JP2852981B2

JP2852981B2 - 電源装置及びアーク発生装置

Info

Publication number: JP2852981B2
Application number: JP3149928A
Authority: JP
Inventors: 亮拿佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-23
Filing date: 1991-05-23
Publication date: 1999-02-03
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: JPH04347577A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電源装置及びアーク発
生装置に関し、特に入力された３相交流の各相あるいは
単相交流を点弧制御して所定形状のいくつかのパルス状
波形に分割して、負荷に適した電源出力波形を得ること
ができ、とりわけ３相交流については分割した各相の特
定波形のパルス状波形を適宜組み換えて種々の出力波形
を得ることができる電源装置及び該電源装置を搭載した
アーク発生装置に関するものであり、さらに交流アーク
溶接，スポット溶接，シーム溶接等の溶接装置、または
ロボット積載用のアーク溶接やサブマージの電源、また
は照明器具，振動機，電動機や電熱器等の電源として高
効率が得られる電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にスポット溶接装置の電源装置、あ
るいは照明器具，電動機や電熱器等の電源としては、通
常単相交流が使用される。この単相交流を得るため３相
交流を単相交流に変換する装置としては、スコット配線
や３相低周波方式，インバーター方式等が知られている
が、これらの場合大電流になればなるほど３相不平衡が
生じるという問題があり、また入力電力の利用効率が悪
いという問題があった。

【０００３】すなわち、上述のスコット配線等は、回路
構成が複雑で電源装置としては装置が大型になり、また
３相の中の１相に２倍の過大電流が流れる等、安定した
電流を取り出し難く、特に電源装置としての信頼性に問
題があった。

【０００４】また、スポット溶接装置の電源として上述
の３相低周波方式が採用されているが、装置が大型かつ
高価で故障が多いという問題があった。

【０００５】また、アーク溶接装置は一般に大電流を必
要とするため、磁気漏洩方式及びリアクトル方式の２種
類の電源方式が採用されており、前者はトランスとして
磁気漏れ変圧器を用いたもの、後者はトランスの２次側
とアーク電極によって構成される放電回路に直列に可飽
和リアクトルを挿入したものである。これらはいずれも
急峻に高電圧に立上り、その後電圧が急激に降下する、
アーク溶接時における垂下特性に合致した出力特性を得
るようにしているが、これらにおいては変圧部での電磁
漏洩やリアクトルによる損失が大きいと言う問題点があ
った。

【０００６】さらに最近採用されているインバーター方
式は、交流を整流した後、周波数を照明関係では１万以
上、溶接では約数百サイクル〜１２００サイクルに上
げ、これをトランスに入れ、その出力を再び整流する方
式であり、これはトランスを小型軽量にできるが、甚だ
高価であり効率も悪くまた故障も多いものであった。そ
こで小型軽量で効率のよい電源装置が要求されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
状況に鑑みてなされたもので、小型，軽量で効率がよく
て３相不平衡の問題がなく、また３相交流入力を負荷の
特性に適した波形の単相交流に変換して負荷に供給する
ことができる全く新規な電源装置を得ることを目的とし
ている。

【０００８】またこの発明は、３相交流入力各相の正弦
波の正，負各半波を、前部，中部，後部の３種類のパル
ス状波に分割でき、さらに各相の各種のパルス状波を種
類別に組合せた３種類の単相交流を別々に出力すること
ができる電源装置を得ることを目的とする。

【０００９】またこの発明は、上記電源装置において、
上記３種類の単相交流の出力と同時に、該各単相交流と
逆相の単相交流をも出力可能な電源装置を得ることを目
的とする。

【００１０】またこの発明は、３相交流入力各相の正弦
波の正，負各半波を、その前部，中部，後部の３種類の
パルス状波に分割でき、さらに該前部，中部のパルス状
波の立ち下がり部分のエネルギーを瞬間的な高電圧とし
て取り出すことができる電源装置を得ることを目的とす
る。

【００１１】またこの発明は、正弦波形の単相交流入力
を、該正弦波の正，負各半波の位相角にして５０％の部
分からなる正，負のパルス状波が所定間隔を置いて繰り
返し現れる単相交流に変換して出力することができる電
源装置を得ることを目的とする。

【００１２】さらにこの発明は、同一円周上に配置した
複数のアーク発生用電極に順次複数のアークを発生させ
て、これらを回転させながら強力に出射することができ
るアーク発生装置を得ることを目的とする。

【００１３】さらにこの発明は、上記各アーク電極に印
加する鋸歯状波交流の波形立ち下がりエネルギーを有効
利用でき、しかも交流波形の零クロス点でアークが途切
れることがなく、滑らかに複数のアークを回転させるこ
とができるアーク発生装置を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電源装置
は、３相交流入力をその各相の正，負各半波の０度〜６
０度部分からなる第１の単相交流に変換する第１の電力
変換部と、３相交流入力をその各相の正，負各半波の６
０度〜１２０度部分からなる第２の単相交流に変換する
第２の電力変換部と、３相交流入力をその各相の正，負
各半波の６０度〜１２０度部分からなる第３の単相交流
に変換する第３の電力変換部とを備えたものである。

【００１５】

【００１６】この発明に係る電源装置は、３相交流入力
各相を各相それぞれについて正弦波の正，負各半波の０
度〜６０度，６０度〜１２０度，あるいは１２０度〜１
８０度の範囲のいずれかの範囲で供給可能な位相制御回
路と、単相鉄芯の１次側に３相の１次コイルを、２次側
に単相の２次コイルを巻回してなり、上記３相の１次コ
イルを上記位相制御回路を介して３相交流入力の各相電
圧に接続した変圧部と、上記位相制御回路による各相の
供給範囲を各相相互間で重ならないよう設定する供給範
囲設定手段とを備えたものである。

【００１７】

【００１８】

【００１９】この発明に係る電源装置は、単相交流入力
をその正，負各半波の０度〜９０度，４５度〜１３５
度，あるいは９０度〜１８０度の範囲のいずれかでのみ
行う位相制御回路を備えるとともに、単相鉄芯の１次及
び２次側にそれぞれ単相の１次及び２次コイルを巻回し
てなり、１次コイルが上記位相制御回路を介して単相交
流入力に接続された変圧器を備え、上記単相交流入力の
供給範囲を上記３つの範囲のうちから設定するようにし
たものである。

【００２０】この発明に係る電源装置は、３相交流入力
の各相をそれぞれ正，負各半波の０度〜６０度の範囲で
各相別々に出力する第１の電力変換部と、３相交流入力
の各相をそれぞれ正，負各半波の６０度〜１２０度の範
囲で各相別々に出力する第２の電力変換部と、３相交流
入力の各相をそれぞれ正，負各半波の１２０度〜１８０
度の範囲で各相別々に出力する第３の電力変換部とを備
え、９つの単相出力を発生するようにしたものである。

【００２１】この発明に係る電源装置は、上記第１の電
力変換部を、３相交流入力の各相をそれぞれ正，負各半
波の０度〜６０度の範囲で各相別々に出力するととも
に、該各出力の急激な立ち下がり変化により上記各相の
各半波の６０度付近で高電圧を付加出力するよう構成
し、第２の電力変換部を、３相交流入力の各相をそれぞ
れ正，負各半波の６０度〜１２０度の範囲で各相別々に
出力するとともに、該各出力の急激な立ち下がり変化に
より上記各相の各半波の１２０度付近で高電圧を付加出
力するよう構成し、９つの単相出力と６つの付加出力を
発生するようにしたものである。

【００２２】この発明に係るアーク発生装置は、それぞ
れ上記第１，第２，第３の電力変換部によって９つの単
相出力を発生する電源装置を搭載するとともに、アーク
を発生するための第１〜第９のアーク電極をその先端部
が１つの正９角形の頂点上に位置するよう一定方向に順
次配設し、第１〜第３のアーク電極、第４〜第６のアー
ク電極、第７〜第９のアーク電極をそれぞれ第１，第
２，第３グループとし、上記第１，第２，第３の電力変
換部の全ての出力，つまり９つ単相出力を、同一タイミ
ングで電圧を発生する３つの出力がおなじグループのア
ーク電極に印加されるよう上記９つのアーク電極に割り
当てたものである。

【００２３】

【００２４】この発明に係る電源装置は、３相交流入力
を６相交流電力に変換する３相／６相変換回路を備える
とともに、上記６相交流の第１，第３，第５相からなる
正相３相成分を、該３つの相の正，負各半波の０〜６０
度分，６０度〜１２０度分，１２０度〜１８０度分から
なる第１〜第３の単相交流に変換するとともに、上記６
相交流の第２，第４，第６相からなる逆相３相成分を、
該３つの相の正，負各半波の０〜６０度分，６０度〜１
２０度分，１２０度〜１８０度分からなる第４〜第６の
単相交流に変換するようにしたものである。

