JPS63171267A - 交流ア−ク溶接機用電源装置 - 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）産業上の利用分野 この発明は、スイッチングトランジスタを用いてアルミ
ニウム等に対する交流アーク溶接を行うアーク溶接機用
電源装置に関する。

（ｂ）従来の技術 従来の交流アーク溶接機用電源装置として、商用電源を
一旦高周波に変換したのち、変圧と矩形波への整形を行
うアーク溶接機用電源装置が実用化されている。

このアーク溶接機用電源装置の回路図を第５図に示す。

このアーク溶接機用電源装置では同図に示すように、三
相交流電源７０を整流回路７１および平滑コンデンサ７
２で整流平滑したのちスイッチングトランジスタ７３．
７４及び出力制御回路７５で高周波スイッチングを行っ
て高周波に変換する。さらに高周波出力をトランス７６
で数十〜百数十■に変圧し、整流器７７．７８、平滑リ
アクトル７９、平滑コンデンサ８０で再び直流に変換し
ている。この後、スイソチングトランジスタ８１，８２
．８３．８４及び低周波制御回路８５によって反転スイ
ッチング動作を行い、精度の良い矩形波の溶接電流を得
るようにしている。なお、スイッチングトランジスタ８
１．８４又は８２．８３のどちらか一方のオン状態を保
持すれば溶接電極８７．母材８８に直流の溶接電流が供
給できる。図において、８６はＴＩＧ溶接等を行うとき
の動作開始時のアーク点弧を容易にするための高周波発
振器である。また８９は電流検知器であり、その検出値
を出力制御回路７５にフィードバックして出力の定電流
制御を行うようにしている。

上記のアーク溶接機用電源装置では、変圧、整流が高周
波で行えるため、変圧器やりアクドルを高周波用に構成
でき、小型化、低価格を実現できるとともに、電流検知
器８９の検出値に基づく出力制御回路７５の電流制御が
速い応答速度で精度良く行うことができる。また低周波
制御回路７５によってスイッチングトランジスタの反転
スイッチング動作で交流アーク溶接が行え、スイッチン
グトランジスタ８１．８４又は８２．８３のどちらか一
方のオン状態を保持すると直流アーク溶接が行える。

（Ｃ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記アーク溶接機用電源装置では、交流
アーク溶接時に、溶接電流が極性変化時にＯとなる点が
生じ、アークが不安定になり易くなる。特に正極性から
負極性への移行時に、アーク溶接電圧だけでは母材の熱
電子放出が十分に行われずにアークが点弧しない可能性
がある。そのため従来では、高周波発振器を常時動作さ
せて、アーク再点弧の失敗の可能性がある正極性から負
極性へ転極するときにも高周波電圧をアーク溶接電極に
重畳してアークを持続させていた。

しかし、高周波を発生させることは、高周波ノイズを多
く発生させることになり、電源装置側にＩＣ等を用いた
機器があればその機器を誤動作させる恐れがあった。

この発明の目的は、上記欠点に鑑み、簡単な構成によっ
て転極時、特にアーク電圧が正極性から逆極性に転極す
る時に再点弧用電圧を十分に高めて負荷に印加すること
が出来、従来のように高周波発振器を併用しないでも安
定した交流アークを持続することが出来るアーク溶接機
用電源装置を提供することにある。

（ｄ１問題点を解決するための手段 この発明のアーク溶接機用電源装置は、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、変圧器の出力を正および負に整流する整
流回路と、前記圧の整流出力を平滑する第１の平滑リア
クトルと、前記負の整流出力を平滑する第２の平滑リア
クトルと、前記第１および第２の平滑リアクトルの平滑
出力を交互に切り換えて正極性または逆極性で溶接電極
および母材に印加する開閉回路を有し、前記第１および
第２の平滑リアクトルの鉄心を同一の鉄心で構成すると
ともに、第１および第２の平滑リアクトルのそれぞれに
生じる誘起電圧が負荷を基準に相互に逆方向になるよう
にそれぞれの巻線方向を設定したことを特徴とする。

