CN1826204A - 弧焊控制装置 - Google Patents
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Abstract
在常规弧焊控制单元中，由于设备的外面的空气被直接施加到整个主半导体上以冷却，存在的问题为灰尘或焊接烟尘等积累或粘附到设备内部的传导部分上，从而需要花费用于设备的维护的时间。为解决此问题，根据本发明，提供一种弧焊控制单元，其具有装入所述弧焊控制单元的盒体中的散热单元，所述散热单元用于把由第一发热电气元件所加热的空气排到外面。散热单元具有包括限定空腔部分的外围部分的隧道式形状，所述空腔部分让空气在其中流过，由此可以防止灰尘或焊接烟尘等积累或粘附到设备内部的传导部分上。
Description
技术领域
本发明涉及一种弧焊控制单元。
背景技术
近来，工业设备的操作速度已大大提高。在这样的情况下，人们已重视弧焊控制单元的维护的便利。
图8是常规弧焊控制单元的透视图，具体地说，是设置在该控制单元的外侧的盒体部分的透视图。在图8中，参考标号101表示用于弧焊控制单元的盒体，102表示空气进/出口，103表示风扇，104表示散热器，105表示主半导体。顺便提及，实际上，还有用于实施弧焊的各种部件和导线；然而，因为它们与本发明的描述没有直接的关系，所以省略了对它们的描述。另外，控制单元的电路结构的描述也基于同样的原因而被省略。
在上述结构的常规弧焊控制单元中，作为用于冷却放出强热的主半导体(例如，诸如功率晶体管之类的开关元件)的方法，已利用这样一种方法，即，散热器被强烈冷却，并且空气被施加到整个主半导体上，由此冷却该主半导体，也就是说，该控制单元构造为使得位于该控制单元的外面的空气被带入该控制单元的整个内部，或者被从该控制单元的整个内部排出，以进行冷却。
具体地说，如图8所示，风扇103工作以从外面吸入空气，并且空气被施加到通过使散热器104与主半导体5接触而形成的结合体上，同时，被加热的空气从空气进/出口102排出，由此释放出该控制单元的热量。
顺便提及，示出上述技术的实施方式披露在例如专利文献1中。即，专利文献1教导了用于电弧焊机等的冷却结构，其中散热片附着在放出强热的功率晶体管模块上，并且该功率晶体管利用空气来冷却。
专利文献1：JP平-8-214549公开(图1)
然而，在常规弧焊控制单元中，由于设备的外面的空气施加到整个主半导体上并因此使其冷却，因而发现了一个问题：灰尘和焊接烟尘等积累并粘附在设备内部的传导部分上，从而需要花费维护设备的时间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供不仅可以大大改善设备的维护而且可以保证设备的可靠性的弧焊控制单元。
为解决在上述问题，根据本发明，提供一种弧焊控制单元，其具有装入所述弧焊控制单元的盒体中的散热单元，所述散热单元用于把由第一发热电气元件所加热的空气排到外面，其中，散热单元具有包括限定空腔部分的外围部分的隧道式形状，所述空腔部分让空气在其中流过。
另外，根据本发明的用于弧焊控制单元的散热单元具有大致长方体形状，所述大致长方体形状包括用于限定所述空腔部分的侧表面部分和顶表面部分，并且所述空腔部分的两侧端部形成有让空气流过的开口。此外，散热单元的两侧端部的开口设置为面对所述盒体的内表面，第一发热电气元件使用在限定空腔部分的外围部分的至少一部分上。
另外，本发明的用于弧焊控制单元的第一发热电气元件包括具有散热片的散热器，所述散热片设置为曝露于让空气通过的空腔部分的内部，并且，在两个散热单元开口中的一个上，设置有强迫空腔部分中的空气流动的风扇。另外，散热单元具有两行或更多行空腔部分，同时所述两行或更多行空腔中的每一行空腔具有风扇。
如上所述，根据本发明，提供用于冷却的盒体，使得可以防止灰尘和焊接烟尘等积累或粘附在设备内部的传导部分，从而不仅能大大地改善设备的维护，而且可以保证设备的可靠性。
具体实施方式
下面，参照图1至7描述实施本发明的最佳方式。
(实施方式1)
