CN113207284A - 焊接变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种结构简单且冷却性能高的焊接变压器。本发明的焊接变压器的特征在于：在次级线圈13的公共连接区域32中形成有平坦地、电导通且热导通的导通面组。导通面组分别与第一导体板42、第二导体板44和第三导体板46的连接面直接机械结合。第一导体板42、第二导体板44和第三导体板46覆盖整个公共连接区域32。其中，环形的第一导体板42所占面积最大。通过使制冷剂在设置于第一导体板42内部的环形空洞中循环，就能够有效地进行整体冷却。并且，本发明的焊接变压器结构简单，机械强度高。

Description

焊接变压器
技术领域
本发明涉及一种用于电阻焊机的焊接变压器。
背景技术
本发明的发明者们采用了对用于电阻焊机的焊接变压器进行基于逆变器的初级电流控制，使冷却水在次级线圈中循环的结构，从而开发出了能够实现高速高质量焊接的焊接变压器和焊接装置(专利文献1)。
【先行技术文献】
【专利文献1】PCT/JP2012/066646
专利文献1中介绍的焊接变压器，是将对铜板进行切削加工的次级线圈和将它们电连接的导体的制冷剂通路连接起来，使冷却水循环。通过该结构，发挥了小型且可以输出大电流的性能。能够并联连接焊接变压器的输出端子来使用等特征受到了广泛的好评。在维持该性能的情况下，行业普遍要求进一步简化结构，谋求降低制造成本。为了实现这一课题，本发明提供以下说明的焊接变压器。
发明内容
【构成1】
本发明的焊接变压器，其特征在于：
初级线圈12和次级线圈13卷绕在磁芯17上，
次级线圈13是正侧线圈14和负侧线圈16串联后形成的线圈，
将正侧线圈14的一端和负侧线圈16的一端与第一公共电极22电连接，
在正侧线圈14另一端处电连接第一整流元件18的一端，在负侧线圈16的另一端处电连接第二整流元件20的一端，
将第一整流元件18另一端和第二整流元件20的另一端与第二公共电极24电连接，
第一公共电极22和第二公共电极24用于与焊机28电连接，
通过逆变器按照预先设定的重复频率向初级线圈12提供使极性发生反转的脉冲状的初级电流，
初级线圈12以被分割卷绕成多个部分的方式卷绕在磁芯17上，多个正侧线圈14和多个负侧线圈16夹在被分割卷绕的初级线圈12之间，
在所有正侧线圈14和所有负侧线圈16的一端和另一端，均形成有平坦且电导通且热导通的导通面30a、30b、30c，
所有上述导通面30a、30b、30c之间相隔用于电绝缘的间隔34排列在公共连接区域32上，
将形成在所有正侧线圈14的一端和所有负侧线圈16的一端的导通面30a的组称为第一导通面组，将形成在所有正侧线圈14的另一端的导通面30b的组称为第二导通面组，将形成在所有负侧线圈16的另一端的导通面30c的组称为第三导通面组，
上述第一导通面组被直接机械结合在第一导体板42的连接面上，
上述第二导通面组被直接机械结合在第二导体板44的连接面上，
上述第三导通面组被直接机械结合在第三导体板46的连接面上，
第一导体板42、第二导体板44以及第三导体板46将整个上述公共连接区域32覆盖，其中，第一导体板42所占面积最大，
第一导体板42的内部设置有用于使冷却介质循环的空洞48，
第二导体板44经由电导通且热导通的第二导通面组与第一整流元件18的一端相接触，
第三导体板46经由电导通且热导通的第三导通面组与第二整流元件20的一端相接触。
【构成2】
根据上述【构成1】所述的焊接变压器，第一导体板42具备覆盖公共连接区域32的周边部的环状部50，该环状部50的内部设置有用于使冷却介质循环的空洞48。
【构成3】
根据上述【构成2】所述的焊接变压器，第二导体板44与第三导体板46的接触面配置在被第一导体板42的环状部50包围的区域上。
【构成4】
