JP2020072142A - Reactor, and welding power supply including the reactor - Google Patents

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雄一 宮島
Yuichi Miyajima
雄一 宮島
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Abstract

To provide: a reactor capable of improving heat dissipation while ensuring insulation between turns in each winding; and a welding power supply including the reactor.SOLUTION: A reactor 105 includes first winding 41 wound spirally, and second winding 42 wound spirally such that each turn is located between turns of the first winding 41. The first winding 41 is a coated wire formed by coating a conductor wire 41a with an insulation sheet 41b. The second winding 42 is a conductor wire that has a portion, where an insulation coating is not formed thereon, in at least part of spirally wound portions, or the second winding 42 comprises a conductor wire on which an insulation coating is formed and at least part of the insulation coating is thinner than the insulation sheet 41b of the first winding 41.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、磁気的に結合された一対の巻線を有するリアクトル、および、当該リアクトルを備える溶接電源装置に関する。   The present invention relates to a reactor having a pair of magnetically coupled windings, and a welding power supply device including the reactor.

例えば交流TIGアーク溶接用の溶接電源装置において、二次側インバータ回路にハーフブリッジ回路を用いる場合、二次側整流回路の正極側出力端子と二次側インバータ回路の正極側入力端子との間、および、二次側整流回路の負極側出力端子と二次側インバータ回路の負極側入力端子との間に、それぞれコイルが配置される。これらのコイルは、二次側整流回路から出力される直流電流のリップルを抑制して、電流を平滑化する。また、これらのコイルは、磁気的に結合されており、二次側インバータ回路の極性の切り替え時に、相互誘導によって誘導起電力を発生させることで電流の立ち上がりを補助して、極性の切り替えによるアーク切れを抑制する機能も有する。特許文献1には、2つのコイルが磁気結合されたリアクトルを備えた、交流アーク溶接機用の電源装置が開示されている。   For example, in a welding power supply device for AC TIG arc welding, when a half bridge circuit is used for the secondary side inverter circuit, between the positive side output terminal of the secondary side rectifier circuit and the positive side input terminal of the secondary side inverter circuit, The coils are respectively arranged between the negative side output terminal of the secondary side rectifier circuit and the negative side input terminal of the secondary side inverter circuit. These coils suppress the ripple of the direct current output from the secondary side rectifier circuit and smooth the current. In addition, these coils are magnetically coupled, and when the polarity of the secondary side inverter circuit is switched, an induced electromotive force is generated by mutual induction to assist the rising of the current and the arc due to the switching of the polarity. It also has the function of suppressing disconnection. Patent Document 1 discloses a power supply device for an AC arc welder, which includes a reactor in which two coils are magnetically coupled.

このようなリアクトルとして、正極側のコイルとなる巻線と負極側のコイルとなる巻線とがそれぞれ、ソレノイドコイル状(螺旋状)にコアに巻回されたリアクトルが知られている。このようなリアクトルにおいては、各巻線において各ターンの間が電気的に接続してしまわないように、各巻線として絶縁被膜が形成された導体線が用いられている。   As such a reactor, there is known a reactor in which a winding serving as a coil on the positive electrode side and a winding serving as a coil on the negative electrode side are each wound around a core in a solenoid coil shape (spiral shape). In such a reactor, a conductor wire in which an insulating film is formed is used for each winding so that the turns are not electrically connected to each other.

特開2004−96934号公報JP, 2004-96934, A

しかしながら、各巻線が絶縁被膜で覆われていることにより、放熱性が悪く、各巻線の温度上昇が問題になる。   However, since each winding is covered with the insulating film, the heat dissipation is poor and the temperature rise of each winding becomes a problem.

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、各巻線における各ターンの間の絶縁性を確保しつつ、放熱性を向上させることができるリアクトルを提供することを目的とする。   The present invention has been devised under the circumstances described above, and an object thereof is to provide a reactor capable of improving heat dissipation while ensuring insulation between each turn in each winding. And

本発明の第1の側面によって提供されるリアクトルは、螺旋状に巻回された第1巻線と、前記第1巻線の各ターンの間に各ターンが位置するように、螺旋状に巻回された第2巻線とを備え、前記第1巻線は、絶縁被膜が形成された導体線からなり、前記第2巻線は、螺旋状に巻回された部分の少なくとも一部に絶縁被膜が形成されていない部分がある導体線からなるか、または、絶縁被膜が形成された導体線からなり、かつ、少なくとも一部の絶縁被膜が前記第1巻線の絶縁被膜より薄いことを特徴とする。   The reactor provided by the first aspect of the present invention has a spirally wound first winding and a spiral winding such that each turn is located between each turn of the first winding. And a second winding wound around the first winding, wherein the first winding is a conductor wire having an insulating coating formed thereon, and the second winding is insulated at least at a part of a spirally wound portion. A conductor wire having a part where the coating is not formed, or a conductor wire having an insulating coating, and at least a part of the insulating coating is thinner than the insulating coating of the first winding. And

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第2巻線は裸線である。   In a preferred embodiment of the present invention, the second winding is a bare wire.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第1巻線の導体線と、前記第2巻線の導体線とは、断面積が異なる。   In a preferred embodiment of the present invention, the conductor wire of the first winding and the conductor wire of the second winding have different cross-sectional areas.

