JPS6320170A - インバ−タ制御ア−ク装置用電源 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非消耗電極を用いたアーク装置、例えば、ＴＩ
Ｇ（タングステン・イナート・ガス）溶接機（切断機）
、プラズマ溶接機（切断機）等に使用するインバータ制
御電源装置に関する。

〔従来技術〕

アーク装置に使用された従来のサイリスク点弧位相制御
方式電源に比較して、インバータ制御方式電源は、アー
ク負荷の変化に対して高速で応答できる点及びリップル
の少い直流出力電流を得ることができる等の優れた性能
を有すると同時に、機器の小形軽量化を実現している。

従来のインバータ制御アーク装置用電源は第３図に示す
ように構成される。１は商用周波数の交流電源入力を直
流に変換する第１の整流回路、２は第１の整流回路１に
接続されたインバータ回路で、数ＫＨｚ〜数１０ＫＨｚ
の交番出力に変換する。３は変圧器で、溶接または切断
に適した電圧を出力するようにつくられている。４は変
圧器３の二次側に接続された第２の整流回路で、その出
力側には直流リアクトル５、及び高周波発生装置６の出
力側に接続されたカップリングコイル７の二次巻線がア
ーク負荷１５と直列に接続されている。８は直流リアン
トル５の負荷側端とカップリングコイル７の第２の整流
回路４側端との間に挿入されたコンデンサで、高周波電
流のバイパスである。上記の構成における従来のインバ
ータ方式アーク装置用電源を従来のサイリスタ位相制御
方式電源とを機能別に比較すると、サイリスタ位相制御
方式電源の場合、１、　直流リアクトル５は、直流電流
で蓄積されたエネルギーを放出することによシ、アーク
負荷に流れる電流の断続を防止してアーク切れを防１．
１止すると同時に、出力のリップルを減らしてアーク電
流を平滑化する。

２、　カップリングコイル７を介して高周波′電圧をア
ーク負荷１５に供給し、アークスタートを容易にする。

ように直流リアクトル５のインダクタンスが選定される
。上記機能の内で、アーク切れを防止する為に必要なイ
ンダクタンス値と、リップルを減らす為に必要なインダ
クタンス値とは同程度であるところから、直流リアクト
ル５のみで十分である。

また、高周波電圧をアーク負荷１５に供給するだめの適
切なインダクタンス値は小さいため専用のカップリング
コイルを設けていた。次に、従来のインバータ方式アー
ク装置用電源の場合、動作周波数が数ＫＨ２〜数１０Ｋ
Ｈｚに上昇するので、１、　直流リアクトル５のインダ
クタンス値が小さくとも、第２の整流回路４の出力のリ
ップルを十分に小さくできる。ところがアーク切れ防止
の役割が不十分となるため、変圧器３の二次無負荷電圧
を高く設定することによりアーク切れを防止する。

２、　カップリングコイル７は、サイリスタ位相制御方
式電源の場合と同じとする。

ように直流リアクトル５のインダクタンスが選定される
。

すなわち、上記従来のインバータ制御アーク装置用電源
は、直流リアクトル５のインダクタンスが比較的小さく
リップルの平滑化には十分であるが、アーク切れに対し
ては考慮されていない為変圧器３の二次無負荷電圧を高
くすることによりア一り切れを防止していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記公知技術においては、アークを安定し発生し、維持
するために、直流リアクトル５とカップリングコイル７
とを必要とし、更に変圧器３の二次側無負荷電圧を高く
選定した結果、第１の整流回路１、インバータ回路２、
及び変圧器３の容量が大きくなシ、大型化するため小形
にまとめるととが困難であった。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消したもの。

で、その目的は、１つのカップリングコイルで上記出力
側インダクタンスの３つの機能を有し、アーク切れが無
く、出力電流のリップルが減小し、アークスタートが良
好で、アーク負荷の変動に高速応答し、更に変圧器の二
次無負荷電圧の低い小・午化されたインバータ制御アー
ク装置用電源を提７供することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