根据上述【构成1】至【构成3】中任意一项所述的焊接变压器，在第一导体板42的连接面上形成有凸部52与凹部54交替排列的凹凸面56，以使该凹凸面56在公共连接区域32与上述第一导通面组贴合。
【构成5】
根据上述【构成4】所述的焊接变压器，在第二导体板44与第三导体板46的连接面上，分别形成有凸部52与凹部54交替排列的凹凸面56，以使该凹凸面56在公共连接区域32与上述第二导通面组或第三导通面组贴合。
【构成6】
根据上述【构成2】所述的焊接变压器，第二导体板44和第三导体板46的内部设置有用于使冷却介质循环的空洞48。
发明效果
根据本发明的焊接变压器，在次级线圈13的公共连接区域32上形成有平坦且电导通且热导通的导通面组。导通面组分别与第一导体板42、第二导体板44以及第三导体板46的连接面直接机械结合。第一导体板42、第二导体板44以及第三导体板46覆盖整个公共连接区域32。
通过上述结构，不但能够使冷却介质在第一导体板42的空洞48中循环从而实现高效的整体冷却，还能够简化结构从而实现高机械强度。
当在第一导体板42上设置有环状部50的情况下，能够使冷却介质在内部设置的空洞中循环从而实现高效的整体冷却。
当通过第一导体板42的环状部50将第二导体板44和第三导体板46包围的情况下，能够实现第二导体板44和第三导体板46的高效冷却。
当经由凹凸面56来接合导通面组和导体板的情况下，用于热传导的面积就会更大从而能够提升冷却性能。此外，还能够依靠凹凸面56来实现高精度地定位从而增强机械强度。
附图说明
图1是焊接变压器10的等效电路图。
图2是展示开关电流与焊接电流之间关系的电流波形图。
图3是本发明的焊接变压器10分解后的斜视图。
图4是次级线圈13的斜视图。
图5A是以及图5B是将一对正侧线圈14与负侧线圈16一体化后的线圈单元的斜视图，图5C是展示导体面30a与第一导体板42的接合状态的部分侧面图。
图6是第一导体板42的斜视图。
图7是第二导体板44的斜视图。
图8是第三导体板44的斜视图。
图9是将第一导体板42、第一导体板42以及第三导体板46连接至次级线圈13后的斜视图。
图10是完成主要部位后的焊接变压器10的外观斜视图。
具体实施方式
下面，将对本发明的实施方式按各个实施例进行详细说明。
【实施例一】
图1是焊接变压器10的等效电路图。焊接变压器10是用于向焊机28提供焊接用电流的装置。在焊接变压器10中组装有初级线圈12、次级线圈13、第一整流元件18以及第二整流元件20。
焊接变压器10的初级线圈12和次级线圈13被卷绕在磁芯17上。次级线圈13由正侧线圈14和负侧线圈16串联连接而成。在焊接变压器10的次级侧并联且电连接着多组(在本实施例中为7组)次级线圈13。
正侧线圈14的一端和负侧线圈16的一端与第一公共电极22电连接。在正侧线圈14的另一端电连接着第一整流元件18的一端，在负侧线圈16的另一端电连接着第二整流元件20的一端。第一整流元件18另一端和第二整流元件20的另一端与第2共用电极24电连接。
第一公共电极22和第二公共电极24与焊机28电连接。通过逆变器按照预先设定的重复频率向初级线圈12提供使极性发生反转的脉冲状的初级电流。
图2是表示开关电流和焊接电流的关系的电流波形图。该图表展显示了从一次点焊开始到焊接结束的焊接电流的变化。其中，当向初级线圈12提供了图2(a)所示的开关电压时，初级线圈12处就会流通图2(b)所示的初级电流。该电流在次级侧被全波整流后，图2(c)所示的焊接电流从焊接变压器10输出至焊机28。
(整体构造)
图3是本发明的焊接变压器10分解后的斜视图。以被分割卷绕成多个部分的方式卷固定在磁芯17上。该初级线圈12的结构与专利文献1中介绍的相同线圈。次级线圈13被夹在分割卷绕的初级线圈12的各间隙中。该结构也与专利文献1中介绍的线圈相同。磁芯17插入初级线圈12和次级线圈13的中心部分。磁芯17a为了使磁路形成环状而连接在磁芯17的端部。