（ｅ）作用 この発明に係るアーク溶接機用電源装置では、交流電源
が第１の整流回路で一旦直流に整流され、高周波変換回
路で高周波に変換される。さらに高周波電圧が変圧器で
変圧され、整流回路により正および負の整流電圧が取り
出される。この二つの整流出力は第１の平滑リアクトル
および第２の平滑リアクトルでそれぞれ平滑され、開閉
回路で交互に切り換えられ、正極性または逆極性で溶接
電極および母材に印加される。この印加時に、交流アー
ク溶接が行われる。また第１の平滑リアクトルの出力が
印加されている状態（正極時）から第２の平滑リアクト
ルの出力が印加される状態（負極時）に切り換えられる
とき（転極時）に、第１の平滑リアクトルに誘起した電
圧によって第２の平滑リアクトルに電圧が誘起する。こ
の電圧の極性は、第１の平滑リアクトルに誘起される電
圧の極性と反対である。すなわち、第１の平滑リアクト
ルの誘起電圧の極性は負荷に対する方向であるから、第
２の平滑リアクトルに誘起する電圧の極性は電源に対す
る方向となる。したがってこの第２の平滑リアクトルの
誘起電圧は極性の変化する移行時において、負極のアー
ク溶接電圧に重畳されて負荷に印加される。結局、アー
クの再点弧を行うための印加電圧が高められ、この高い
電圧によってアークの失弧を防止することができる。

この動作は、第２の平滑リアクトルの出力から第１の平
滑リアクトルの出力への切り換え動作時（負極から正極
への転極時）にも同様に行われる。

以上の作用により、溶接電圧の極性切り換わり時（転極
時）に、アークの再点弧用電圧が従来よりも高められる
ことによってアークの失弧を防止することが出来る。

（ｆ）実施例 第１図はこの発明の実施例であるアーク溶接機用電源装
置の回路図である。

同図において第１の整流回路２は、全波整流回路１０で
構成されている。全波整流回路１０は、三相交流電源１
に接続されている。また全波整流回路１０には、平滑コ
ンデンサｌｌａ、ｌｌｂの直列回路が並列に接続されて
いる。平滑された直流電圧は高周波変換回路３に供給さ
れる。

高周波変換回路３は、変圧器４に接続された直列接続の
トランジスタ１２．１３と、これらのトランジスタ１２
．１３を交互にオンオフさせる高周波変換回路制御部１
４とで構成されている。変圧器４の一次巻線は、トラン
ジスタ１２．１３の接続点とコンデンサ１１３．１１ｂ
の接続転換に配置され、トランジスタ１２．１３、平滑
コンデンサｌｌａ、ｌｌｂおよび変圧器４の一次巻線と
でハーフブリッジ回路が構成されている。

変圧器４の二次出力は整流平滑され、後述する開閉回路
７によって選択的に溶接電極を８と母材に導かれる。

前記二次巻線の両端子にはダイオード３１，３２．３３
．３４で構成される整流回路５が接続されている。整流
回路５では、ダイオード３０，３１．３２の整流出力が
中間タップに対して正極になり、ダイオード３４．３５
の整流出力が中間タップに対して負極になる。この正の
整流出力が平滑リアクトル６ａに導かれ、負の整流出力
が平滑リアクトル６ｂに導かれている。

平滑リアクトル６ａ、６ｂは、同一コアに巻かれており
、その巻線方向を平滑リアクトル６ａ。

６ｂにそれぞれに生じる誘起電圧が負荷を基準に相互に
逆方向になるよう設定している。平滑リアクトル６ａの
出力端子と中間タップに接続された電流検知器２３のも
う一方の端子との間には、ダイオード３８と平滑コンデ
ンサ４０の直列回路が接続され、さらにダイオード３８
に並列に平滑コンデンサ４０の放電用抵抗４２が接続さ
れている、平滑リアクトル６ａ、ダイオード３８および
平滑コンデンサ４０で平滑回路が構成される。ダイオー
ド３８は平滑リアクトル６ａの出力を平滑コンデンサ４
０に導く。

また、上記電流検知器２３の溶接電極側端子と平滑リア
クトル６ｂとの間には、ダイオード３９と平滑コンデン
サ４１の直列回路が接続され、さらにダイオード３９に
並列に平滑コンデンサ４１の放電用抵抗４３が接続され
ている。平滑リアクトル６ｂ、ダイオード３９および平
滑コンデンサ４１とで平滑回路が構成されている。

