JPH07122440A

JPH07122440A - 電源装置

Info

Publication number: JPH07122440A
Application number: JP5291203A
Authority: JP
Inventors: Ryoda Sato; 亮拿佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-10-26
Filing date: 1993-10-26
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】瞬間大電流を発生させたときに生じる過渡現
象を抑えて、電気部品の破壊を防ぐ。瞬間大電流の発生
を可能とする。【構成】角枠状の２種類の導電板２１，２２を積層し
てトランスのコイルを構成する。一方の導電板２１は１
次コイルを構成し、他方の導電板２２は２次コイルを構
成する。トランスのＬが小さくなり、Ｃが大きくなるこ
とにより、瞬間大電流を発生させたときの過渡現象が抑
制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アーク溶接機や抵抗溶
接機等に使用される過渡現象に強い電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の抵抗溶接では、以前から使用され
ている鋲かしめの代用としての点溶接だけでなく、大径
パイプの突き合わせ溶接や図１４（Ａ）に示すＴ字溶接
も行われるようになってきた。

【０００３】パイプのＴ字溶接では、一方のパイプの端
部が、予め他方のパイプの周面に沿うようにＲカットさ
れる。このＲカットを行わずに溶接を行う場合は、最
初、パイプの周面にパイプの先端が点接触していたもの
が、溶接が進行するに連れて接触部が急増し、最後は全
周接触の状態となる。そのため、溶接電流としては、例
えば溶接当初の２０００Ａから最終的には１０万Ａにま
で増加させることが必要となる。

【０００４】一般の電源装置で、このような極端な溶接
電流の増加に対応することは困難である。そのため、最
終的に必要とされる電流容量に見合った電源装置が使用
される。そうすると、溶接開始時に点接触部に過剰な大
電流が流れて、爆飛現象が起き、溶接不良が生じる。そ
のため、前述した通り、パイプの先端をＲカットし、最
初から全周接触の状態としておくのである。

【０００５】しかし、Ｒカットには手数がかかる。その
ため、Ｒカットなしで、パイプを直接Ｔ字溶接したいと
いう強い要望が以前よりある。

【０００６】同様に、図１４（Ｂ）に示す気密容器の溶
接や、図１４（Ｃ）に示す熱交換器におけるＵ管の溶接
についても、現在はアーク溶接やろう付け溶接が採用さ
れているが、この種の溶接は手間と技術を必要とするた
め、これを大電流による瞬間的な抵抗溶接に変更したい
という要望がある。

【０００７】このような要望に応えて本出願人は、３相
入力で３倍周波の単相出力を出すパルセーション方式の
電源装置を開発した（図１３参照）。また、これ以外に
も、種々のパルセーション電源が提案されている。

【０００８】パルセーション電源とは、必要とするピー
ク値のパルス状入力を間歇的に発生し、これをトランス
で低電圧・大電流に変換するものである。これを使用す
れば、理論的には、制御された瞬間大電流が得られ、前
述したパイプのＴ字溶接や、気密容器の溶接、熱交換器
におけるＵ管の溶接も、抵抗溶接により効率よく行うこ
とができる。

【０００９】例えば、大径パイプのＴ字溶接では、徐々
にピーク値が増大するパルセーション入力をパルセーシ
ョン発生部で発生させ、これをトランスで大電流に変換
することにより、接触面積の増大に対応した大電流を得
ることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
電源装置では、１０万〜２０万Ａと言うような大電流パ
ルセーションを得ることが困難である。

【００１１】なぜなら、無理に大電流パルセーションを
発生させた場合、その大電流の断続通電に伴って過渡現
象が起き、電源装置内のサイリスタ、トランジスタ、そ
の他の電気部品を破壊させるからである。

【００１２】さらに、大電流が１／１０００秒〜５／１
０００秒の瞬間通電の場合には、送配電系路においても
過渡現象の被害が発生することもある。

【００１３】このようなことから、希望するような瞬間
大電流が得られないのである。

【００１４】また、溶接は抵抗溶接でもアーク溶接でも
単相電源または直流電源を用いるので、大電流を使用し
た場合は３相不平衡の問題が起こる。

【００１５】本出願人が開発した３相入力単相３倍周波
出力のパルセーション電源は、３相不平衡の問題を生じ
ないが、瞬時の大電流を発生させるべく位相制御した場
合は、前記と同じく、過渡現象による電気部品の破壊が
生じるため、出力電流が制限され、実用化が充分に進ま
ないでいるのが現状である。

【００１６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、瞬間大電流に伴う過渡現象を抑えて電気部品の
保護を図り、これにより瞬間大電流の発生を可能とする
電源装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の電源装
置は、導電性の薄板を枠状に打ち抜いて形成し、その１
箇所に切れ目を設けると共に、切れ目の両側に端子部を
形成した多数枚の導電板を、絶縁層を介して重ね合わせ
ることによりコイルユニットを形成し、該コイルユニッ
トを鉄心に組み付けると共に、該コイルユニットを形成
する導電板の１枚または複数枚ごとに、導電板の異極の
端子部同士を接続して、導電板が螺旋状に連続した１次
コイルを形成し、残りの導電板については、導電板の同
極の端子部同士を導電体により接続して、導電板が並列
した２次コイルを形成したトランスと、パルス状の入力
を発生させ、その入力を前記コイルユニットの１次コイ
ルに与えるパルセーション発生部とを具備するものであ
る。