【００２５】この発明に係る電源装置は、３相交流入力
を６相交流電力に変換する３相／６相変換回路と、６相
交流の各相を該各相の正，負各半波について０度〜６０
度，６０度〜１２０度，あるいは１２０度〜１８０度の
範囲のいずれかの範囲で供給可能な位相制御回路と、単
相鉄芯の１次側に６相の１次コイルを、２次側に単相の
２次コイルを巻回してなり、上記６相の１次コイルが上
記位相制御回路を介して３相／６相変換回路の各相電圧
に接続された変圧器とを備え、上記各相の供給範囲を範
囲設定手段により設定するようにしたものである。

【００２６】

【００２７】この発明においては、３相交流入力をその
各相の正，負各半波の０度〜６０度部分からなる第１の
単相交流に変換する第１の電力変換部と、３相交流入力
をその各相の正，負各半波の６０度〜１２０度部分から
なる第２の単相交流に変換する第２の電力変換部と、３
相交流をその各相の正，負各半波の１２０度〜１８０度
部分からなる第３の単相交流に変換する第３の電力変換
部とを備えたから、負荷の特性に合わせて上記３種類の
単相交流を使い分けることにより、負荷での電力利用効
率を向上することができ、また、各電力変換部の単相出
力を同時に使用することにより単相電源３台分の仕事を
１台ですることができる。

【００２８】

【００２９】この発明においては、３相交流入力を各相
についてその正弦波の正，負各半波の０度〜６０度，６
０度〜１２０度，あるいは１２０度〜１８０度の範囲の
いずれかの範囲で供給可能な位相制御回路を設けるとと
もに、該各相の位相制御出力を受ける３相の１次コイ
ル、及びこれと単相鉄芯を介して磁気結合された単相の
２次コイルを有する変圧器を設け、上記位相制御回路に
よる各相の供給範囲を各相相互間で重ならないよう設定
するようにしたので、３相交流入力の各相の正弦波をそ
の正，負各半波について前部，中部，後部の３つのパル
ス状波形に分解し、さらに該３種類のパルス状波形をこ
れらを所望の順序に配列してなる単相交流として出力す
ることができる。これによって電源出力の波形制御をき
め細かく行うことができる。

【００３０】

【００３１】

【００３２】さらにこの発明においては、単相交流入力
の供給をその正，負各半波の、位相角にして５０％にあ
たる所定の部分のみ行う位相制御回路を設け、その位相
制御出力を単相変圧器を介して出力するようにしたの
で、該単相変圧器の２次側には、単相交流入力の正弦波
の正，負各半波の所定部分を離散的なパルス状波として
出力でき、このような波形の出力が有効な場合がある。

【００３３】この発明においては、３相交流入力の各相
をそれぞれ正，負各半波の０度〜６０度の範囲で別々に
出力する第１の電力変換部と、３相交流入力の各相をそ
れぞれ正，負各半波の６０度〜１２０度の範囲で別々に
出力する第２の電力変換部と、３相交流入力の各相をそ
れぞれ正，負各半波の１２０度〜１８０度の範囲で別々
に出力する第３の電力変換部とを備えたので、３相交流
入力の第１相，第２相，第３相の正弦波がそれぞれその
正，負各半波の前部，中部，後部の３種類のパルス状波
形に分解され、結果的に、波形あるいは電圧発生タイミ
ングの異なる９種類の単相出力を得ることができる。こ
の場合９種類の単相出力を負荷の複数の入力端子に別々
に供給することにより格別の効果が得られる。

【００３４】また、上記第１及び第２の電力変換部の各
変圧器について、該変圧器の２次側出力の急激な立ち下
がり変化によって高電圧を発生する付加変圧器を設けた
ので、この高電圧の負荷への供給により３相交流のエネ
ルギーをさらに有効に利用することができるとともに、
上記９つの単相出力の零クロス点付近でのパワー低下を
補うことができる。

【００３５】またこの発明においては、それぞれ上記第
１〜第３の電力変換部によって９つの単相出力を発生す
る電源装置を搭載するとともに、アークを発生するため
の第１〜第９のアーク電極をその先端部が１つの正９角
形の頂点上に位置するよう一定方向に順次配設し、第１
〜第３のアーク電極、第４〜第６のアーク電極、第７〜
第９のアーク電極をそれぞれ第１，第２，第３グループ
とし、上記第１，第２，第３の電力変換部の全ての出
力，つまり９つの単相出力を、同一タイミングで電圧を
発生する３つの出力が同じグループのアーク電極に印加
されるように上記９つのアーク電極に割り当てたので、
３つのアークが各グループで順次発生することとなり、
３つのアークを回転させながら強力に出射することがで
きる。

【００３６】

【００３７】この発明においては、３相交流入力を６相
交流電力に変換する３相／６相変換回路を備え、６相の
うちの第１，第３，第５相からなる正相３相成分、及び
第２，第４，第６相からなる逆相３相成分のそれぞれに
ついて、該３つの相の正，負各半波の０〜６０度分，６
０度〜１２０度分，１２０度〜１８０度分からなる第
１，第２，第３の単相交流に変換するようにしたので、
３相交流入力を波形の異なる３種類の３倍周波の単相交
流に加えて、該各単相交流に対して逆相の単相交流を得
ることができる。

【００３８】この発明においては、３相交流入力を６相
交流電力に変換する３相／６相変換回路を設けるととも
に、６相交流の各相を該各相の正，負各半波について０
度〜６０度，６０度〜１２０度，あるいは１２０度〜１
８０度の範囲のいずれかの範囲で供給可能な位相制御回
路を設け、上記各相の供給範囲を供給範囲設定手段によ
り設定し、各相電圧を、６相の１次コイルと単相の２次
コイルを有する変圧器を介して出力するようにしたの
で、６相交流の各相の正弦波をその正，負各半波につい
て前部，中部，後部の３種類のパルス状波形に分解し、
さらに該３種類のパルス状波形を所望の順序に配列し
て、３倍周波の単相交流、あるいは該単相交流と逆相の
単相交流等として出力することができる。

【００３９】

【００４０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１は本発明の一実施例による電源装置を説明する
ための概略図、図２は該電源装置の回路構成を示す図で
あり、また図５は３相交流入力各相の正弦波一周期ｔ分
を位相角にして６０度分づづに分割して得られる個々の
パルス状波を示す図である。図において、１００は３相
交流入力の各相、つまりＲ相，Ｓ相，Ｔ相に接続される
入力端子１，２，３を有する電源装置で、第１〜第３の
電力変換部１０１〜１０３から構成されている。該第１
の電力変換部１０１は３相交流入力の供給を各相正弦波
の正，負各半波のフロント部分，つまり約０度〜６０度
の範囲のみ行う第１の位相制御回路１１０と、１次側に
３相の１次コイル１５１〜１５３を、２次側に単相の２
次コイル１５４を巻回した単相鉄芯１５０ａを有し、上
記３相の１次コイル１５１〜１５３が上記第１の位相制
御回路１１０を介して３相交流入力端子１，２，３に接
続された変圧部１５０とを備え、その出力端子１０１ａ
から第１の単相交流（以下Ｆ出力という）を出力するよ
うになっている。

【００４１】また上記第２の電力変換部１０２は３相交
流入力の供給を各相の正，負各半波のミドル部分，つま
り約６０度〜１２０度の範囲のみ行う第２の位相制御回
路１２０と、１次側に３相の１次コイル１６１〜１６３
を、２次側に単相の２次コイル１６４を巻回した単相鉄
芯１６０ａを有し、上記３相の１次コイル１６１〜１６
３が上記第２の位相制御回路１２０を介して入力端子
１，２，３に接続された変圧部１６０とを備え、その出
力端子１０２ａから第２の単相交流（以下Ｍ出力とい
う）を出力するようになっている。

【００４２】また上記第３の電力変換部１０３は３相交
流入力の供給を各相の正，負の各半波のバック部分，つ
まり約１２０度〜１８０度の範囲のみ行う第３の位相制
御回路１３０と、１次側に３相の１次コイル１７１〜１
７３を、２次側に単相の２次コイル１７４を巻回した単
相鉄芯１７０ａを有し、上記３相の１次コイル１７１〜
１７３が上記第３の位相制御回路１３０を介して上記入
力端子１，２，３に接続された変圧部１７０とを備え、
その出力端子１０３ａから第３の単相交流（以下Ｂ出力
という）を出力するようになっている。

【００４３】図３は上記位相制御回路１１０の詳細を示
し、図中１１０ａ〜１１０ｃはそれぞれＲ，Ｓ，Ｔ相を
オン，オフするサイリスタ、１１２は３相交流入力の各
相の正弦波の零クロス点を検出する零クロス点検出器、
１１１ａ〜１１１ｃは該零クロス点検出器１１２の出力
を受け、各相のサイリスタ１１０ａ〜１１０ｃの点弧角
を調整する位相調整器で、第１の位相制御回路１１０に
ついては、各位相調整器をそれぞれ各相の０度〜６０度
の範囲で上記各サイリスタを点弧するよう設定してあ
る。なおここでは第１の位相制御回路１１０についての
みその詳細を示しているが、第２，第３の位相制御回路
１２０，１３０については、それぞれ位相調整器を、各
相のサイリスタの点弧範囲が６０度〜１２０度，１２０
度〜１８０度となるよう設定している点以外は、上記第
１の位相制御回路１１０と同一の回路構成となってい
る。

