JP3880893B2

JP3880893B2 - Power supply for electric discharge machining

Info

Publication number: JP3880893B2
Application number: JP2002194730A
Authority: JP
Inventors: 英明林; 淳種田; 裕之大黒; 浩敦小林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2022-07-03
Also published as: JP2004039853A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワイヤ放電加工機で用いられる放電加工用電源装置に関し、特に大電流化と高周波数化とを両立させるワイヤ放電加工機に好適な放電加工用電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、放電加工用電源装置の一般的な構成を示す回路図である。図７に示す放電加工用電源装置７１は、スイッチング回路を搭載するプリント基板７２と、プリント基板７２上のスイッチング回路に電源を供給する直流電源７３と、プリント基板７２上のスイッチング回路に駆動パルスを供給する発振器７４とを備えている。
【０００３】
図示しないワイヤ放電加工機内の放電加工部には、電極Ｅと他方の電極としての被加工物Ｗとが所定間隔を置いて対向配置されている。プリント基板７２に設けられる放電電流パルスの出力端子７５，７６は、加工電流出力フィーダー７９の給電線を介して、電極Ｅと被加工物Ｗとにそれぞれ接続されている。加工電流出力フィーダー７９の各給電線には、浮遊インダクタンスＬ１，Ｌ２が存在する。
【０００４】
プリント基板７２上のスイッチング回路は、例えば、並列接続されたスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３の組と、並列接続されたスイッチング素子Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６の組とで構成されている。
【０００５】
並列接続されたスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３の組では、各ソース電極が直流電源７３の正極端に接続され、各ゲート電極が発振器７４の一方の出力端に接続され、各ドレイン電極が出力端子７５に接続されている。各ドレイン電極から出力端子７５に至る経路には、正極性電流路パターン７７が形成されている。
【０００６】
また、並列接続されたスイッチング素子Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６の組では、各ソース電極が直流電源７３の負極端に接続され、各ゲート電極が発振器７４の他方の出力端に接続され、各ドレイン電極が出力端子７６に接続されている。各ドレイン電極から出力端子７６に至る経路には、負極性電流路パターン７８が形成されている。
【０００７】
次に、動作の概要を説明する。電極Ｅと被加工物Ｗとの間で放電が発生し、放電路が形成されると、並列接続されたスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３の組では、発振器７４からの駆動パルスによって順々にオン・オフ動作を行う。それと同期して、並列接続されたスイッチング素子Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６の組でも、発振器７４からの駆動パルスによって同時にオン・オフ動作を行う。
【０００８】
その結果、間欠的な放電電流パルスが、正極性電流路パターン７７→出力端子７５→加工電流出力フィーダー７９→電極Ｅ→被加工物Ｗ→加工電流出力フィーダー７９→出力端子７６→負極性電流路パターン７８と流れ、電極Ｅと被加工物Ｗとの間に放電電流パルスが供給される。このように正極性電流路パターン７７と負極性電流路パターン７８とには、大電流が流れるので、相当の発熱がある。
【０００９】
特に、電極Ｅと被加工物Ｗとの間の微小間隔に供給する放電電流パルスの大電流化と高周波数化とを両立させて加工速度を向上させるようにしたワイヤ放電加工機に用いられる放電加工用電源装置の場合には、正極性電流路パターン７７と負極性電流路パターン７８とには、大電流がほぼ途切れることなく流れることになるので、発熱は著しいものになる。その結果、流せる電流値が、正極性電流路パターン７７と負極性電流路パターン７８の耐熱限界によって制限されることが起こる。
【００１０】
そこで、従来では、スイッチング回路搭載基板上に流せる電流値の増加策として、例えば図８や図９に示す措置が採られている。図８では、大きな電流をプリント基板８１上に流す場合に、正極性電流路パターンと負極性電流路パターンを保護するために、各電流路パターンに代えて銅などの金属片８２を実装させる例が示されている。金属片８２は、厚みが１ｍｍ〜３ｍｍ程度のバー状のもので、パワーモジュール部品８３と各出力端とを接続している。これによって、プリント基板８１上に大電流を流すことのできる経路が構成されるので、これまで搭載することが困難だったＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラスイッチング素子）、ＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）、ダイオードモジュールなどパワーモジュール部品８３を直接プリント基板８１上に実装することができるようになる。
【００１１】
また、放電電流パルスが高周波数化されると、その電流は表皮効果のため導電体の表面のみに流れるようになるので、図９では、プリント基板９１にできるだけ幅の広い正極性電流路パターン９２と負極性電流路パターン９３とを形成した例が示されている。正極性電流路パターン９２と負極性電流路パターン９３の各出力端には、レジスト９４，９５を介してコネクタ９６，９７が設けられ、コネクタ９６，９７は、給電線９８，９９を介して中継端子台１００に接続されている。中継端子台１００には、加工電流出力フィーダ７９が接続されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示した構成では、パワーモジュール部品８３の発熱を抑えるには、別途ヒートシンクなど放熱機能を持った部材を直接発熱体に取り付ける必要がある。また、大電流が流れる金属片８２自体の冷却に関しては考慮されていないが、同様に冷却措置が必要である。
【００１３】
図９に示した構成では、正極性電流路パターン９２と負極性電流路パターン９３での発熱は、電流が集中する出力端で最大となるが、プリント基板９１の表面のみでの放熱となるので、出力端では温度上昇が大きくなり、大電流化が困難である。
【００１４】
この電流路パターンの発熱を抑える方策として、プリント基板のパターン層を特別に厚くしたり、金属パターン基板を使用して冷却フィンを実装したり、また例えば冷却水のような冷媒をプリント基板周辺に供給する特別な装置、配管を施しプリント基板を水冷したりする措置が知られている。
【００１５】
しかし、放電電流パルスを出力するプリント基板では、このような措置を採ることは困難である。すなわち、放電電流パルスを出力するプリント基板は、多数のスイッチング素子が実装されるので寸法が大きい。また、電流路パターンは、全スイッチング素子に接続されるためプリント基板上最も広い面積を占有する。したがって、電流路パターンのパターン層を厚くすると、広範囲に渡るパターン層を厚くする必要がある。その結果、電流路パターンに使用される材料費が倍増し高価になるという問題がある。
【００１６】
また、放熱効果の優れる金属パターン基板を使用する場合では、金属パターン基板それ自体がプリント基板に比較して高価である。また、冷却フィンが必要になるので、その分余計にコストが上がってしまうという問題がある。さらに、プリント基板を水冷する装置では、ポンプ、配管、制御装置など複雑で高価な機構を新たに設ける必要がある。加えて、万が一冷却水などの冷媒がプリント基板上に漏れた場合には、高電圧、高電流の回路がショートし電源装置が破壊されるという危険性も生じるという問題がある。
【００１７】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、スイッチング回路搭載基板の出力端での温度上昇を抑制する機構を備えることにより、放電電流パルスの大電流化と高周波数化とを両立させ加工速度の向上を図るワイヤ放電加工機の実現を可能にする放電加工用電源装置を得ることを目的とする。
