JPS61249672A - 交流アーク溶接用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）技術分野 この発明はアルミ溶接等に使用される交流アーク溶接機
用電源装置に関する。

（ｂ）発明の概要 この発明に係る交流アーク溶接機用電源装置は、高周波
変圧器にそれぞれ中間タップを有する２個の二次巻線を
設け、溶接負荷に印加する交流電圧の各半波を前記高周
波変圧器のそれぞれ別の二次巻線から全波整流して供給
し、溶接条件の変動や各半波の負荷電流の相違による偏
磁の発生を防止する。

（Ｃ１従来技術とその欠点 交流アーク溶接機用電源装置は、一般的にアルミニウム
の溶接時に使用される。これは、アルミニウム表面に生
じる酸化被膜（酸化アルミニウムＡＩｔｏｓ）を逆極性
（母材側負極、溶接電極側正極）の溶接電流によるアー
ク流によって除去する作用（クリーニング作用）を利用
するためである。しかし、交流アークの場合は、正極性
時は逆極性時よりもアークの生成が容易で大きなアーク
流が生成されるため、イジピーダンスが低く負荷電流も
大きい。そのため、正極性時と逆極性時とでは負荷電流
に差が生じ、変圧器に偏磁を生じる恐れがあるが、この
偏磁による装置の損傷を防止するために従来は、変圧器
を最大負荷電流に比して十分に大きい容量を持ったもの
にしなければならなかった。そのため、体積２重量とも
大きくなり、価格も高価なものになる欠点があった。

（ｄ）発明の目的 この発明は上記欠点に鑑み、偏磁を起こし難く安定した
交流電流を供給することが出来る交流アーク溶接用電源
装置を提供することを目的とする＋８）発明の構成及び
効果 この発明は、高周波電圧を変圧する変圧器に、その双方
に中間タップを有する２個の二次巻線を備えるとともに
、変圧された高周波出力を低周波に変換する低周波変換
回路を、前記２個の二次巻線のそれぞれ両端の端子に接
続されたダイオードを含む全波整流回路と、これら２個
の整流回路の整流出力をそれぞれ正極性、逆極性で交互
に母材及び溶接電極に印加する開閉回路とで構成したこ
とを特徴とする。

以上の構成によって、この発明によれば、以下の効果を
奏することが出来る。

低周波の各半波を、２個の二次巻線の各々に割り当て、
その極性を中間タップと両電極間で設定しているため、
その電流による磁束は打ち消しあってＯとなる。そのた
め、正極性時と逆極性時の電流が異なっていても偏磁は
殆ど生じず、変圧器を損傷する恐れがないため、変圧器
に必要以上の電流容量を持たせる必要が無くなるととも
に、変圧器に高周波電圧を供給する高周波変換回路を破
損する恐れが無ぐなる利点が生じる。

（ｆ）実施例 第１図はこの発明の実施例である交流アーク溶接用電源
装置の回路図である。

整流回路２は６個のダイオードを用いた三相交流の全波
整流回路であり、三相交流の電源１が接続されている。

整流回路２には平滑コンデンサ３が並列に接続され、整
流された電源の脈流成分を吸収する。平滑された直流電
圧は高周波変換回路４に供給される。高周波変換回路４
は、次に接続されている変圧器５の一次巻線５ａの一方
の端子に前記直流電圧の正極を接続するトランジスタ４
ａ、負極を接続するトランジスタ４ｂ及び、−次巻線の
他方の端子に前記直流電圧の正極を接続するトランジス
タ４Ｃ１負極を接続するトランジスタ４ｄで構成されて
いる。これらトランジスタは高周波変換回路制御部１３
によってオン・オフされ、トランジスタ４ａとトランジ
スタ４ｄ及びトランジスタ４ｂとトランジスタ４Ｃの２
組の一トランジスタが交互にオン・オフされる。その周
波数は数ｋＨｚである。変圧器５には２個の同様の二次
巻線５ｂ、５ｃが巻かれており、それぞれの巻線は中間
タップを有している。二次巻線５ｂの中間タップはりア
クドルｌＯを介して溶接電極１１に接続されており、巻
線の両端の端子にはダイオード６ａ、６ｂで構成される
正極性電流整流部６が接続されている。正極性電流整流
部６は二次巻線５ｂの両端の端子にダイオード６ａ、６
ｂのアノードを接続した全波整流回路であり、この整流
部の出力が正極、前記中間タップが負極になるように構
成されている。その整流出力はスイッチングトランジス
タ８を介して母材１２に供給される。