本発明の第2の側面によって提供される溶接電源装置は、本発明の第1の側面によって提供されるリアクトルを備えることを特徴とする。   A welding power supply device provided by the second aspect of the present invention is characterized by including the reactor provided by the first aspect of the present invention.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第2巻線に流れる電流の平均値は、前記第1巻線に流れる電流の平均値より大きい。   In a preferred embodiment of the present invention, the average value of the current flowing through the second winding is larger than the average value of the current flowing through the first winding.

本発明によると、第2巻線は、螺旋状に巻回された部分の少なくとも一部で絶縁被膜が形成されていないか、少なくとも一部で絶縁被膜が第1巻線の絶縁被膜より薄くなっている。したがって、第1巻線の絶縁被膜と同じ厚さの絶縁膜が全体に形成されている場合と比較して、第2巻線の放熱性を向上させることができる。これにより、リアクトル全体の放熱性を向上させることができる。また、第1巻線には絶縁被膜が形成されており、第1巻線と第2巻線とは、第1巻線の各ターンの間に第2巻線のターンが位置するように螺旋状に巻回されており、いわゆるバイファイラ巻きになっている。したがって、第2巻線に絶縁被膜が形成されていない部分があったとしても、各ターンの間の絶縁性を確保できる。   According to the present invention, in the second winding, the insulating coating is not formed on at least a part of the spirally wound portion, or at least the insulating coating is thinner than the insulating coating of the first winding. ing. Therefore, the heat dissipation of the second winding can be improved as compared with the case where the insulating film having the same thickness as the insulating coating of the first winding is formed over the entire surface. Thereby, the heat dissipation of the entire reactor can be improved. Further, the first winding has an insulating film formed thereon, and the first winding and the second winding are spiral so that the turns of the second winding are located between the turns of the first winding. It is wound into a shape, so-called bifilar winding. Therefore, even if there is a portion where the insulating coating is not formed on the second winding, it is possible to secure the insulation between the turns.

第1実施形態に係るリアクトルを用いた溶接電源装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the welding power supply device using the reactor which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るリアクトルを示す正面図である。It is a front view which shows the reactor which concerns on 1st Embodiment. 図2のIII−III線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the III-III line of FIG. 図2のIII−III線に沿う要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which follows the III-III line of FIG. 第1実施形態に係るリアクトルと、整流回路およびインバータ回路との接続方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the connection method of the reactor which concerns on 1st Embodiment, a rectifier circuit, and an inverter circuit. 第1実施形態に係るリアクトルの変形例を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the modification of the reactor which concerns on 1st Embodiment.

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.

図1は、第1実施形態に係るリアクトルを用いた溶接電源装置100を示すブロック図であり、溶接システム全体の構成を示している。   FIG. 1 is a block diagram showing a welding power supply device 100 using the reactor according to the first embodiment, and shows the configuration of the entire welding system.

図1に示す溶接システムは、溶接電源装置100および非消耗電極式の溶接トーチBを備える交流TIGアーク溶接システムである。溶接電源装置100は、商用電源Dから入力される交流電力を変換して、出力端子a,bから出力する。一方の出力端子aは、ケーブルによって被加工物Wに接続される。他方の出力端子bは、ケーブルによって溶接トーチBの電極に接続される。溶接電源装置100は、溶接トーチBの電極の先端と被加工物Wとの間にアークを発生させて、電力を供給する。当該アークの熱によって、溶接が行われる。   The welding system shown in FIG. 1 is an AC TIG arc welding system including a welding power source device 100 and a non-consumable electrode type welding torch B. The welding power source device 100 converts AC power input from the commercial power source D and outputs the AC power from the output terminals a and b. One output terminal a is connected to the workpiece W by a cable. The other output terminal b is connected to the electrode of the welding torch B by a cable. The welding power supply device 100 generates an arc between the tip of the electrode of the welding torch B and the workpiece W to supply electric power. Welding is performed by the heat of the arc.

溶接電源装置100は、整流平滑回路101、インバータ回路102、トランス103、整流回路104、リアクトル105、インバータ回路107、および制御回路108を備える。   The welding power supply device 100 includes a rectifying / smoothing circuit 101, an inverter circuit 102, a transformer 103, a rectifying circuit 104, a reactor 105, an inverter circuit 107, and a control circuit 108.

整流平滑回路101は、商用電源Dから入力される交流電力を直流電力に変換して出力する。インバータ回路102は、制御回路108から入力される出力制御駆動信号によってスイッチング素子をスイッチングさせることで、整流平滑回路101から入力される直流電力を高周波電力に変換して出力する。トランス103は、インバータ回路102が出力する高周波電圧を変圧して、整流回路104に出力する。トランス103の二次側巻線には、2つの出力端子とは別にセンタタップが設けられている。当該センタタップは、出力端子bに接続される。整流回路104は、トランス103から入力される高周波電力を直流電力に変換して出力する。   The rectifying / smoothing circuit 101 converts AC power input from the commercial power supply D into DC power and outputs the DC power. The inverter circuit 102 converts the DC power input from the rectifying / smoothing circuit 101 into high frequency power and outputs it by switching the switching element by the output control drive signal input from the control circuit 108. The transformer 103 transforms the high-frequency voltage output from the inverter circuit 102 and outputs it to the rectifier circuit 104. The secondary winding of the transformer 103 is provided with a center tap in addition to the two output terminals. The center tap is connected to the output terminal b. The rectifier circuit 104 converts the high frequency power input from the transformer 103 into DC power and outputs it.