【００４４】次に動作について説明する。上記電源装置
１００の入力端子１，２，３に印加された３相交流電力
は、第１〜第３の各電力変換部１０１〜１０３にてそれ
ぞれ上記Ｆ出力，Ｍ出力，Ｂ出力に変換されて、各出力
端子１０１ａ〜１０３ａに出力される。

【００４５】すなわち上記第１の電力変換部１０１で
は、上記３相交流入力の変圧器１５０の３相の１次コイ
ル１５１〜１５３への通電は、第１の位相制御回路１１
０によって制御され、図４(a) に示すように上記各１次
コイル１５１〜１５３には、各相正弦波の正，負各半波
の位相角０度〜６０度の範囲（ＲについてはＲ₁と
Ｒ₄，ＳについてはＳ₃とＳ₆，ＴについてはＴ₂とＴ
₅）内においてのみ通電が行われ、それ以外の時間は各
コイルは開放状態である。このようにして３相の各コイ
ル１５１〜１５３に順次通電が繰り返されると、鉄芯１
５０ａ内には３倍周波の垂下特性を持った磁束が誘導さ
れ、これにより２次コイル１５４には図４(a)に示すに
ような鋸歯状の３倍周波のＦ出力が出力される。

【００４６】また上記第２の電力変換部１０２では、上
記３相交流入力の変圧器１６０の３相の１次コイル１６
１〜１６３への通電は、第２の位相制御回路１２０によ
って制御され、図４(b) に示すように上記各１次コイル
１６１〜１６３には、各相正弦波の正，負各半波の位相
角６０度〜１２０度の範囲（ＲについてはＲ₂とＲ₅，
ＳについてはＳ₁とＳ₄，ＴについてはＴ₃とＴ₆）内
においてのみ通電が行われ、それ以外の時間は各コイル
は開放状態である。このようにして３相の各コイル１６
１〜１６３に順次通電が繰り返されると、上記と同様に
鉄芯内には３倍周波の垂下特性を持った磁束が誘導され
てこれにより２次コイル１６４には図４(b) に示すによ
うな鋸歯状の３倍周波のＭ出力が出力される。

【００４７】また上記第３の電力変換部１０３では、上
記３相交流入力の変圧器１７０の３相の１次コイル１７
１〜１７３への通電は、第３の位相制御回路１３０によ
って制御され、図４(c) に示すように上記各１次コイル
１７１〜１７３には、各相正弦波の正，負各半波の位相
角１２０度〜１８０度の範囲（ＲについてはＲ₃と
Ｒ₆，ＳについてはＳ₂とＳ₅，ＴについてはＴ₁とＴ
₄）内においてのみ通電が行われ、それ以外の時間は各
コイルは開放状態である。このようにして３相の各コイ
ル１７１〜１７３に順次通電が繰り返されると、上記と
同様に鉄芯内には３倍周波の垂下特性を持った磁束が誘
導されてこれにより２次コイル１７４には図４(c) に示
すにような鋸歯状の３倍周波のＢ出力が出力される。

【００４８】このように本電源装置では、各電力変換部
より波形の異なる，つまり特性の異なる３種類の３倍周
波の単相交流を出力することができる。そして、これら
の鋸歯状の３倍周波の各電源出力については、以下のよ
うな効果がある。

【００４９】(1) 上記のように２次側の各単相出力とし
ては、１次側の３相交流の３倍の周波数、すなわち６０
サイクルに対し１８０サイクルが得られるので、例えば
この出力をアーク溶接等に用いた場合、溶接速度が従来
の３相／単相変換装置を用いた場合に比べて３倍にな
る。同じ速度のときは溶接のビートが、従来のものに比
し３倍細やかになる。このように溶接の品質を向上でき
る。

【００５０】(2) 従来の３相／単相変換電源装置では、
得られる単相出力は正弦波であるが、本電源装置により
得られるＢ出力は急峻に高電圧に立上り、これから垂下
状に零となる鋸歯状波が得られるため、アーク溶接時に
アークが出やすくかつ安定したアークが得られる。すな
わち、本電源装置は本質的に垂下特性を持った電源とな
っており、溶接には極めて好都合である。

【００５１】(3) 本発明の電源は上述のように垂下特性
を備えたものであるので、この垂下特性を得るために従
来一般に使用されている漏洩磁束型の装置または可飽和
リアクトルＬ等を用いる必要がなく、これに伴う損失や
力率の低下を生ずることがない。

【００５２】(4) また、本電源装置により得られるＭ出
力は、パワーがあるので、このＭ出力を単独で用いる場
合には、大型の溶接や溶射に適している。

【００５３】(5) また、Ｒ出力は他の出力に比べてゆる
やかに立ち上がるので、薄板のスポット溶接等、電圧印
加時のスパークの発生が問題となる溶接には有効であ
る。

【００５４】(6) また、得られる周波数が何れの出力も
３倍となるので、変圧器が小型となり、重量が従来の１
／３で済み、大変小型軽量となる。また構造が簡単で小
型軽量となるので、製造コストも大幅に低減できる。

【００５５】(7) また、従来の装置では無負荷電圧が６
０Ｖ〜１００Ｖ必要であったが、本発明では３５Ｖ〜５
５Ｖで済み、安全であるとともに取扱いも簡単で技術の
熟練を必要とせず、かつ自動化も容易である。

【００５６】(8) また、この電源装置を溶接に用いる場
合は、上記各電力変換部において、１つの相の交流正弦
波形の点弧角を６０度あるいは１２０度を中心に前後に
適当に調整することにより、アークの強さを大きく調整
することができる。つまり、調整範囲を従来の１次，２
次コイルの磁気結合力を調整する方法に比べて広くする
ことができ、コンピュータによる自動制御を行うことに
よって従来不可能であった領域の溶接を可能にし、かつ
溶接安定性を得ることができる。

【００５７】(9) また、小型軽量でかつアークが安定し
ているので、これをロボットに搭載することにより大型
厚板のアーク溶接を行うことができる。すなわち、同じ
重量で従来の３倍の溶接能力を発揮できる。

【００５８】(10)また、本電源装置では、３種類の波形
の異なる３倍周波の単相出力を同時に別々の出力端子か
ら出力可能であるので、単相電源３台分の仕事を１台で
することができ、また特に多電極を用いる溶接等におい
ては多様な溶接が可能となる。

【００５９】例えば、上記各Ｆ，Ｍ，Ｂ出力を、複数の
アークを発生するための３電極に印加するようにすれ
ば、アークの出方が異なるアークが集まって種々のアー
クができる。

【００６０】また、銅の溶接では予熱が必要であるた
め、先頭のカーボン電極に上記立ち上がりの急峻なＢ出
力を引加し、次の溶接電極にパワーのあるＭ出力を印加
し、さらに後尾の仕上げ電極に立ち上がりのゆるやかな
Ｒ出力を印加して、予熱，本溶接，仕上げ溶接を３本の
電極により同時に行うことにより、銅の溶接を能率よく
容易に行うことができる。

【００６１】また、このような溶接の仕方は、接着剤を
介して２つの部材を溶接する場合、金属の粉を溶接材と
して供給する場合にも有効である。

【００６２】また、上記各出力はいずれも３相平衡出力
となているため、従来のような３相不平衡の問題もな
い。

【００６３】図６は本発明の第２の実施例による電源装
置の説明図、図７は該電源装置の回路構成を示す図であ
り、この電源装置では、上記波形の異なる３種類の単相
出力，つまりＦ出力，Ｍ出力，Ｂ出力から１つを選択し
て１つの出力端子から出力するようにしている点が上記
実施例と異なっている。

【００６４】すなわちこの電源装置２００は図に示すよ
うに上記第１実施例と同一構成の第１〜第３の電力変換
部１０１〜１０３に加えて、該各電力変換部１０１〜１
０３に接続され、各変換部からの出力，つまりＦ出力，
Ｍ出力，Ｂ出力のうちから１つを選択してその出力端子
２０１ａに出力する出力切換スイッチ回路２１０を有し
ており、さらに該出力切換スイッチ回路２１０での切換
動作を制御する制御回路２２０を備えている。なお図８
(a) ，(b) ，(c) には上記Ｆ，Ｍ，Ｂの３つの出力を３
相入力の一周期ごとに切換制御する場合の制御出力（Ｃ
出力）の例を示している。

【００６５】このような構成の電源装置では、駆動する
負荷の特性に合わせて、電源出力を上記Ｆ，Ｍ，Ｂの３
つの出力から選択できるだけでなく、負荷の運転状態に
よってその特性が変化する場合であっても、上記制御回
路２２０によりその特性の変化に合わせて、例えば図８
(a) ，(b) ，(c) に示すように上記３つの出力を切換制
御することも可能となり、３相電源入力の負荷での利用
効率をきわめて良好なものとできる。