アーク装置用電源に必要な機能と電源回路の中に介挿さ
れるリアクトルの適切なインダクタンスについて実験を
した結果法のような事実がわかった。

１、　アーク切れを発生しないためのインダクタンス値
は、１００μＨ〜２００　ｐＨが適当である。

２、アーク電流の平滑化のためのインダクタンス値は、
５０　ＰＨ〜１００　ｐＨが適当である。

３、　高周波電圧を供給するためのインダクタンス値は
、２０μＨ〜５０　ｐＨが適当である。

上記のように電源回路に挿入するインダクタンス値は３
段階に別れるが、夫々の機能が要求され。

る動作周波数も互いに相違することがわかった。

１、　アーク切れ発生に関する動作周波数は商用周波数
。

２、　アーク電流の平滑化に関する動作周波数は、数ｉ
　ｏ　ＫＨｌ　。

３、高周波電圧の供給に関する動作周波数は、数Ｈ２０ 上記の作動周波数は、溶接または切断の際の施工条件、
インバータの基本となる作動周波数、及び高周波発生装
置の基本周波数に関するものである。

本発明者は、上記目的を達成するために、上記実験結果
を基盤として、珪素鋼板等の低周波信号に対して高い透
磁率を有する磁路と、空気等の高周波信号に対して高い
透磁率を有する磁路とを有するカップリングコイル（ま
たはりアクドル）をインバータ制御アーク装置用電源に
挿入した。

〔作　用〕

以上のように構成したインバータ制御アーク装置用電源
は、カップリングコイルのインダクタンス値が、動作周
波数の上昇に伴ない適切な値になるように低下する。即
ち、動作周波数が低い時の磁束は高透磁率を有する珪素
鋼板等の磁路１１を通るため大きなインダクタンス値を
示し、動作周波数が高くなるにしたがい、渦電流により
磁路１１に磁束が通りにくくなり、空中の磁路１２を通
るようになって小さなインダクタンス値になる。

ノ□〔実施例〕 以下本発明の実施例を第１図及び第２図を用いて詳細に
説明する。同図において第３図と同一符号は同一部分を
示す。本実施例では、カップリングコイル９は積層され
た珪素鋼板と空隙１１′から成る低周波用磁路１１と空
気中（空芯）を通る高周波用磁路１２と、上記２つの磁
路１１，１２に共に鎖交する一次巻線１４と二次巻線１
３とより構成される。同図に示されたカップリングコイ
ル９のインダクタンス値を計測したところ、１、作動周
波数５０Ｈｚの時のインダクタンス値は１４０μＨ ２、ｔｔ　　　　　　　４０ＫＨｚ　　　ｔｔ　　　　
　９０　　μＨ３、＋Ｆ　　　　　　　　２ＭＨｚ　　
　　　ｐ　　　　　４０ｐＨであり、良好な周波数特性
を示した。

また、上記実施例によれば、アークスタート時のアーク
電流立上り時間が１ｍｓと高速応答が可能で、且つ出力
直流電流のリップル率は３％、更に変圧器３の二次無負
荷電圧が約４．５ｖと低い値であるにも拘わらず好調で
全体にバランスの取れλ高性能を有している。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば、唯一つのカップリ
ングコイルを使用して、アーク切れを防止し、出力電流
のリップルを減小し、アークスタートラ良好となし、ア
ーク負荷の変動に高速応答し、更に変圧器の二次無負荷
電圧の低い小形化されたインバータ制御アーク装置用電
源を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は第１
図に使用されるカップリングコイルの断面図である。第
３図は従来のインバータ制御アー。 り装置用電源のブロック図である。 ｌ・・・第１の整流回路、　　２・・・インバータ回路
、３・・・変圧器、　４・・・第２の整流回路、　６・
・・高周波発生装置、　　９・・・カップリングコイル
、１１．１２・・・磁路、　　１３・・・二次巻線、１
４・・・−次巻線。 第　１　図 第２図 第３１Σ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流入力を整流し直流出力に変換する第１の整流回路と
   、この第１の整流回路からの直流出力を所定周波数の交
   番出力に変換するインバータ回路と、このインバータ回
   路に接続された変圧器と、この変圧器からの交流出力を
   直流に変換する第２の整流回路と、この第２の整流回路
   の出力側に並列接続されたコンデンサと、このコンデン
   サの一端の負荷側に直列接続され且つ複数の所定の透磁
   率を有する磁路に鎖交するように巻回された二次巻線を
   含むカップリングコイルと、このカップリングコイルの
   一次巻線に接続された高周波発生装置とを難することを
   特徴とするインバータ制御アーク装置用電源。