リアクトル105は、整流回路104が出力する直流電流のリップルを抑制し、電流を平滑化して、インバータ回路107に出力する。また、リアクトル105は、インバータ回路107の出力極性の切り替え時に、相互誘導によって誘導起電力を発生させることで電流の立ち上がりを補助して、極性の切り替えによるアーク切れを抑制する。リアクトル105の詳細については後述する。   The reactor 105 suppresses the ripple of the direct current output from the rectifier circuit 104, smoothes the current, and outputs the smoothed current to the inverter circuit 107. Further, the reactor 105 assists the rising of the current by generating an induced electromotive force by mutual induction when switching the output polarity of the inverter circuit 107, and suppresses arc breakage due to switching of the polarity. Details of the reactor 105 will be described later.

インバータ回路107は、例えば、単相ハーフブリッジ型のPWM制御インバータであり、2つのスイッチング素子Q1,Q2を備える。スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2とは直列接続され、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との接続点は、出力端子aに接続される。スイッチング素子Q1およびスイッチング素子Q2には、制御回路108から出力されるスイッチング駆動信号が入力される。インバータ回路107は、制御回路108から入力されるスイッチング駆動信号によってスイッチング素子Q1,Q2をスイッチングさせることで、出力端子aの電位を、リアクトル105の正極側の出力端子の電位と負極側の出力端子の電位とで交互に切り替える。これにより、インバータ回路107は、出力端子a(被加工物Wに接続)の電位が出力端子b(溶接トーチBの電極に接続)の電位より高い状態である正極性と、出力端子aの電位が出力端子bの電位より低い状態である逆極性とを交互に切り替える。つまり、インバータ回路107は、リアクトル105から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。一般的に交流TIGアーク溶接の場合、正極性の期間が逆極性の期間より長く、1周期のうち例えば7割程度が正極性の期間になる。また、溶接電源装置100は、直流TIGアーク溶接にも用いることができる。この場合、インバータ回路107は、スイッチング素子Q1がオンにされ、スイッチング素子Q2がオフにされ、正極性が継続することになる。   The inverter circuit 107 is, for example, a single-phase half-bridge type PWM control inverter, and includes two switching elements Q1 and Q2. The switching element Q1 and the switching element Q2 are connected in series, and the connection point between the switching element Q1 and the switching element Q2 is connected to the output terminal a. The switching drive signal output from the control circuit 108 is input to the switching elements Q1 and Q2. The inverter circuit 107 switches the switching elements Q1 and Q2 by the switching drive signal input from the control circuit 108 so that the potential of the output terminal a is the potential of the positive output terminal of the reactor 105 and the negative output terminal of the reactor 105. Alternates with the potential of. As a result, the inverter circuit 107 has a positive polarity in which the potential of the output terminal a (connected to the workpiece W) is higher than the potential of the output terminal b (connected to the electrode of the welding torch B) and the potential of the output terminal a. Alternate with the reverse polarity which is lower than the potential of the output terminal b. That is, the inverter circuit 107 converts the DC power input from the reactor 105 into AC power and outputs the AC power. Generally, in the case of AC TIG arc welding, the positive polarity period is longer than the reverse polarity period, and for example, about 70% of one cycle is the positive polarity period. The welding power supply device 100 can also be used for DC TIG arc welding. In this case, in the inverter circuit 107, the switching element Q1 is turned on, the switching element Q2 is turned off, and the positive polarity continues.

制御回路108は、溶接電源装置100を制御するための回路であり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現される。制御回路108は、溶接電源装置100の出力電流をフィードバック制御するための出力制御駆動信号を生成して、インバータ回路102に出力する。また、制御回路108は、溶接電源装置100の出力極性を切り替えるために、スイッチング素子Q1,Q2を制御するためのパルス信号であるスイッチング駆動信号を生成して、インバータ回路107に出力する。   The control circuit 108 is a circuit for controlling the welding power supply device 100, and is realized by, for example, a microcomputer. The control circuit 108 generates an output control drive signal for feedback controlling the output current of the welding power supply device 100, and outputs the output control drive signal to the inverter circuit 102. The control circuit 108 also generates a switching drive signal, which is a pulse signal for controlling the switching elements Q1 and Q2, in order to switch the output polarity of the welding power supply device 100, and outputs the switching drive signal to the inverter circuit 107.

なお、溶接電源装置100は、出力極性が切り替わるときに出力端子a,b間に高電圧を印加する再点弧回路や、サージ電圧を吸収するスナバ回路などを備えていてもよい。   The welding power supply device 100 may include a re-ignition circuit that applies a high voltage between the output terminals a and b when the output polarity is switched, a snubber circuit that absorbs a surge voltage, and the like.

次に、リアクトル105の詳細について説明する。   Next, details of the reactor 105 will be described.

図2〜図5は、リアクトル105の構成を説明するための図である。図2は、リアクトル105を示す正面図である。図3は、図2のIII−III線に沿う断面図である。図4は、図2のIII−III線に沿う要部拡大断面図であり、図3の要部を拡大したものである。図5は、リアクトル105と、整流回路104およびインバータ回路107との接続方法を説明するための図である。   2 to 5 are diagrams for explaining the configuration of the reactor 105. FIG. 2 is a front view showing the reactor 105. FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the main part taken along the line III-III of FIG. 2, and is an enlarged view of the main part of FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining a method of connecting the reactor 105 to the rectifier circuit 104 and the inverter circuit 107.

