CN101020272A

CN101020272A - 环形高效直流弧焊机

Info

Publication number: CN101020272A
Application number: CN 200710027139
Authority: CN
Inventors: 黄汝明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2007-08-22
Also published as: CN101234450A; CN101234450B

Abstract

本发明公开了一种环形高效直流弧焊机，包括环形变压器、整流电路及滤波电容，从环形变压器的初级线圈引出电源输入端，环形变压器的输出端与整流电路连接，其特征在于：所述环形变压器的铁芯为圆环形，整流电路为桥式整流电路，环形变压器的输出端与整流电路之间连接有电抗器。本发明体积小，重量轻，效率高达96％，变压器铁芯B_m值是方形铁芯的2倍以上；绕线转角为45°，线圈电阻小，不易产生高热。此外，弧焊机有很好电流自动控制功能，不会产生高热，整流后的脉动电压更平缓。经试验测定，用65V的输出电压，用10条直径3.2毫米的普通焊条焊接工件，仅消耗电能0.7度。

Description

环形高效直流弧焊机

技术领域

本发明涉及弧焊机技术，具体涉及一种环形高效直流弧焊机。

背景技术

目前弧焊机都采用交流市电作为工作电源，由于交流市电频率为50Hz，即在一秒钟内交流电出现50次正半周和负半周，因此采用交流弧焊机在焊接的过程中，每秒钟就会出现一百次点火熄火动作，焊接性能有限。而采用直流弧焊机就不会出现频繁的点火熄火现象，并且直流弧焊机的电压经整流后再滤波，电压波形比较平滑，焊接性能比交流弧焊机优越。

目前直流弧焊机一般采用方形铁芯做成，体积大，重量大，效率低，能耗高，焊接性能较差，其核心部分——变压器铁芯由无数块无取向的硅钢片组叠而成，其纵向截面为方形。铁芯所产生的磁场不是集中在一个整体上，而是从这一块硅钢片跳到另外一块硅钢片上，这期间要经过无数个硅钢片之间的接口，从而使铁芯呈现很大的磁阻，因此方形变压器和方形弧焊机的B_m值特别低。除此之外，现有铁芯的纵向截面呈方形，从而绕线的转角位必然是90°，绕制线圈时很难弯转，而且弯转的角度越大，则产生的应力越大，电阻也会越大，当大电流通过时会产生高热，对变压器组件不利，安全性不高。另外，变压器对焊接电流的调节是通过在变压器方形铁芯中设置移动铁芯来实现，调节后即输出一定值的电流，在焊接过程中不能根据实际焊接条件进行自适应调节。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种环形高效直流弧焊机，提高变压器铁芯B_m值的同时，可自动调节焊接电流，绕线容易绕制，整机散热快，不容易产生高热。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种环形高效直流弧焊机，包括环形变压器、整流电路及滤波电容，从环形变压器的初级线圈引出电源输入端，环形变压器的输出端与整流电路连接，其特征在于：所述环形变压器的铁芯为圆环形，整流电路为桥式整流电路，环形变压器的输出端与整流电路之间连接有电抗器。

所述的环形变压器以及整流电路包括两组，通过并联连接，构成二相直流弧焊机。

所述环形变压器正负半周输出端绕线以相反的方向分别绕制于电抗器铁芯上。

所述同一环形变压器的正负半周输出端绕线以相反的方向分别绕制于电抗器铁芯上，且不同环形变压器的正半周输出端绕线方向相反。

所述电抗器包括可以左右移动的动铁，该动铁与电抗器的铁芯之间设有硬质绝缘胶板。

所述环形变压器铁芯的环壁外表面上设有环形凸台；铁芯与线圈之间设有绝缘部件，该绝缘部件的边角呈倒角结构。

所述绝缘部件靠近铁芯内环壁的倒角结构与内环壁成135°。

所述桥式整流电路的整流二极管采用水冷器进行冷却降温。

所述整流二极管直接螺固于水冷器底部。

所述整流电路输出端正极串联电感滤波器，电感滤波器铁芯为环形铁芯。

本发明与现有技术相比，体积小，重量轻(只有同功率方形直流弧焊机重量的1/4-1/2)，效率高达96％。变压器铁芯采用由一条硅钢带卷绕而成的环形铁芯，铁芯所产生的磁场不存在从这一块硅钢片跳跃到另外一块硅钢片上的现象，其B_m值是方形铁芯的2倍以上；铁芯环壁外表面上设设置的环形凸台及绝缘部件在铁芯上下端面处的截面呈三角形形状，使原来绕线转角由90°变成45°，大大减小了线圈弯转产生的应力，降低了线圈电阻，不易产生高热。此外，同一变压器正负半周输出端绕线以相反的方向分别绕制于电抗器铁芯上，当变压器的数量为2个时，不同变压器的正半周输出端绕向相反，从而使弧焊机有很好电流自动控制功能，不会产生高热，同时也使得整流后的脉动电压更平缓。经试验测定，用65V的输出电压，用10条直径3.2毫米的普通焊条焊接工件，仅消耗电能0.7度。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2a为图1的A-A剖视图；

