磁通通道是在两个柱上，因此平均一个柱上的磁通与其他的三个柱相比约为15％，如果考虑频率达到3n倍且铁损增加，可知未缠绕有线圈的柱的截面积应为缠绕有线圈的柱的截面积的50％。

按照如上所述结构的本实施方式的高频发生装置，三相变压器2为五柱卷铁心，其中的三个柱23a～23c上缠绕有一次线圈21u、21v、21w、二次线圈22u、22v、22w，剩下的两个柱23d、23e构成单相高频磁通磁路，因此可以使缠绕有一次线圈21u、21v、21w、二次线圈22u、22v、22w的各个柱23a～23c产生的相位相同且向相同方向流动的高频磁通，通过剩下的两个柱23d、23e循环，从而可以防止三相变压器2产生的高频磁通减少。由此，可以使3n倍频率的输出容量(输出电压)相对于工业电源频率的输入容量(输入电压)的比率变大。此外，五柱卷铁心23是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高频磁通的磁路中的磁阻，从而可以防止高频磁通经过各柱23a～23e时的磁通减少，并可以使输出/输入比尽可能地变大。另外，由于可以使用三相变压器2，因此与以往的使用三台单相变压器的情况相比，可以使装置结构紧凑，且可以使布线简单。

另外，本发明不限于所述实施方式，在不脱离本发明技术思想的范围内当然可以进行各种变形。例如，在所述实施方式中，作为具体的例子，对使用三台三相变压器输出9倍频率的单相电压进行了说明，也可以使用5台三相变压器输出15倍频率的单相电压，还可以使用比所述台数更多的奇数台的三相变压器输出3n倍频率的单相电压。

另外，本发明不限于所述各实施方式，在不脱离本发明技术思想的范围内当然可以进行各种变形。

Claims (9)

1.一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，

所述五柱卷铁心在主视图中沿左右排列五个柱，

中央的柱及左右两端的柱上卷绕有所述线圈，

与所述中央的柱的两侧相邻的柱构成所述三次谐波磁通的回路。

2.一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，

所述五柱卷铁心在主视图中沿左右排列五个柱，

中央的柱及左右两端的柱上卷绕有所述线圈，

与所述中央的柱的两侧相邻的柱构成所述三次谐波磁通的回路。

3.根据权利要求1所述的单相三倍频发生装置，其特征在于，所述五柱卷铁心是通过组合开口尺寸不同的环形铁心单元构成的，

所述五柱卷铁心包括：一个外铁心单元；两个中铁心单元，在所述外铁心单元内相互接触设置；以及两种小铁心单元，该两种小铁心单元在所述两个中铁心单元的每一个的内侧相互接触设置。

4.根据权利要求1所述的单相三倍频发生装置，其特征在于，构成所述三次谐波磁通的回路的两个柱的截面积为卷绕有所述线圈的柱的截面积的二分之一。

5.一种三相三倍频发生装置，其特征在于，使用三组权利要求1～4中任一项所述的单相三倍频发生装置，

一组的三相变压器的一次线圈或可饱和电抗器的线圈为Y连接，另一组的三相变压器的一次线圈或可饱和电抗器的线圈为采用了相位滞后或相位超前绕组以使该另一组的三相变压器的一次线圈或可饱和电抗器的线圈的输出在输入频率坐标上相位滞后或相位超前40°的Y连接，剩下的一组的三相变压器的一次线圈或可饱和电抗器的线圈为采用了相位滞后或相位超前绕组以使该剩下的一组的三相变压器的一次线圈或可饱和电抗器的线圈的输出在输入频率坐标上相位滞后或相位超前80°的Y连接。

6.一种单相3^N倍频率发生装置，其特征在于，该单相3^N倍频率发生装置通过以多级的方式级联连接权利要求1～4中任一项所述的单相三倍频发生装置，输出单相的3^N倍频率，其中，N为自然数。

7.一种三相3^N倍频率发生装置，其特征在于，该三相3^N倍频率发生装置通过以多级的方式级联连接权利要求5所述的三相三倍频发生装置，输出三相的3^N倍频率，其中，N为自然数。

8.一种高频发生装置，其特征在于，使用n台三相变压器产生频率是电源频率3n倍的单相电压，

所述三相变压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一次线圈及二次线圈，剩下的两个柱构成单相高频磁通磁路，其中，n为1以上的奇数，

所述五柱卷铁心在主视图中沿左右排列五个柱，

中央的柱及左右两端的柱上卷绕有所述线圈，

与所述中央的柱的两侧相邻的柱构成所述单相高频磁通磁路。

9.根据权利要求8所述的高频发生装置，其特征在于，构成所述单相高频磁通磁路的每个柱的截面积为卷绕有所述一次线圈及所述二次线圈的每个柱的截面积的二分之一。