リアクトル105は、磁気的に結合された一対の巻線を有するリアクトルであり、一方の巻線を流れる直流電流が遮断されたときに、相互誘導によって、他方の巻線に誘導起電力を発生させることで、極性の切り替えによるアーク切れを抑制するための回路である。リアクトル105は、コア1、固定部材2、絶縁シート31,32、絶縁部材33、および巻線部4を備える。図2〜図4においては、巻線部4の軸の方向(図2における左右方向)をx方向とし、x方向に直交し、正面図(図2)において上下となる方向をz方向とし、x方向およびz方向に直交する方向をy方向として説明する。   The reactor 105 is a reactor having a pair of magnetically coupled windings, and when a direct current flowing through one winding is cut off, mutual induction generates an induced electromotive force in the other winding. This is a circuit for suppressing arc breakage due to polarity switching. The reactor 105 includes a core 1, a fixing member 2, insulating sheets 31 and 32, an insulating member 33, and a winding portion 4. 2 to 4, the direction of the axis of the winding part 4 (the left-right direction in FIG. 2) is the x direction, the direction orthogonal to the x direction, and the up and down direction in the front view (FIG. 2) are the z directions, The direction orthogonal to the x direction and the z direction will be described as the y direction.

コア1は、カップリングを向上させるための磁性部材であり、巻線部4が巻回されている。コア1は、図2に示すように、y方向視(正面視)において、x方向に長い矩形の環形状である。コア1は、y方向視においてL字形状の1対のコアブロック11,12およびスペーサ13を備える。コアブロック11とコアブロック12とは、y方向視において互いに点対象となるように組み合わせられて、全体として環形状のコア1になる。なお、コアブロック11,12の構成は限定されない。スペーサ13は、コア1に所定幅の磁気的なギャップを形成するためのものであり、コアブロック11とコアブロック12との間に介在している。スペーサ13は、例えば合成樹脂板などの非磁性体からなる。なお、スペーサ13の材料は限定されず、コアブロック11,12より透磁率が低いものであればよい。なお、コア1の構成は限定されない。コア1は、スペーサ13を用いず、コアブロック11とコアブロック12とを接触させた、ギャップのないコアであってもよいし、1つの部材で形成されてもよい。   The core 1 is a magnetic member for improving the coupling, and the winding portion 4 is wound around the core 1. As shown in FIG. 2, the core 1 has a rectangular ring shape that is long in the x direction when viewed in the y direction (front view). The core 1 includes a pair of L-shaped core blocks 11 and 12 and a spacer 13 when viewed in the y direction. The core block 11 and the core block 12 are combined so as to be point-symmetrical with each other when viewed in the y direction, and the core 1 as a whole has a ring shape. The configurations of the core blocks 11 and 12 are not limited. The spacer 13 is for forming a magnetic gap having a predetermined width in the core 1, and is interposed between the core block 11 and the core block 12. The spacer 13 is made of a non-magnetic material such as a synthetic resin plate. The material of the spacer 13 is not limited, and any material having a lower magnetic permeability than the core blocks 11 and 12 may be used. The configuration of the core 1 is not limited. The core 1 may be a core having no gap in which the core block 11 and the core block 12 are in contact with each other without using the spacer 13, or may be formed of one member.

固定部材2は、コアブロック11,12を固定することで、コア1を形成するためのものである。固定部材2は、2個のカバー21、固定板22および固定具23を備える。2個のカバー21および固定板22は、スペーサ13を介して組み合わされたコアブロック11とコアブロック12とを、各カバー21の内側部分と固定板22の一方の面との間に挟み込んで、固定具23で固定される。なお、コアブロック11,12を固定する方法は限定されない。   The fixing member 2 is for forming the core 1 by fixing the core blocks 11 and 12. The fixing member 2 includes two covers 21, a fixing plate 22, and a fixture 23. The two covers 21 and the fixing plate 22 sandwich the core block 11 and the core block 12 combined through the spacer 13 between the inner portion of each cover 21 and one surface of the fixing plate 22, It is fixed by the fixture 23. The method of fixing the core blocks 11 and 12 is not limited.

絶縁シート31,32は、コア1と固定部材2とを絶縁するためのものである。絶縁シート31は、コア1と固定板22との間に介在し、コア1と固定板22とを絶縁する。絶縁シート32は、コア1と各カバー21との間に介在し、コア1とカバー21とを絶縁する。絶縁シート31,32は、例えば絶縁紙や合成樹脂製のシートなどの絶縁体からなる。絶縁部材33は、コア1と巻線部4とを絶縁するためのものである。絶縁部材33は、コア1と巻線部4との間に介在し、コア1と巻線部4とを絶縁する。絶縁部材33は、x方向に長い矩形状で厚みがあり弾力性のある板状部材であり、ほぼ直角に折り曲げられて、コアブロック11の長手部分111のx方向視における4つの角部分にそれぞれ配置されている。絶縁部材33は、例えば合成樹脂などの絶縁体からなる。なお、絶縁部材33はこれに限定されず、コア1と巻線部4とを絶縁できればよい。例えば、1つの絶縁部材33が、コアブロック11の長手部分111のx方向視における全周を覆ってもよい。   The insulating sheets 31 and 32 are for insulating the core 1 and the fixing member 2. The insulating sheet 31 is interposed between the core 1 and the fixed plate 22 to insulate the core 1 and the fixed plate 22 from each other. The insulating sheet 32 is interposed between the core 1 and each cover 21, and insulates the core 1 and the cover 21 from each other. The insulating sheets 31 and 32 are made of an insulating material such as insulating paper or a synthetic resin sheet. The insulating member 33 is for insulating the core 1 and the winding portion 4 from each other. The insulating member 33 is interposed between the core 1 and the winding portion 4 to insulate the core 1 from the winding portion 4. The insulating member 33 is a rectangular plate member that is long in the x direction, has a thickness, and is elastic, and is bent at a substantially right angle to form four corner portions of the longitudinal portion 111 of the core block 11 when viewed in the x direction. It is arranged. The insulating member 33 is made of an insulating material such as synthetic resin. It should be noted that the insulating member 33 is not limited to this, as long as it can insulate the core 1 from the winding portion 4. For example, one insulating member 33 may cover the entire circumference of the longitudinal portion 111 of the core block 11 when viewed in the x direction.