上記平滑リアクトル６ａを含む平滑回路および平滑リア
クトル６ｂを含む平滑回路の正負の平滑出力は、開閉回
路７に導かれる。開閉回路７はトランジスタ３６．３７
およびこれらのトランジスタのオンオフ制御を行うスイ
ッチングトランジスタ制御部２２とで構成される。

開閉回路７では、スイッチングトランジスタ制御部２２
で、トランジスタ３６．３７を交互にオンさせ、正負の
平滑出力を母材に印加させる。これによって溶接電極８
と母材９間に低周波の矩形波電流を流し、交流アーク溶
接を行う。

次に上記実施例において平滑リアクトル５ａ。

６ｂの作用を第２図（Ａ）、　　（Ｂ）、（Ｃ）を参照
して説明する。

第２図（Ａ）、　　（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれアーク溶
接負荷電流、平滑リアクトル６ａの誘起電圧、平滑リア
クトル６ｂの誘起電圧を示す図である第１図に示す開閉
回路のトランジスタ３６，３７のオン状態を交互に切り
換えると、溶接電極８と母材８間に正極性、逆極性でア
ーク電圧が印加される。すなわち、トランジスタ３６の
オン時には、ダイオード３１．３２の整流出力を平滑リ
アクトル６ａおよび平滑コンデンサ４０で平滑し溶接電
極８と母材９に導く。またトランジスタ３７のオン時に
は、ダイオード３３．３４により整流された整流出力を
平滑リアクトル６ｂ及び平滑コンデンサ４１で平滑し、
溶接電極８と母材９に導く。上記アーク印加時に溶接電
極８と母材９間に第２図（Ａ）に示す交流の溶接負荷電
流が流れる同図（Ａ）において１．時は、トランジスタ
３６がオンからオフになり、溶接極性が正極性から逆極
性になる転極時である。この転極時には、平滑リアクト
ル６ａには第１図に示す矢印り方向の誘起電圧■１が発
生する。このとき、この誘起電圧■、によって磁束がコ
アに発生し、リアクトル６ｂに第１図にしめず矢印Ｍ方
向（誘起電圧ｖ１と負荷を基準にして逆方向）の誘起電
圧Ｖ２が発生する。また電圧ｖｌは平滑コンデンサ４０
に充電される。誘起電圧Ｖ、、Ｖ、は第２図（Ｂ）。

（Ｃ）に示すように相互に逆方向である。すなわち、誘
起電圧Ｖ、は正極性の溶接電流と同方向になり誘起電圧
Ｖ２は逆極性の溶接電流と同方向になる。そのため、ｔ
１時に第１図に示すダイオード３３．３４により整流し
た負の整流出力電圧（逆極性の溶接電圧）は誘起電圧ｖ
２だけ高くなり、前の転極時に平滑リアクトル６ｂに発
生した電圧を充電した平滑コンデンサ４１の充電電圧に
加えて溶接電極８と母材９に印加される。これにより逆
極性における母材９の熱電子放出を容易にし正極性から
逆極性ヘッドの移行時のアークを持続させる。

また１を時には、トランジスタ３７をオンからオフさせ
、トランジスタ３６をオフからオンさせると、母材９か
ら溶接電極８に溶接電流が流れる。この転極時には、通
常のアーク電圧で溶接電極の熱電子放出が行えるためア
ークが持続するが、本実施例ではこの転極時にも、通常
のアーク電圧に第２図（Ｂ）に示す誘起電圧は整流出力
とｔ。

時に充電された平滑コンデンサ４０の充電電圧に加算さ
れるため、さらにアーク持続性が高まる。

このようにこの実施例では、変圧器の出力を正負に整流
する整流回路５の出力をそれぞれ平滑する第１および第
２の平滑リアクトル５ａ、５ｂを設け、さらにその平滑
出力を開閉回路７で溶接電極８および母材９に切り換え
て印加することにより、交流アーク溶接を行うことが出
来るととともに、溶接極性の正極性から逆極性への移行
時に、平滑リアクトル６ａに発生する誘起電圧によって
平滑リアクトル６ｂに誘起する電圧と、溶接極性が逆極
性から正極性に移行する転極時に平滑リアクトル６ｂに
発生した電圧を充電した平滑コンデンサの充電電圧とを
整流出力に重畳して、溶接電極８と母材９間に印加した
ため、母材９の熱電子放出が容易になり、アークの失弧
を防止することができる。