图2b为图2a中的绝缘部件结构示意图；

图3为图1的电路结构示意图；

图4为本发明实施例二的结构示意图；

图5a为实施例二的电压整流前波形图；

图5b为实施例二的电压整流后波形图；

图6为图4的电路结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2a、图2b所示，本发明的变压器铁芯为采用取向型硅钢片卷绕成的环形铁芯1，在铁芯环壁外表面上设有凸台100，并通过八字形支撑脚2支撑安装于弧焊机底板上。环形铁芯1与线圈之间设有绝缘部件200，其由上下对称的两部分组成，边角呈倒角结构，形成斜面201；绝缘部件200在铁芯端面102上方的截面呈三角形202，其中靠近铁芯内环壁11的一条边203与内环壁101成135°。绝缘部件200的上下两部分套于环形铁芯1上后，就使线圈绕制时，可平滑地从环形铁芯1的外环壁经斜面201过渡到铁芯端面，再平滑地从端面经三角形的一边203过渡到铁芯的内环壁101。当凸台100的高度与凸台到端面的距离相等时，线圈从铁芯外环壁过渡到铁芯上下端面的转角为45°；而三角形的一边203与铁芯内环壁成135°，线圈从铁芯端面过渡到铁芯内环壁的转角也为45°，因此线圈弯转所产生的应力大大地减小了，线圈的电阻也大大地降低了。

以上描述了本发明所采用的变压器结构，下面将根据直流弧焊机所含变压器个数不同举两个实施例，对本发明作进一步说明：

实施例一：

如图1所示，本实施例为单相环形直流弧焊机，从环形变压器的初级线圈的两端引出电源输入端3、3’，从次级线圈引出环形变压器的输出端，其中正半周输出端引线依次与电压选择开关4的四个输入触点连接，从电压选择开关4输出触点引出的绕线9’(即变压器正半轴输出端引线)与环形变压器负半周输出端引线9分别以相反的方向缠绕在电抗器铁芯51上，从而完成了变压器与电抗器的连接。本实施例中，正半周输出端引线9’以右手螺旋的方向绕于电抗器铁芯51上，然后与整流电路的二极管V1阳极连接；而负半周输出端引线9则以左手螺旋的方向绕于电抗器铁芯51上，然后与整流电路的二极管V2阳极连接。拉动电抗器的手柄52可使电抗器动铁53左右移动，改变电抗器的感抗，从而调节电抗器对电流阻碍能力的强弱。电抗器动铁53与电抗器铁芯51之间设有硬质绝缘胶板54，可防止电抗器产生巨大涡流，有效地避免了电抗器产生高热。

整流电路为桥式整流电路，包括二极管V1、V2、V3、V4，直接螺固于水冷器底部进行冷却降温，其中二极管V1、V2与电感滤波器6串联后连接至直流弧焊机负载输出端7；二极管V3、V4的阴极分别与环形变压器的负半周输出端、电压选择开关4的输出触点连接，而阳极接地。其中电感滤波器6的铁芯为环形铁芯，同样是通过八字形支撑脚安装于弧焊机的底板上。

滤波电容C并联在桥式整流电路的正负输出端之间，用于滤除整流输出的高频分量，在滤波电容C的正极还引出一个弧焊机负载输出端7’。实际使用时，可根据需要选择负载输出端7或7’，从负载输出端7输出的电压由于经过了环形电感滤波器6做进一步的滤波处理，电压波形较平滑，飞沙很少，适合焊接合金钢和焊接质量要求高的钢铁制品；而从负载输出端7’输出的电压只经过滤波电容C的滤波处理，电压还存在较多的谐波分量，波形不够平滑，但效率高，适合焊接普通钢材。

图3为图1的电路结构示意图，其中L1为图1中的环形变压器，L2为图1中的电抗器，L3为环形滤波器6。

实施例二：

现有的直流弧焊机一般为单相或三相的，两相直流弧焊机暂未见报道。本实施例为双相环形直流弧焊机，如图4所示，在实施例一的基础上加上了一个结构、材料及绕线均相同的II号环形变压器，从该环形变压器初级线圈引出另一电源输入端8、8’，同样地从其次级线圈引出变压器的输出端。两个变压器的正半周输出端引线与电压选择开关4’的输入触点一一连接，同一级电压的输出端引线连接到同一级输入触点上；在电压选择开关4’的输出端，将同组的输出触点并联后各引出一条绕线，分别为I号环形变压器的正半周输出端引线9’及II号环形变压器的正半周输出端引线10’。

I号环形变压器的负半周输出端引线9与II号环形变压器的正半周输出端引线10’以左手螺旋的方向绕制于电抗器的铁芯51上，形成2个同步线圈，然后分别连接至整流电路二极管V4、V3的阳极；I号环形变压器的正半周输出端引线9’与II号环形变压器的正半周输出端引线10以右手螺旋的方向绕制于电抗器的铁芯51上，形成2个同步线圈，然后分别连接至二极管V1、V2的阳极，从而使得I号环形变压器与II号环形变压器的正半周输出端绕线相反。