【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に、この発明にかかる放電加工用電源装置は、電極と前記電極に所定間隔を置いて対向配置される他方の電極としての被加工物との間に放電電流パルスを供給するスイッチング回路を備える放電加工用電源装置において、前記スイッチング回路を搭載する基板の放電電流パルス出力端に一端が連結される金属片と,前記金属片の周囲に外気を強制対流させるために配置される冷却ファンとを備えたことを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、スイッチング回路を搭載する基板の放電電流パルス出力端側は、電流が集中するので、大きな発熱があるが、この発生した熱は、出力端側に取り付けた金属片に伝播し、放熱される。加えて、金属片は、冷却ファンによって冷却されるので、金属片での放熱が促進される。その結果、基板の放電電流パルス出力端では、温度上昇が抑制される。
【００２０】
つぎの発明にかかる放電加工用電源装置は、上記の発明において、前記金属片の他端は、前記スイッチング回路を構成するスイッチング素子に取り付けられる冷却フィンに電気絶縁材を介して接続されていることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、上記の発明において、金属片に伝播した熱は、スイッチング素子に取り付けられる冷却フィンに電気絶縁材を介して伝播し、冷却フィンにおいても放熱される。
【００２２】
つぎの発明にかかる放電加工用電源装置は、電極と前記電極に所定間隔を置いて対向配置される他方の電極としての被加工物との間に放電電流パルスを供給するスイッチング回路を備える放電加工用電源装置において、前記スイッチング回路を搭載する基板の放電電流パルス出力端に一端が連結され、他端が前記スイッチング回路を構成するスイッチング素子に取り付けられる冷却フィンに電気絶縁材を介して接続される金属片を備えたことを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、スイッチング回路を搭載する基板の放電電流パルス出力端側は、電流が集中するので、大きな発熱があるが、この発生した熱は、出力端側に取り付けた金属片に伝播し、放熱される。加えて、金属片に伝播した熱は、スイッチング素子に取り付けられる冷却フィンに電気絶縁材を介して伝播し、冷却フィンにて放熱される。その結果、基板の放電電流パルス出力端では、温度上昇が抑制される。
【００２４】
つぎの発明にかかる放電加工用電源装置は、上記の発明において、前記金属片の周囲に外気を強制対流させる冷却ファンが配置されていることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、上記の発明において、金属片は、冷却ファンによって冷却される。したがって、金属片に伝播した熱は、金属片においても放熱される。
【００２６】
つぎの発明にかかる放電加工用電源装置は、上記の発明において、前記金属片の面は、波形状に折り曲げられていることを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、上記の発明において、金属片は、面が波形状に折り曲げられて広い放熱面積を持つようになっている。
つぎの発明にかかる放電加工用電源装置は、上記の発明において、前記金属片は、当該基板に形成される前記スイッチング回路を通る正極性電流路パターンおよび負極性電流路パターンの各出力端の一方または双方に設けられていることを特徴とする。
この発明によれば、上記の発明において、基板の放電電流パルス出力端である正極性電流路パターンおよび負極性電流路パターンの各出力端に設けるのが好ましいが、少なくとも一方の出力端に設けるだけでも、温度上昇が抑制される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる放電加工用電源装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２９】
実施の形態１．
図１と図２は、この発明の実施の形態１である放電加工用電源装置における基板温度抑制機構付きスイッチング回路搭載基板の構成を示す外観図である。なお、図１は、平面図であり、図２は、側面図である。
【００３０】
図１において、スイッチング回路（Ｔｒ１〜Ｔｒ６）が搭載されるプリント基板１には、できるだけ幅の広い正極性電流路パターン２と負極性電流路パターン３とを形成されている。また、図２に示されているように、正極性電流路パターン２と負極性電流路パターン３は、薄層に形成されている。
【００３１】
そして、正極性電流路パターン２の出力端側には、基板温度抑制部４が設けられ、同様に負極性電流路パターン３の出力端側には、基板温度抑制部５が設けられている。つまり、正極性電流路パターン２と負極性電流路パターン３の各出力端は、基板温度抑制部４と基板温度抑制部５とを介して加工電流出力フィーダー７９と接続されるようになっている。
【００３２】
正極性電流路パターン２の出力端側に設けられる基板温度抑制部４は、レジスト４１と金属片４２と固定部材４３と冷却ファン４４と配線固定部４５とで構成され、次のような内容になっている。
【００３３】
すなわち、正極性電流路パターン２の出力端側には、正極性電流路パターン２と同等の幅で適宜長さの露出されたレジスト４１が設けられている。レジスト４１は、プリント基板１の表面に露出された正極性電流路パターン２が酸化するのを防止するため導電性薄膜で覆われている。また、レジスト４１は、平面に加工されている。そして、レジスト４１には、部品固定用のネジ穴が設けられている。なお、図示例では、ネジ穴であるが、貫通穴でもよい。個数は、任意であることは言うまでもない。
【００３４】
金属片４２は、導電性と熱伝導性に優れ、安価に入手できる板状（好ましくは薄板状）金属部材であって、図示例では、正極性電流路パターン２の幅よりも広い幅を持ち、適宜な長さの４角形状に成形されている。
【００３５】
金属片４２の一端側には、レジスト４１に設けたネジ穴（または貫通穴）と同じ数の取付穴が、同じピッチ、同じ穴径で形成されている。すなわち、金属片４２の一端側は、その取付穴がレジスト４１に設けたネジ穴に位置決めされ、固定部材としてのネジ４３をねじ込んで固定されている。なお、レジスト４１に設けられた穴が、貫通穴であればボルトを使用し、プリント基板１の裏側に座金を当てて固定する。このとき、金属片４２の一端側とレジスト４１とは、隙間なく接触できるように平面な接触面を持つことが好ましい。
【００３６】
また、金属片４２の他端側には、加工電流出力フィーダー７９の給電線を締結するための配線固定部４５が設けられている。配線固定部４５には、例えばネジ穴が設けられ、先端に圧着端子が具備された加工電流出力フィーダー７９をネジにて固定する。なお、金属片４２に接続される加工電流出力フィーダー７９が複数ある場合には、金属片４２の他端側には、相当する数だけの配線固定部４５が準備されることになる。
【００３７】
そして、冷却ファン４４は、金属片４２に外気を供給し、または金属片４２近辺の空気を吸気して金属片４２を効果的に冷却できるように配置されている。金属片４２では、プリント基板１から飛び出して延在する部分があるので、少なくともこの延在部分を波状（フィン状）に形成して表面積を増加させ、冷却ファン４４による冷却効果を高める措置も容易に採ることができる。
【００３８】
また、負極性電流路パターン３の出力端側に設けられる基板温度抑制部５は、レジスト５１と金属片５２と固定部材５３と冷却ファン５４と配線固定部５５とで構成され、次のような内容になっている。
【００３９】
すなわち、負極性電流路パターン３の出力端側には、負極性電流路パターン３と同等の幅で適宜長さの露出されたレジスト５１が設けられている。レジスト５１は、プリント基板１の表面に露出された負極性電流路パターン３が酸化するのを防止するため導電性薄膜で覆われている。また、レジスト５１は、平面に加工されている。そして、レジスト５１には、部品固定用のネジ穴が設けられている。なお、図示例では、ネジ穴であるが、貫通穴でもよい。個数は、任意であることは言うまでもない。
【００４０】
金属片５２は、導電性と熱伝導性に優れ、安価に入手できる板状（好ましくは薄板状）金属部材であって、図示例では、正極性電流路パターン２の幅よりも広い幅を持ち、適宜な長さの４角形状に成形されている。
【００４１】