首先，参考图5，简要描述根据本发明该实施方式的弧焊控制单元的电路结构。图5是根据该实施方式的弧焊控制单元的电路结构的电路图。图5中，由单点划线示出并用参考标号20表示的部分是初级侧逆变电路(invertercircuit)，28表示在初级侧逆变电路20中用作逆变器(开关装置)的功率晶体管，21表示主变压器，由双点划线示出并用参考标号22表示的部分是次级侧主电路，23表示DC电抗器，34表示控制电路。
下面，参考上述电路结构简要描述该实施方式的操作。商用动力源25提供的电力由初级侧逆变电路20中的初级整流二极管26整流，初级平滑电容器27使经整流的电力变得平滑并转化为直流电。而且，电压和电流由功率晶体管28进行逆变控制，以得到期望高频的电压和电流。另外，从初级侧到次级侧，主变压器21升高电压，电流由次级侧整流二极管再转化为直流电，正和负电压被分别输出，电弧在焊丝3和基体金属29之间形成以进行电弧焊接。顺便提及，次级侧电路中的DC电抗器23使高频成分去掉以改善弧焊的质量。另外，控制电路24用于在初级侧逆变电路20和次级侧电路中控制输出电压和电流，以稳定弧焊的质量。
接着，参考图1描述根据该实施方式的用于弧焊控制单元的散热单元。散热单元1带有前面参考图5所述的初级侧逆变电路20、次级侧主电路22等，该散热单元1以单元的形式设置在弧焊控制单元中。散热单元1具有散热机构，以冷却放出强热的功率晶体管28等。
图1是根据该实施方式的用于弧焊控制单元的散热单元的透视图，其为从该散热单元的右后方向看。图1中，参考标号1表示散热单元；4a和4b分别表示散热单元1的侧表面部分和顶表面部分，它们形成散热单元1的外围部分(outer peripheral portion)。另外，28表示图5的电路图所示的初级侧逆变电路中的功率晶体管。还有，10a表示形成在散热单元1的端部中的开口，而8表示分别设置在开口8上的风扇。侧表面部分4a和顶表面部分4b的各个表面以这样的方式形成，即，功率晶体管28等与诸如薄金属板之类的平板连接，所述平板为所述部分4a和4b的基本材料；由于如此形成的表面，散热单元1具有包括空腔部分的隧道结构。也就是说，散热单元1具有隧道结构，在该隧道结构中，产生强热的电气元件用作由其顶表面部分和侧表面部分限定的外围部分的组成部分；空腔部分3由外围部分限定；热量以空腔部分和外面彼此隔绝的方式得到散发。
顺便提及，如图6所示，散热单元1被装入盒体2中，由此得到焊接控制单元，并且，在该实施方式中，散热单元1以这样的方式设置：散热单元1的包括风扇8的一部分提供该焊接控制单元的后表面部分。
另外，图2是如图1所示的根据该实施方式的用于弧焊控制单元的散热单元1的透视图，其为从该散热单元的左前方向看。图2中，参考标号10b表示形成在散热单元1的两侧端部分的风扇8的相对侧上的开口，而3表示由散热单元1的侧表面部分4a和顶表面部分4b限定的空腔部分。即，散热单元1具有包括由侧表面部分4a和顶表面部分4b限定的空腔部分的隧道结构，并包括分别形成在其两端部中的两开口，风扇设置在两个开口之一上。
另外，图3与上述图形相似，是散热单元的透视图，其为从该散热单元的右前方向看。图3中，40表示开关元件，虽然在图5的电路图中没有示出，但其用在次级侧电路中，并放出强热。
图4与图3相似，是散热单元的透视图，其为从该散热单元的右前方向看，为易于理解其内部，其以中部被截断的方式示出。图4中，6表示散热器，7表示散热片。散热器6分别包括在功率晶体管28、次级侧开关元件40和次级侧整流二级管22的相应电气元件中；而且，该散热器的包括散热片7的部分曝露于具有隧道结构的散热单元1的内部，即，曝露于让空气流过的空腔部分3的部分。另外，散热单元1分别在两个上和下段结构中具有空腔部分；在每段结构中，设置有两个或更多行彼此分开的空腔，分隔物位于它们之间；而且，各个空腔部分3形成为让空气流过它们。
如上所述，根据该实施方式的散热单元1如图1所示为大致长方体形状，其中，风扇8设置在形成于前表面且用作空气入口的开口10a中，而空气从相对的开口10b排出。在此情况下，在散热单元1上安装有构成该焊接控制单元的电路的电气元件，所述电气元件放出特别强烈的热；而且，散热器6的散热片部分曝露于空气流过的空腔部分3，由此热量可以高效地离开所述控制单元。