【００１８】請求項２に記載の電源装置は、鉄心を構成
する多数枚の電磁鋼板の打ち抜き形状を１枚または複数
枚毎に変えて該鉄心の脚部を円柱状に形成し、その円柱
状の脚部に、両面に複数の帯状導電体を並列させた電極
シートを絶縁シートを介して多層に巻回してコイルユニ
ットとなし、前記電極シートの一方の表面に設けられた
複数の帯状導電体については、１次コイルを形成するべ
くそれぞれを直列に接続し、他方の表面に設けられた複
数の帯状導電体については、２次コイルを形成するべく
それぞれを並列に接続したトランスと、パルス状の入力
を発生させ、その入力を前記コイルユニットの１次コイ
ルに与えるパルセーション発生部とを具備するものであ
る。

【００１９】請求項３に記載の電源装置は、鉄心を構成
する多数枚の電磁鋼板の打ち抜き形状を１枚または複数
枚毎に変えて該鉄心の脚部を円柱状に形成し、その円柱
状の脚部に、片面に複数の帯状導電体を並列させた２枚
の電極シートを、重ね合わせて多層に巻回することによ
りコイルユニットとなし、その一方の電極シートの表面
に設けられた複数の帯状導電体については、１次コイル
を形成するべくそれぞれを直列に接続し、他方の電極シ
ートの表面に設けられた複数の帯状導電体については、
２次コイルを形成するべくそれぞれを並列に接続したト
ランスと、パルス状の入力を発生させ、その入力を前記
コイルユニットの１次コイルに与えるパルセーション発
生部とを具備するものである。

【００２０】請求項４に記載の電源装置は、請求項１〜
３に記載の電源装置において、トランスを外鉄型とし、
その鉄心を継ぎ目のない鉄心とすると共に、その鉄心の
両側に副鉄心をそれぞれ配置し、中央の鉄心の両側の脚
部と副鉄心の内側の脚部に跨がってコイルユニットを装
着したものである。

【００２１】請求項５に記載の電源装置は、請求項４に
記載の電源装置において、副鉄心の外側の脚部に第２の
コイルユニットを装着したものである。

【００２２】請求項６に記載の電源装置は、請求項１〜
３に記載の電源装置において、コイルユニットの露出部
を、外付け鉄心で覆ったものである。

【００２３】請求項７に記載の電源装置は、請求項１〜
３に記載の電源装置において、トランスの鉄心に両表面
間を貫通するスリット状の貫通部を鉄心の外縁に沿って
設け、該貫通部より外側の部分に遅相用コイルを装着し
たものである。

【００２４】請求項８に記載の電源装置は、請求項７に
記載の電源装置において、遅相用コイルが枠状の導電板
を積層して構成されているものである。

【００２５】請求項９に記載の電源装置は、請求項２ま
たは３に記載の電源装置において、鉄心の円柱状の脚部
にスリーブを外嵌し、該スリーブに電極シートを巻回し
たものである。

【００２６】請求項１０に記載の電源装置は、請求項９
に記載の電源装置において、スリーブに回転力を伝達す
るための歯車を設けたものである。

【００２７】

【作用】請求項１に記載の電源装置においては、トラン
スのコイルユニットが、枠状の導電板の積層により構成
され、１次コイル形成用の導電板と２次コイル形成用の
導電板とが交互に重なる。そのため、１次コイルと２次
コイル層間に充分な静電容量が確保され、トランスのＬ
が小さくなり、誘導瞬間高電圧が低下することにより、
瞬間大電流に伴う過渡現象が抑えられる。また、トラン
スのＣが大きくなるために、発生した過渡現象も吸収さ
れる。更に、トランスの効率が上がるため、同じ仕事を
しても入力が減少し、この点からも過渡現象が抑制され
る。更に又、コイルを完全な角型に形成でき、コイルと
鉄心間の距離を小さくできるため、この間のＣを大きく
でき、この点からも過渡現象を抑制できる。従って、瞬
間大電流を発生させても過渡現象による電気部品の破壊
が防止され、その瞬間大電流の発生が可能となる。

【００２８】請求項２に記載の電源装置においては、ト
ランスのコイルユニットが電極シートのロールにより構
成され、そのシートの一方の表面に設けた１次コイル形
成用の帯状導電体と、他方に設けた２次コイル形成用の
帯状導電体とが、交互に積層される。そのため、１次コ
イルと２次コイル層間に充分な静電容量が確保され、ト
ランスのＬが小さくなり、誘導瞬間高電圧が低下するこ
とにより、瞬間大電流に伴う過渡現象が抑えられる。ま
た、トランスのＣが大きくなるために、発生した過渡現
象も吸収される。更に、トランスの効率が上がるため、
同じ仕事をしても入力が減少し、この点からも過渡現象
が抑制される。従って、瞬間大電流を発生させても過渡
現象による電気部品の破壊が防止され、その瞬間大電流
の発生が可能となる。