【００６６】図９は本発明の第３の実施例による電源装
置の回路構成を示す図、図１０は該電源装置の出力可能
な単相出力波形の例を示す図である。図において、３０
０は本電源装置で、３相交流電源に接続される入力端子
１，２，３と、３相交流の供給を各相の正，負各半波に
ついて０度〜６０度，６０度〜１２０度，あるいは１２
０度〜１８０度の範囲のいずれかでのみ行う位相制御回
路３１０と、１次側に３相の１次コイル３５１〜３５３
を、２次側に単相の２次コイル３５４を巻回した単相鉄
芯３５０ａを有し、上記３相の１次コイル３５１〜３５
３が上記位相制御回路３１０を介して３相交流電源の各
Ｒ，Ｓ，Ｔ相電圧に接続された変圧器３５０と、上記各
相の供給範囲を各相相互間で重ならないよう設定する点
弧順序設定回路３２０とを備えている。

【００６７】ここで上記位相制御回路３１０を構成する
サイリスタ３１０ａ〜３１０ｃ、及び零クロス点検出器
３１２は、図３に示すものと同一のものであるが、位相
調整器３１１ａ〜３１１ｃについては、該零クロス点検
出器３１２の出力だけでなく点弧順序設定回路の範囲設
定信号に基づいて、各相のサイリスタ３１０ａ〜３１０
ｃの点弧角を調整するよう構成している。つまり各位相
調整器３１１ａ〜３１１ｃは上記範囲設定信号により各
相の導通範囲を変更可能な構成となっている。

【００６８】このような構成の電源装置では、上記各位
相調整器による各相の正，負各半波の供給範囲を、０度
〜６０度，６０度〜１２０度，あるいは１２０度〜１８
０度の範囲のいずれかに各相について統一して設定する
ことにより、電源出力として上記Ｆ出力，Ｍ出力，ある
いはＢ出力を負荷に供給することができる。またこの実
施例では、供給範囲設定回路３２０により、Ｒ相の供給
範囲を６０度〜１２０度，Ｓ相の供給範囲を１２０度〜
１８０度，Ｔ相の供給範囲を０度〜６０度に設定するこ
とにより、図１０(a) に示す波形の単相出力（Ｃ₁出
力）が得られる。

【００６９】さらに１０(b) は、Ｒ相を遮断して、Ｓ相
の供給範囲を正側半波の６０度〜１２０度、かつ負側半
波の０度〜６０度及び１２０度〜１８０度に、Ｔ相の供
給範囲を正側半波の０度〜６０度及び１２０度〜１８０
度、かつ負側半波の６０度〜１２０度に設定した場合の
電源出力（Ｃ₂出力）、図１０(c) は、Ｒ相の供給範囲
を正側半波の０度〜６０度及び１２０度〜１８０度、か
つ負側半波の６０度〜１２０度に、Ｓ相の供給範囲を正
側半波の６０度〜１２０度かつ負側半波の０度〜６０度
に、Ｔ相の供給範囲を負側半波の０度〜６０度に設定し
た場合の電源出力（Ｃ₃出力）である。

【００７０】このように本実施例では、供給範囲設定回
路３２０を設け、さらに各位相調整器３１１ａ〜３１１
ｃを上記回路からの信号により各相の供給範囲を各相別
々に設定可能に構成したので、電源出力としてさまざま
な波形の単相交流を出力することができ、電源装置の負
荷への適用範囲が大きくなる。

【００７１】図１１は上記第３実施例の第１変形例を示
す図であり、ここでは上記電源装置において、上記変圧
器３５０に代えて、１次側及び２次側にそれぞれ単相の
１次コイル３６１及び２次コイル３６２を巻回した単相
鉄芯３６３を有する第１〜第３の変圧器３６０ａ〜３６
０ｃを設け、各変圧器の１次コイル３６１を上記位相制
御回路３１０を介して３相交流のＲ，Ｓ，Ｔ相に接続し
ている。そして上記第１〜第３の変圧器３６０ａ〜３６
０ｃから変圧部３６０を構成し、さらに上記位相制御回
路３１０と該変圧部３６０とから電源装置３０１を構成
している。

【００７２】この場合、上記各位相調整器による各相の
正，負各半波の供給範囲を０度〜６０度の範囲に設定す
ることにより、変圧器３６０ａの２次側には、Ｒ−Ｆ出
力，つまり正弦波の正，負各半波の０度〜６０度部分が
交互に１８０度置きに現れる電源出力が、変圧器３６０
ｂの２次側には、Ｓ−Ｆ出力，つまり上記Ｒ−Ｆ出力よ
り１２０度位相遅れの電源電力が、また変圧器３６０ｃ
には上記Ｒ−Ｆ出力より２４０度位相遅れの電源出力が
現れる。

【００７３】また上記各位相調整器３１１ａ〜３１１ｃ
による各相の正，負各半波の供給範囲は、それぞれ別々
に６０度〜１２０度あるいは１２０度〜１８０度に設定
することも可能であり、この場合変圧器３６０ａの２次
側出力には、正弦波の正，負各半波の６０度〜１２０度
あるいは１２０度〜１８０度部分が交互に１８０度置き
に現れるＲ−Ｍ出力あるいはＲ−Ｂ出力（図１４参照）
を、変圧器３６０ｂの２次側には、上記Ｒ−Ｍ出力，Ｒ
−Ｂ出力に対して１２０度位相遅れのＳ−Ｍ出力，Ｓ−
Ｂ出力を、さらに変圧器３６０ｃには上記Ｒ−Ｍ出力，
Ｒ−Ｂ出力に対して２４０度位相遅れのＴ−Ｍ出力，Ｔ
−Ｂ出力を出力することもできる。

【００７４】このような正負のパルス状波形が交互に繰
り返して現れる電源出力も、負荷の特性によっては有用
となる。

【００７５】また図１２は上記第３実施例の第２の変形
例を説明するための図であり、ここでは、上記第１変形
例の電源装置において、上記各変圧器３６０ａ〜３６０
ｃの２次コイル３６２を並列接続している点のみ上記第
１変形例と異なる。

【００７６】この場合各変圧器の２次側共通出力には、
図１２に示すように上記Ｆ出力やＣ₁出力を出力するこ
とができる。

【００７７】図１３は本発明の第４の実施例による電源
装置の回路構成及びその動作を説明するための図であ
り、図において、４００は本電源装置で、単相交流入力
に接続される端子４と、単相交流入力の供給を正，負の
各半波について位相角にして５０％の範囲、ここでは０
度〜９０度，４５度〜１３５度，あるいは９０度〜１８
０度の範囲のいずれかでのみ行う位相制御回路４１０
と、１次及び２次側にそれぞれ単相の１次コイル４５１
及び２次コイル４５２を巻回した単相鉄芯４５３を有
し、上記１次コイル４５１が上記位相制御回路４１０を
介して単相交流入力に接続された変圧器４５０と、上記
単相交流入力の供給範囲を上記３つの範囲のうちから設
定する供給範囲設定回路４２０から構成されている。

【００７８】また上記位相制御回路４１０は、単相交流
入力を導通あるいは遮断するサイリスタ４１１、単相交
流入力の正弦波の零クロス点を検出する零クロス点検出
器４１３、該零クロス点検出器４１３の出力を受け、上
記サイリスタ４１１の点弧角の範囲を調整する位相調整
器４１２からなる。

【００７９】このような構成の電源装置では、上記供給
範囲設定回路４２０により、位相調整器４１２によるサ
イリスタ４１１の点弧範囲を上記３つの範囲から所定の
ものを選択することにより、単相交流入力を図１３に示
すように、ｆ出力，ｍ出力あるいはｂ出力に変換して出
力することができる。ここでｆ，ｍ，ｂ出力は、それぞ
れ正弦波の正，負各半波の０度〜９０度部分、４５度〜
１３５度部分、あるいは９０度〜１８０度部分が交互に
１８０度置きに現れる単相出力である。

【００８０】このような波形の単相出力も負荷の特性に
よっては必要な場合がある。

【００８１】次に本発明のさらなる実施例としてマルチ
アーク発生装置を説明する。図１４は該マルチアーク発
生装置に搭載した電源装置の回路構成を示す図、図１５
は上記マルチアーク発生装置のマルチアーク発生部を特
にアーク電極の配置について示す図である。

【００８２】図１４において、５００は上記マルチアー
ク発生装置に搭載された電源装置で、３相交流電源に接
続される入力端子１，２，３と、３相（Ｒ，Ｓ，Ｔ相）
の正，負各半波の０度〜６０度部分を各相ごとに３つ出
力端子５０１ａ〜５０１ｃから別々に出力する第１の電
力変換部５０１と、上記Ｒ，Ｓ，Ｔ相の正，負各半波の
６０度〜１２０度部分を各相ごとに３つ出力端子５０２
ａ〜５０２ｃから別々に出力する第２の電力変換部５０
２と、上記Ｒ，Ｓ，Ｔ相の正，負各半波の６０度〜１２
０度部分を各相ごとに３つ出力端子５０３ａ〜５０３ｃ
から別々に出力する第３の電力変換部５０３とから構成
されている。