一方、二次巻線５Ｃの中間タップはスイッチングトラン
ジスタ９を介して母材１２に接続されており、巻線の両
端の端子にはダイオード７ａ、７ｂで構成される逆極性
電流整流部７が接続されている。負極性電流整流部７は
二次巻線５Ｃの両端の端子にダイオード７ａ、７ｂのア
ノ−下を接続した全波整流回路であり、この整流部の出
力が正極、前記中間タップが負極になるように構成され
ている。その整流出力はりアクドル１０を介して）８接
電極１１に供給される。ここで、スイッチングトランジ
スタ８．９を交互に数十Ｈｚの周波数でオン・オフする
と、溶接電極１１．母材１２には交互に正極、負極の低
周波交流電圧が印加されることになる。スイッチングト
ランジスタ８．９のオン・オフ制御はスイッチングトラ
ンジスタ制御部１４によって行われる。なお、リアクト
ル１０は低周波電圧の高周波リプル分を除去し、極性移
行時にはアークの移行性を良くするためのものである。

上記実施例の動作を説明する。整流回路２．平滑コンデ
ンサ３で整流、平滑された商用電源１から入力された電
圧は、高周波変換回路４で高周波に変換される。高周波
電圧は変圧器５で降圧されて二次巻線５ｂ、５ｃから取
り出されるが、スイッチングトランジスタ８がオンして
いるときは二次巻線５ｂから、スイッチングトランジス
タ９がオンしているときは二次巻線５ｃから前記降圧さ
れた高周波電圧が取り出される。取り出された高周波電
圧は、正極性電流整流部６又は逆極性電流整流部７で整
流されて電極１１および母材１２に印加される。前記ス
イッチングトランジスタ８゜９のオン・オフは、スイッ
チングトランジスタ制御部１４によって、数十Ｈｚの周
波数で行われるが、スイッチングトランジスタ制御部１
４には操作可能な可変抵抗器（図示せず）が設置されて
おり、この可変抵抗器を作業員が操作することによって
、交流負荷電流のデユーティ比やオン、オフ周波数を任
意に設定することが出来、溶接目的に応じて電流極性の
偏りを生じさせることができる。

また、トランジスタ８．９がオンからオフまたはオフか
らオンに移行するときに活性領域を通過する時間を長く
して立ち上がりまたは立ち下がりを緩やかにすることに
よって（第２図参照）、オン、オフ切り換わり時にリア
クトル１０に生じるスパイク状の誘導電圧を減少させる
ことができ、過大な誘導電圧（スパイク電圧）によるス
イッチングトランジスタ８，９等の損傷を防止すること
ができる。また、高周波変換制御回路１３は変換する高
周波の周波数及びその高周波電流の波形を変化させるこ
とによって出力を制御する。この制御は負荷電流検知器
（図示せず）の検知出力に基づいて為される。

第３図はこの発明の他の実施例である交流アーク溶接用
電源装置の回路図である。

本実施例の構成において、第１図に示した実施例と異な
る点は、制限電流スイッチングトランジスタ１５．電流
制限抵抗１７をスイッチングトランジスタ８と並列に接
続し、制限電流スイッチングトランジスタ１６．電流制
限抵抗１８をスイッチングトランジスタ９と並列に接続
した点である。制限電流スイッチングトランジスタ１５
．１６はスイッチングトランジスタ８．９と同様にスイ
ッチングトランジスタ制御部１４によってオン・オフさ
れる。

