JP6970036B2 - ファイバレーザ発振器用の電源回路 - Google Patents

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Description

本発明は、ファイバレーザ発振器用の電源回路に関する。
従来、ファイバレーザ発振器が備える電源回路は、整流回路と、スイッチング回路と、平滑回路と、制御回路と、を有するスイッチングレギュレータが公知である（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１７−１０３４１３号公報
このようなスイッチングレギュレータでは、整流回路の損失により電源の力率が低下するので、ファイバレーザ発振器に必要なブレーカ等の電気部品の容量が大型化する。また、日本国内ではＡＣ２００Ｖで、欧米ではＡＣ３８０〜４８０Ｖである等、世界各国で電源電圧が異なると共に、結線方式がスター結線とデルタ結線で異なる。そのため、ケーブルの線径や絶縁距離、部品の耐圧といった電源の設計が電圧に応じて異なったものとなるため、これに対応するべく電圧変換トランスが用いられる。
しかしながら、電圧変換トランスはレーザ発振器内に内蔵されるか、あるいは別置されるが、いずれにしても大出力のファイバレーザ発振器では電圧変換トランスの容量が大きくなるため、大きな設置スペースが必要となり、ファイバレーザ発振器が大型化するという課題があった。
本発明は、ファイバレーザ発振器の小型化を実現できるファイバレーザ発振器用の電源回路を提供することを目的とする。
（１） 本発明に係るファイバレーザ発振器用の電源回路（例えば、後述するファイバレーザ発振器用の電源回路１）は、特定の値の電圧が入力可能な整流回路ユニット（例えば、後述する整流回路ユニット２）と、入力可能な電圧の値が互いに異なる複数の前記整流回路ユニットのうち１つが選択可能に接続される電源ユニット（例えば、後述する電源ユニット３）と、を備える。
（２） （１）のファイバレーザ発振器用の電源回路において、前記整流回路ユニットの各々は、力率を１に調整する力率改善回路（例えば、後述する力率改善回路２３）を有していてもよい。
本発明によれば、ファイバレーザ発振器の小型化を実現できるファイバレーザ発振器用の電源回路を提供することができる。
本発明の一実施形態に係るファイバレーザ発振器用の電源回路を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係るファイバレーザ発振器用の電源回路における整流回路ユニットを示す概略図である。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るファイバレーザ発振器用の電源回路１を示す概略図である。図２は、本発明の一実施形態に係るファイバレーザ発振器用の電源回路における整流回路ユニット２を示す概略図である。
図１に示すように、ファイバレーザ発振器用の電源回路１は、加工ヘッドが接続されてレーザ加工装置として使用されるファイバレーザ発振器に搭載される。具体的に、ファイバレーザ発振器用の電源回路１は、整流回路ユニット２と、電源ユニット３と、レーザダイオードモジュール４と、を備える。
図２に示すように、整流回路ユニット２は、特定の値の交流電圧が入力可能で、且つ内部で昇圧又は降圧して直流電圧を出力する。例えば、整流回路ユニット２は、６個のダイオード２１と、容量素子２２と、力率改善回路（ＰＦＣ（Power Factor Correction））２３と、等を有する。力率改善回路２３は、力率を１に調整する回路、すなわち、力率を１に近付ける回路である。なお、整流回路ユニット２における力率改善回路２３以外の構成は、一般的な整流回路の構成であって周知であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
図１に戻って説明する。電源ユニット３は、入力可能な電圧の値が互いに異なる複数の整流回路ユニット２、例えばＡＣ２００Ｖの整流回路ユニット２とＡＣ４００Ｖの整流回路ユニット２とのうち１つの整流回路ユニット２が選択可能に接続される。具体的に、電源ユニット３は、スイッチング回路３１と、平滑回路３２と、制御回路３３と、等を有する。
スイッチング回路３１は、スイッチング用トランジスタ及びダイオードを有する。このスイッチング回路３１は、制御回路３３からの制御信号に応じてスイッチング用トランジスタがオンオフし、ダイオードと協働して充電電流を生成する。
平滑回路３２は、インダクタンス素子及び容量素子を有する。この平滑回路は、充電電流から容量素子の両端に直流電圧を生成し、レーザダイオードモジュール４に出力する。
なお、本実施形態に係るファイバレーザ発振器用の電源回路１は、例えばファイバレーザ発振器内に複数並列に配置される。各電源回路１は、それぞれ、レーザキャビティに接続され、各レーザキャビティから発振されるレーザはビームコンバイナにより合成された後、レーザ加工ヘッドから出力されるようになっている。
以上の構成を備える本実施形態に係るファイバレーザ発振器用の電源回路１によれば、整流回路ユニット２を電源ユニット３から分離してユニット化しているので、各国の電源事情に応じて、電源回路１に接続する整流回路ユニット２を使い分けることができる。このため、電圧変換トランスを使用せず省スペースで各国の電源事情に柔軟に対応することができ、また、整流回路ユニット２は水冷できるため電圧変換トランスよりも小型であり、ひいては、ファイバレーザ発振器の小型化を実現できる。
なお、整流回路ユニット２を電源ユニット３から分離してユニット化することは、レーザダイオードモジュールの制御性に影響を及ぼさない。また、一般的な整流回路のみでは力率が悪化するので、動力入力部や配電盤の電気部品の容量が大きくなるが、本実施形態では、整流回路ユニット２が力率改善回路２３を有しているので、ファイバレーザ発振器の更なる小型化を実現できる。
例えば、日本国内向けの製品を設計する場合には、ＡＣ２００Ｖの電圧が入力可能で、且つ内部で昇圧してＤＣ３８０Ｖを出力する整流回路ユニット２を選択して、ＤＣ３８０Ｖの電圧が入力可能な電源ユニット３に接続する。欧米向けの製品を設計する場合には、ＡＣ３８０Ｖ〜ＡＣ４８０Ｖにおける特定の値の電圧が入力可能で、且つ内部で降圧してＤＣ３８０Ｖを出力する整流回路ユニット２を選択して、ＤＣ３８０Ｖの電圧が入力可能な電源ユニット３に接続する。このように、電源ユニット３の設計をＤＣ３８０Ｖの電圧が入力可能なものに共通化でき、整流回路ユニット２の変更のみで世界中各国の製品に対応できる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
例えば、前述した実施形態では、整流回路ユニット２として図２に示すような整流回路ユニットを用いたが、これに限定されず、電源ユニット３に接続可能な各種の整流回路を用いることができる。
１ 電源回路
２ 整流回路ユニット
２１ ダイオード
２２ 容量素子
２３ 力率改善回路
３ 電源ユニット
３１ スイッチング回路
３２ 平滑回路
３３ 制御回路
４ レーザダイオードモジュール