第一导体板42连接到次级线圈13。第一导体板42用于与图1所示的第一公共电极22和次级线圈13电连接。第二导体板44和第三导体板46在它们之间夹着未图示的绝缘片的状态下，插入在第一导体板42上设置的孔后与次级线圈13连接。
在第一导体板42、第二导体板44与第三导体板46之间，为了相互电分离，夹入有未图示的绝缘片。第二导体板44用于电连接次级线圈13和第一整流元件18。
第三导体板46用于电连接次级线圈13和第二整流元件20。第四导体板47和第一导体板42连接成U字形，并包围初级线圈12和次级线圈13。
第一整流元件18被夹在第二导体板44和第一电极板58之间。第二整流元件20被夹在第三导体板46和第二电极板60之间。第一电极板58和第二电极板60通过连结板62连结。连结板62用于将第一整流元件18和第二整流元件20电连接到用图1所示的第二公共电极24。
次级线圈13、第一导体板42、第二导体板44、第三导体板46、第四导体板47、第一电极板58、第二电极板60以及连结板62均可以通过切削加工铜板来制成。
(次级线圈的构造)
图4是次级线圈13的斜视图。图5是表示将一对正侧线圈14和负侧线圈16一体化后的单元和它们的导通面30a、30b、30c的斜视图。构成次级线圈13的正侧线圈14和负侧线圈16可以分别通过例如将铜切削加工成如图所示形状的部件组合来完成。左右排列的一对匝线圈中的一个为正侧线圈14，另一个为负侧线圈16。各单元分别通过钎焊和焊接机械连接。
(导通面)
正侧线圈14的一端和负侧线圈16的一端通过设有导通面30a的部分连续一体化。正侧线圈14的另一端的导通面30b从导通面30a的中央部突出。负侧线圈16另一端的导通面30c也从导通面30a的中央部突出。
如图4所示，导通面30a分为：整体无凹凸的导通面30a、以及两端部高出中央部一端的导通面30a。图4中的实施例是将图5中图5A和图5B所示的两种单元分别分为三组后与将最端部的一对正侧线圈14与负侧线圈16的一组一体化后的实施例。
在图5A和图5B所示的任何单元中，正侧线圈14和负侧线圈16中的一个端子部分14a和16a(图5A)均与导体面30a连接。正侧线圈14的另一个端子部分14b(图5A)与导体面30b连接。负侧线圈16的另一个端子部分14c(图5A)与导体面30c连接。
导通面30a在图4所示的公共连接区域32的面内高度较高的部分和高度较低的部分之间交替排列。导通面30b和导通面30c分别隔开间隔排列成一列。导通面30a、导通面30b和导通面30c与第一导体板42、第二导体板44和第三导体板46接触的面均是平坦的且足够宽，从而确保电导通和热导通。
图5C是表示从负侧线圈16侧观察导体面30a与第一导体板42的接合状态的部分侧视图。像这样交替排列有高度不同的导体面30a与图6中将要说明的第一导体板42的凹凸面56无间隙地贴合。位于相反侧的排列有正侧线圈14的侧面也是同样的构造。由于第一导体板42、正侧线圈14和负侧线圈16以大面积相接触，因此能够获得很高的冷却效果。
将在所有形成在正侧线圈14的一端和所有形成在负侧线圈16的一端的导通面30a的组称为第一导通面组，将所有形成在正侧线圈14的另一端的导通面30b的组称为第二导通面组，将所有形成在负侧线圈16的另一端的导通面30c的组称为第三导通面组。
上述第一导通面组与第一导体板42的连接面直接机械结合。上述第二导通面组与第二导体板44的连接面直接机械结合。上述第三导通面组与第三导体板46的连接面直接机械结合。
导通面30a、导通面30b和导通面30c之间相互设有用于电绝缘的间隔34并例如夹着未图示的绝缘片，以使它们之间完全电绝缘。图5所示的单元的结构可以自由变形，以具备同样的功能。
(公共连接区域)
在公共连接区32中，导通面30a以包围公共连接区32的整个面的方式排列成环状。另外，导通面30b和导通面30c分别在被导通面30a包围的位置排列成一列。
