TW202122190A - 電銲變壓器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種結構簡單且冷卻性能高的電銲變壓器。本發明的電銲變壓器的特徵在於：在次級線圈(13)的公共連接區域(32)中形成有平坦地、電導通且熱導通的導通銅面。導通銅面分别與第一導體板(42)、第二導體板(44)和第三導體板(46)的連接面直接以機械方法結合。第一導體板(42)、第二導體板(44)和第三導體板(46)覆蓋整個公共連接區域(32)。其中，環形的第一導體板(42)所占面積最大。通過使冷媒在設置於第一導體板(42)內部的環形空洞中循環，就能夠有效地進行整體冷卻。並且，本發明的電銲變壓器結構簡單，機械強度高。

Description

電銲變壓器
本發明涉及一種用於電阻銲槍的電焊變壓器。
本發明的發明者們採用了對用於電阻焊槍的電銲變壓器進行基於逆變器的初級電流控制，使冷卻水在次級線圈中迴圈的結構，從而開發出了能夠實現高速高品質焊接的電銲變壓器和電焊裝置(專利文獻1)。
專利文獻1 PCT/JP2012/066646。其中介紹的電焊變壓器，是將對銅板進行切削加工的次級線圈和將它們電連接的導體的冷媒通路連接起來，使冷卻水迴圈。通過該結構，發揮了小型且可以輸出大電流的性能。能夠並聯連接電銲變壓器的輸出端子來使用等特徵受到了廣泛的好評。在維持該性能的情況下，行業普遍要求進一步簡化結構，謀求降低製造成本。為了實現這一課題，本發明提供以下說明的電銲變壓器。
本發明的電銲變壓器，其特徵在於：初級線圈12和次級線圈13捲繞在磁芯17上，次級線圈13是正側線圈14和負側線圈16串聯後形成的線圈，將正側線圈14的一端和負側線圈16的一端與第一公共電極22電連接，在正側線圈14另一端處電連接第一整流元件18的一端，在負側線圈16的另一端處電連接第二整流元件20的一端，將第一整流元件18另一端和第二整流元件20的另一端與第二公共電極24電連接，第一公共電極22和第二公共電極24用於與焊槍28電連接，通過逆變器按照預先設定的重複頻率向初級線圈12提供使極性發生反轉的脈衝狀的初級電流，初級線圈12以被分割捲繞成多個部分的方式捲繞在磁芯17上，多個正側線圈14和多個負側線圈16夾在被分割捲繞的初級線圈12之間，在所有正側線圈14和所有負側線圈16的一端和另一端，均形成有平坦且電導通且熱導通的導通面30a、30b、30c，所有上述導通面30a、30b、30c之間相隔用於電絕緣的間隔34排列在公共連接區域32上，將形成在所有正側線圈14的一端和所有負側線圈16的一端的導通面30a的組稱為第一導通銅面，將形成在所有正側線圈14的另一端的導通面30b的組稱為第二導通銅面，將形成在所有負側線圈16的另一端的導通面30c的組稱為第三導通銅面，上述第一導通銅面被直接以機械方法結合在第一導體板42的連接面上，上述第二導通銅面被直接以機械方法結合在第二導體板44的連接面上，上述第三導通面組被直接以機械方法結合在第三導體板46的連接面上，第一導體板42、第二導體板44以及第三導體板46將整個上述公共連接區域32覆蓋，其中，第一導體板42所占面積最大，第一導體板42的內部設置有用於使冷卻介質迴圈的空洞48，第二導體板44經由電導通且熱導通的第二導通銅面與第一整流元件18的一端相接觸，第三導體板46經由電導通且熱導通的第三導通銅面與第二整流元件20的一端相接觸。
根據上述(構成1)所述的電銲變壓器，第一導體板42具備覆蓋公共連接區域32的周邊部的環狀部50，該環狀部50的內部設置有用於使冷卻介質迴圈的空洞48。
根據上述(構成2)所述的電銲變壓器，第二導體板44與第三導體板46的接觸面配置在被第一導體板42的環狀部50包圍的區域上。
根據上述(構成1)至(構成3)中任意一項所述的電銲變壓器，在第一導體板42的連接面上形成有凸部52與凹部54交替排列的凹凸面56，以使該凹凸面56在公共連接區域32與上述第一導通銅面貼合。
