JP2004074165A

JP2004074165A - 溶接機用のギャップ入り鉄心リアクトル

Info

Publication number: JP2004074165A
Application number: JP2002233373A
Authority: JP
Inventors: Kazuharu Nagamori; 長森　主治
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】アークの起動が容易で、従来困難であった微小電流においてもアークを安定に維持することができる溶接機用のギャップ入り鉄心リアクトルを提供すること。
【解決手段】鉄心２０のギャップ部（スペーサ２１）に長さがギャップ長Ｌに等しい補助鉄心３０を配置する。
この場合、補助鉄心３０の厚さ方向の断面積を鉄心２０の厚さ方向の断面積ＡＢの１／２５〜１／２００にすると共に、鉄心２０の厚さ方向の中央部に配置すると有効である。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アークの起動（発生）が容易で、微小電流から大電流までの広い電流範囲においてアークを安定に維持することができる溶接機用のギャップ入り鉄心リアクトルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来のインバータ式直流Ｔｉｇ溶接機の接続図である。
【０００３】
電源スイッチ１を介して供給された入力電源２の三相交流は、入力側ダイオード４により直流に変換された後、平滑コンデンサ５により平滑される。変換された直流はインバータ用スイッチ回路６により高周波交流に変換された後、高周波トランス７により溶接に適した電圧に変換される。そして、出力側ダイオード８により再び直流に変換され、ギャップ入り鉄心リアクトル９（以下、「直流リアクタ」という。）および出力端子１０を介してトーチ１１ａに供給され、トーチ１１ａと母材１１ｂとの間にアークが形成される。
【０００４】
制御回路１２は、電流検出器１４によって検出された溶接電流値が設定回路１３によって設定された値になるようにインバータ用スイッチ回路６を制御する。
【０００５】
次に、従来の直流リアクタの構造について説明する。
【０００６】
図５は従来の直流リアクタの構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【０００７】
直流リアクタ９は、板厚が０．５ｍｍ程度のＬ字型の電磁鋼板を複数枚重ねた２個の部分鉄心２０ａと、絶縁物で形成された２個のスペーサ２１を点対称に配置して全体を方形額縁状に構成した鉄心２０と、鉄心２０の一辺に巻きつけられた通電コイル２２とから構成されている。
【０００８】
ここで、スペーサ２１と部分鉄心２０ａの寸法関係は以下の通りである。すなわち、スペーサ２１の厚さａは部分鉄心２０ａの厚さ（積み厚）Ａ以上、スペーサ２１の幅ｂは部分鉄心２０ａの幅Ｂに略等しい。そして、スペーサ２１の高さ、すなわち２個の部分鉄心２０ａ間の距離（以下、「ギャップ長」という。）Ｌを選択することにより、直流リアクタ９の特性を決定することができる。
【０００９】
鉄心２０は、図示を省略する手段により、方形額縁状を維持するように保持されており、通電コイル２２の端部には接続用端子２３が固定されている。
【００１０】
図６は、従来の直流リアクタの特性図であり、通電コイル２２に流れる電流値とインダクタンス値との関係を示している。
【００１１】
直流リアクタ９のインダクタンス値が小さい場合、溶接負荷の値の変動に応じて出力電流が大きく変化するので、アークの起動が容易である。一方、出力電流の変動が大きいため、未熟練者では均質な溶接部を得ることが難しい。
【００１２】
また、インダクタンス値が大きい場合、溶接負荷の値が変動しても出力電流の変化は小さく、出力電流が定電流に近くなるので、未熟練者でも均質な溶接部を得ることができる。一方、電流の立上りがなだらかになってしまうため、アークを起動することが困難になる。
【００１３】
そこで、従来は、インダクタンス値をアークの起動を妨げない範囲で大きくする（図示の場合、２０μＨ程度）。このようにすると、アークの起動が容易で、溶接電流値が２０〜５００Ａ以上の範囲で良好な溶接を行うことができた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、薄板の溶接需要が増加しており、出力電流値を１〜１０Ａ程度の微小電流にして溶接を行う必要がでてきた。
【００１５】
良く知られているように、アークは微小電流領域において抵抗が増加する負性抵抗特性を備えている。このため、従来のインダクタンス値では溶接電流を小さくするとアークが不安定になった。
【００１６】
上記したように、インダクタンス値を大きくすればアークを安定に維持できるが、アークの起動が困難になるため、採用できない。このため、１〜１０Ａ程度の微小電流では安定に溶接をすることが困難であった。
【００１７】