整流电路为桥式整流电路，包括二极管V1～V8，直接螺固于水冷器底部进行冷却降温，其中二极管V1～V4的阴极与弧焊机的负载输出端7连接；二极管V5～V8的阴极分别与变压器输出端引线10、10’、9、9’连接，阳极接地。滤波电容C1、C2串接后并接在桥式整流电路的输出端正负极之间。

图6为图4的电路结构示意图，其中L1为I号环形变压器，L4为II号环形变压器，L2为电抗器。

本实施例在实际使用时，可使用一个环形变压器与单相电源连接，此时工作原理与实施例一相同。当同时使用两个变压器与双相电源连接时，电源输入端3、8与零线连接，而电源输入端3’、8’分别接A相线和B相线，如图4所示，其中A、B相线的相位差为120°；双相电源经变压器输出后，传输至电抗器和桥式整流电路，整流前电压波形如图5a所示，整流后电压波形如图5b所示，其中T为整流输出波形的周期。

在0-t₁时间内II号变压器输出负半周电流I₄，在0-t₂时间内I号变压器输出正半周电流I₁，故在0-t₁时间内电流I₁及I₄通入电抗器上的两个同步线圈时产生由下向上的磁场。在t₂-t₄时间内I号变压器输出负半周电流I₂，在t₁-t₃时间内II号变压器输出负半周电流I₃，故在t₂-t₃时间内电流I₂及I₃通入电抗器上的两个同步线圈时产生由上向下的磁场。而在t₁-t₂及t₃-t₄时间内，I号变压器与II号变压器的输出端电流同时在正半周或同时在负半周，使电抗器铁芯所产生的磁场方向相反，相互抵消，不产生电感。可见在一个周期内的两个时间段(0-t₁及t₂-t₃)，电抗器各产生一次方向相反的磁场；而在另外两个时间段(t₁-t₂及t₃-t₄)不产生磁场，电抗器无感抗，在这两个时间段内，交流电将不受阻碍地全部通过电抗器，从而减小了整流输出波形的起伏，使波形更平滑。可见，本实施例虽然没采用实施例一的二次滤波元件——环形电感滤波器6，但其整流输出波形同样可以很平滑；虽然有两路电源输入，但由于变压器次级线圈输出的电流通过电抗器后连接的是整流二极管，二极管的反向截止特性使得电路中不会出现平行电流；由于采用了电抗器，装置的自动控制电流的能力更强(例如以55伏输出电压，以直径2.5mm的焊条焊接工件，无须调节电抗器的动铁，电流自动下降；而使用直径3.2mm的焊条焊接工件，电流又自动增大)，再加上变压器的空载功率很小，因此在整个焊接过程变压器绕组不会产生高热，只有小小的暖感，效果非常明显。

Claims

1.一种环形高效直流弧焊机，包括环形变压器、整流电路及滤波电容，从环形变压器的初级线圈引出电源输入端，环形变压器的输出端与整流电路连接，其特征在于：所述环形变压器的铁芯为圆环形，整流电路为桥式整流电路，环形变压器的输出端与整流电路之间连接有电抗器。

2.根据权利要求1所述的环形高效直流弧焊机，其特征在于：所述的环形变压器以及整流电路包括两组，通过并联连接，构成二相直流弧焊机。

3.根据权利要求1所述的环形高效直流弧焊机，其特征在于：所述环形变压器正负半周输出端绕线以相反的方向分别绕制于电抗器铁芯上。

4.根据权利要求2所述的环形高效直流弧焊机，其特征在于：所述同一环形变压器的正负半周输出端绕线以相反的方向分别绕制于电抗器铁芯上，且不同环形变压器的正半周输出端绕线方向相反。

5.根据权利要求1所述的环形高效直流弧焊机，其特征在于：所述电抗器包括可移动的动铁，该动铁与电抗器的铁芯之间设有硬质绝缘胶板。

6.根据权利要求1或2所述的环形高效直流弧焊机，其特征在于：所述环形变压器铁芯的环壁外表面上设有环形凸台；铁芯与线圈之间设有绝缘部件，该绝缘部件的边角呈倒角结构。

7.根据权利要求6所述的环形高效直流弧焊机，其特征在于：所述绝缘部件靠近铁芯内环壁的倒角结构与内环壁成135°。

8.根据权利要求1或2所述的环形高效直流弧焊机，其特征在于：所述桥式整流电路的整流二极管采用水冷器进行冷却降温。

9.根据权利要求8所述的环形高效直流弧焊机，其特征在于：所述整流二极管直接螺固于水冷器底部。

10.根据权利要求1所述的环形高效直流弧焊机，其特征在于：所述整流电路输出端正极串联电感滤波器，电感滤波器铁芯为环形铁芯。