【００８３】上記第１の電力変換部５０１は、図３に示
す位相制御回路と同一構成の位相制御回路５１０及び３
つの単相変圧器５５０ａ〜５５０ｃから構成されてお
り、各変圧器の１次コイル５５１は上記位相制御回路５
１０を介して３相交流入力のＲ，Ｓ，Ｔ相に接続されて
いる。そしてこの第１の電力変換部５０１では、上記第
１の位相制御回路５１０を３相交流入力の供給を各相の
正，負各半波について０度〜６０度の範囲でのみ行うよ
う設定しており、各変圧器５５０ａ〜５５０ｃからは、
それぞれ上記Ｒ−Ｆ出力，Ｓ−Ｆ出力，Ｔ−Ｆ出力が得
られるようになっている。

【００８４】また上記第２，第３の電力変換部５０２，
５０３についても上記第１の電力変換部５０１と同様、
それぞれ第２，第３の位相制御回路５２０，５３０と、
３つの単相変圧器５６０ａ〜５６０ｃ，５７０ａ〜５７
０ｃとから構成されているが、第２の電力変換部では、
第２の位相制御回路５２０を、３相交流入力の供給を各
相の正，負各半波について６０度〜１２０度の範囲での
み行うよう設定し、各変圧器５６０ａ〜５６０ｃから
は、それぞれ上記Ｒ−Ｍ出力，Ｓ−Ｍ出力，Ｔ−Ｍ出力
を出力するようにしており、また第３の電力変換部５３
０では、第３の位相制御回路５３０を、３相交流入力の
供給を各相の正，負各半波について６０度〜１２０度の
範囲でのみ行うよう設定し、各変圧器５７０ａ〜５７０
ｃからは、Ｒ−Ｂ出力，Ｓ−Ｂ出力，Ｔ−Ｂ出力を出力
するようにしている。

【００８５】また図１５において５８０は上記マルチア
ーク発生装置のマルチアーク発生部で、１つのニュート
ラル電極５８０ａと、アークを発生するための第１〜第
９のアーク電極５８１〜５８９とを有している。これら
の９つのアーク電極５８１〜５８９は、その先端部が１
つの正９角形の頂点上に位置するよう一定方向、ここで
は時計回り方向に順次配置されており、また第１〜第３
のアーク電極を第１グループＧ₁，第４〜第６のアーク
電極を第２グループＧ₂，第７〜第９のアーク電極を第
３グループＧ₃としている。そして上記第１〜第３のア
ーク電極５８１〜５８３にそれぞれ上記Ｔ−Ｂ出力，Ｒ
−Ｆ出力，Ｓ−Ｍ出力を、第４〜第６のアーク電極５８
４〜５８６にそれぞれ上記Ｓ−Ｂ出力，Ｔ−Ｆ出力，Ｒ
−Ｂ出力を、さらに第７〜第９のアーク電極５８７〜５
８９に、Ｒ−Ｂ出力，Ｓ−Ｆ出力，Ｔ−Ｍ出力を印加す
るようにしている。

【００８６】次に動作について説明する。上記電源装置
５００の入力端子１，２，３に印加された３相交流電力
は、第１〜第３の各電力変換部５０１〜５０３にて各相
ごとに単相交流に変換されて、上記第１〜第３の電力変
換部５０１〜５０３の各変圧器を介して上記のように第
１〜第９のアーク電極５８１〜５８９に印加される。こ
の時第１グループＧ₁のアーク電極に印加されるＲ−Ｆ
出力，Ｓ−Ｆ出力，Ｔ−Ｆ出力、第２グループＧ₂のア
ーク電極に印加されるＳ−Ｂ出力，Ｔ−Ｆ出力，Ｒ−Ｍ
出力、及び第３グループＧ₃のアーク電極に印加される
Ｔ−Ｍ出力，Ｓ−Ｆ出力，Ｒ−Ｂ出力は、グループ内で
同時にかつ第１，第２，第３グループの順序で順次電圧
を発生する。このため上記各グループの３つのアーク電
極間には順次、第１，第２，第３グループの順にマルチ
アークが発生し、３つのアークからなるマルチアークそ
のものがニュートラル電極５８０ａを中心として矢印Ａ
ｒ方向に回転することとなる。

【００８７】このように本実施例では、マルチアークが
回転することとなり、強力な回転磁界の発生をともなっ
てアークを発生することができ、きわめて大型の被処理
物のアーク処理も容易に行うことができ、溶接や溶射に
おいてきわめて有用である。

【００８８】図１６は本発明の第６の実施例によるアー
ク発生装置に搭載した電源装置の回路構成図、図１７は
該アーク発生装置のアーク発生部を特に電極配置につい
て示す図である。

【００８９】この実施例では、図１６に示すように上記
第５実施例の第１の電力変換部５０１において、３相交
流入力のＲ，Ｓ，Ｔ相に対応する第１〜第３の変圧器５
５０ａ〜５５０ｃについて、各変圧器の２次コイル５５
２に直列に接続された付加１次コイル６８１と、該付加
１次コイル６８１と単相鉄芯６８３を介して磁気結合さ
れた付加２次コイル６８２とを有し、１次側電流の急激
な立ち下がり変化によって２次側に高電圧を発生する第
１〜第３の付加変圧器６８０ａ〜６８０ｃをそれぞれ設
けている。これによって第１，第２，第３の付加変圧器
６８０ａ〜６８０ｃの２次側には、図１８(a) 〜(c) に
示すようにそれぞれＲ相，Ｓ相，Ｔ相の正，負各半波の
６０度付近で、高圧のＲ−Ｆ付加出力，Ｓ−Ｆ付加出
力，Ｔ−Ｆ付加出力を出力するようにしている。

【００９０】また上記第２の電力変換部５０２において
も、その第１〜第３の各変圧器５６０ａ〜５６０ｃにつ
いて、上記第１の電力変換部のものと同一構成の第１〜
第３の付加変圧器６９０ａ〜６９０ｃを設け、第１〜第
３の付加変圧器６９０ａ〜６９０ｃの２次側には、図１
９(a) 〜(c) に示すようにそれぞれＲ相，Ｓ相，Ｔ相の
正，負各半波の１２０度付近で高圧のＲ−Ｍ付加出力，
Ｓ−Ｍ付加出力，Ｔ−Ｍ付加出力を出力するようにして
いる。なお第３の電力変換部５０３についてはその構成
は上記第５実施例と全く同一としている。

【００９１】またアーク発生部５８０については、図１
７に示すように上記アーク発生のための第１〜第９のア
ーク電極５８１〜５８９に加えて、その先端部がそれぞ
れ上記第１，第３，第４，第６，第７，第９のアーク電
極先端近傍に位置するよう配置された第１〜第６の補助
電極６８１〜６８６を備え、上記第１の電力変換部５０
１のＲ−Ｆ付加出力，Ｓ−Ｆ付加出力，Ｔ−Ｆ付加出力
をそれぞれ第４，第２，第６の補助電極６８４，６８
２，６８６に印加し、上記第２の電力変換部５０２のＲ
−Ｍ付加出力，Ｓ−Ｍ付加出力，Ｔ−Ｍ付加出力をそれ
ぞれ第５，第３，第１の補助電極６８５，６８３，６８
１に印加するようにしている。なお、上記アーク電極５
８１〜５８９については、上記第５の実施例と全く同様
に各電力変換部の変圧器の２次側出力と接続している。

【００９２】次に動作について説明する。この実施例に
おいても上記第５実施例と同様、３相交流入力は上記各
電力変換部５０１〜５０３にてそれぞれ各相ごとに位相
制御されて波形あるいは電圧発生タイミングの異なる９
つの単相交流に変換され、それぞれ第１グループＧ₁の
アーク電極５８１〜５８３，第２グループＧ₂のアーク
電極５８４〜５８６，第３グループＧ₃のアーク電極５
８７〜５８９に供給される。すると上記各グループの３
つのアーク電極間には順次、第１，第２，第３グループ
の順にマルチアークが発生し、３つのアークからなるマ
ルチアークそのものがニュートラル電極５８０ａの回り
で矢印Ａｒ方向に回転することとなる。