顺便提及，在此情况下，如图4所示，在散热器8中，两个或更多个散热片7应设置为大致平行于流过空腔3的空气的流动方向，由此能够防止空气流动的停滞。
另外，根据该实施方式，由于散热单元1为例如两段(上和下段)结构，因而放出强热的电气元件可以在为冷却目的而专门设置的空腔部分中得到冷却，由此防止它们与其余电气元件的冷却的进行相干扰。
如此，限定散热单元1的外围表面的侧表面部分4a和顶表面部分4b分别形成为能够隔断空气的平坦表面，由这些平坦表面和外部限定的空腔部分3与外界之间的空气流动被隔断。另外，可以防止灰尘和焊接烟尘等进入散热单元1的隧道结构的内部的传导部分。
另外，如图6所示，散热单元1装入盒体2中从而获得弧焊控制单元。此时，盒体2设置为使得其包括两个预先分别形成在两个彼此面对的表面上的气流孔2a，从而散热单元1的开口10a和10b可以分别与气流孔2a配合。即，散热单元1设置为使得其两侧端部的开口10a和10b分别面对盒体2的彼此面对的表面的内侧表面。而且，设置在散热单元1中的风扇8被布置为面对弧焊控制单元的后表面的内侧表面，空气从外侧被吸入，热量从形成在所述控制单元的前表面的气流孔2a排到外面。而且，如上所述，在盒体2的内部，由于散热单元1的隧道结构，因此可以隔断在散热单元1的内部的空腔部分与外面之间的热传递，从而能够高效地冷却电气元件。
顺便提及，在该实施方式中，风扇8安装在散热单元1上。然而，从该控制单元的设计的简便性方面考虑，风扇8也可以安装在盒体2的气流孔2a中，或者可以插入在盒体2的内表面与散热单元1的开口10a之间。上述每一种设计均对该实施方式无不良影响。
另外，虽然散热单元1形成为具有两个上和下段的结构，但其结构不局限于该两段结构，还可以在水平和/或垂直方向上设置空腔的两个或更多个行或列，这样可以更有效地排出热量。另外，为设计简便起见，空腔部分可以分别用于排出不同电气元件的热量，或者一个或多个空腔部分可以用于排出两个或更多个电气元件的热量。
此外，散热单元1的形状不限于大致长方体形，其还可以为其它形状，例如柱形，只要它能够形成隧道结构。
如上所述，根据该实施方式，由于散热器8和盒体9与存在于设备内部的空气被隔断，因而可以防止灰尘和焊接烟尘等积累或粘附在该设备内部的传导部分。这不仅能大大地改善设备的维护，而且能保证设备的可靠性。
另外，如图7所示，其示出了该实施方式的改进示例，在具有隧道结构的散热单元1的内部可以设置图5所示的DC电抗器23。在此情况下，如果发热源之一的DC电抗器23设置在具有两段结构的散热单元1的下段空腔部分中，并且曝露给与上段部分中的不同的空腔部分的行，那么在下段部分中的所述空腔部分与其余空腔部分的行可以被隔断，从而能够高效地冷却电气元件。
顺便提及，用于弧焊控制单元的DC电抗器浸过清漆，从而不会引起与灰尘等的积累有关的问题。
如上所述，根据该实施方式，由于散热器7和散热单元1与存在于设备内部的空气被隔断，因而可以防止灰尘和焊接烟尘等积累或粘附在该设备内部的传导部分上。由于该原因，能大大地改善设备的维护，而且能保证设备的可靠性。
顺便提及，代替图7所示的DC电抗器23的位置，还可以使用图5所示的主变压器21。
工业应用性
根据本发明的弧焊控制单元可以防止灰尘和焊接烟尘等积累或粘附在该设备内部的传导部分上，由此不仅能大大地改善设备的维护，而且能保证设备的可靠性。因此，本发明的弧焊控制单元在工业上是有用的。另外，本发明不仅可以有用地应用于弧焊控制单元，而且可以有用地应用于更广泛的具有装入的电气元件并需要冷却它们的装置。
附图说明
图1是根据本发明实施方式1的用于弧焊控制单元的散热单元的透视图，其为从右后方向看。
图2是根据本发明实施方式1的用于弧焊控制单元的散热单元的透视图，其为从左前方向看。
图3是根据本发明实施方式1的用于弧焊控制单元的散热单元的透视图，其为从右后方向看。
图4是根据本发明实施方式1的用于弧焊控制单元的散热单元的透视图，其为从右后方向看。