金属片５２の一端側には、レジスト５１に設けたネジ穴（または貫通穴）と同じ数の取付穴が、同じピッチ、同じ穴径で形成されている。すなわち、金属片５２の一端側は、その取付穴がレジスト５１に設けたネジ穴に位置決めされ、固定部材としてのネジ５３をねじ込んで固定されている。なお、レジスト５１に設けられた穴が、貫通穴であればボルトを使用し、プリント基板１の裏側に座金を当てて固定する。このとき、金属片５２の一端側とレジスト５１とは、隙間なく接触できるように平面な接触面を持つことが好ましい。
【００４２】
また、金属片５２の他端側には、加工電流出力フィーダー７９の給電線を締結するための配線固定部５５が設けられている。配線固定部５５には、例えばネジ穴が設けられ、先端に圧着端子が具備された加工電流出力フィーダー７９をネジにて固定する。なお、金属片５２に接続される加工電流出力フィーダー７９が複数ある場合には、金属片５２の他端側には、相当する数だけの配線固定部５５が準備されることになる。
【００４３】
そして、冷却ファン５４は、金属片５２に外気を供給し、または金属片５２近辺の空気を吸気して金属片５２を効果的に冷却できるように配置されている。金属片５２では、プリント基板１から飛び出して延在する部分があるので、少なくともこの延在部分を波状（フィン状）に形成して表面積を増加させ、冷却ファン５４による冷却効果を高める措置も容易に採ることができる。
【００４４】
次に、図３〜図５を参照して、以上のように構成される実施の形態１による基板温度抑制機構付きスイッチング回路搭載基板の作用を説明する。なお、図３は、図１に示す基板温度抑制機構付きスイッチング回路搭載基板における出力電流経路を説明する平面図である。図４は、実施の形態１による基板温度抑制機構がない場合のスイッチング回路搭載基板における各位置の温度分布を示す図である。図５は、実施の形態１による基板温度抑制機構がある場合のスイッチング回路搭載基板における各位置の温度分布を示す図である。
【００４５】
図３では、プリント基板１を長手方向に３分割した領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が示されている。領域Ｐ１は、プリント基板１の出力端から一番遠い領域であり、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ４が含まれている。領域Ｐ２は、プリント基板１の出力端から二番目に遠い領域であり、スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ５が含まれている。領域Ｐ３は、プリント基板１の出力端から三番目に遠い領域、つまり一番近い領域であり、スイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ６が含まれている。
【００４６】
スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ４は、同期してオン・オフ動作を行う。スイッチング素子Ｔｒ１から出力される電流パルスｉ１は、正極性電流路パターン２から基板温度抑制部４のレジスタ４１，金属片４２を通り、加工電流出力フィーダー７９に供給される。そして、加工電流出力フィーダー７９から帰ってくる電流パルスｉ４は、基板温度抑制部５の金属片５２，レジスタ５１を通り、負極性電流路パターン３からスイッチング素子Ｔｒ４に取り込まれる。
【００４７】
スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ５は、同期してオン・オフ動作を行う。スイッチング素子Ｔｒ２から出力される電流パルスｉ２は、正極性電流路パターン２から基板温度抑制部４のレジスタ４１，金属片４２を通り、加工電流出力フィーダー７９に供給される。そして、加工電流出力フィーダー７９から帰ってくる電流パルスｉ５は、基板温度抑制部５の金属片５２，レジスタ５１を通り、負極性電流路パターン３からスイッチング素子Ｔｒ５に取り込まれる。
【００４８】
スイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ６は、同期してオン・オフ動作を行う。スイッチング素子Ｔｒ３から出力される電流パルスｉ３は、正極性電流路パターン２から基板温度抑制部４のレジスタ４１，金属片４２を通り、加工電流出力フィーダー７９に供給される。そして、加工電流出力フィーダー７９から帰ってくる電流パルスｉ６は、基板温度抑制部５の金属片５２，レジスタ５１を通り、負極性電流路パターン３からスイッチング素子Ｔｒ６に取り込まれる。
【００４９】
今、領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３での各スイッチング素子が同期してオン・オフ動作を行うとする。そうすると、領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３での総電流量は、次のようになる。
【００５０】
領域Ｐ１では、正極性電流路パターン２での総電流量Ｉｐ１は、Ｉｐ１＝ｉ１であり、負極性電流路パターン３での総電流量Ｉｐ４は、Ｉｐ４＝ｉ４である。領域Ｐ２では、正極性電流路パターン２での総電流量Ｉｐ２は、Ｉｐ２＝ｉ１＋ｉ２となり、負極性電流路パターン３での総電流量Ｉｐ５は、Ｉｐ５＝ｉ４＋ｉ５となる。領域Ｐ３では、正極性電流路パターン２での総電流量Ｉｐ３は、Ｉｐ２＝ｉ１＋ｉ２＋ｉ３となり、負極性電流路パターン３での総電流量Ｉｐ６は、Ｉｐ６＝ｉ４＋ｉ５＋ｉ６となる。
【００５１】
電流パルスｉ１，ｉ２，ｉ３は、流れる方向が同一であるので、Ｉｐ３＞Ｉｐ２＞Ｉｐ１が成立する。また、電流パルスｉ４，ｉ５，ｉ６も流れる方向が同一であるので、Ｉｐ６＞Ｉｐ５＞Ｉｐ４が成立する。以上の事実から、プリント基板１の出力端に最も近接した領域Ｐ３において流れる電流量が最も大きく、プリント基板１の出力端から最も遠い領域Ｐ１において流れる電流量が最も小さいことがわかる。具体的には、ジュールの法則によれば、電流が導体を流れるとその電流値に対応した発熱が生じるので、（領域Ｐ１での発熱量）＜（領域Ｐ２での発熱量）＜（領域Ｐ３での発熱量）の関係が成立する。
【００５２】
したがって、この実施の形態１で示した基板温度抑制部４，５が存在しない場合（例えば従来例の図９で示した構成の場合）には、プリント基板１上の温度分布は、図４に示すようになる。図４において、横軸は、プリント基板１上での各領域を示し、縦軸は、プリント基板１上での各領域の温度［℃］を示している。
【００５３】
図４では、発熱量が最も小さい領域Ｐ１の温度上昇が最も小さく、発熱量が最も大きい領域Ｐ３の温度上昇が最も大きくなることが示されている。従来例の図９で示した構成では、プリント基板１の出力端における各電流路パターンの発熱は、どこにも伝播されず、プリント基板１の表面のみで放熱されるだけであるので、他の領域と同様に流れる電流量に応じた温度になる。
【００５４】
これに対し、この実施の形態１による基板温度抑制部４，５が付加されたプリント基板１上の温度分布は、図５に示すようになる。図５では、横軸と縦軸を図４と同様の目盛りで表現しているが、発熱量が最も大きい領域Ｐ３の温度上昇値が、発熱量が領域Ｐ３よりも小さい領域Ｐ２の温度上昇値とほぼ同じ値になることが示されている。
【００５５】
領域Ｐ３での温度上昇が大幅に抑制される理由は、次のように説明できる。すなわち、領域Ｐ３は、極めて基板温度抑制部４，５に近接しているので、領域Ｐ３で発生された熱は効率よくレジスト４１，５１を介して熱伝導性の優れた材質からなる金属片４２，５２に伝播し、放熱される。加えて、金属片４２，５２が冷却ファン４４，５４によって積極的に冷却されるので、金属片４２，５２での放熱が一層促進される。なお、金属片４２，５２を冷却する構成については、図１で示した構成の他に、１個の冷却ファンを用い、通風ダクトで外気を金属片４２，５２に導く構成も採ることができる。
【００５６】
このように、プリント基板１の出力端、すなわち正極性電流路パターン２と負極性電流路パターン３の各出力端に基板温度抑制部４，５を設けたので、放電電流パルスを出力する際に生じるプリント基板１の出力端における各電流路パターンの温度上昇を抑えることができ、またプリント基板１の温度を全領域に渡って均一化することができる。
【００５７】
その結果、正極性電流路パターン２と負極性電流路パターン３の各パターン層を薄くすることができるので、正極性電流路パターン２と負極性電流路パターン３の各パターン幅をできるだけ大きくしても、パターン形成に使用される材料費を低く抑えることができる。
【００５８】
すなわち、実施の形態１によれば、正極性電流路パターン２と負極性電流路パターン３の温度上昇を抑制することができるので、流せる電流値の上限値を引き上げることができる。そして、各パターン幅を大きくして表面面積を拡大することができ、大電流化と高周波数化を両立させることができるようになる。