【００９３】またこの際本装置では、第１の電力変換部
５０１の第１〜第３の付加変圧器６８０ａ〜６８０ｃの
２次側には、それぞれ図１８(a) 〜(c) に示すように、
Ｒ−Ｆ出力，Ｓ−Ｆ出力，Ｔ−Ｆ出力の立ち下がり付近
で、高圧のＲ−Ｆ付加出力，Ｓ−Ｆ付加出力，Ｔ−Ｆ付
加出力が発生し、また第２の電力変換部５０２の第４〜
第６の付加変圧器６９０ａ〜６９０ｃの２次側には、そ
れぞれ図１９(a) 〜(c) に示すように、Ｒ−Ｍ出力，Ｓ
−Ｍ出力，Ｔ−Ｍ出力の立ち下がり付近で、高圧のＲ−
Ｍ付加出力，Ｓ−Ｍ付加出力，Ｔ−Ｍ付加出力が発生す
る。そして上記第１〜第６の付加変圧器６８０ａ，６８
０ｂ，６８０ｃ，６９０ａ，６９０ｂ，６９０ｃの出力
がそれぞれ第４，第２，第６，第５，第３，第１の補助
電極６８４，６８２，６８６，６８５，６８３，６８１
に接続されているので、１つのグループのマルチアーク
の発生が停止する直前に、次にマルチアークを発生する
グループの補助電極に強力なスパークが発生する。この
結果マルチアークはニュートラル電極の回りを滑らかに
回転しながら発生することとなる。

【００９４】このように本実施例では、上記第１及び第
２の電力変換部５０１，５０２の各変圧器について、該
変圧器の２次側出力の急激な立ち下がり変化によって高
電圧を発生する付加変圧器６８０ａ〜６８０ｃ，６９０
ａ〜６９０ｃを設けたので、この高電圧の負荷への供給
により３相交流のエネルギーをさらに有効に利用するこ
とができる。しかも補助電極をアーク電極近傍に設け、
１つのアーク電極のグループでのマルチアークの発生が
停止する直前に、次にマルチアークを発生するグループ
の補助電極に瞬間的な高電圧が印加されるよう、上記各
付加変圧器の出力と補助電極とを接続したので、補助電
極間のスパークにより次のアークの発生領域での絶縁破
壊を現時点のアーク発生領域でのアークの停止直前に行
うことができ、これにより主変圧器出力の零クロス点で
のアークの途切れを防止できるとともにアークを発生し
やすくできる効果がある。

【００９５】図２０は本発明の第７の実施例による電源
装置を説明するための図、図２１は該電源装置の回路構
成を示す図であり、図において、７００は電源装置で、
３相交流入力に接続され、Ｒ，Ｓ，Ｔ相からなる３相交
流入力を、Ｒ，Ｓ，Ｔ相とその逆相のＲ′，Ｓ′，Ｔ′
相からなる６相交流電力に変換する３相／６相変換回路
７１０と、上記Ｒ，Ｓ，Ｔ相を入力とする第１〜第３の
電力変換部７０１〜７０３と、上記Ｒ′，Ｓ′，Ｔ′相
を入力とする第４〜第６の電力変換部７０４〜７０６と
から構成されている。ここで上記Ｒ，Ｔ′，Ｓ，Ｒ′，
Ｔ，Ｓ′相はそれぞれ６相交流の第１〜第６相に対応す
る。

【００９６】上記第１〜第３の電力変換部７０１〜７０
３は、それぞれ上記第１実施例のものと同一構成の位相
制御回路７１０〜７３０及び変圧器７１０ａ〜７３０ａ
から構成されており、それぞれＲ，Ｓ，Ｔ相を位相制御
回路により０度〜６０度，６０度〜１２０度，１２０度
〜１８０度の範囲で供給制御して各変圧器の２次側から
上記単相Ｆ出力，単相Ｍ出力，単相Ｂ出力を出力するよ
うになっている。また上記４〜第６の電力変換部７０４
〜７０６も、上記第１〜第３の電力変換部と同一構成の
位相制御回路７４０〜７６０及び変圧器７４０ａ〜７６
０ａから構成されており、それぞれＲ′，Ｓ′，Ｔ′相
を位相制御回路により０度〜６０度，６０度〜１２０
度，１２０度〜１８０度の範囲で点弧制御して各変圧器
の２次側から上記単相Ｆ′出力，単相Ｍ′出力，単相
Ｂ′出力を出力するようになっている。これらの単相出
力はそれぞれ上記単相Ｆ出力，単相Ｍ出力，単相Ｂ出力
とは逆相の関係となっている。なお７７１〜７７３はそ
れぞれ上記各変圧器の単相鉄芯７７５の１次側に巻回さ
れた３相の１次コイル、７７４は該単相鉄芯７７５の２
次側に巻回された２次コイルである。

【００９７】次に動作について説明する。３相交流入力
は図２２に示すように上記３相／６相変換回路により６
相交流に変換され、そのうちのＲ，Ｓ，Ｔ相は第１〜第
３の電力変換部７０１〜７０３へ、Ｒ′，Ｓ′，Ｔ′相
は第４〜第６の電力変換部７０４〜７０６へ供給され
る。そして第１の電力変換部７０１では、図２３(a) に
示すようにＲ，Ｓ，Ｔ相の正，負各半波の０度〜６０度
で、また第２の電力変換部７０２では、図２３(b) に示
すようにＲ，Ｓ，Ｔ相の正，負各半波の６０度〜１２０
度の範囲で、さらに第３の電力変換部７０３では図２３
(c) のようにＲ，Ｓ，Ｔ相の正，負各半波の１２０度〜
１８０度の範囲で供給制御を行う。これによって各電力
変換部からは、図２３(a) 〜(c) に示すようにＦ出力，
Ｍ出力，Ｔ出力が出力される。

【００９８】また第４〜第６の電力変換部７０４〜７０
６では、それぞれ図２３(d) 〜(f)に示すようにＲ′，
Ｓ′，Ｔ′相の正，負各半波の０度〜６０度，６０度〜
１２０度，１２０度〜１８０度の範囲で供給制御を行
う。これによって各電力変換部からは、図２３(d) 〜
(f) に示すようにそれぞれ上記Ｆ出力，Ｍ出力，Ｂ出力
と逆相のＦ′出力，Ｍ′出力，Ｂ′出力が出力される。

【００９９】このような構成の本実施例では、３相交流
電力を６相交流電力に変換する３相／６相変換回路７０
０ａを備え、６相のうちの第１，第３，第５相からなる
正３相成分、及び第２，第４，第６相からなる逆３相成
分のそれぞれについて、変換処理，つまり３つの相の正
弦波の正，負各半波をその前部，中部，後部の３つのパ
ルス状波形に分解しさらに同一波形のパルス状波形同士
を変圧器により組み合わせて３種類の３倍周波の単相交
流に変換するという処理を行うようにしたので、３相交
流入力を、波形の異なる３種類の３倍周波の単相交流、
つまりＦ，Ｍ，Ｂ出力とともに、該各単相交流に対して
逆相の単相交流、つまりＦ’，Ｍ’，Ｂ’出力を得るこ
とができる。

【０１００】このような６つの単相出力をマルチアーク
発生用の６電極に引加すれば各出力は完全に独立してい
るので、安定したアークが得られるとともに、アークの
性質を各出力の特性が混ざったまったりとしたものとで
きる。

【０１０１】図２４は本発明の第８の実施例による電源
装置の説明図であり、図２５は該電源装置の動作を説明
するための波形図である。本電源装置は図９に示す第３
実施例の３相入力の電源装置を６相入力用に変更したも
のである。

【０１０２】図において、８００は３相交流電源に接続
される端子１，２，３を有する電源装置で、３相交流入
力に接続され、３相交流電力を６相交流電力に変換する
３相／６相変換回路８１０と、６相交流の各相の供給を
所定位相角範囲で供給制御する位相制御回路８２０と、
１次側に６相の１次コイル８３１〜８３６を、２次側に
単相の２次コイル８３７を巻回した単相鉄芯８３８を有
し、上記６相の１次コイル８３１〜８３６が上記位相制
御回路８２０を介して３相／６相変換回路８１０の各相
電圧に接続された変圧部８３０とから構成されている。

【０１０３】ここで上記位相制御回路８２０は、上記６
相交流の第１〜第６相の点弧を行うサイリスタ８２１ａ
〜８２１ｆと、上記６相交流の各相の零クロス点を検出
する検出器８１２と、上記サイリスタ８２１ａ〜８２１
ｆを所定の範囲で点弧する位相調整器８１１ａ〜８１１
ｄと、該位相調整器のサイリスタ点弧範囲及び動作順序
を設定する設定回路８２２とから構成されている。

【０１０４】このような構成の電源装置では、上記第１
〜第３の位相調整器によるＲ，Ｓ，Ｔ相の正，負各半波
の点弧範囲を、０度〜６０度，６０度〜１２０度，ある
いは１２０度〜１８０度の範囲のいずれかに各相につい
て統一して設定し、Ｒ’，Ｓ’，Ｔ’相を遮断すること
により、電源出力として上記Ｆ出力，Ｍ出力，あるいは
Ｂ出力を負荷に供給することができる。

【０１０５】また、この装置では、Ｒ，Ｓ，Ｔ相を用い
て第３実施例と同様にして図２５(a) 〜(c) に示すＣ₁
出力，Ｃ₂出力，Ｃ₃出力を出力できる。また図２５
(a) の場合にＲ相に代えてＲ′相を、図２５(b) の場合
にＴ相の負側半波に代えてＴ′相の正側半波を、図２５
(c) の場合にＲ相の負側半波及びＳ相の正側半波に代え
てＲ′相の正側半波及びＳ′相の負側半波を用いること
によりそれぞれ２５(d)〜２５(f) に示す波形のＣ₄，
Ｃ₅，Ｃ₆出力を得ることができる。