巻線部4は、ソレノイドコイル状に形成されており、コア1の長手部分111に螺旋状に巻回されている。巻線部4は、第1巻線41および第2巻線42を備える。第2巻線42は、例えばアルミニウム製の導体線である。第2巻線42は、平角線であって、断面の長辺が例えば15mmで短辺が例えば2mmの長矩形状である。なお、各寸法は限定されない。第2巻線42は、絶縁シートで覆われていない裸線である。一方、第1巻線41は、例えばアルミニウム製の平角線である導体線41aを絶縁シート41bで覆った被覆線である。第1巻線41の導体線41aの断面寸法は、第2巻線42と同様である。第1巻線41および第2巻線42(導体線41a)の材料は、アルミニウムに限定されず、銅などの他の導電材料であってもよい。絶縁シート41bは、絶縁体であればよく、絶縁紙でもよいし、合成樹脂製のシートでもよい。本実施形態では、第1巻線41は、導体線41aに、絶縁紙である絶縁シート41bを螺旋状に巻きつけることで形成されている。第1巻線41は、両端部分に、絶縁シート41bで覆われていない接続端子411,412を備える。また、第2巻線42は、両端部分に接続端子421,422を備える。   The winding portion 4 is formed in a solenoid coil shape, and is spirally wound around the longitudinal portion 111 of the core 1. The winding unit 4 includes a first winding 41 and a second winding 42. The second winding 42 is, for example, a conductor wire made of aluminum. The second winding 42 is a rectangular wire, and has a long rectangular shape whose cross section has a long side of, for example, 15 mm and a short side of, for example, 2 mm. In addition, each dimension is not limited. The second winding 42 is a bare wire that is not covered with an insulating sheet. On the other hand, the first winding 41 is a covered wire in which a conductor wire 41a, which is a rectangular wire made of aluminum, for example, is covered with an insulating sheet 41b. The cross-sectional dimension of the conductor wire 41 a of the first winding 41 is similar to that of the second winding 42. The material of the first winding wire 41 and the second winding wire 42 (conductor wire 41a) is not limited to aluminum and may be another conductive material such as copper. The insulating sheet 41b may be an insulating material, and may be insulating paper or a synthetic resin sheet. In the present embodiment, the first winding wire 41 is formed by spirally winding an insulating sheet 41b, which is an insulating paper, around the conductor wire 41a. The first winding 41 includes connection terminals 411 and 412 that are not covered with the insulating sheet 41b at both ends. The second winding 42 has connection terminals 421 and 422 at both ends.

第1巻線41の接続端子411および第2巻線42の接続端子421は、巻線部4のx方向の一端側(図2においては左端側)の、z方向一方側(図2においては上側)から、y方向一方側(図2において手前側)に延びている。また、第1巻線41の接続端子412および第2巻線42の接続端子422は、巻線部4のx方向の他端側(図2においては右端側)の、z方向他方側(図2においては下側)から、y方向一方側に延びている。また、接続端子411,412および接続端子421,422は、それぞれ、接触による短絡を防ぐための筒状の絶縁部材45に挿通されて、先端部分だけが露出している。   The connection terminal 411 of the first winding wire 41 and the connection terminal 421 of the second winding wire 42 are connected to one end side (left end side in FIG. 2) in the x direction of the winding part 4 and one z direction side (in FIG. 2). It extends from the upper side) to one side in the y direction (the front side in FIG. 2). The connection terminal 412 of the first winding 41 and the connection terminal 422 of the second winding 42 are connected to the other side in the x direction of the winding portion 4 (the right end side in FIG. 2) and the other side in the z direction (see FIG. 2), it extends to one side in the y direction. Further, the connection terminals 411, 412 and the connection terminals 421, 422 are respectively inserted into the cylindrical insulating member 45 for preventing a short circuit due to contact, and only the tip portions are exposed.

第1巻線41および第2巻線42は、いわゆるバイファイラ巻きにより、コア1の長手部分111に螺旋状に巻回されている。すなわち、第1巻線41および第2巻線42は、x方向に並んで2本まとめて長手部分111に単層で巻回されており、x方向において交互に位置するように巻回されている。つまり、第1巻線41の各ターンの間に、第2巻線42のターンが位置する状態になっている。また、第1巻線41および第2巻線42は、いわゆるエッジワイズ巻きにより巻回されている。すなわち、断面が長矩形状の平角線である第1巻線41および第2巻線42は、コア1に対して立てて(断面の短辺がx方向に平行になり、断面の長辺がx方向に直交するように)巻回されている。   The first winding 41 and the second winding 42 are spirally wound around the longitudinal portion 111 of the core 1 by so-called bifilar winding. That is, the first winding 41 and the second winding 42 are wound together in a single layer on the longitudinal portion 111 in a line in the x direction, and are wound so as to be alternately positioned in the x direction. There is. That is, the turns of the second winding 42 are positioned between the turns of the first winding 41. The first winding 41 and the second winding 42 are wound by so-called edgewise winding. That is, the first winding wire 41 and the second winding wire 42, which are rectangular wires having a rectangular cross section, stand upright with respect to the core 1 (the short side of the cross section is parallel to the x direction, and the long side of the cross section is x). It is wound so that it is orthogonal to the direction.