【００５９】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２である放電加工用電源装置における基板温度抑制機構付きスイッチング回路搭載基板の構成を示す側面図である。なお、図６では、実施の形態１（図１、図２）に示した構成要素と同一ないしは同等である要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００６０】
図６では、２つの電流路パターンのうち、正極性電流路パターン２に接続される基板温度抑制部４の関係が示されている。基板温度抑制部５側も同様であるので、双方の符号を併記して説明する。
【００６１】
図６に示すように、高速で動作し、かつ大電流パルスを出力するスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３は、通常冷却効果を得るため、冷却能力の高い大型フィンである冷却フィン６１に直接取り付けられている。スイッチング素子Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６も同様である。
【００６２】
そこで、この実施の形態２では、基板温度抑制部４，５においてプリント基板１と加工電流出力フィーダー７９とを接続する金属片４２，５２の背面を冷却フィン６１に電気絶縁材を介して接続するようにしている。但し、実際には、金属片４２，５２の背面と冷却フィン６１との間には、隙間があるので、図６に示すように、隙間を埋めるための熱伝導金属ブロック６３を介在させている。そして、電気的な絶縁を図るため、金属片４２，５２の背面と熱伝導金属ブロック６３との間には絶縁シート６２が設けられ、熱伝導金属ブロック６３と冷却フィン６１との間には絶縁シート６４が設けられている。なお、熱伝導金属ブロック６３は、金属片４２，５２のそれぞれと一体になっていても構わない。これによれば、絶縁シートは、冷却フィン６１側の１つになる。
【００６３】
この構成によれば、プリント基板１の出力端側で発生した熱６６は、まず金属片４２，５２に伝播し、次いで金属片４２，５２から絶縁シート６２、熱伝導金属ブロック６３および絶縁シート６４を介して冷却フィン６１に伝播し、冷却能力の高い冷却フィン６１にて放熱される。このとき、金属片４２，５２と冷却フィン６１とは絶縁シート６２，６４によって絶縁されているので、金属片４２，５２を流れる放電電流パルスは、冷却フィン６１には流れない。
【００６４】
このように、実施の形態１に示した構成において、プリント基板１の出力端に接続された金属片４２，５２をスイッチング素子の冷却フィン６１に電気絶縁材を介して接続するようにしたので、金属片４２，５２の冷却効率をさらに高めることができ、プリント基板１の出力端側での温度上昇をさらに抑制することができる。
【００６５】
なお、以上は、実施の形態１への適用例であるが、実施の形態１で説明した冷却ファンは、この実施の形態２の構成とすれば、省略できる場合があることは言うまでもない。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、スイッチング回路を搭載する基板の放電電流パルス出力端側は、電流が集中するので、大きな発熱があるが、この発生した熱は、出力端側に取り付けた金属片に伝播し、放熱される。加えて、金属片は、冷却ファンによって冷却されるので、金属片での放熱が促進される。その結果、基板の放電電流パルス出力端では、温度上昇が抑制される。したがって、流せる電流値の上限値を引き上げることができる。そして、電流路パターン幅を大きくして表面面積を拡大することができ、大電流化と高周波数化を両立させることができるようになる。
【００６７】
つぎの発明によれば、上記の発明において、金属片に伝播した熱は、スイッチング素子に取り付けられる冷却フィンに伝播し、冷却フィンにおいても放熱されるので、一層の冷却効果が得られる。
【００６８】
つぎの発明によれば、スイッチング回路を搭載する基板の放電電流パルス出力端側は、電流が集中するので、大きな発熱があるが、この発生した熱は、出力端側に取り付けた金属片に伝播し、放熱される。加えて、金属片は、冷却ファンによって冷却されるので、金属片での放熱が促進される。その結果、基板の放電電流パルス出力端では、温度上昇が抑制される。したがって、流せる電流値の上限値を引き上げることができる。そして、電流路パターン幅を大きくして表面面積を拡大することができ、大電流化と高周波数化を両立させることができるようになる。
【００６９】
つぎの発明によれば、上記の発明において、金属片は、冷却ファンによって冷却されるので、金属片に伝播した熱は、金属片においても放熱される。したがって、一層の冷却効果が得られる。
【００７０】
つぎの発明によれば、上記の発明において、金属片は、面が波形状に折り曲げられて広い放熱面積を持つようになっている。したがって、一層の冷却効果が得られる。
つぎの発明によれば、上記の発明において、基板の放電電流パルス出力端である正極性電流路パターンおよび負極性電流路パターンの各出力端に設けるのが好ましいが、少なくとも一方の出力端に設けるだけでも、温度上昇が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である放電加工用電源装置における基板温度抑制機構付きスイッチング回路搭載基板の構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す基板温度抑制機構付きスイッチング回路搭載基板の構成を示す側面図である。
【図３】図１に示す基板温度抑制機構付きスイッチング回路搭載基板における出力電流経路を説明する平面図である。
【図４】実施の形態１による基板温度抑制機構がない場合のスイッチング回路搭載基板における各位置の温度分布を示す図である。
【図５】実施の形態１による基板温度抑制機構がある場合のスイッチング回路搭載基板における各位置の温度分布を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２である放電加工用電源装置における基板温度抑制機構付きスイッチング回路搭載基板の構成を示す側面図である。
【図７】放電加工用電源装置の一般的な構成を示す回路図である。
【図８】従来のスイッチング回路搭載基板において大きな電流を流せるようにした構成例（その１）を示す図である。
【図９】従来のスイッチング回路搭載基板において大きな電流を流せるようにした構成例（その２）を示す図である。
【符号の説明】
１プリント基板、２正極性電流路パターン、３負極性電流路パターン、４，５基板温度抑制部、４１，５１レジスト、４２，５２金属片、４３，５３固定部材（ネジ）、４４，５４冷却ファン、４５，５５配線固定部、６１冷却フィン、６２，６４絶縁シート、６３熱伝導金属ブロック、７９加工電流出力フィーダー、Ｔｒ１〜Ｔｒ６スイッチング素子、Ｅ電極、Ｗ被加工物。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device for electric discharge machining used in a wire electric discharge machine, and more particularly to an electric power supply device for electric discharge machining suitable for a wire electric discharge machine that achieves both high current and high frequency.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a general configuration of a power supply device for electric discharge machining. 7 includes a printed circuit board 72 on which a switching circuit is mounted, a DC power supply 73 that supplies power to the switching circuit on the printed circuit board 72, and drive pulses to the switching circuit on the printed circuit board 72. And an oscillator 74 to be supplied.