【００２９】請求項３に記載の電源装置においては、ト
ランスのコイルユニットが、２枚の電極シートを重ねて
巻いたロールにより構成され、その一方のシートの表面
に設けた１次コイル形成用の帯状導電体と、他方のシー
トの表面に設けた２次コイル形成用の帯状導電体とが、
交互に重なる。そのため、１次コイルと２次コイル層間
に充分な静電容量が確保され、トランスのＬが小さくな
り、誘導瞬間高電圧が低下することにより、瞬間大電流
に伴う過渡現象が抑えられる。また、トランスのＣが大
きくなるために、発生した過渡現象も吸収される。更
に、トランスの効率が上がるため、同じ仕事をしても入
力が減少し、この点からも過渡現象が抑制される。従っ
て、瞬間大電流を発生させても過渡現象による電気部品
の破壊が防止され、その瞬間大電流の発生が可能とな
る。

【００３０】請求項４に記載の電源装置においては、鉄
心の両側に副鉄心を配置したので、コイルと鉄心間のＣ
が更に増大し、過渡現象の抑制作用が高まる。また、中
央の鉄心を継ぎ目のない鉄心としたので、効率が更に向
上する。

【００３１】請求項５に記載の電源装置においては、副
鉄心の外側の脚部に第２のコイルユニットを設けたの
で、コイルと鉄心間のＣが更に増大し、過渡現象の抑制
作用が高まる。しかも、鉄心とコイルとの関係で漏洩磁
束が非常に少ないため、効率が高く、瞬間大電流が出や
すい。

【００３２】請求項６に記載の電源装置においては、コ
イルユニットの露出部を、外付け鉄心で覆ったので、コ
イルと鉄心間のＣが更に増大し、過渡現象の抑制作用が
高まる。しかも、鉄心とコイルとの関係で漏洩磁束が非
常に少ないため、効率が高く、瞬間大電流が出やすい。

【００３３】請求項７に記載の電源装置においては、遅
相用のコイルを鉄心に直接取り付けたので、そのコイル
を別置きするタイプに比べ電源装置全体が小型化・軽量
化される。

【００３４】請求項８に記載の電源装置においては、遅
相用のコイルが、枠状の導電板の積層構造とされている
ので、その特性が良い。

【００３５】請求項９に記載の電源装置においては、鉄
心に外嵌したスリーブを回転させることにより、そのス
リーブに電極シートを簡単に巻くことができる。

【００３６】請求項１０に記載の電源装置においては、
スリーブに歯車を設けたので、これを機械的に回転させ
ることができ、コイル形成用シートの巻回作業を自動化
できる。

【００３７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００３８】図１に本発明の電源装置に使用するトラン
スの１例を示す。このトランスは内鉄型である。その主
鉄心１０の両側には副鉄心３０，３０がそれぞれ設けら
れている。コイルユニット２０，２０は、主鉄心１０の
両側の脚部と副鉄心３０，３０の内側の脚部に跨がって
装着されている。

【００３９】主鉄心１０は、継ぎ目のない角枠状の電磁
鋼板を重ね合わせた積層タイプである。コイルユニット
２０は、図２に示すように、銅等からなる２種類の角枠
状の導電板２１，２２を、絶縁層を挟んで交互に重ね合
わせた積層タイプである。

【００４０】一方の導電板２１は、鉄心１０の脚部に外
嵌させるために、また、コイルを形成するために、その
１箇所に切れ目２１ａが設けられている。切れ目２１ａ
の両側には、外側へ突出して端子部２１ｂ，２１ｃが形
成されている。同様に、他方の導電板２２にも切れ目２
２ａが設けられており、その切れ目２２ａの両側には、
外側へ突出して端子部２２ｂ，２２ｃが形成されてい
る。

【００４１】導電板２１，２２は、切れ目２１ａ，２２
ａを開けて鉄心１０の脚部に外嵌される。切れ目２１
ａ，２２ａは、鉄心１０の脚部への装着を容易にするた
めに、いずれも若干傾斜させるのがよい（図１参照）。

【００４２】導電板２１の端子部２１ｂ，２１ｃと、導
電板２２の端子部２２ｂ，２２ｃは、逆方向を向いてい
る。

【００４３】導電板２１の端子部２１ｂ，２１ｃは、積
層された導電板２１が、螺旋状に連続した１次コイルを
形成するように、隣接する導電板２１の異極の端子部２
１ｂ，２１ｃが、図３に示す連結板２３により順番に接
続されている。図３（Ａ）に示す連結板２３は、導電板
２１を打ち抜きにより形成したときに、端子部２１ｂ，
２１ｃの側方に生じた抜きかすを利用したものであり、
図３（Ｂ）に示す連結板２３は、その不要部を切り落と
さずに折り曲げて使用したものでる。