第３図、第４図は他の実施例のアーク溶接機用電源装置
の回路図を示している。

第３図が第１図と異なる点は、第１図の平滑コンデンサ
４０．４１にそれぞれに小容量の直流電源５１と減流用
抵抗５３の直列回路および小容量の直流電源５２と減流
用抵抗５４の直列回路を接続した点である。またこの小
容量直流電源５１゜５２の無負荷電圧を平滑リアクトル
の出力電圧より高く設定している。

このように構成することにより、第１図の実施例と同様
に、溶接極性の正極性から逆極性への移行時に、平滑リ
アクトル６ａに発生する誘起電圧によって平滑リアクト
ル６ｂに電圧が誘起し、その電圧が負の整流出力に重畳
して溶接電極８と母材９間に印加されるとともに、この
印加電圧に加えて直流電源５１によって充電されている
平滑コンデンサ４１の充電電圧が印加される。そのため
この実施例ではさらに母材の熱電子放出が容易になり、
アーク持続が確実になる。

また第４図に示すアーク溶接機用電源装置では、変圧器
の二次巻線を中間タップを備えた二つの巻線６０ａ、６
０ｂとで構成するとともに、それび高周波発振器２４を
介して溶接電極８に接続している。さらに二次巻線６０
ａの両端電圧を整流器６１．６２によって正極に全波整
流し、二次巻線６０ｂの両端電圧を整流器６３．６４に
よって負極に全波整流するようにして構成している。

上記第４図に示すように構成することによって、溶接極
性の正極性時に通電される平滑リアクトルを６ａとし、
負極性時に通電される平滑リアクトルを６ｂとすれば、
第３図に示すアーク溶接機用電源装置と同様に、溶接電
極の転極時に平滑リアクトル６ａまたは平滑リアクトル
６ｂに誘起する電圧がアーク電圧に重畳される。これに
よって小容量直流電源５１．５２による平滑コンデンサ
４１の充電電圧が同時に印加され、アークの持続が確実
になる。

（ｇ）発明の効果 以上のようにこの発明に係るアーク溶接機用電源装置で
は、アーク電圧が正極性から逆極性に転極するときに、
第１の平滑リアクトルに発生する誘起電圧の作用によっ
て、この誘起電圧と負荷を基準にして相互に逆方向な誘
起電圧が第２の平滑リアクトルに発生する。第２の平滑
リアクトルに発生した誘起電圧は、逆極性のアーク溶接
電圧に重畳されアーク電圧が上昇する。これによって母
材の熱電子放出が促進されアーク再点弧が可能となって
従来のような高周波発振器を常時駆動しておかな（でも
アークを持続させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例であるアーク溶接機用電源装
置の回路図である。第２図（Ａ）、　　（Ｂ）、　　（
Ｃ）は同アーク溶接機用電源装置のアーク溶接負荷電流
、平滑リアクトル６ａの誘起電圧、平滑リアクトル６ｂ
の誘起電圧をそれぞれ示す図である。第３図および第４
図は他の実施例であるアーク溶接機用電源装置の回路図
である。　第５図は従来のアーク溶接機用電源装置の回
路図である。 １−交流電源、 ２−第１の整流回路、 ３−高周波変換回路、 ４−変圧器、 ５−整流回路、 ６ａ−第１の平滑リアクトル、 ６ｂ−第２の平滑リアクトル、 ７−開閉回路、 ８−溶接電極、 ９−母材。

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、変圧器の出力を正
   及び負に整流する整流回路と、正の整流出力を平滑する
   第１の平滑リアクトルと、負の整流出力を平滑する第２
   の平滑リアクトルと、前記第１および第２の平滑リアク
   トルの平滑出力を交互に切り換えて正極性または負極性
   で溶接電極および母材に印加する開閉回路とを有し前記
   第１および第２の平滑リアクトルの鉄心を一つの鉄心で
   構成するとともに、第１および第２の平滑リアクトルの
   それぞれに生じる誘起電圧が負荷を基準にして相互に逆
   方向となるようにそれぞれの巻線方向を設定したことを
   特徴とする交流アーク溶接機用電源装置。