JP2003504210A - アーク溶接機の発電機 - Google Patents

アーク溶接機の発電機

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JP2003504210A JP2001509334A JP2001509334A JP2003504210A JP 2003504210 A JP2003504210 A JP 2003504210A JP 2001509334 A JP2001509334 A JP 2001509334A JP 2001509334 A JP2001509334 A JP 2001509334A JP 2003504210 A JP2003504210 A JP 2003504210A
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Abstract

(57)【要約】 入力整流器段階（１０１）が供給されたアーク溶接機の発電機が、力率１を有し、また本線側で、インダクタ（１０７）、２つのダイオード（１０９，１１０）および各ダイオードに１つの、入力整流器段階の吸収を実質的に正弦にするドライバによって駆動する２つの電子スイッチ（１１１，１１２）からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［技術分野］ 本発明は、ＡＣ本線電源（AC mains power supply）から実質的正弦電流(prac
tically sinusoidal current)を吸収可能な入力整流器段階(input rectifier st
age)を有するアーク溶接機の発電機に関するものである。
【０００２】 ［背景技術］ 本発明に従った発電機は、電子型式(electronic type)である。
【０００３】 最新技術に従った、アーク溶接機の発電機の標準的な設計は、図１にその１つ
が示されており、高周波の電子スイッチ３と接続されているインバータブロック
に、クランプコンデンサを有するブロック２に続く整流器段階１を備えている；
前記インバータブロックは、出力電流をクランプする誘電子６の手段によって、
溶接アーク７を供給する整流器段階５を二次巻線が供給する変圧器４を駆動する
。
【０００４】 この型式の発電機は、操作中に、図２に示しているようなその波形が高調波コ
ンテント(high harmonic content)を有する電流を本線(mains)から吸収する。
【０００５】 このタイプの波形で低力率が得られる、すなわち、出力において高い有効電力
レベル(useful power level)が要求される場合、本線から高いＲＭＳ電流を吸収
しなくてはならない。
【０００６】 このことは、吸収された電流における高調波コンテントは発電機によって送ら
れることができる電力を制限するため、本線電源(mains power supply)に重要課
題を課し、また、特に国内業務によって供給されるような低い有効電力(availab
le power)の場所での使用中の著しく重大な欠点である。
【０００７】 これは、出力の有効電力(useflul power)が等価抵抗負荷(equivalent resisti
ve load)以下であっても、発電機によって吸収される高強度のＲＭＳ電流がシス
テムの熱保護の活性化(activation)を引き起こすという事実から生じている。
【０００８】 これらの問題を未然に防ぐために、溶接発電機は、発電機を抵抗負荷(resisti
ve load)に等しくするように、本線側での電流の正弦吸収(sinusoidal absorpti
on)をできるようにする補助電子段階(auxiliary electronic stage)を有するも
のを考案されている。
【０００９】 この方法では、全ての使用可能な有効電力(available active power)を吸収す
ることができる。
【００１０】 この構成による発電機の代表的な図は、図３に示されており、符号数字７で示
されている、図１の図に関しての追加段階が、整流器ブロックとクランピング・
ブロック(clamping block)の間に置かれていることを示している。
【００１１】 ＢＯＯＳＴ型ＰＦＣ(BOOST-type PFC)として知られるこの段階は、図示のよう
に配置されたインダクタ７１、電子スイッチ７２およびダイオード７３を含んで
いる。
【００１２】 スイッチ７２は、図４にプロットされているように、発電機の吸収を正弦にす
ることができる適切なブロック７４の手段によって制御されている。
【００１３】 しかしながら、明らかに、このブロックの導入は発電機の構成要素(component
s)において、またその結果として、コストにおいてかなりの増加を伴う。
【００１４】 その上に、構成要素の増加は、半導体装置における増加する損害のために、効
率の縮減の原因となる。
【００１５】 ［発明の開示］ 本発明のねらいは、特に操作および効率の最適化に関しては、上述の問題を克
服するアーク溶接機の発電機を提供することにある。
【００１６】 このねらいの範囲内において、本発明の主目的は、コストを削減し、効率を向
上するために、電子構成要素の数を削減する発電機の回路を提供することである
。
【００１７】 以下でより明らかとなるこれらおよび他の目的は、１次巻線および２次巻線を
伴った電流変圧器(current transformer)からなる溶接発電機によって達成され
、この発電機は、２次巻線で、溶接アーク、前記変圧器の１次巻線がクランプコ
ンデンサ(clamping capacitors)のブロックが前に置かれた高周波数電子スイッ
チによって供給されている１次巻線、入力整流器段階(input rectirier stage)
によって供給されている前記コンデンサを供給し、前記入力整流器段階が、力率
１(unit power factor)を有し、また、本線側において、少なくとも１つのイン
ダクタ、少なくとも２つのダイオードと、各ダイオードに１つの、少なくとも２
つの電子スイッチからなり、ドライバによって駆動される前記スイッチが、入力
整流器段階の吸収を実質的に正弦(sinusoidal)にすることを特徴とする。
【００１８】 ［発明の実施方法］ 付随する図面に関して、本発明に従った発電機が、図５から８に示されている
。
【００１９】 発電機は、入力整流器段階１０１、コンデンサ・クランピング段階(capacitor
clamping stage)１０２、高速電子スイッチ１０３を有するインバータ段階、電
流変圧器１０４、および溶接アーク１０６用の電源段階（power supply stage)
１０５として示されている図５のブロック一式からなる。