図5に示すように、第2巻線42の接続端子421は整流回路104の正極側出力端子に接続され、接続端子422はインバータ回路107の正極側入力端子に接続される。つまり、第2巻線42が、正極側のコイルとして機能する。一方、第1巻線41の接続端子412は整流回路104の負極側出力端子に接続され、接続端子411はインバータ回路107の負極側入力端子に接続される。つまり、第1巻線41が、負極側のコイルとして機能する。第1巻線41および第2巻線42はバイファイラ巻きにより同じ方向に巻回されているので、正極側のコイルと負極側のコイルとで極性を逆にするために、図5のような接続になっている。   As shown in FIG. 5, the connection terminal 421 of the second winding 42 is connected to the positive output terminal of the rectifier circuit 104, and the connection terminal 422 is connected to the positive input terminal of the inverter circuit 107. That is, the second winding 42 functions as a coil on the positive electrode side. On the other hand, the connection terminal 412 of the first winding 41 is connected to the negative output terminal of the rectifier circuit 104, and the connection terminal 411 is connected to the negative input terminal of the inverter circuit 107. That is, the first winding 41 functions as a coil on the negative electrode side. Since the first winding 41 and the second winding 42 are wound in the same direction by bifilar winding, in order to reverse the polarities of the positive side coil and the negative side coil, connection as shown in FIG. It has become.

次に、本実施形態に係るリアクトル105の作用および効果について説明する。   Next, the operation and effect of the reactor 105 according to this embodiment will be described.

本実施形態によると、第1巻線41は導体線41aを絶縁シート41bで覆った被覆線であり、第2巻線42は絶縁シートで覆われていない裸線である。第2巻線42は、絶縁シートで覆われていないので、放熱性が向上する。溶接電源装置100は、交流TIGアーク溶接に用いられ、正極性の期間が逆極性の期間より長いので、第2巻線42に電流が流れる時間の方が、第1巻線41に電流が流れる時間より長くなる。したがって、第2巻線42の方が第1巻線41より電流の平均値が大きくなり、より多くの熱を発する。しかし、第2巻線42の放熱性が向上しているので、第2巻線42の温度上昇を抑制できる。よって、第2巻線42の断面積を大きくしなくても、第2巻線42の温度上昇を抑制可能である。発明者の実験によると、第2巻線42を第1巻線41と同様の被覆線とした場合、300Aの出力で使用するためには、第2巻線42の断面を15mm×3mm程度にする必要があったが、第2巻線42を本実施形態のように裸線とした場合、断面を15mm×2mm程度にすることができた。つまり、本実施形態によると、第2巻線42の断面積を小さくできるので、材料のコストを抑制可能である。また、第1巻線41と第2巻線42との電流の平均値の差が小さい場合は、第2巻線42は、放熱性が向上することにより、断面積を小さくすることが可能であり、材料のコストを抑制可能である。   According to this embodiment, the first winding 41 is a covered wire in which the conductor wire 41a is covered with the insulating sheet 41b, and the second winding 42 is a bare wire not covered with the insulating sheet. Since the second winding 42 is not covered with the insulating sheet, heat dissipation is improved. The welding power supply device 100 is used for AC TIG arc welding, and since the positive polarity period is longer than the reverse polarity period, the current flows through the first winding 41 during the time when the current flows through the second winding 42. Longer than time. Therefore, the second winding 42 has a larger average value of the current than the first winding 41, and emits more heat. However, since the heat dissipation of the second winding 42 is improved, the temperature rise of the second winding 42 can be suppressed. Therefore, the temperature rise of the second winding 42 can be suppressed without increasing the cross-sectional area of the second winding 42. According to the inventor's experiment, when the second winding 42 is a covered wire similar to the first winding 41, the cross section of the second winding 42 is about 15 mm × 3 mm in order to use the output of 300 A. However, when the second winding 42 is a bare wire as in this embodiment, the cross section can be about 15 mm × 2 mm. That is, according to the present embodiment, the cross-sectional area of the second winding 42 can be reduced, so that the material cost can be suppressed. When the difference between the average values of the currents of the first winding wire 41 and the second winding wire 42 is small, the second winding wire 42 can have a smaller cross-sectional area due to improved heat dissipation. Therefore, the material cost can be suppressed.