【００４４】導電板２１によって形成された１次コイル
は、図示されないパルセーション発生部と接続される。

【００４５】導電板２２の端子部２２ｂ，２２ｃは、積
層された導電板２２が１ターンの２次コイルを形成する
ように、同極の端子部同士が、図４（Ａ）に示す導電体
２４，２５により連結されている。一方の導電体２４
は、積層された導電板２２の端子部２２ｂが挿入される
多数の切り込み２４ａを設けた櫛型とされ、多数の切り
込み２４ａを貫通するボルトの締め付けにより、端子部
２２ｂ同士を連結する。同様に、他方の導電体２５は、
積層された導電板２２の端子部２２ｃが挿入される多数
の切り込みを設けた櫛型とされ、その多数の切り込みを
貫通するボルトの締め付けにより、端子部２２ｃ同士を
連結する。

【００４６】導電体２４，２５は２次コイルの出力端子
を兼ね、当該トランスが抵抗溶接機用の場合は、その一
対の電極に接続される。中央の導電体２５は、両側のコ
イルユニット２０，２０の２次コイル間で共用されてい
る。上記導電体２４，２５は積層された多数枚の導電板
２２を一括して連結するが、図４（Ｂ）に示すように、
導電板２２を数枚単位で連結する構成でもよい。同図で
は、６枚の導電板２２に２つの導電体２４（２５）を用
い、切れ目の部分で導電板２２，２２の間を銅スペーサ
２９により連結しており、切れ目が１個のため締め付け
が簡単になる。切れ目の部分で導電板２２，２２の間を
絶縁すると、２次引き出し銅ブロック２個で直並列の使
用ができ、低電圧と高電圧の切り替えができるため、非
常に便利である。

【００４７】組立は、中央の主鉄心１０にコイルユニッ
ト２０，２０を組み付けた後、そのコイルユニット２
０，２０に副鉄心３０，３０を組み付ける順序で行われ
る。

【００４８】図５に本発明の電源装置に使用するトラン
スの他の例を示す。このトランスは、図１のトランスに
おいて、その副鉄心３０，３０の外側の脚部に第２のコ
イルユニット４０，４０を取り付けたものである。

【００４９】第２のコイルユニット４０，４０も、コイ
ルコイルユニット２０，２０と同様に、銅等からなる２
種類の角枠状の導電板４１，４２を、絶縁層を挟んで交
互に重ね合わせた積層タイプであり、一方の導電板４１
は１次コイルを、他方の導電板４２は２次コイルを形成
している。また、導電板４１，４２の端子部は外側に突
出し、且つ逆方向を向いている。

【００５０】これらのトランスは、本出願人が開発した
３相入力単相３倍周波出力のパルセーション電源に使用
される。また、パルセーション入力をそのまま低電圧大
電流に変換して出力する通常のパルセーション電源に使
用される。

【００５１】これらのトランスを使用した電源装置は、
一般のトランスを使用した従来の電源装置に比して次の
点で優れる。

【００５２】いずれの電源装置も、トランスのコイル
が、枠状の導電板を重ね合わせた薄板積層構造とされ、
且つ、１次コイルを構成する導電板と２次コイルを構成
する導電板が交互に重なり合っている。そのため、１次
コイルと２次コイルの層間に大きな電位差が生じ、その
層間に充分な静電容量が確保される。従って、トランス
のインピーダンスＺが小さくなり、誘導瞬間高電圧が低
下することにより、瞬間大電流に伴う過渡現象が抑えら
れる。また、トランスのＣが大きくなるために、発生し
た過渡現象も吸収される。

【００５３】中央の主鉄心の両側に副鉄心をそれぞれ配
置したので、コイルと鉄心間のＣが更に増大し、過渡現
象の抑制作用が高まる。

【００５４】トランスの効率が上がるため、同じ仕事を
しても入力が減少し、この点からも過渡現象が抑制され
る。

【００５５】コイルを完全な角型に形成でき、同じく角
型に形成された鉄心との間の距離を小さくできるため、
この間のＣを大きくでき、この点からも過渡現象を抑制
できる。また、コイルと鉄心の関係が密となり、漏洩磁
束が小さく効率の良いトランスとなる。これが電流の立
ち上がり特性をシャープにし、特性の良いパルセーショ
ンが可能になる。

【００５６】いずれのトランスも外鉄型の中央鉄心に副
鉄心を組み併せた外鉄・内鉄混成型としたので、コイル
が鉄心がコイルにより広く覆われ、コイルと鉄心間のＣ
が増大するために、過渡現象が更に抑制される。

【００５７】中央の主鉄心を継ぎ目のない鉄心としたの
で、効率が更に向上する。

【００５８】１次コイルを構成する導電板の端子部と、
２次コイルを構成する導電板の端子部とを逆方向に向け
たので、端子部の干渉が回避され、隣接する導電板の距
離を縮めることができる。そのため、トランスのＣが増
大し、過渡現象の抑制作用が更に高まる。