【０１０６】このように実施例では、設定回路８２２を
設け、さらに各位相調整器を上記回路からの信号により
各相の点弧範囲を各相別々に設定可能に構成したので、
電源出力としてさまざまな波形の単相交流を出力するこ
とができ、電源装置の負荷への適用範囲が大きくなる。

【０１０７】さらに図２６(a) は上記第８実施例の変形
例を説明するための構成図であり、ここでは、６相の１
次コイルを単相鉄芯の１次側に巻回した上記変圧器８３
０に代えて、第１の単相鉄芯８３０ａ₁の１次側に６つ
の１次コイル８３１〜８３６の３つを、２次側に単相の
２次コイル８３７ａを巻回してなる第１の変圧器８３０
ａと、第２の単相鉄芯８３０ｂの１次側に６相の１次コ
イルの残りの３つを巻回し、２次側に単相の２次コイル
８３７ｂを巻回してなる第２の変圧器８３０ｂとを用
い、各変圧器の２次側を直列に接続している。

【０１０８】このような構成の電源装置では、それぞれ
の変圧器の２次コイルに同一波形の逆相の２つの単相出
力，例えばＦ出力及びＦ′出力を出力することにより、
図２６(b) に示すように倍電圧の出力が得られる。

【０１０９】

【発明の効果】以上のように本発明に係る電源装置によ
れば、３相交流入力をその各相の正，負各半波の０度〜
６０度部分からなる第１の単相交流に変換する第１の電
力変換部と、３相交流入力をその各相の正，負各半波の
６０度〜１２０度部分からなる第２の単相交流に変換す
る第２の電力変換部と、３相交流をその各相の正，負各
半波の６０度〜１２０度部分からなる第３の単相交流に
変換する第３の電力変換部とを備えたので、負荷の特性
に合わせて上記３種類の単相交流を使い分けることが可
能になり、負荷での電力利用効率を向上することがで
き、また、各電力変換部の単相出力を同時に使用するこ
とにより単相電源３台分の仕事を１台ですることができ
る効果がある。

【０１１０】

【０１１１】またこの発明に係る電源装置によれば、３
相交流入力を各相についてその正弦波の正，負各半波の
０度〜６０度，６０度〜１２０度，あるいは１２０度〜
１８０度の範囲のいずれかの範囲で供給可能な位相制御
回路を設けるとともに、該各相の位相制御出力を受ける
３相の１次コイル、及びこれと単相鉄芯を介して磁気結
合された単相の２次コイルを有する変圧器を設け、上記
位相制御回路による各相の供給範囲を各相相互間で重な
らないよう設定するようにしたので、３相交流入力の各
相の正弦波をその正，負各半波について前部，中部，後
部の３つのパルス状波形に分解し、さらに該３種類のパ
ルス状波形をこれらを所望の順序に配列してなる単相交
流として出力することができる。これによって電源出力
の波形制御をきめ細かく行うことができる効果がある。

【０１１２】

【０１１３】

【０１１４】さらにこの発明に係る電源装置によれば、
単相交流入力の供給をその正，負各半波の、位相角にし
て５０％にあたる所定の部分のみ行う位相制御回路を設
け、その位相制御出力を単相変圧器を介して出力するよ
うにしたので、該単相変圧器の２次側には、単相交流入
力の正弦波の正，負各半波の所定部分を離散的なパルス
状波として出力でき、このような波形の出力が有効な場
合がある。

【０１１５】この発明に係る電源装置によれば、３相交
流入力の各相をそれぞれ正，負各半波の０度〜６０度の
範囲で別々に出力する第１の電力変換部と、３相交流入
力の各相をそれぞれ正，負各半波の６０度〜１２０度の
範囲で別々に出力する第２の電力変換部と、３相交流入
力の各相をそれぞれ正，負各半波の１２０度〜１８０度
の範囲で別々に出力する第３の電力変換部とを備えたの
で、３相交流入力の第１相，第２相，第３相の正弦波が
それぞれその正，負各半波の前部，中部，後部の３種類
のパルス状波形に分解され、結果的に、波形あるいは電
圧発生タイミングの異なる９種類の単相出力を得ること
ができる。この場合９種類の単相出力を負荷の複数の入
力端子に別々に供給することにより格別の効果が得られ
る。

【０１１６】また、上記第１及び第２の電力変換部の各
変圧器について、該変圧器の２次側出力の急激な立ち下
がり変化によって高電圧を発生する付加変圧器を設けた
ので、この高電圧の負荷への供給により３相交流のエネ
ルギーをさらに有効に利用することができるとともに、
上記９つの単相出力の零クロス点付近でのパワー低下を
補うことができる効果がある。

【０１１７】またこの発明に係る電源装置によれば、そ
れぞれ上記第１〜第３の電力変換部によって９つの単相
出力を発生する電源装置を搭載するとともに、アークを
発生するための第１〜第９のアーク電極をその先端部が
１つの正９角形の頂点上に位置するよう一定方向に順次
配設し、第１〜第３のアーク電極、第４〜第６のアーク
電極、第７〜第９のアーク電極をそれぞれ第１，第２，
第３グループとし、上記第１，第２，第３の電力変換部
の全ての出力，つまり９つの単相出力を、同一タイミン
グで電圧を発生する３つの出力が同じグループのアーク
電極に引加されるように上記９つのアーク電極に割り当
てたので、３つのアークが各グループで順次発生するこ
ととなり、３つのアークを回転させながら強力に出射す
ることができる効果がある。

【０１１８】

【０１１９】この発明に係る電源装置によれば、３相交
流入力を６相交流電力に変換する３相／６相変換回路を
備え、６相のうちの第１，第３，第５相からなる正相３
相成分、及び第２，第４，第６相からなる逆相３相成分
のそれぞれについて、該３つの相の正，負各半波の０〜
６０度分，６０度〜１２０度分，１２０度〜１８０度分
からなる第１，第２，第３の単相交流に変換するように
したので、３相交流入力を波形の異なる３種類の３倍周
波の単相交流に加えて、該各単相交流に対して逆相の単
相交流を得ることができる効果がある。

【０１２０】この発明に係る電源装置によれば、３相交
流入力を６相交流電力に変換する３相／６相変換回路を
設けるとともに、６相交流の各相を該各相の正，負各半
波について０度〜６０度，６０度〜１２０度，あるいは
１２０度〜１８０度の範囲のいずれかの範囲で供給可能
な位相制御回路を設け、上記各相の供給範囲を供給範囲
設定手段により設定し、各相電圧を、６相の１次コイル
と単相の２次コイルを有する変圧器を介して出力するよ
うにしたので、６相交流の各相の正弦波をその正，負各
半波について前部，中部，後部の３種類のパルス状波形
に分解し、さらに該３種類のパルス状波形を所望の順序
に配列して、３倍周波の単相交流、あるいは該単相交流
と逆相の単相交流等として出力することができる効果が
ある。

【０１２１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による電源装置を説明す
るための概略図である。

【図２】上記電源装置の回路構成を示す図である。

【図３】上記電源装置の３つの電力変換部に用いた位相
制御回路の構成を示す図である。

【図４】上記各電力変換部の位相制御回路の動作を説明
するための波形図である。

【図５】上記電源装置に入力される３相交流入力の各相
（Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相）の正，負各半波を前部，中部，後
部の３つに分割した波形を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施例による電源装置を説明す
るための概略図である。