また、第1巻線41が被覆線なので、第1巻線41と第2巻線42とがバイファイラ巻きで巻回されても、第1巻線41の導体線41aと第2巻線42とを絶縁することができる。また、第2巻線42の各ターンの間には、第1巻線41のターンが位置する。したがって、第2巻線42の各ターンの間の絶縁性を確保できる。さらに、第1巻線41と第2巻線42とがバイファイラ巻きで巻回されているので、第1巻線41と第2巻線42とのカップリングが向上される。   Further, since the first winding wire 41 is a covered wire, even if the first winding wire 41 and the second winding wire 42 are wound by bifilar winding, the conductor wire 41a of the first winding wire 41 and the second winding wire 42 are Can be insulated. The turns of the first winding 41 are located between the turns of the second winding 42. Therefore, the insulation between the turns of the second winding 42 can be secured. Furthermore, since the first winding 41 and the second winding 42 are wound by bifilar winding, the coupling between the first winding 41 and the second winding 42 is improved.

また、本実施形態によると、第1巻線41および第2巻線42は、いわゆるエッジワイズ巻きにより巻回されている。したがって、平角線をフラット巻きで多層巻きにした場合や、丸線を多層巻きにした場合と比べて、同じインダクタンスとする場合に、放熱性を向上させることができる。また、リアクトル105の小型化が可能である。   Further, according to the present embodiment, the first winding 41 and the second winding 42 are wound by so-called edgewise winding. Therefore, heat dissipation can be improved when the rectangular wire is flat-wound and multi-layered, or when the round wire is multi-layered and has the same inductance. Further, the reactor 105 can be downsized.

なお、本実施形態においては、第1巻線41が絶縁シート41bで覆われている場合について説明したが、これに限られない。第1巻線41は、導体線を合成樹脂やエナメルでコーティングしたものであってもよい。また、本実施形態においては、第1巻線41および第2巻線42が平角線であり、いわゆるエッジワイズ巻きにより巻回されている場合について説明したが、これに限られない。例えば、第1巻線41および第2巻線42がフラット巻きで巻回されていてもよい。また、第1巻線41および第2巻線42は、断面が円形状の丸線であってもよいし、断面が正方形やその他の形状であってもよい。これらの場合でも、第1巻線41が被覆線であり、第2巻線42が裸線であり、第1巻線41と第2巻線42とがバイファイラ巻きで巻回されているので、第2巻線42の各ターンの間の絶縁性を確保しつつ、第2巻線42の放熱性を向上させることができる。   In addition, although the case where the first winding 41 is covered with the insulating sheet 41b has been described in the present embodiment, the present invention is not limited to this. The first winding 41 may be a conductor wire coated with synthetic resin or enamel. Further, although the case where the first winding 41 and the second winding 42 are rectangular wires and are wound by so-called edgewise winding has been described in the present embodiment, the present invention is not limited to this. For example, the first winding 41 and the second winding 42 may be wound by flat winding. The first winding 41 and the second winding 42 may be round wires having a circular cross section, or may have a square cross section or other shapes. Even in these cases, since the first winding 41 is a covered wire, the second winding 42 is a bare wire, and the first winding 41 and the second winding 42 are wound by bifilar winding, The heat dissipation of the second winding 42 can be improved while ensuring the insulation between the turns of the second winding 42.

また、本実施形態においては、第2巻線42が裸線である場合について説明したが、これに限られない。例えば、第2巻線42は、一部が絶縁被膜で覆われていてもよい。この場合でも、螺旋状に巻回された部分に絶縁被膜で覆われていない部分があれば、第2巻線42の放熱性が向上する。また、図6に示すように、第2巻線42は、第1巻線41の絶縁シート41bより薄い絶縁被膜で覆われていてもよい。図6において、第2巻線42は、例えばアルミニウム製の平角線である導体線42aを、絶縁シート41bより薄い絶縁被膜42bで覆った被覆線である。この場合でも、第2巻線42は、第1巻線41と比較して、放熱性が向上する。また、第2巻線42が、第1巻線41の絶縁シート41bと同じ厚さの絶縁被膜で覆われていても、少なくとも一部が絶縁シート41bより薄い絶縁被膜で覆われていれば、同様である。なお、第2巻線42の放熱性をより向上させるためには、第2巻線42の全体を裸線とするのが望ましい。   Further, although the case where the second winding 42 is a bare wire has been described in the present embodiment, the present invention is not limited to this. For example, the second winding 42 may be partially covered with an insulating coating. Even in this case, if the spirally wound portion has a portion not covered with the insulating coating, the heat dissipation of the second winding 42 is improved. Further, as shown in FIG. 6, the second winding 42 may be covered with an insulating coating thinner than the insulating sheet 41b of the first winding 41. In FIG. 6, the second winding 42 is a covered wire in which a conductor wire 42a, which is, for example, a rectangular wire made of aluminum, is covered with an insulating coating 42b thinner than the insulating sheet 41b. Even in this case, the heat dissipation of the second winding 42 is improved as compared with the first winding 41. Further, even if the second winding 42 is covered with an insulating film having the same thickness as the insulating sheet 41b of the first winding 41, if at least a part of the second winding 42 is covered with an insulating film thinner than the insulating sheet 41b, It is the same. In order to further improve the heat radiation of the second winding 42, it is desirable that the entire second winding 42 be a bare wire.