【００５９】１次コイルおよび２次コイルを構成する導
電板の端子部を突出させたので、放熱性がよい。また、
隣接する導電板の層間距離を縮めることができるので、
トランスのＣが増大し、過渡現象の抑制作用が更に高ま
る。

【００６０】従って、これらの電源装置では、瞬間大電
流を発生させても電気部品の破壊がなく、これまで不可
能とされていたピーク値１０万〜２０万Ａ、通電時間１
／１０００〜５／１０００秒というような瞬間大電流の
発生が可能となる。

【００６１】また、端子部の側方を切り抜いて端子部を
形成し、その抜きかすを、１次コイルの端子部の連結板
としたので、導電板の材料を効率よく使用できる利点が
ある。

【００６２】２次コイルを構成する導電板の端子部を接
続する導電体を櫛型としたので、導電体と端子部との接
続が簡単かつ確実となる利点もある。

【００６３】更に、図５のトランスを使用した電源装置
では、副鉄心３０，３０の外側の脚部に第２のコイルユ
ニット４０，４０を設けたので、コイルと鉄心間のＣが
更に増大し、過渡現象の抑制作用が高まる。

【００６４】１次コイルを構成する導電板と２次コイル
を構成する導電板は、上記実施例では交互に積層されて
おり、例えば４００Ｖ以下の低圧ではこれでもよいが、
高圧のときは１次側の導電板を数枚１組として、１次側
の導電板間の静電容量を多く活用するのがよい。

【００６５】各層間の絶縁層は可能な限り薄くして、隣
接する導電板間の距離を縮めて、この間の静電容量を高
めるのがよい。

【００６６】鉄心とコイル間の距離も可能な限り縮め
て、この間の静電容量を高めるのがよい。

【００６７】導電板の厚みに対する幅の比率は大きい方
がよく、２０倍〜４０倍、特に低圧側では２０倍以上、
高圧側では４０倍以上が望ましい。

【００６８】コイルには、図６に示すように、その露出
部分を覆う外付け鉄心５０を取り付けることができる。
こうすることにより、コイルと鉄心間のＣが更に増大
し、過渡現象の抑制作用が高まる。また、漏洩磁束が減
り、効率が更に上がる。この外付け鉄心５０は、鋳物、
圧粉等で製造でき、鉄心３０の締め付けボルト３１等を
利用して鉄心に結合するがよい。

【００６９】鉄心については、その四隅の角部を切り落
とすのがよい。また継ぎ目はない方がよく、あってもそ
の数を少なくするのがよい。

【００７０】鉄心には、図７に示すように、スリットを
設け、そのスリットより外側の部分に、枠状の導電板を
積層して構成した遅相用のコイル６０を装着することが
できる。こうすると、トランスが小型化される。

【００７１】最近の溶接は、電流が１０万〜２０万Ａと
強大になってきた。この大電流はトランス容量を瞬間的
に２０００ｋＶＡにもする。このときトランスのコイル
１ターン当たりの電圧は３０Ｖ以上にもなる。しかし、
銅、アルミ、その他の良導電性材料の溶接では、インピ
ーダンスが小さいので、図８に示すように、半ターン方
式のトランスを使用するのがよい。この方式は１ターン
方式よりも入力が少なくてすみ、３相不平衡や過渡現象
による被害をより効果的に抑えることができる。

【００７２】図９および図１０に本発明の電源装置に使
用するトランスの更に他の例を示す。図１０は図９のＡ
−Ａ線断面矢視図である。

【００７３】このトランスも外鉄・内鉄混成型であり、
鉄心７０の３本の脚部にそれぞれコイルユニット８０を
装着した構成になっている。鉄心７０は多数枚の電磁鋼
板を重ねた積層タイプであり、その打ち抜き形状を複数
枚毎に変えることにより、鉄心７０の各脚部は円柱状に
形成されている。

【００７４】鉄心７０の各脚部に装着されたコイルユニ
ット８０は、図１１に示す電極シート８１を多層に重ね
巻きしたロールタイプである。電極シート８１は、図１
２（Ａ）に示すように、絶縁性のシート本体８１ａと、
その一方の表面に幅方向に間隔をあけて並列させて接合
した複数の帯状導電体８１ｂと、他方の表面に幅方向に
間隔をあけて並列させて接合した複数の帯状導電体８１
ｃとからなる。そして、この電極シート８１は、鉄心７
０の脚部に外嵌された樹脂製のスリーブ８２に、図示さ
れない絶縁シートを介して多層に巻回されている。