Claims (6)

  1. 複数の整流回路ユニットと、電源ユニットと、レーザダイオードモジュールとを有するファイバレーザ発振器用の電源回路であって、
    前記複数の整流回路ユニットは、前記電源ユニットと分離して設置され、互いに異なる複数の特定の値の電圧が入力可能で、前記電圧に基づいて直流電圧を前記電源ユニットに供給し、
    前記電源ユニットは、前記複数の整流回路ユニットのうち１つのみが選択され接続され、
    前記レーザダイオードモジュールは、レーザ光を生成し、レーザ加工ヘッドにレーザ光を提供するように設置され、レーザキャビティに接続され、
    前記電源回路は、前記ファイバレーザ発振器内に複数並列に配置され、それぞれ、レーザキャビティに接続され、各レーザキャビティから発振されるレーザがビームコンバイナにより合成された後、レーザ加工ヘッドから出力される、ファイバレーザ発振器用の電源回路。
  2. 前記整流回路ユニットは、力率を１に調整する力率改善回路を有する、請求項１に記載のファイバレーザ発振器用の電源回路。
  3. 前記整流回路ユニットは、複数のダイオードを含み、
    前記力率改善回路は、前記複数のダイオードと前記整流回路ユニットの出力端子との間に接続されている、請求項２に記載のファイバレーザ発振器用の電源回路。
  4. 前記整流回路ユニットは、複数のダイオードと、前記複数のダイオードと並列に接続された容量素子と、を含む、請求項１に記載のファイバレーザ発振器用の電源回路。
  5. 前記電源ユニットは、スイッチング回路と、前記スイッチング回路のスイッチングを制御するように構成された制御回路と、を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のファイバレーザ発振器用の電源回路。
  6. 前記制御回路は、前記整流回路ユニットに接続されている、請求項５に記載のファイバレーザ発振器用の電源回路。
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