また、本実施形態においては、第1巻線41の導体線41aと第2巻線42とが、同じ断面積である場合について説明したが、これに限られない。導体線41aの断面積と、第2巻線42の断面積とは、異なっていてもよい。例えば、第2巻線42の断面積を、導体線41aの断面積より大きくすることで、電気抵抗を小さくして、第2巻線42からの発熱を抑制してもよい。この場合、第2巻線42からの発熱を抑制し、かつ、第2巻線42からの放熱を向上させるので、第2巻線42の温度上昇をより抑制できる。   Further, although the case where the conductor wire 41a of the first winding wire 41 and the second winding wire 42 have the same cross-sectional area has been described in the present embodiment, the present invention is not limited to this. The cross-sectional area of the conductor wire 41a and the cross-sectional area of the second winding 42 may be different. For example, the cross-sectional area of the second winding 42 may be made larger than the cross-sectional area of the conductor wire 41a to reduce the electric resistance and suppress the heat generation from the second winding 42. In this case, since heat generation from the second winding 42 is suppressed and heat radiation from the second winding 42 is improved, the temperature rise of the second winding 42 can be further suppressed.

本実施形態においては、コア1が矩形の環形状である場合について説明したが、コア1の形状は限定されない。コア1は、円形の環形状、すなわちトロイダル形状であってもよい。また、コア1は、例えばI型、E型、またはこれらを組み合わせた形状であってもよい。また、コア1の断面の形状は、矩形状に限定されず、例えば円形状であってもよい。また、ギャップの有無や個数も限定されない。さらに、リアクトル105は、コア1を備えない、コアレスタイプであってもよい。これらの場合でも、第2巻線42の各ターンの間の絶縁性を確保しつつ、第2巻線42の放熱性を向上させることができる。   Although the case where the core 1 has a rectangular ring shape has been described in the present embodiment, the shape of the core 1 is not limited. The core 1 may have a circular ring shape, that is, a toroidal shape. Further, the core 1 may have, for example, an I type, an E type, or a shape obtained by combining these. The shape of the cross section of the core 1 is not limited to the rectangular shape, and may be, for example, a circular shape. Further, the presence or absence of gaps and the number of gaps are not limited. Furthermore, the reactor 105 may be a coreless type that does not include the core 1. Even in these cases, the heat dissipation of the second winding 42 can be improved while ensuring the insulation between the turns of the second winding 42.

本実施形態においては、リアクトル105を備える、TIGアーク溶接用の溶接電源装置100について説明したが、リアクトル105は、その他の溶接電源装置にも用いることができる。リアクトル105は、例えば、プラズマ溶接、MAG溶接、MIG溶接などのガスシールドアーク溶接にも用いることができる。ただし、MAG溶接、MIG溶接などの場合、逆極性の期間が正極性の期間より長いので、負極側の方が電流の平均値が大きくなる。したがって、負極側に第2巻線42を接続して、正極側に第1巻線41を接続する。つまり、電流の平均値が大きくなる側に、第2巻線42を接続すればよい。   In the present embodiment, the welding power supply device 100 for TIG arc welding including the reactor 105 has been described, but the reactor 105 can also be used for other welding power supply devices. The reactor 105 can also be used for gas shielded arc welding such as plasma welding, MAG welding, and MIG welding. However, in the case of MAG welding, MIG welding, etc., the period of the reverse polarity is longer than the period of the positive polarity, so the average value of the current is larger on the negative electrode side. Therefore, the second winding 42 is connected to the negative side and the first winding 41 is connected to the positive side. That is, the second winding 42 may be connected to the side on which the average value of the current increases.

本発明に係るリアクトルおよび溶接電源装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るリアクトルおよび溶接電源装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。   The reactor and the welding power source device according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of each part of the reactor and the welding power source device according to the present invention can be modified in various ways.

100:溶接電源装置、105:リアクトル、1:コア、41:第1巻線、41a:導体線、41b:絶縁シート、42:第2巻線 100: welding power supply device, 105: reactor, 1: core, 41: first winding, 41a: conductor wire, 41b: insulating sheet, 42: second winding

Claims (5)

螺旋状に巻回された第1巻線と、
前記第1巻線の各ターンの間に各ターンが位置するように、螺旋状に巻回された第2巻線と、
を備え、
前記第1巻線は、絶縁被膜が形成された導体線からなり、
前記第2巻線は、螺旋状に巻回された部分の少なくとも一部に絶縁被膜が形成されていない部分がある導体線からなるか、または、絶縁被膜が形成された導体線からなり、かつ、少なくとも一部の絶縁被膜が前記第1巻線の絶縁被膜より薄い、
ことを特徴とするリアクトル。
A first winding wound in a spiral,
A second winding spirally wound so that each turn is located between each turn of the first winding;
Equipped with
The first winding is composed of a conductor wire having an insulating coating formed thereon,
The second winding is composed of a conductor wire in which at least a part of a spirally wound portion has no insulating coating, or a conductive wire having an insulating coating, and , At least a portion of the insulating coating is thinner than the insulating coating of the first winding,
A reactor characterized by that.
前記第2巻線は裸線である、
請求項1に記載のリアクトル。
The second winding is a bare wire,
The reactor according to claim 1.
前記第1巻線の導体線と、前記第2巻線の導体線とは、断面積が異なる、
請求項1または2に記載のリアクトル。
The conductor wire of the first winding and the conductor wire of the second winding have different cross-sectional areas.
The reactor according to claim 1 or 2.
請求項1ないし3のいずれかに記載のリアクトルを備える、
ことを特徴とする溶接電源装置。
A reactor according to any one of claims 1 to 3, comprising:
Welding power supply device characterized in that.
前記第2巻線に流れる電流の平均値は、前記第1巻線に流れる電流の平均値より大きい、
請求項4に記載の溶接電源装置。
The average value of the current flowing through the second winding is greater than the average value of the current flowing through the first winding,
The welding power source device according to claim 4.
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