【００７５】スリーブ８２は半割型であり、その一端部
にはスリーブ８２と共に分割されるフランジ状の歯車８
３が、一体的に設けられている。

【００７６】電極シート８１の巻き始め部および巻き終
わり部は、図１１に示すように、帯状導電体８１ｂ，８
１ｃをロールの外に引き出すために、直角に折り曲げら
れている。そして、ロール内では、複数の帯状導電体８
１ｂ，８１ｃが渦巻き状に巻かれ、一方の帯状導電体８
１ｂについては複数の渦巻きが直列に接続されて１次コ
イルを形成し、他方の帯状導電体８１ｃについては複数
の渦巻きが並列に接続されて２次コイルを形成してい
る。

【００７７】このトランスを使用した電源装置では、ト
ランスのコイルが帯状導電体を重ね合わせた積層構造と
され、且つ、１次コイルを構成する帯状導電体と２次コ
イルを構成する帯状導電体が交互に存在している。その
ため、１次コイルと２次コイルの層間に大きな電位差が
生じ、その層間に充分な静電容量が確保される。従っ
て、トランスのＬが小さくなり、誘導瞬間高電圧が低下
することにより、瞬間大電流に伴う過渡現象が抑えられ
る。また、トランスのＣが大きくなるために、発生した
過渡現象も吸収される。

【００７８】トランスの効率が上がるために、同じ仕事
をしても入力が減少し、この点からも過渡現象が抑制さ
れる。また、内鉄型のために、鉄心がコイルにより広く
覆われ、コイルと鉄心間のＣが増大するために、過渡現
象が更に抑制される。

【００７９】これらにより、この電源装置では、瞬間大
電流を発生させても電気部品の破壊がなく、これまで不
可能とされていたピーク値１０万〜２０万Ａ、通電時間
１／１０００〜５／１０００秒というような瞬間大電流
の発生が可能となる。

【００８０】また、電極シートの巻回によりコイルが形
成されるので、コイル形成作業が容易であり、大幅なコ
ストダウンが可能になる。特に、本実施例では、電極シ
ートをスリーブに巻き、且つそのスリーブを歯車を介し
て機械的に回転させることができるので、その作業を自
動化できる。

【００８１】このロールコイル式トランスに使用される
電極シート８１は、図１２（Ｂ）に示すように、１次コ
イルを構成する帯状導電体８１ｂの幅より、２次コイル
を構成する帯状導電体８１ｃの幅を大きくすることがで
きる。また、図１２（Ｃ）に示すように、１次コイルを
構成する帯状導電体８１ｂを接合した電極シート８１′
と、２次コイルを構成する帯状導電体８１ｃを接合した
電極シート８１″とを重ねて使用することもできる。こ
の場合も、コイルが帯状導電体を重ね合わせた積層構造
とされ、且つ、１次コイルを構成する帯状導電体と２次
コイルを構成する帯状導電体が交互に存在する。なお、
この場合は、各層間に絶縁性のシート本体８１ａが介在
するので、絶縁シートは不要となる。

【００８２】また、鉄心７０には前述した遅相用のコイ
ルを装着することができる。７１はそのためのスリット
である。

【００８３】上述の実施例は、外鉄・内鉄混成型のトラ
ンスを使用しているが、その設計思想は、他の型式のト
ランスにも適用できる。例えば４００Ｖ以下の低圧で
は、コイルの周囲全体を包囲する外鉄型のトランスでも
良い。

【００８４】このように、本発明の電源装置は、インピ
ーダンスの極めて小さい高効率なトランスの使用によ
り、ピーク値１０万〜２０万Ａ、通電時間１／１０００
〜５／１０００秒というような瞬間大電流を、電気部品
の破壊を伴うことなく発生させ得る。従って、従来は不
可能とされていた抵抗溶接によるＲカットなしのパイプ
のＴ字溶接や、気密容器の溶接、熱交換器におけるＵ管
の溶接等が可能になる。また、絶縁皮膜付き材料の抵抗
溶接、抵抗溶接以外の例えばアーク溶接、発熱、発光、
駆動等の電源としても有効であり、マルチアークの発生
にも使用することができる。

【００８５】本出願人が開発した３相入力単相３倍周波
出力のパルセーション電源は、図１３（Ａ）（ｂ）
（Ｃ）に示す原理で作動する。即ち、３相入力を図１３
（Ｂ）に示すようにスイッチングして、図１３（Ｃ）に
示す３倍周波の単相出力を発生させる。

【００８６】この電源を通常のトランスで構成してアー
ク溶接に使用すると、入力開始直後に過渡現象により生
じる異常電圧や瞬間大電流により電子部品が破壊され
る。特に、図１３（Ｃ）のように連続したパルセーショ
ンでは瞬時に破壊が起こり、１５〜２０°の位相をあけ
ても数秒以内に破壊が起こる。

【００８７】しかし、本発明の電源装置にすると、薄板
積層型コイルのトランスにより、位相間隔を１０°とし
ても殆ど故障なくアーク溶接を続けることができ、更
に、そのトランスのＬを小さくし、Ｃを大きくする工夫
を講じると、位相間隔を０にしても異常現象（短絡、入
力波形の歪み、フリッカー等）がない限り、故障を生じ
ることなくアーク溶接を続けることができる。