(第一导体板)
图6是第一导体板42的斜视图。
第一导体板42整体由L字形的铜板构成。在环状部50的连接面上形成有交替着凸部52和凹部54的凹凸面56。如图5C所示，该凹凸面56与所有的导通面30a的上表面以及侧面贴合。
通过这样，第一导体板42就与设置在所有的正侧线圈14以及负侧线圈16的一端的导通面30a电连接且机械连接。一旦凹凸面56与导通面30a的上表面和侧面贴合，相比与整体为平坦的面接触，就能够依靠更大的接触面积来用于冷却，并且机械强度也会提高。另外，当设置有凹凸面56的情况下，能够将第一导体板42相对于次级线圈13正确地进行定位。
在第一导体板42的内部形成有空洞48。沿着其A-A线、B-B线和C-C线的横截面图如图6右上所示。冷却介质从导入口64导入，通过环状部50的内部循环后从排出口66排出。在该实施例中，在图3和图10中所示的第四导体板47的内部也可以设置用于冷却介质流动的空洞。第四导体板47不与触初级线圈12和次级线圈13接触，或是隔着绝缘体进行配置。第四导体板47具有间接冷却初级原线圈12和次级线圈13的功能。
环状部50覆盖位于共用连接区域32的面的周边部。由于在第一导体板42上能够形成大截面积的空洞48，因此能够使冷却水等冷却介质大量快速地循环。这样一来，就可以通过环状部50有效地冷却次级线圈13。除了本实施例以外，也可以自由地选定空洞48的形状、结构和路径。
“电导通且热导通的面”是指能够流通用于焊接变压器10正常动作所需的足够电流，并且具备热传递所需的足够宽的接触面来用于贴合的连接面。例如，第一导通面组通过例如焊接或钎焊与第一导体板42的连接面机械连接。
(第二导体板)
图7是第二导体板44的斜视图。
在第二导体板44的与次级线圈13贴合的部分，形成有交替排列着凸部52和凹部54的凹凸面56。该凹凸面56紧贴着图4中所示的被排列成一列导通面30b的上表面和侧面并且与其电连接且机械连接。
这样，凹凸面56与导通面30b能够通过足够大的面积连接。进一步地，通过设置凹凸面56，还能够以高精度地定位第二导体板44来进行连接作业。另外，该第二导体板44也在其内部设有用于使冷却介质循环的空洞48(未图示)，可以通过从导入口68供给冷却介质，并从相反侧的未图示的排出口排出来进行冷却。
(第三导体板)
图8是第三导体板46的斜视图。
在第三导体板46的与次级线圈13贴合的部分，也形成有交替排列着凸部52和凹部54的凹凸面56。该凹凸面56紧贴图4中被排列成一列导通面30c的上表面和侧面并且与其电连接且机械连接。凹凸面56的效果与第二导体板44相同。其可进行冷却的结构也与第二导体板44相同。
第二导体板44与第三导体板46的连接面配置在第一导体板42的被环状部50包围的区域。第一导体板42、第二导体板44和第三导体板46覆盖整个上述公共连接区域32，其中，第一导体板42所占面积最大。通过这样，就能够确保高冷却能力。
(组装)
图9中展示了将第一导体板42连接到次级线圈13，并且展示了将第二导体板44和第三导体板46嵌入第一导体板42中的状态。在第二导体板44和第三导体板46之间，如已说明的那样夹着未图示的绝缘片。另外，在第二导体板44和第三导体板46与第一导体板42相接的面上也夹有绝缘用片。
(整体外观)
图10是完成主要部位后的焊接变压器10的外观斜视图。
次级线圈13被夹在分割卷绕的初级线圈12的各间隙中。在初级线圈12和次级线圈13的中心部分插入有磁芯17。
第一整流元件18(在该图中隐藏)嵌入第二导体板44。第二整流元件18被第二导体板44和第一电极板58夹着。第二整流元件20(在该图中隐藏)嵌入第三导体板46。第二整流元件20被第三导体板46和第二电极板60夹着。
端子板70和端子板72为初级线圈12的输入端子。第一导体板42连接到第一公共电极22。连接板62连接到第二公共电极24。焊接变压器10在这种状态下动作。也可以并联多个焊接变压器10来使用。