[0003]
In an electric discharge machining section in a wire electric discharge machine (not shown), an electrode E and a workpiece W as the other electrode are arranged to face each other at a predetermined interval. Discharge current pulse output terminals 75 and 76 provided on the printed circuit board 72 are connected to the electrode E and the workpiece W, respectively, via a feed line of a machining current output feeder 79. Each of the feeder lines of the machining current output feeder 79 has stray inductances L1 and L2.
[0004]
The switching circuit on the printed circuit board 72 includes, for example, a set of switching elements Tr1, Tr2, Tr3 connected in parallel and a set of switching elements Tr4, Tr5, Tr6 connected in parallel.
[0005]
In the set of switching elements Tr1, Tr2, Tr3 connected in parallel, each source electrode is connected to the positive terminal of the DC power source 73, each gate electrode is connected to one output terminal of the oscillator 74, and each drain electrode is an output terminal. 75. A positive current path pattern 77 is formed in the path from each drain electrode to the output terminal 75.
[0006]
In the group of switching elements Tr4, Tr5, Tr6 connected in parallel, each source electrode is connected to the negative terminal of the DC power source 73, each gate electrode is connected to the other output terminal of the oscillator 74, and each drain electrode is The output terminal 76 is connected. A negative current path pattern 78 is formed in the path from each drain electrode to the output terminal 76.
[0007]
Next, an outline of the operation will be described. When a discharge occurs between the electrode E and the workpiece W and a discharge path is formed, the pair of switching elements Tr1, Tr2, Tr3 connected in parallel is sequentially turned on by a drive pulse from the oscillator 74.・ Off operation is performed. In synchronism with this, even in the group of switching elements Tr4, Tr5, Tr6 connected in parallel, the on / off operation is simultaneously performed by the drive pulse from the oscillator 74.
[0008]
As a result, the intermittent discharge current pulse is changed to the positive current path pattern 77 → the output terminal 75 → the machining current output feeder 79 → the electrode E → the workpiece W → the machining current output feeder 79 → the output terminal 76 → the negative current path. The pattern 78 flows and a discharge current pulse is supplied between the electrode E and the workpiece W. Thus, since a large current flows through the positive current path pattern 77 and the negative current path pattern 78, there is considerable heat generation.
[0009]
In particular, an electric discharge used for a wire electric discharge machine that improves the machining speed by simultaneously increasing the current and the frequency of the discharge current pulse supplied to the minute gap between the electrode E and the workpiece W. In the case of the processing power supply device, since a large current flows through the positive current path pattern 77 and the negative current path pattern 78 almost without interruption, heat generation becomes significant. As a result, the current value that can flow is limited by the heat resistance limit of the positive current path pattern 77 and the negative current path pattern 78.
[0010]
Therefore, conventionally, for example, the measures shown in FIGS. 8 and 9 have been taken as a measure for increasing the value of the current that can flow on the switching circuit mounting substrate. In FIG. 8, when a large current is caused to flow on the printed circuit board 81, a metal piece 82 such as copper is mounted instead of each current path pattern in order to protect the positive current path pattern and the negative current path pattern. It is shown. The metal piece 82 has a bar shape with a thickness of about 1 mm to 3 mm, and connects the power module component 83 and each output end. As a result, a path through which a large current can flow is formed on the printed circuit board 81, so that IGBTs (insulated gate bipolar switching elements), IPMs (intelligent power modules), diode modules, which have been difficult to mount so far. Thus, the power module component 83 can be directly mounted on the printed circuit board 81.
[0011]
Further, when the frequency of the discharge current pulse is increased, the current flows only on the surface of the conductor due to the skin effect. Therefore, in FIG. An example in which a negative current path pattern 93 is formed is shown. Connectors 96 and 97 are provided at the output ends of the positive current path pattern 92 and the negative current path pattern 93 via resists 94 and 95, and the connectors 96 and 97 are relayed via power supply lines 98 and 99. It is connected to the terminal block 100. A machining current output feeder 79 is connected to the relay terminal block 100.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration shown in FIG. 8, in order to suppress the heat generation of the power module component 83, it is necessary to attach a member having a heat dissipation function such as a heat sink directly to the heating element. Further, although cooling of the metal piece 82 itself through which a large current flows is not taken into consideration, a cooling measure is similarly required.
[0013]
In the configuration shown in FIG. 9, heat generation in the positive current path pattern 92 and the negative current path pattern 93 is maximized at the output end where the current is concentrated, but is only radiated from the surface of the printed circuit board 91. At the output end, the temperature rises greatly and it is difficult to increase the current.
[0014]
As a measure to suppress the heat generation of this current path pattern, the pattern layer of the printed circuit board is specially thickened, cooling fins are mounted using a metal pattern board, and a coolant such as cooling water is placed around the printed circuit board. There is a known method of supplying a special device and piping and cooling the printed circuit board with water.
[0015]
However, it is difficult to take such measures in a printed circuit board that outputs a discharge current pulse. That is, the printed circuit board that outputs the discharge current pulse has a large size because a large number of switching elements are mounted. Moreover, since the current path pattern is connected to all the switching elements, it occupies the widest area on the printed circuit board. Therefore, when the pattern layer of the current path pattern is thickened, it is necessary to thicken the pattern layer over a wide range. As a result, there is a problem that the material cost used for the current path pattern is doubled and expensive.
[0016]
Further, when using a metal pattern substrate having an excellent heat dissipation effect, the metal pattern substrate itself is more expensive than a printed circuit board. Moreover, since a cooling fin is needed, there exists a problem that cost will increase by that much. Furthermore, in an apparatus for cooling a printed circuit board with water, it is necessary to newly provide a complicated and expensive mechanism such as a pump, piping, and a control device. In addition, in the unlikely event that a coolant such as cooling water leaks onto the printed circuit board, there is a problem that a high-voltage, high-current circuit is short-circuited and the power supply device is destroyed.
[0017]
The present invention has been made in view of the above, and by providing a mechanism for suppressing a temperature rise at the output end of the switching circuit mounting substrate, it is possible to achieve both high current and high frequency discharge current pulses, and a processing speed. An object of the present invention is to obtain a power supply device for electric discharge machining that makes it possible to realize a wire electric discharge machine that improves the above.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a power supply device for electric discharge machining according to the present invention provides a discharge current pulse between an electrode and a workpiece as the other electrode arranged opposite to the electrode at a predetermined interval. In a power supply device for electric discharge machining comprising a switching circuit to be supplied, a substrate on which the switching circuit is mountedRelease ofCurrent pulse output terminalOneA metal piece having ends connected to each other and a cooling fan arranged for forced convection of outside air around the metal piece are provided.
[0019]
  According to this invention, the substrate on which the switching circuit is mountedRelease ofSince the current concentrates on the electric current pulse output end side, a large amount of heat is generated. However, the generated heat propagates to the metal piece attached to the output end side and is dissipated. In addition, since the metal piece is cooled by the cooling fan, heat dissipation by the metal piece is promoted. As a result, the substrateDischarge current pulse output terminalThe temperature rise is suppressed.
[0020]
  A power supply device for electric discharge machining according to the next invention is theMoneyThe other end of the genus piece is connected to a cooling fin attached to a switching element constituting the switching circuit via an electrical insulating material.
[0021]
According to this invention, in the above invention, the heat propagated to the metal piece propagates to the cooling fin attached to the switching element via the electrical insulating material, and is also dissipated in the cooling fin.