【００８８】また、本発明の電源装置では、トランスの
Ｌ、Ｃをかなり広範囲に調節できる。そのため、薄板積
層型コイルのトランスと、そのトランスに特別進相性ま
たは遅相性を持たせたトランスの２台で２電極のアーク
を発生させることができる。そうすると、図１３（Ｄ）
に示すように、単相電源でそれぞれの電極のアーク電流
に間隔があっても、一方が進相のため、間隔内の零点が
カバーされ、アークが安定する。

【００８９】薄板積層型コイルのトランスと、そのトラ
ンスに特別に進相コンデンサーの性能を持たせたトラン
スと、若干のＬを持たせたトランスの３台を使用すれ
ば、図１３（Ｅ）に示すように、少しづつ位相差を持つ
３電極のアークを得ることもできる。このとき３つのア
ークが干渉し、３電極が三角形の頂点に配置されている
場合は、３電極の中央に集中するアークと外側に広がる
アークとが生じる。それぞれのアークの比率は位相差に
より任意に調節できる。従って、中央のアーク熱を強く
したり、周囲のアーク熱を強くしたりすることが可能と
なる。

【００９０】このような３電極アークの位相のずれを用
いたものでは、３電極の周辺にアークの回転と回転磁界
とこれらによる振動現象が発生するので、そのアークは
今までにない効能を持つものとなる。３電極を円形では
なく直線の配列とすると、一定の進行波が得られる。ま
た、円形配列でも一定の回転磁界と良質なアークが得ら
れる。

【００９１】従来の電源装置、特にそのトランスは、性
能よりも価格を優先する傾向が強かった。そのため、ト
ランスの効率が低く、大きな無負荷損失も許容されてい
た。しかし、電力の節約が強調され始めた今日、このよ
うなトランスによる電力の無駄使いは避けなければなら
ない。本発明の電源装置は、その高効率なトランスによ
り電力の大幅節約を可能にする。また、品質向上、溶接
強度の改善、コストダウン等に貢献する。

【００９２】また、現在のアーク溶接やガス溶接は、様
々な公害を発生させている。これを無くするためには、
大電流の抵抗溶接に切り換える必要がある。しかし、大
電流の抵抗溶接では殆どの場合パルセーションが必要と
なり、従来の電源装置では、過渡現象、３相不平衡、フ
リッカー現象のために、大電流パルセーションが不可能
であった。本発明の電源装置は、この従来不可能とされ
ていた大電流パルセーションを可能にし、大電流の抵抗
溶接による高品質な溶接を可能にする。

【００９３】

【発明の効果】以上に説明した通り、請求項１〜３に記
載の電源装置は、薄い導電体を重ね合わせた薄板積層構
造の高効率なトランスの使用により、ピーク値１０万〜
２０万Ａ、通電時間１／１０００〜５／１０００秒とい
うような瞬間大電流を、電気部品の破壊を伴うことなく
発生させ得る。従って、従来は不可能とされていた抵抗
溶接によるＲカットなしの大径パイプのＴ字溶接や、気
密容器の溶接、熱交換器におけるＵ管の溶接等が可能に
なり、その能率が大幅に向上する。また、アーク溶接や
ガス溶接から抵抗溶接への切り換えにより、環境面でも
大きな効果が得られ、更に、電力の大幅節約も可能にな
る。

【００９４】請求項４に記載の電源装置は、トランスを
外鉄・内鉄混成型としたことにより、過渡現象を効果的
に抑制できるので、より大きな瞬間大電流を発生させる
ことができる。鉄心の両側に副鉄心をそれぞれ配置した
ことにより、過渡現象を更に効果的に抑制できるので、
より大きな瞬間大電流を発生させることができる。中央
の鉄心を継ぎ目のない鉄心としたので、効率が更に高
く、電力節減等の効果が特に大きい。

【００９５】請求項５に記載の電源装置は、副鉄心の外
側の脚部に第２のコイルユニットを設けたことにより、
過渡現象を更に効果的に抑制できるので、より大きな瞬
間大電流を発生させることができる。

【００９６】請求項６に記載の電源装置は、コイルの露
出部を外付け鉄心で覆ったことにより、過渡現象を更に
効果的に抑制できるので、より大きな瞬間大電流を発生
させることができる。

【００９７】請求項７および８に記載の電源装置は、鉄
心に進相用のコイルを装着したので、装置規模を小さく
できる。

【００９８】請求項９および１０に記載の電源装置は、
鉄心の脚部に電極シートを簡単に巻き付けることがで
き、トランスの組立が非常に簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電源装置に使用するトランスの１例を
示す正面図および平面図である。