根據上述(構成4)所述的電銲變壓器，在第二導體板44與第三導體板46的連接面上，分別形成有凸部52與凹部54交替排列的凹凸面56，以使該凹凸面56在公共連接區域32與上述第二導通銅面或第三導通銅面貼合。
根據上述(構成2)所述的電銲變壓器，第二導體板44和第三導體板46的內部設置有用於使冷卻介質迴圈的空洞48。
根據本發明的電銲變壓器，在次級線圈13的公共連接區域32上形成有平坦且電導通且熱導通的導通銅面。導通銅面分別與第一導體板42、第二導體板44以及第三導體板46的連接面直接以機械方法結合。第一導體板42、第二導體板44以及第三導體板46覆蓋整個公共連接區域32。
通過上述結構，不但能夠使冷卻介質在第一導體板42的空洞48中迴圈從而實現高效的整體冷卻，還能夠簡化結構從而實現高機械強度。
當在第一導體板42上設置有環狀部50的情況下，能夠使冷卻介質在內部設置的空洞中迴圈從而實現高效的整體冷卻。
當通過第一導體板42的環狀部50將第二導體板44和第三導體板46包圍的情況下，能夠實現第二導體板44和第三導體板46的高效冷卻。
當經由凹凸面56來接合導通銅面和導體板的情況下，用於熱傳導的面積就會更大從而能夠提升冷卻性能。此外，還能夠依靠凹凸面56來實現高精度地定位從而增強機械強度。
圖1是電銲變壓器10的等效電路圖。電銲變壓器10是用於向焊槍28提供焊接用電流的裝置。在電銲變壓器10中組裝有初級線圈12、次級線圈13、第一整流元件18以及第二整流元件20。
電銲變壓器10的初級線圈12和次級線圈13被捲繞在磁芯17上。次級線圈13由正側線圈14和負側線圈16串聯連接而成。在電銲變壓器10的次級側並聯且電連接著多組(在本實施例中為7組)次級線圈13。
正側線圈14的一端和負側線圈16的一端與第一共電極22電連接。 在正側線圈14的另一端電連接著第一整流元件18的一端，在負側線圈16的另一端電連接著第二整流元件20的一端。第一整流元件18另一端和第二整流元件20的另一端與第2共電極24電連接。
第一共電極22和第二共電極24與焊槍28電連接。通過逆變器按照預先設定的重複頻率向初級線圈12提供使極性發生反轉的脈衝狀的初級電流。
圖2是表示開關電流和焊接電流的關係的電流波形圖。該圖表展顯示了從一次點焊開始到焊接結束的焊接電流的變化。其中，當向初級線圈12提供了圖2(a)所示的開關電壓時，初級線圈12處就會流通圖2(b)所示的初級電流。該電流在次級側被全波整流後，圖2(c)所示的電焊電流從電焊變壓器10輸出至焊槍28。
(整體構造)圖3是本發明的電焊變壓器10分解後的斜視圖。以被分割捲繞成多個部分的方式卷固定在磁芯17上。該初級線圈12的結構與專利文獻1中介紹的相同線圈。次級線圈13被夾在分割捲繞的初級線圈12的各間隙中。該結構也與專利文獻1中介紹的線圈相同。磁芯17插入初級線圈12和次級線圈13的中心部分。磁芯17a為了使磁路形成環狀而連接在磁芯17的端部。
第一導體板42連接到次級線圈13。第一導體板42用於與圖1所示的第一共電極22和次級線圈13電連接。第二導體板44和第三導體板46在它們之間夾著未圖示的絕緣片的狀態下，插入在第一導體板42上設置的孔後與次級線圈13連接。
在第一導體板42、第二導體板44與第三導體板46之間，為了相互電分離，夾入有未圖示的絕緣片。第二導體板44用於電連接次級線圈13和第一整流元件18。
第三導體板46用於電連接次級線圈13和第二整流元件20。第四導體板47和第一導體板42連接成U字形，並包圍初級線圈12和次級線圈13。
第一整流元件18被夾在第二導體板44和第一電極板58之間。第二整流元件20被夾在第三導體板46和第二電極板60之間。第一電極板58和第二電極板60通過連結板62連結。連結板62用於將第一整流元件18和第二整流元件20電連接到用圖1所示的第二共電極24。
次級線圈13、第一導體板42、第二導體板44、第三導體板46、第四導體板47、第一電極板58、第二電極板60以及連結板62均可以通過切削加工銅板來製成。