本発明の目的は、上記した課題を解決し、アークの起動が容易で、従来困難であった微小電流においてもアークを安定に維持することができる溶接機用のギャップ入り鉄心リアクトルを提供するにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、予め定める長さのギャップを介して環状に形成された鉄心に通電コイルを巻きつけた溶接機用のギャップ入り鉄心リアクトルにおいて、前記ギャップと並列に前記ギャップの長さに等しい補助鉄心を配置することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明に係る直流リアクタの構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。なお、図４と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００２１】
この実施形態における部分鉄心２０ａの積み厚はＡ／２、スペーサ２１の幅はａ／２であり、それぞれ４個設けられている。
【００２２】
補助鉄心３０は、１枚の大きさが２個の部分鉄心２０ａと２個のスペーサ２１を組み合わせた大きさの方形額縁状の電磁鋼板を複数枚重ねて構成され、２対の部分鉄心２０ａとスペーサ２１により、厚さ方向の略中央に配置されている。
【００２３】
補助鉄心３０の断面積は、部分鉄心２０ａの断面積ＡＢ（Ａ／２×２×Ｂ）の１／２５〜１／２００程度である。
【００２４】
図２は、本発明に係る直流リアクタの特性図であり、通電コイル２２に流れる電流値とインダクタンス値との関係を実測した結果である。
【００２５】
同図に示すように、本発明に係る直流リアクタのインダクタンス値は、電流値が２０Ａ程度から小さくなるにつれて急激に増加する。
【００２６】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
【００２７】
溶接電流が１〜１０Ａの微小電流の場合、補助鉄心３０の磁気抵抗が殆どないので、補助鉄心３０によって形成される磁気回路によりインダクタンス値は大きい。この結果、溶接電流は定電流化され、溶接負荷の値が変動してもアークは安定に維持される。
【００２８】
また、溶接電流が１５ないし２０Ａを超えると、断面積が小さい補助鉄心３０は磁気飽和し、部分鉄心２０ａの磁気抵抗と同程度になる。この結果、溶接負荷の値が変動しても、アークは安定に維持される。
【００２９】
そして、直流リアクタの特性が図２に示すものであっても、アーク起動時のスタート電流値は通常３０Ａ以上に設定されるので、容易にアークを起動することができる。
【００３０】
この実施形態では、補助鉄心３０を２対の部分鉄心２０ａの中心に配置するようにしたので、補助鉄心３０に対する補助鉄心３０の両側に配置された部分鉄心２０ａに発生する電磁力は互いに相殺される。したがって、起動時あるいは大電流、特にパルス状の溶接電流により部分鉄心２０ａに強力な電磁力が発生する場合であっても、補助鉄心３０が機械的に振動して異音が発生することを予防できる。また、補助鉄心３０が振動によって疲労破壊することを防止できる。
【００３１】
図３は、本発明に係る直流リアクタの他の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【００３２】
この実施形態では、図１における補助鉄心３０に代え、部分鉄心２０ａを構成する電磁鋼板を位置を変えて配置したものである。この場合も、溶接電流値とインダクタンス値の関係はほぼ図２の場合と同じになる。
【００３３】
そして、このようにすると、補助鉄心３０の構成部材を特別に準備する必要がないので、部品の管理が容易になる。
【００３４】
また、補助鉄心３０の断面積は、部分鉄心２０ａの断面積の１／２５〜１／２００、好ましくは、１／５０〜１／１００にしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、予め定める長さのギャップを介して環状に形成された鉄心に通電コイルを巻きつけた溶接機用のギャップ入り鉄心リアクトルにおいて、前記ギャップと並列に前記ギャップの長さに等しい補助鉄心を配置するので、微小な溶接電流であってもアークを安定に維持することができる。また、インダクタンス値を変化させるための制御回路を特別に設ける必要がないので、動作が安定であり、かつ、安価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る直流リアクタの構成図である。
【図２】本発明に係る直流リアクタの特性図である。
【図３】本発明に係る直流リアクタの他の構成図である。
【図４】従来のインバータ式直流Ｔｉｇ溶接機の接続図である。
【図５】従来の直流リアクタの構成図である。
【図６】従来の直流リアクタの特性図である。
【符号の説明】
２０　鉄心
２１　スペーサ
３０　補助鉄心
Ｌ　ギャップ長
ＡＢ　鉄心２０の断面積

Claims

予め定める長さのギャップを介して環状に形成された鉄心に通電コイルを巻きつけた溶接機用のギャップ入り鉄心リアクトルにおいて、
前記ギャップと並列に前記ギャップの長さに等しい補助鉄心を配置することを特徴とする溶接機用のギャップ入り鉄心リアクトル。
前記補助鉄心の厚さ方向の断面積は、前記鉄心の厚さ方向の断面積の１／２５〜１／２００であることを特徴とする請求項１に記載の溶接機用のギャップ入り鉄心リアクトル。
前記補助鉄心は、前記鉄心の厚さ方向の略中心に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接機用のギャップ入り鉄心リアクトル。