第４図（Ａ）、　　（Ｂ）、　　（Ｃ）、　　（Ｄ）、
　　（Ｅ）は第３図に示した実施例のそれぞれ溶接負荷
電流、スイッチングトランジスタ８０ベース電流。

制限電流スイッチングトランジスタ１５のベース電流、
スイッチングトランジスタ９のベース電流、制限電流ス
イッチングトランジスタ１６のベース電流を示すグラフ
である。

同図に示すように、スイッチングトランジスタ８と制限
電流スイッチングトランジスタ１５とは同時にオンされ
てコレクタ電・流が流れ、これらのコレクタ電流の和が
溶接電流（正極性）となるが、極性の移行時には、まず
スイッチングトランジスタ８がオフし微少時間ｔｌ経過
後制限電流スイッチングトランジスタ１５がオフすると
ともにスイッチングトランジスタ９と制限電流スイッチ
ングトランジスタ１６とが同時にオンする（逆極性）。

この逆極性から正極性への移行時には、まずスイッチン
グトランジスタ９がオフし微少時間ｔ２経過後制限電流
スイッチングトランジスタ１６がオフするとともにスイ
ッチングトランジスタ８と制限電流スイッチングトラン
ジスタ１５とが同時にオンする（正極性）。以上の動作
を繰り返す。この動作によって、一方の極性から他方の
極性への急激な移行が防止され、極性移行の直前に電流
制限抵抗１７または１８によって制限された電流が負荷
電流として流れる。これによって、リアクトル１０に過
大な誘導電圧が佳しなくなり、スイッチングトランジス
タ８．９等を損傷することが無くなる。

このように、この実施例によれば、高周波変圧器５の二
次巻線を２個備え、そのそれぞれに中間タップを設けて
全波整流を行うことによって、交流の正逆両極性の負荷
電流が異なることによる偏磁を防止するとともに、極性
の移行を緩やかに又は段階的に行うことによって、リア
クトルに生じる誘導電圧をアーク移行を補助し且つスイ
ッチングトランジスタを損傷しない適当な値に制御でき
るようにしている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である交流アーク溶接用電源
装置の回路図、第２図は上記実施例で極性移行を緩やか
に行うよう制御したときの負荷電流波形を示す図、第３
図はこの発明の他の実施例である交流アーク溶接用電源
装置の回路図、第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）
、　　（Ｅ）は第３図に示した実施例のそれぞれ溶接負
荷電流、スイッチングトランジスタ８のベース電流、制
限電流スイッチングトランジスタ１５のベース電流。 スイッチングトランジスタ９のベース電流、制限電流ス
イッチングトランジスタ１６のベース電流の変化を示す
図である。 ５−変圧器、５ｂ、５ｃｍ二次巻線、 ６−正極性電流整流部、 ７−逆極性電流整流部、 ６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ−ダイオード、８．９−スイッ
チングトランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流の電源を一旦直流にする第１の整流回路と、
   直流にされた電圧を高周波に変換する高周波変換回路と
   、高周波の電圧を変圧する変圧器と、変圧された高周波
   を低周波に変換して母材及び溶接電極に印加する低周波
   変換回路とを有する交流アーク溶接用電源装置において
   、 前記変圧器に、その双方に中間タップを有する２個の２
   次巻線を備えるとともに、前記低周波変換回路を、前記
   ２個の２次巻線のそれぞれ両端の端子に接続されたダイ
   オードを含む全波整流回路と、これら２個の整流回路の
   整流出力をそれぞれ正極性、逆極性で交互に母材及び溶
   接電極に印加する開閉回路とで構成したことを特徴とす
   る交流アーク溶接用電源装置。