【図７】該電源装置の回路構成を示す図である。

【図８】該電源装置の出力波形を説明するための図であ
る。

【図９】本発明の第３の実施例による電源装置の回路構
成を示す図である。

【図１０】該電源装置の出力波形を説明するための図で
ある。

【図１１】上記第３実施例において電源装置の変圧部の
構成を変更した第１の変形例を示す図である。

【図１２】上記第３実施例の第１変形例の３つの変圧部
の２次側を並列に接続した第２の変形例を示す図であ
る。

【図１３】本発明の第４の実施例による電源装置の構成
及び動作を説明するための図である。

【図１４】本発明の第５の実施例によるアーク発生装置
の電源装置を説明するための回路構成図である。

【図１５】上記アーク発生装置のアーク発生部を電極の
配置について示す図である。

【図１６】本発明の第６の実施例によるアーク発生装置
の電源装置を説明するための回路構成図である。

【図１７】本アーク発生装置のアーク発生部を電極の配
置について示す図である。

【図１８】本アーク発生装置に搭載した電源装置の第１
の電力変換部の出力波形を示す図である。

【図１９】本アーク発生装置に搭載した電源装置の第２
の電力変換部の出力波形を示す図である。

【図２０】本発明の第７の実施例による電源装置を説明
するための概略図である。

【図２１】この電源装置の回路構成を示す図である。

【図２２】該電源装置に搭載した３相／６相変換回路の
動作を説明するための波形図である。

【図２３】上記第７実施例の電源装置の出力波形を示す
図である。

【図２４】本発明の第８の実施例による電源装置の回路
構成を示す図である。

【図２５】該電源装置の出力波形の例を示す図である。

【図２６】上記第８実施例の電源装置の変圧部を変更し
た変形例を説明するための図である。

【符号の説明】

１，２，３３相入力端子１００〜８００，３０１，３０２電源装置１０１〜１０３，５０１〜５０３，７０１〜７０６
電力変換部１１０〜１３０，３１０，４１０，５１０〜５３０，７
１０〜７６０，８２０位相制御回路１５０〜１７０，３５０，３６０，４５０，５５０〜５
７０，７１０ａ〜７６０ａ，８３０，８３０ａ，８３０
ｂ変圧部２１０出力切換スイッチ回路２２０制御回路３２０，４２０供給範囲設定回路５８１〜５８９アーク電極６８０ａ〜６８０ｃ，６９０ａ〜６９０ｃ付加変圧
器６８１〜６８６補助電極７００ａ，８１０３相／６相変換回路８２２設定回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】３相交流入力の供給を各相の正、負各半
波のうち約０度〜６０度の範囲のみ行う第１の位相制御
回路と、１次側に３相の１次コイルを、２次側に単相の
２次コイルを巻回した単相鉄芯を有し、上記３相の１次
コイルが上記第１の位相制御回路を介して３相交流入力
に接続された変圧部とを備え、第１の単相交流を出力す
る第１の電力変換部と、３相交流入力の供給を各相の
正、負各半波のうち約６０度〜１２０度の範囲のみ行う
第２の位相制御回路と、上記変圧部と同一構成の単相鉄
芯を有し、３相の１次コイルが上記第２の位相制御回路
を介して３相交流入力に接続された変圧部とを備え、第
２の単相交流を出力する第２の電力変換部と、３相交流
入力の供給を各相の正、負各半波のうち約１２０度〜１
８０度の範囲のみ行う第３の位相制御回路と、上記変圧
部と同一構成の単相鉄芯を有し、上記３相の１次コイル
が上記第３の位相制御回路を介して３相交流入力に接続
された変圧部とを備え、第３の単相交流を出力する第３
の電力変換部とを備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】３相交流入力の各相を該各相の正、負各
半波についてそれぞれ約０度から６０度，約６０度〜１
２０度，あるいは約１２０度から１８０度の範囲のいず
れかで供給可能な位相制御回路と、１次側に３相の１次
コイルを、２次側に単相の２次コイルを巻回した単相鉄
芯を有し、上記３相の１次コイルが上記位相制御回路を
介して３相交流電源の各相電圧に接続された変圧部と、
上記位相制御回路による各相の供給範囲を各相互間で重
ならないよう設定する供給範囲設定手段とを備えたこと
を特徴とする電源装置。
【請求項３】単相交流入力を正、負各半波について０
度〜９０度，４５度〜１３５度，あるいは９０度〜１８
０度の範囲のいずれかで供給可能な位相制御回路と、単
相鉄芯の１次及び２次側にそれぞれ単相の１次及び２次
コイルを巻回してなり、該１次コイルが上記位相制御回
路を介して単相交流入力に接続された変圧器と、上記単
相交流入力の供給範囲を上記３つの範囲のうちから設定
する供給範囲設定手段とを備えたことを特徴とする電源
装置。
【請求項４】３相交流入力の供給を各相の正、負各半
波について約０度〜６０度の範囲でのみ行う第１の位相
制御回路と、単相鉄芯の１次及び２次側にそれぞれ単相
の１次及び２次コイルを巻回してなり、それぞれ１次コ
イルが上記位相制御回路を介して３相交流入力の第１
相，第２相，第３相に接続された第１，第２，第３の変
圧器とを有し、第１，第２，第３の変圧器の２次側にそ
れぞれ第１相，第２相，第３相を０度から６０度の範囲
でのみ出力する第１の電力変換部と、３相交流入力の供
給を各相の正、負側の各半波について６０度〜１２０度
の範囲でのみ行う第２の位相制御回路と、上記第１の電
力変換部の変圧器と同一構成の第４，第５，第６の変圧
器とを有し、該第４，第５，第６の変圧器に２次側にそ
れぞれ第１相，第２相，第３相を６０度〜１２０度の範
囲でのみ出力する第２の電力変換部と、３相交流入力の
供給を各相の正、負各半波について１２０度〜１８０度
の範囲でのみ行う第３の位相制御回路と、上記第１の電
力変換部の変圧器と同一構成の第７，第８，第９の変圧
器とを有し、該第７，第８，第９の変圧器に２次側にそ
れぞれ第１相，第２相，第３相を１２０度〜１８０度の
範囲でのみ出力する第３の電力変換部とを備えたことを
特徴とする電源装置。
【請求項５】上記第１の電力変換部において、３相交
流入力の第１相，第２相第３相に対応する第１，第２，
第３の各変圧器について、該各変圧器の２次コイルに直
列に接続された第２の１次コイルと、該１次コイルと単
相鉄芯を介して磁気結合された第２の２次コイルとを有
し、その１次側電流の急激な立ち下がり変化によって２
次側に高電圧を発生する付加変圧器を設け、該各付可変
圧器の２次側には、それぞれ第１相，第２相，第３相の
正、負各半波の位相角６０度付近で高電圧を付加出力す
るようにし、上記第２の電力変換部において、３相交流
の第１相，第２相，第３相に対応する第１，第２，第３
の各変圧器について、上記第１の電力変換部の付加変圧
器と同一構成の付加変圧器を設け、該各付加変圧器の２
次側には、それぞれ第１相、第２相、第３相の正、負各
半波の位相角１２０度付近で高電圧を付加出力するよう
にしたことを特徴とする請求項４記載の電源装置。
【請求項６】請求項４記載の電源装置を搭載したアー
ク発生装置であって、先端部が１つの正９角形の頂点上
に位置するよう一定方向に順次配置された、アークを発
生するための第１〜第９のアーク電極を備え、上記第１
の電力変換部の第１相出力，第２相出力，第３相出力を
それぞれ上記第２，第８，第５のアーク電極に印加し、
上記第２の電力変換部の第１相出力，第２相出力、第３
相出力をそれぞれ上記第６，第３，第９のアーク電極に
印加し、上記第３の電力変換部の第１相出力，第２の相
出力、第３の相出力をそれぞれ上記第７，第４，第１の
アーク電極に印加するようにしたことを特徴とするアー
ク発生装置。
【請求項７】３相交流入力を６相交流電力に変換する
３相／６相変換回路と、上記６相交流の第１，第３，第
５相の供給を制御する位相制御回路と、単相鉄芯の１次
側に３相の１次コイルを、２次側に単相の２次コイルを
巻回してなり、上記３相の１次コイルが上記第１の位相
制御回路を介して上記各相に接続された変圧器とを有
し、該変圧器の２次側に上記３つの相の正、負各半波の
０〜６０度からなる第１単相交流を出力する第１の電力
変換部と、第１の電力変換部のものと同一構成の位相制
御回路及び変圧器を有し、該変圧器の２次側に上記第
１，第３，第５相の正、負各半波の６０〜１２０度分か
らなる第２単相交流を出力する第２の電力変換部と、第
１の電力変換部のものと同一構成の位相制御回路及び変
圧器を有し、変圧器の２次側に上記第１，第３，第５相
の正、負各半波の１２０〜１８０度分からなる第３単相
交流を出力する第３の電力変換部と、上記６相交流の第
２，第４，第６相の供給を制御する位相制御回路と、上
記第１の電力変換部のものと同一構成の変圧器を有し、
該変圧器の２次側に該３つの相の正、負各半波の０〜６
０度分からなる第４単相交流を出力する第４の電力変換
部と、上記第４の電力変換部のものと同一構成の位相制
御回路及び変圧器を有し、該変圧器の２次側に上記第
２，第４，第６の正、負各半波の６０〜１２０度分から
なる第５単相交流を出力する第５の電力変換部と、上記
第４の電力変換部のものと同一構成の位相制御回路及び
変圧器を有し、該変圧器の２次側に上記第２，第４，第
６相の正、負各半波の１２０〜１８０度分からなる第６
単相交流を出力する第６の電力変換部とを備えたことを
特徴とする電源装置。
【請求項８】３相交流入力を６相交流電力に変換する
３相／６相変換回路と、６相交流の各相を該各相の正、
負各半波について０度〜６０度，６０度〜１２０度，あ
るいは１２０度〜１８０度の範囲のいずいれかでのみ供
給可能な位相制御回路と、単相鉄芯の１次側に６相の１
次コイルを、２次側に単相の２次コイルを巻回してな
り、上記６相の１次コイルが上記位相制御回路を介して
３相／６相変換回路の各相電圧に接続された変圧器と、
上記位相制御回路による各相の供給範囲を設定する供給
範囲設定手段とを備えたことを特徴する電源装置。