如上述般，由于第一导体板42具有非常简洁的结构，因此可以在内部设置大的空洞。因为可以使冷却介质以在环状部50中以循环的方式流动，所以可以实现冷却介质的环形顺畅流动。这样一来，就能够使大量的冷却介质在短时间内循环，从而能够实现高冷却效率。
由于第一导体板42、第二导体板44和第三导体板46以大面积分别与次级线圈13直接贴合，因此具有良好的热传递效率。并且，其连接部分的电阻损耗也很少。
符号说明
10 焊接变压器
12 初级线圈
13 次级线圈
14 正侧线圈
16 负侧线圈
17 磁芯
18 第一整流元件
20 第二整流元件
22 第一公共电极
24 第二公共电极
28 焊机
30a 导通面
30b 导通面
30c 导通面
32 公共连接区域
34 用于电绝缘的间隔
42 第一导体板
44 第二导体板
46 第三导体板
47 第四导体板
48 空洞
50 环状部
52 凸部
54 凹部
56 凹凸面
58 第一电极板
60 第二电极板
62 连接板
64 导入口
66 排出口
68 导入口
70 端子板
72 端子板

Claims (6)

1.一种焊接变压器，其特征在于：
初级线圈和次级线圈卷绕在磁芯上，
次级线圈是正侧线圈和负侧线圈串联后形成的线圈，
将正侧线圈一端和负侧线圈的一端与第一公共电极电连接，
正侧线圈另一端电连接有第一整流元件的一端，负侧线圈的另一端电连接有第二整流元件的一端，
将第一整流元件的另一端和第二整流元件的另一端与第二公共电极24电连接，
第一公共电极和第二公共电极用于与焊机电连接，
通过逆变器按照预先设定的重复频率向初级线圈提供使极性发生反转的脉冲状的初级电流，
初级线圈以被分割卷绕成多个部分的方式卷绕在磁芯上，多个正侧线圈和多个负侧线圈夹在被分割卷绕的初级线圈之间，
在所有正侧线圈和所有负侧线圈的一端和另一端，均形成有平坦且电导通且热导通的导通面，
所有上述导通面之间相隔用于电绝缘的间隔排列在公共连接区域上，
将形成在所有正侧线圈的一端和所有负侧线圈的一端的导通面的组称为第一导通面组，将形成在所有正侧线圈的另一端的导通面的组称为第二导通面组，将形成在所有负侧线圈的另一端的导通面的组称为第三导通面组，
上述第一导通面组被直接机械结合在第一导体板的连接面上，
上述第二导通面组被直接机械结合在第二导体板的连接面上，
上述第三导通面组被直接机械结合在第三导体板的连接面上，
第一导体板、第二导体板以及第三导体板将整个上述公共连接区域覆盖，其中，第一导体板所占面积最大，
第一导体板的内部设置有用于使冷却介质循环的空洞，
第二导体板经由电导通且热导通的第二导通面组与第一整流元件的一端相接触，
第三导体板经由电导通且热导通的第三导通面组与第二整流元件的一端相接触。
2.根据权利要求1所述的焊接变压器，其特征在于：
其中，第一导体板具备覆盖公共连接区域的周边部的环状部，该环状部的内部设置有用于使冷却介质循环的空洞。
3.根据权利要求2所述的焊接变压器，其特征在于：
其中，第二导体板与第三导体板的接触面配置在被第一导体板的环状部包围的区域上。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的焊接变压器，其特征在于：
其中，在第一导体板的连接面上形成有凸部与凹部交替排列的凹凸面，以使该凹凸面在公共连接区域与上述第一导通面组贴合。
5.根据权利要求4所述的焊接变压器，其特征在于：
其中，在第二导体板与第三导体板的连接面上，分别形成有凸部与凹部交替排列的凹凸面，以使该凹凸面在公共连接区域与上述第二导通面组或第三导通面组贴合。
6.根据权利要求2所述的焊接变压器，其特征在于：
其中，第二导体板和第三导体板的内部设置有用于使冷却介质循环的空洞。
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