[0022]
  A power supply device for electric discharge machining according to the next invention comprises an electric discharge machining comprising a switching circuit for supplying electric discharge current pulses between an electrode and a workpiece as the other electrode arranged opposite to the electrode at a predetermined interval. Board for mounting the switching circuit in a power supply apparatusRelease ofCurrent pulse output terminalOneAn end is connected, and the other end includes a metal piece connected to a cooling fin attached to a switching element constituting the switching circuit via an electrical insulating material.
[0023]
  According to this invention, the substrate on which the switching circuit is mountedRelease ofSince the current concentrates on the electric current pulse output end side, a large amount of heat is generated. However, the generated heat propagates to the metal piece attached to the output end side and is dissipated. In addition, the heat propagated to the metal piece propagates to the cooling fin attached to the switching element via the electrical insulating material and is radiated by the cooling fin. As a result, the substrateDischarge current pulse output terminalThe temperature rise is suppressed.
[0024]
  A power supply device for electric discharge machining according to the next invention is theMoneyA cooling fan for forced convection of outside air is arranged around the genus piece.
[0025]
According to this invention, in the above invention, the metal piece is cooled by the cooling fan. Therefore, the heat propagated to the metal piece is also dissipated in the metal piece.
[0026]
  A power supply device for electric discharge machining according to the next invention is theMoneyThe surface of the genus piece is bent into a wave shape.
[0027]
  According to this invention, in the above invention,MoneyThe surface of the genus is bent into a wave shape to have a large heat radiation area.
  A power supply device for electric discharge machining according to a next invention is the above-described invention, wherein the metal piece is one of output terminals of a positive current path pattern and a negative current path pattern passing through the switching circuit formed on the substrate. Or it is provided in both.
  According to this invention, in the above invention, it is preferable to provide at each output end of the positive current path pattern and the negative current path pattern which are the discharge current pulse output ends of the substrate, but only at at least one output end. However, the temperature rise is suppressed.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of a power supply device for electric discharge machining according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0029]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 and FIG. 2 are external views showing the configuration of a switching circuit mounting substrate with a substrate temperature suppression mechanism in the electric discharge machining power supply apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 1 is a plan view, and FIG. 2 is a side view.
[0030]
In FIG. 1, a positive current path pattern 2 and a negative current path pattern 3 that are as wide as possible are formed on a printed circuit board 1 on which switching circuits (Tr1 to Tr6) are mounted. As shown in FIG. 2, the positive current path pattern 2 and the negative current path pattern 3 are formed in a thin layer.
[0031]
A substrate temperature suppression unit 4 is provided on the output end side of the positive polarity current path pattern 2, and similarly, a substrate temperature suppression unit 5 is provided on the output end side of the negative polarity current path pattern 3. That is, the output ends of the positive current path pattern 2 and the negative current path pattern 3 are connected to the machining current output feeder 79 via the substrate temperature suppression unit 4 and the substrate temperature suppression unit 5. .
[0032]
The substrate temperature suppression unit 4 provided on the output end side of the positive current path pattern 2 includes a resist 41, a metal piece 42, a fixing member 43, a cooling fan 44, and a wiring fixing unit 45, and has the following contents. It has become.
[0033]
That is, an exposed resist 41 having a width equivalent to that of the positive current path pattern 2 and an appropriate length is provided on the output end side of the positive current path pattern 2. The resist 41 is covered with a conductive thin film to prevent the positive current path pattern 2 exposed on the surface of the printed circuit board 1 from being oxidized. The resist 41 is processed into a flat surface. The resist 41 is provided with screw holes for fixing components. In addition, although it is a screw hole in the example of illustration, a through-hole may be sufficient. Needless to say, the number is arbitrary.
[0034]
The metal piece 42 is a plate-like (preferably thin-plate-like) metal member that is excellent in conductivity and thermal conductivity and can be obtained at a low cost. In the illustrated example, the metal piece 42 has a width wider than that of the positive current path pattern 2. It is formed into a square shape with an appropriate length.
[0035]
On the one end side of the metal piece 42, the same number of mounting holes as the screw holes (or through holes) provided in the resist 41 are formed with the same pitch and the same hole diameter. That is, one end side of the metal piece 42 is positioned by a screw hole provided in the resist 41 and fixed by screwing a screw 43 as a fixing member. If the hole provided in the resist 41 is a through hole, a bolt is used, and a washer is applied to the back side of the printed board 1 to fix it. At this time, it is preferable that the one end side of the metal piece 42 and the resist 41 have a flat contact surface so that they can be contacted without a gap.
[0036]
Further, a wiring fixing portion 45 for fastening a power supply line of the machining current output feeder 79 is provided on the other end side of the metal piece 42. For example, the wiring fixing portion 45 is provided with a screw hole, and a machining current output feeder 79 having a crimp terminal at the tip thereof is fixed with a screw. When there are a plurality of processing current output feeders 79 connected to the metal piece 42, a corresponding number of wiring fixing portions 45 are prepared on the other end side of the metal piece 42.
[0037]
And the cooling fan 44 is arrange | positioned so that external air can be supplied to the metal piece 42, or the air near the metal piece 42 can be suck | inhaled and the metal piece 42 can be cooled effectively. Since the metal piece 42 has a portion that protrudes from the printed circuit board 1 and extends, it is easy to take measures to increase the cooling effect by the cooling fan 44 by increasing the surface area by forming at least this extended portion in a wave shape (fin shape). Can be taken.
[0038]
The substrate temperature suppression unit 5 provided on the output end side of the negative current path pattern 3 includes a resist 51, a metal piece 52, a fixing member 53, a cooling fan 54, and a wiring fixing unit 55. It is the contents.
[0039]
That is, an exposed resist 51 having a width equivalent to that of the negative polarity current path pattern 3 and an appropriate length is provided on the output end side of the negative polarity current path pattern 3. The resist 51 is covered with a conductive thin film to prevent the negative current path pattern 3 exposed on the surface of the printed circuit board 1 from being oxidized. The resist 51 is processed into a flat surface. The resist 51 is provided with screw holes for fixing components. In addition, although it is a screw hole in the example of illustration, a through-hole may be sufficient. Needless to say, the number is arbitrary.
[0040]
The metal piece 52 is a plate-like (preferably thin-plate-like) metal member that is excellent in conductivity and thermal conductivity and can be obtained at low cost. In the illustrated example, the metal piece 52 has a width wider than that of the positive current path pattern 2. It is formed into a square shape with an appropriate length.
[0041]
On one end side of the metal piece 52, the same number of mounting holes as the screw holes (or through holes) provided in the resist 51 are formed with the same pitch and the same hole diameter. That is, one end side of the metal piece 52 is positioned by a screw hole provided in the resist 51 and fixed by screwing a screw 53 as a fixing member. If the hole provided in the resist 51 is a through hole, a bolt is used, and a washer is applied to the back side of the printed board 1 to fix it. At this time, it is preferable that the one end side of the metal piece 52 and the resist 51 have a flat contact surface so that they can contact without a gap.
[0042]
In addition, a wiring fixing portion 55 for fastening the power supply line of the machining current output feeder 79 is provided on the other end side of the metal piece 52. The wiring fixing portion 55 is provided with, for example, a screw hole, and a machining current output feeder 79 having a crimp terminal at the tip is fixed with a screw. When there are a plurality of processing current output feeders 79 connected to the metal piece 52, a corresponding number of wiring fixing portions 55 are prepared on the other end side of the metal piece 52.