【図２】コイルの構成を模式的に示す斜視図である。

【図３】コイルを構成する導電板の平面図である。

【図４】２次コイルを構成する導電板の相互接続に使用
する導電体の説明図である。

【図５】本発明の電源装置に使用するトランスの他の例
を示す正面図および平面図である。

【図６】外付け鉄心を備えたトランスの平面図である。

【図７】進相用のコイルを取り付けた鉄心の平面図であ
る。

【図８】本発明の電源装置に使用するトランスの他の例
を示す平面図で半ターン方式のトランスを示す。

【図９】本発明の電源装置に使用するトランスの更に他
の例を示す正面図および平面図である。

【図１０】図９のＡ−Ａ線断面矢視図である。

【図１１】電極シートの平面図である。

【図１２】電極シートの構成例を示す断面図である。

【図１３】３相入力単相３倍周波出力電源の原理および
波形を示す模式図である。

【図１４】本発明の電源装置を使用した抵抗溶接の適用
例を示す模式図である。

【符号の説明】

１０主鉄心２０コイルユニット２１１次コイルを構成する導電板２２２次コイルを構成する導電板２１ａ，２２ａ切れ目２１ｂ，２１ｃ，２２ｂ，２２ｃ端子部３０副鉄心４０第２のコイルユニット５０外付け鉄心６０進相用のコイル７０鉄心８０コイルユニット８１電極シート８１ａ絶縁性のシート本体８１ｂ１次コイルを構成する帯状導電体８１ｃ２次コイルを構成する帯状導電体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性の薄板を枠状に打ち抜いて形成
し、その１箇所に切れ目を設けると共に、切れ目の両側
に端子部を形成した多数枚の導電板を、絶縁層を介して
重ね合わせることによりコイルユニットを形成し、該コ
イルユニットを鉄心に組み付けると共に、該コイルユニ
ットを形成する導電板の１枚または複数枚ごとに、導電
板の異極の端子部同士を接続して、導電板が螺旋状に連
続した１次コイルを形成し、残りの導電板については、
導電板の同極の端子部同士を導電体により接続して、導
電板が並列した２次コイルを形成したトランスと、パルス状の入力を発生させ、その入力を前記コイルユニ
ットの１次コイルに与えるパルセーション発生部とを具
備することを特徴とする電源装置。
【請求項２】鉄心を構成する多数枚の電磁鋼板の打ち
抜き形状を１枚または複数枚毎に変えて該鉄心の脚部を
円柱状に形成し、その円柱状の脚部に、両面に複数の帯
状導電体を並列させた電極シートを絶縁シートを介して
多層に巻回してコイルユニットとなし、前記電極シート
の一方の表面に設けられた複数の帯状導電体について
は、１次コイルを形成するべくそれぞれを直列に接続
し、他方の表面に設けられた複数の帯状導電体について
は、２次コイルを形成するべくそれぞれを並列に接続し
たトランスと、パルス状の入力を発生させ、その入力を前記コイルユニ
ットの１次コイルに与えるパルセーション発生部とを具
備することを特徴とする電源装置。
【請求項３】鉄心を構成する多数枚の電磁鋼板の打ち
抜き形状を１枚または複数枚毎に変えて該鉄心の脚部を
円柱状に形成し、その円柱状の脚部に、片面に複数の帯
状導電体を並列させた２枚の電極シートを、重ね合わせ
て多層に巻回することによりコイルユニットとなし、そ
の一方の電極シートの表面に設けられた複数の帯状導電
体については、１次コイルを形成するべくそれぞれを直
列に接続し、他方の電極シートの表面に設けられた複数
の帯状導電体については、２次コイルを形成するべくそ
れぞれを並列に接続したトランスと、パルス状の入力を発生させ、その入力を前記コイルユニ
ットの１次コイルに与えるパルセーション発生部とを具
備することを特徴とする電源装置。
【請求項４】請求項１〜３に記載の電源装置におい
て、トランスを外鉄型とし、その鉄心を継ぎ目のない鉄
心とすると共に、その鉄心の両側に副鉄心をそれぞれ配
置し、中央の鉄心の両側の脚部と副鉄心の内側の脚部に
跨がってコイルユニットを装着したことを特徴とする電
源装置。
【請求項５】請求項４に記載の電源装置において、副
鉄心の外側の脚部に第２のコイルユニットを装着したこ
とを特徴とする電源装置。
【請求項６】請求項１〜３に記載の電源装置におい
て、コイルユニットの露出部を、外付け鉄心で覆ったこ
とを特徴とする電源装置。
【請求項７】請求項１〜３に記載の電源装置におい
て、トランスの鉄心に両表面間を貫通するスリット状の
貫通部を鉄心の外縁に沿って設け、該貫通部より外側の
部分に遅相用コイルを装着したことを特徴とする電源装
置。
【請求項８】請求項７に記載の電源装置において、遅
相用コイルが枠状の導電板を積層して構成されているこ
とを特徴とする電源装置。
【請求項９】請求項２または３に記載の電源装置にお
いて、鉄心の円柱状の脚部にスリーブを外嵌し、該スリ
ーブに電極シートを巻回したことを特徴とする電源装
置。
【請求項１０】請求項９に記載の電源装置において、
スリーブに回転力を伝達するための歯車を設けたことを
特徴とする電源装置。