【００２０】 発電機を特徴づける部分は、入力整流器段階１０１にあり、図６、７および８
に詳細に示されている。
【００２１】 図６では、入力段階１０１が主要な詳細で示されており、単相電源を有する発
電機に関連している。
【００２２】 この回路構成(circuit configuration)では、本線入力(mains input)１０８に
直接接続されているインダクタ１０７が供給されている。
【００２３】 インダクタ１０７は、向かい合って相互に連結されており、それぞれ符号数字
１１１および１１２で示されている電子スイッチによって各ダイオードが働く、
２つのダイオード１０９と１１０に続いている。
【００２４】 出力１１３および１１４は、クランプコンデンサ段階(clamping capacitor st
age)１０２を供給する。
【００２５】 ３相電源の場合は、図７に示すように、各相に１つの、符号数字１１５、１１
６および１１７で示される３つのインダクタがあり、また本線(mains)１１８に
直接接続されている。
【００２６】 それぞれに各１つのインダクタは、それぞれ符号数字１２２、１２３および１
２４によって示される電子スイッチによって働く各ダイオード１１９、１２０お
よび１２１に続いている。
【００２７】 図８は、入力整流器段階の構造をより詳細に示しており、さらにスイッチ１１
１および１１２に作用するドライバ１２５を図示している。
【００２８】 点線(dashed line)で引かれている進路で示されているように、インダクタ１
０７、ダイオード１０９、コンデンサ１０２およびスイッチ１１２を横切って流
れる（操作段階の１つにおける）電流は、閉じられている。
【００２９】 スイッチ１１１が閉じられ、ダイオード１１０が伝導する時に、同じ進路が生
じる。
【００３０】 図９は、図３の発電機に相当する回路を示しており、４つのダイオード２０１
、２０２、２０３および２０４、本線入力２０６に関してブリッジの下流に配置
されるインダクタ２０５、さらに付加しているダイオード２０７、クランプコン
デンサ２０８およびドライバ２１０で制御されるスイッチ２０９を含む。
【００３１】 図示された伝導段階(conduction step)では、電流はダイオード２０１、ダイ
オード２０７、コンデンサ２０８およびダイオード２０４を横切って流れる。
【００３２】 ２つの回路での電流の進路を比較して明示しているように、従来技術に従って
達成された回路の３つに対し、本発明に従った回路では電流は２つの半導体装置
のみの中を通る。
【００３３】 この構成要素の点から、余剰高速スイッチ(extra fast swich)が加えられては
いるが、ダイオードは、従来技術でに従って達成された回路では５つ供給されて
いるのに対し、２つまで削減されている。
【００３４】 半導体がより少数であるために半導体での損失がより低くなるので、半導体装
置の数の削減は、一方で発電機のコストを削減し、もう一方ではその効率を増大
する。
【００３５】 上記の説明および図面から、意図したねらいと目的が達成され、特に、本線側
で正弦吸収を有し、効率向上と低コストを提供する溶接用の発電機が提供される
ことが明らかである。
【００３６】 材料と構成要素はもちろん発電機のサイズに従ったものでよい。
【００３７】 本出願が優先権主張しているイタリア特許出願番号ＰＤ９９Ａ０００１５９で
の記載は、ここに引用することによって組み込まれるものである。
【図面の簡単な説明】
本発明のさらなる特徴と利点は、以下のその好適な実施例の詳細な説明からよ
り明らかとなり、付随する図面によって制限されない実施例としてのみ図示され
ている。
【図１】 強い高調波(strong harmonics)の存在によって特徴づけられている本線側吸収
を伴う溶接機の発電機の代表的なブッロク図である。
【図２】 図１の発電機によって吸収される電流をプロットした図である。
【図３】 本線側で正弦波形の電流の吸収するための制御段階を有する、最新技術に従っ
た発電機の代表的なブロック図である。
【図４】 図３の発電機によって吸収される電流をプロット下した図である。
【図５】 本発明に従った発電機のブロック図である。
【図６】 単相電源(single-pahse power supply)の場合の、図５の発電機の入力整流器
段階の簡易図である。
【図７】 ３相電源(three-phase power generator)の場合の、図５に示される種類の発
電機の入力整流器段階の簡易図である。
【図８】 電流の進路を図示している図６の段階の詳細図である。
【図９】 図８に示されているものと比較して、電流の進路を図示した、図３に示された
型式の従来の発電機の整流器段階および制御段階の詳細図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １次および２次巻線を有する電流変圧器からなるアーク溶接機の発電機であっ
    て、前記２次巻線で、前記溶接アーク、クランプコンデンサ(clamping capacito
    rs)のブロックが前に置かれた高周波電子スイッチを備えたインバータブロック
    によって供給される前記変圧器の前記１次巻線、入力整流器段階(input rectiri
    er stage)で供給される前記コンデンサを供給し、 前記入力整流器段階が力率１を有し、本線側に、少なくとも１つのインダクタ
    と、少なくとも２つのダイオードと、各ダイオードに１つの少なくとも２つの、
    前記入力整流器段階の吸収を実質的に正弦(sinusoidal)にする電子スイッチから
    なることを特徴とする。
  2. 【請求項２】 １対のダイオードと、各ダイオードに１つの１対の電子スイッチからなること
    を特徴とする請求項１に記載の発電機。
  3. 【請求項３】 いずれかの伝導段階(conductive step)において、電流が単一のダイオードと
    単一の電子スイッチを横切って循環することを特徴とする請求項２に記載の発電
    機。
  4. 【請求項４】 前記本線での前記電流吸収が正弦であることを特徴とする請求項１に記載の発
    電機。
  5. 【請求項５】 ３つのインダクタと、３つのダイオードおよび各相に１つの、前記入力整流器
    段階の前記吸収を実質的に正弦とするドライバによって駆動する、３つの電子ス
    イッチからなることを特徴とする請求項１に記載の発電機。
JP2001509334A 1999-07-13 2000-07-10 アーク溶接機の発電機 Pending JP2003504210A (ja)

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