[0043]
And the cooling fan 54 is arrange | positioned so that the metal piece 52 can be cooled effectively by supplying external air to the metal piece 52 or inhaling the air near the metal piece 52. Since the metal piece 52 has a portion that protrudes from the printed circuit board 1 and extends, it is easy to take measures to increase the cooling effect by the cooling fan 54 by increasing the surface area by forming at least this extended portion in a wave shape (fin shape). Can be taken.
[0044]
Next, with reference to FIGS. 3 to 5, the operation of the switching circuit mounting substrate with the substrate temperature suppression mechanism according to the first embodiment configured as described above will be described. 3 is a plan view for explaining an output current path in the switching circuit mounting substrate with the substrate temperature suppression mechanism shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing the temperature distribution at each position on the switching circuit mounting substrate when there is no substrate temperature suppression mechanism according to the first embodiment. FIG. 5 is a diagram showing the temperature distribution at each position on the switching circuit mounting substrate when there is a substrate temperature suppression mechanism according to the first embodiment.
[0045]
FIG. 3 shows regions P1, P2, and P3 obtained by dividing the printed circuit board 1 into three in the longitudinal direction. The region P1 is the farthest region from the output end of the printed circuit board 1, and includes switching elements Tr1 and Tr4. The region P2 is a region farthest from the output end of the printed circuit board 1, and includes switching elements Tr2 and Tr5. The region P3 is the third most distant region from the output end of the printed circuit board 1, that is, the closest region, and includes the switching elements Tr3 and Tr6.
[0046]
The switching elements Tr1 and Tr4 perform on / off operations in synchronization. The current pulse i1 output from the switching element Tr1 is supplied from the positive current path pattern 2 to the machining current output feeder 79 through the register 41 and the metal piece 42 of the substrate temperature suppression unit 4. Then, the current pulse i4 returning from the machining current output feeder 79 passes through the metal piece 52 and the register 51 of the substrate temperature suppression unit 5, and is taken into the switching element Tr4 from the negative current path pattern 3.
[0047]
The switching elements Tr2 and Tr5 perform on / off operations in synchronization. The current pulse i2 output from the switching element Tr2 is supplied from the positive current path pattern 2 to the machining current output feeder 79 through the register 41 and the metal piece 42 of the substrate temperature suppressing unit 4. Then, the current pulse i5 returning from the machining current output feeder 79 passes through the metal piece 52 and the register 51 of the substrate temperature suppressing unit 5, and is taken into the switching element Tr5 from the negative polarity current path pattern 3.
[0048]
The switching elements Tr3 and Tr6 perform on / off operations in synchronization. The current pulse i3 output from the switching element Tr3 is supplied from the positive current path pattern 2 to the machining current output feeder 79 through the register 41 and the metal piece 42 of the substrate temperature suppressing unit 4. Then, the current pulse i6 returning from the machining current output feeder 79 passes through the metal piece 52 and the register 51 of the substrate temperature suppressing unit 5, and is taken into the switching element Tr6 from the negative current path pattern 3.
[0049]
Now, assume that the switching elements in the regions P1, P2, and P3 perform on / off operations in synchronization. Then, the total current amount in the regions P1, P2, and P3 is as follows.
[0050]
In the region P1, the total current amount Ip1 in the positive current path pattern 2 is Ip1 = i1, and the total current amount Ip4 in the negative current path pattern 3 is Ip4 = i4. In the region P2, the total current amount Ip2 in the positive current path pattern 2 is Ip2 = i1 + i2, and the total current amount Ip5 in the negative current path pattern 3 is Ip5 = i4 + i5. In the region P3, the total current amount Ip3 in the positive current path pattern 2 is Ip2 = i1 + i2 + i3, and the total current amount Ip6 in the negative current path pattern 3 is Ip6 = i4 + i5 + i6.
[0051]
Since the current pulses i1, i2, and i3 flow in the same direction, Ip3> Ip2> Ip1 is established. Further, since the current pulses i4, i5, i6 also flow in the same direction, Ip6> Ip5> Ip4 is established. From the above facts, it can be seen that the amount of current flowing in the region P3 closest to the output end of the printed circuit board 1 is the largest and the amount of current flowing in the region P1 farthest from the output end of the printed circuit board 1 is the smallest. Specifically, according to Joule's law, when a current flows through a conductor, heat generation corresponding to the current value occurs, so (heat generation amount in region P1) <(heat generation amount in region P2) <(region P3). The relationship of the amount of heat generated at (1) is established.
[0052]
Therefore, when the substrate temperature suppression units 4 and 5 shown in the first embodiment are not present (for example, in the case of the configuration shown in FIG. 9 of the conventional example), the temperature distribution on the printed circuit board 1 is shown in FIG. As shown. In FIG. 4, the horizontal axis indicates each region on the printed circuit board 1, and the vertical axis indicates the temperature [° C.] of each region on the printed circuit board 1.
[0053]
FIG. 4 shows that the temperature rise in the region P1 where the heat generation amount is the smallest is the smallest, and the temperature rise in the region P3 where the heat generation amount is the largest. In the configuration shown in FIG. 9 of the conventional example, the heat generation of each current path pattern at the output end of the printed circuit board 1 is not propagated anywhere and is only radiated from the surface of the printed circuit board 1. It becomes temperature according to the amount of current which flows like.
[0054]
On the other hand, the temperature distribution on the printed circuit board 1 to which the substrate temperature suppression units 4 and 5 according to the first embodiment are added is as shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis and the vertical axis are expressed by the same scale as in FIG. 4, but the temperature increase value of the region P3 where the heat generation amount is the largest is the temperature increase value of the region P2 where the heat generation amount is smaller than the region P3. It is shown that it becomes almost the same value.
[0055]
The reason why the temperature rise in the region P3 is greatly suppressed can be explained as follows. That is, since the region P3 is very close to the substrate temperature suppressing portions 4 and 5, the heat generated in the region P3 efficiently passes through the resists 41 and 51 and is a metal piece 42 made of a material having excellent thermal conductivity. , 52 to dissipate heat. In addition, since the metal pieces 42 and 52 are actively cooled by the cooling fans 44 and 54, heat radiation at the metal pieces 42 and 52 is further promoted. In addition, about the structure which cools the metal pieces 42 and 52, the structure which guides external air to the metal pieces 42 and 52 with a ventilation duct other than the structure shown in FIG. 1 can be taken. .
[0056]
As described above, since the substrate temperature suppressing portions 4 and 5 are provided at the output ends of the printed circuit board 1, that is, the output ends of the positive current path pattern 2 and the negative current path pattern 3, when the discharge current pulse is output. The temperature rise of each current path pattern at the output end of the printed circuit board 1 can be suppressed, and the temperature of the printed circuit board 1 can be made uniform over the entire region.
[0057]
As a result, each pattern layer of the positive polarity current path pattern 2 and the negative polarity current path pattern 3 can be thinned, so that each pattern width of the positive polarity current path pattern 2 and the negative polarity current path pattern 3 is made as large as possible. However, the material cost used for pattern formation can be kept low.
[0058]
That is, according to Embodiment 1, since the temperature rise of the positive current path pattern 2 and the negative current path pattern 3 can be suppressed, the upper limit value of the current value that can be passed can be increased. And each pattern width can be enlarged and the surface area can be expanded, and both high current and high frequency can be achieved.
[0059]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a side view showing a configuration of a switching circuit mounting substrate with a substrate temperature suppression mechanism in the electric discharge machining power source apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 6, elements that are the same as or equivalent to those shown in the first embodiment (FIGS. 1 and 2) are denoted by the same reference numerals. Here, the description will be focused on the portion related to the second embodiment.