图5是根据本发明实施方式1的弧焊控制单元的电路结构的电路图。
图6是根据本发明实施方式1的弧焊控制单元的透视图，其为从右后方向看。
图7是根据本发明实施方式1的弧焊控制单元的透视图，其为从右前方向看。
图8是常规弧焊控制单元的透视图，其为从右后方向看。
参考符号说明
1：散热单元；2：盒体；2a：气流孔；3：空腔部分；4a：侧表面部分；4b：顶表面部分；6：散热器；7：散热片；10：风扇；10a、10b：开口；22：次级侧整流二级管；28：功率晶体管；21：主变压器；22：次级侧整流二级管；23：DC电抗器；26：初级侧整流二级管；27：初级平滑电容器；28：变压器
图6
前方 后方
图7
后方 前方
Claims (19)
1.一种弧焊控制单元，其包括装入盒体中用于把由第一发热电气元件所加热的空气排到外面的散热单元，其中，所述散热单元具有包括限定空腔部分的外围部分的隧道式形状，所述空腔部分让空气在其中流过。
2.根据权利要求1所述的弧焊控制单元，其中，所述散热单元具有大致长方体形状，所述大致长方体形状包括用于限定所述空腔部分的侧表面部分和顶表面部分。
3.根据权利要求1或2所述的弧焊控制单元，其中，所述散热单元具有两个分别形成在所述空腔部分的两侧端部中的开口，所述空腔部分让空气在其中流过。
4.根据权利要求3所述的弧焊控制单元，其中，所述散热单元设置为使得形成在所述两侧端部的两个开口分别面对所述盒体的内表面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的弧焊控制单元，其中，所述散热单元使用在限定所述空腔部分的所述外围部分的至少一部分上的第一发热电气元件。
6.根据权利要求5所述的弧焊控制单元，其中，所述第一发热电气元件包括具有散热片的散热器，所述散热片曝露于空气流过的所述空腔部分的内部。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的弧焊控制单元，其中，在所述两个开口之一中，设置有强迫存在于所述空腔部分中的空气流过所述空腔部分的风扇。
8.根据权利要求7所述的弧焊控制单元，其中，所述风扇安装在所述散热单元的开口上。
9.根据权利要求7所述的弧焊控制单元，其中，所述风扇安装在形成在所述盒体中的气流孔部分，所述气流孔部分让空气在其中流过。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的弧焊控制单元，其中，所述散热单元包括两个或更多个在限定所述空腔部分的所述外围部分中的第一电气元件。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的弧焊控制单元，其中，所述散热单元包括两行或更多行空腔部分。
12.根据权利要求11所述的弧焊控制单元，其中，所述散热单元包括分别设置于形成在两行或更多行中的每一空腔部分中的风扇。
13.根据权利要求11或12所述的弧焊控制单元，其中，所述散热单元使在每一空腔部分中的不同第一电气元件的空气流动。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的弧焊控制单元，其中，所述第一电气元件包括用于设置在所述弧焊控制单元中的逆变电路的电气元件。
15.根据权利要求14所述的弧焊控制单元，其中，所述第一电气元件包括功率晶体管。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的弧焊控制单元，其中，所述第一电气元件包括整流二极管。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的弧焊控制单元，其中，在所述空腔部分中设置有第二发热电气元件。
18.根据权利要求17所述的弧焊控制单元，其中，所述第二电气元件包括电抗器。
19.根据权利要求17或18所述的弧焊控制单元，其中，所述第二电气元件包括变压器。
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