[0060]
In FIG. 6, the relationship of the board | substrate temperature suppression part 4 connected to the positive polarity current path pattern 2 is shown among two current path patterns. Since the substrate temperature suppression unit 5 side is the same, both symbols will be described together.
[0061]
As shown in FIG. 6, switching elements Tr1, Tr2, and Tr3 that operate at high speed and output a large current pulse are directly attached to cooling fins 61 that are large fins having high cooling capacity in order to obtain a normal cooling effect. ing. The same applies to the switching elements Tr4, Tr5, Tr6.
[0062]
Therefore, in the second embodiment, the back surfaces of the metal pieces 42 and 52 that connect the printed circuit board 1 and the machining current output feeder 79 in the substrate temperature suppression units 4 and 5 are connected to the cooling fin 61 via an electrical insulating material. I am doing so. However, in practice, since there is a gap between the back surface of the metal pieces 42 and 52 and the cooling fin 61, as shown in FIG. 6, a heat conductive metal block 63 for filling the gap is interposed. . In order to achieve electrical insulation, an insulating sheet 62 is provided between the back surfaces of the metal pieces 42 and 52 and the heat conducting metal block 63, and insulation is provided between the heat conducting metal block 63 and the cooling fins 61. A sheet 64 is provided. The heat conducting metal block 63 may be integrated with each of the metal pieces 42 and 52. According to this, the insulating sheet is one on the cooling fin 61 side.
[0063]
According to this configuration, the heat 66 generated on the output end side of the printed circuit board 1 first propagates to the metal pieces 42 and 52, and then from the metal pieces 42 and 52 to the insulating sheet 62, the heat conducting metal block 63 and the insulating sheet 64. The heat is transmitted to the cooling fins 61 and is radiated by the cooling fins 61 having a high cooling capacity. At this time, since the metal pieces 42 and 52 and the cooling fin 61 are insulated by the insulating sheets 62 and 64, the discharge current pulse flowing through the metal pieces 42 and 52 does not flow through the cooling fin 61.
[0064]
As described above, in the configuration shown in the first embodiment, the metal pieces 42 and 52 connected to the output end of the printed circuit board 1 are connected to the cooling fins 61 of the switching element via the electrical insulating material. The cooling efficiency of the metal pieces 42 and 52 can be further increased, and the temperature increase on the output end side of the printed circuit board 1 can be further suppressed.
[0065]
Although the above is an example applied to the first embodiment, it goes without saying that the cooling fan described in the first embodiment may be omitted if the configuration of the second embodiment is adopted.
[0066]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, the substrate on which the switching circuit is mounted.Release ofSince the current concentrates on the electric current pulse output end side, a large amount of heat is generated. However, the generated heat propagates to the metal piece attached to the output end side and is dissipated. In addition, since the metal piece is cooled by the cooling fan, heat dissipation by the metal piece is promoted. As a result, the substrateDischarge current pulse output terminalThe temperature rise is suppressed. Therefore, the upper limit value of the current value that can be passed can be raised. AndCurrent pathBy increasing the pattern width, the surface area can be increased, and both high current and high frequency can be achieved.
[0067]
According to the next invention, in the above invention, the heat propagated to the metal piece is propagated to the cooling fin attached to the switching element and is also dissipated in the cooling fin, so that a further cooling effect is obtained.
[0068]
  According to the next invention, the board on which the switching circuit is mountedRelease ofSince the current concentrates on the electric current pulse output end side, a large amount of heat is generated. However, the generated heat propagates to the metal piece attached to the output end side and is dissipated. In addition, since the metal piece is cooled by the cooling fan, heat dissipation by the metal piece is promoted. As a result, the substrateDischarge current pulse output terminalThe temperature rise is suppressed. Therefore, the upper limit value of the current value that can be passed can be raised. AndCurrent pathBy increasing the pattern width, the surface area can be increased, and both high current and high frequency can be achieved.
[0069]
According to the next invention, in the above invention, since the metal piece is cooled by the cooling fan, the heat propagated to the metal piece is also dissipated in the metal piece. Therefore, a further cooling effect can be obtained.
[0070]
  According to the next invention, in the above invention,,MoneyThe surface of the genus is bent into a wave shape to have a large heat radiation area. Therefore, a further cooling effect can be obtained.
  According to the next invention, in the above invention, it is preferably provided at each output end of the positive current path pattern and the negative current path pattern which are the discharge current pulse output ends of the substrate, but provided at at least one output end. Only the temperature rise is suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a switching circuit mounting substrate with a substrate temperature suppression mechanism in an electric discharge machining power supply device according to Embodiment 1 of the present invention;
2 is a side view showing a configuration of a switching circuit mounting substrate with a substrate temperature suppression mechanism shown in FIG. 1;
3 is a plan view for explaining an output current path in the switching circuit mounting substrate with a substrate temperature suppression mechanism shown in FIG. 1; FIG.
4 is a diagram showing a temperature distribution at each position on a switching circuit mounting substrate when there is no substrate temperature suppression mechanism according to Embodiment 1. FIG.
5 is a diagram showing a temperature distribution at each position on a switching circuit mounting substrate when there is a substrate temperature suppressing mechanism according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 6 is a side view showing a configuration of a switching circuit mounting substrate with a substrate temperature suppression mechanism in an electric discharge machining power source apparatus according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 7 is a circuit diagram showing a general configuration of a power supply device for electric discharge machining.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example (part 1) in which a large current can flow in a conventional switching circuit mounting substrate;
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example (No. 2) in which a large current can flow in a conventional switching circuit mounting substrate;
[Explanation of symbols]
1 Printed circuit board, 2 Positive current path pattern, 3 Negative current path pattern, 4, 5 Substrate temperature suppression part, 41, 51 Resist, 42, 52 Metal piece, 43, 53 Fixing member (screw), 44, 54 Cooling Fan, 45, 55 Wiring fixing part, 61 Cooling fin, 62, 64 Insulating sheet, 63 Heat conduction metal block, 79 processing current output feeder, Tr1-Tr6 switching element, E electrode, W workpiece.

Claims

In a power supply device for electric discharge machining comprising a switching circuit for supplying a discharge current pulse between an electrode and a workpiece as the other electrode arranged opposite to the electrode with a predetermined interval,
A metal piece to which an end is connected to a discharge current pulse output of the substrate for mounting the switching circuit,
A cooling fan arranged for forced convection of outside air around the metal piece;
A power supply device for electric discharge machining, comprising:

Before the other end of Kikin genus piece is connected via an electrically insulating material on the cooling fins attached to the switching elements constituting the switching circuit,
The power supply device for electric discharge machining according to claim 1.

In a power supply device for electric discharge machining comprising a switching circuit for supplying a discharge current pulse between an electrode and a workpiece as the other electrode arranged opposite to the electrode with a predetermined interval,
The switching circuit is connected is one end to the discharge current pulse output of the substrate for mounting a piece of metal and the other end is connected via an electrically insulating material on the cooling fins attached to the switching elements constituting the switching circuit,
A power supply device for electric discharge machining, comprising:

Cooling fan for forced convection of the ambient air around the front Kikin genus piece is located,
The power supply device for electric discharge machining according to claim 3.

Before the surface of Kikin genus piece discharge machining power supply apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the bent in the waveform shape.

6. The metal piece is provided at one or both of output terminals of a positive current path pattern and a negative current path pattern passing through the switching circuit formed on the substrate. The power supply device for electrical discharge machining according to any one of the above.