(次級線圈的構造)圖4是次級線圈13的斜視圖。圖5是表示將一對正側線圈14和負側線圈16一體化後的單元和它們的導通面30a、30b、30c的斜視圖。構成次級線圈13的正側線圈14和負側線圈16可以分別通過例如將銅切削加工成如圖所示形狀的部件組合來完成。左右排列的一對匝線圈中的一個為正側線圈14，另一個為負側線圈16。各單元分別通過釺焊和焊接機械連接。
(導通面)正側線圈14的一端和負側線圈16的一端通過設有導通面30a的部分連續一體化。正側線圈14的另一端的導通面30b從導通面30a的中央部突出。負側線圈16另一端的導通面30c也從導通面30a的中央部突出。
如圖4所示，導通面30a分為：整體無凹凸的導通面30a、以及兩端部高出中央部一端的導通面30a。圖4中的實施例是將圖5中圖5a和圖5b所示的兩種單元分別分為三組後與將最端部的一對正側線圈14與負側線圈16的一組一體化後的實施例。
在圖5a和圖5b所示的任何單元中，正側線圈14和負側線圈16中的一個端子部分14a和16a(圖5a)均與導體面30a連接。正側線圈14的另一個端子部分14b(圖5a)與導體面30b連接。負側線圈16的另一個端子部分14c(圖5a)與導體面30c連接。
導通面30a在圖4所示的公共連接區域32的面內高度較高的部分和高度較低的部分之間交替排列。導通面30b和導通面30c分別隔開間隔排列成一列。導通面30a、導通面30b和導通面30c與第一導體板42、第二導體板44和第三導體板46接觸的面均是平坦的且足夠寬，從而確保電導通和熱導通。
圖5c是表示從負側線圈16側觀察導體面30a與第一導體板42的接合狀態的部分側視圖。像這樣交替排列有高度不同的導體面30a與圖6中將要說明的第一導體板42的凹凸面56無間隙地貼合。位於相反側的排列有正側線圈14的側面也是同樣的構造。由於第一導體板42、正側線圈14和負側線圈16以大面積相接觸，因此能夠獲得很高的冷卻效果。
將在所有形成在正側線圈14的一端和所有形成在負側線圈16的一端的導通面30a的組稱為第一導通銅面，將所有形成在正側線圈14的另一端的導通面30b的組稱為第二導通銅面，將所有形成在負側線圈16的另一端的導通面30c的組稱為第三導通銅面。
上述第一導通銅面與第一導體板42的連接面直接以機械方式結合。上述第二導通銅面與第二導體板44的連接面直接以機械方式結合。上述第三導通銅面與第三導體板46的連接面直接以機械方式結合。
導通面30a、導通面30b和導通面30c之間相互設有用於電絕緣的間隔34並例如夾著未圖示的絕緣片，以使它們之間完全電絕緣。圖5所示的單元的結構可以自由變形，以具備同樣的功能。
(公共連接區域)在公共連接區32中，導通面30a以包圍公共連接區32的整個面的方式排列成環狀。另外，導通面30b和導通面30c分別在被導通面30a包圍的位置排列成一列。
(第一導體板)圖6是第一導體板42的斜視圖。
第一導體板42整體由L字形的銅板構成。在環狀部50的連接面上形成有交替著凸部52和凹部54的凹凸面56。如圖5c所示，該凹凸面56與所有的導通面30a的上表面以及側面貼合。
通過這樣，第一導體板42就與設置在所有的正側線圈14以及負側線圈16的一端的導通面30a電連接且機械連接。一旦凹凸面56與導通面30a的上表面和側面貼合，相比與整體為平坦的面接觸，就能夠依靠更大的接觸面積來用於冷卻，並且機械強度也會提高。另外，當設置有凹凸面56的情況下，能夠將第一導體板42相對於次級線圈13正確地進行定位。
在第一導體板42的內部形成有空洞48。沿著其A-A線、B-B線和C-C線的橫截面圖如圖6右上所示。冷卻介質從導入口64導入，通過環狀部50的內部迴圈後從排出口66排出。在該實施例中，在圖3和圖10中所示的第四導體板47的內部也可以設置用於冷卻介質流動的空洞。第四導體板47不與觸初級線圈12和次級線圈13接觸，或是隔著絕緣體進行配置。第四導體板47具有間接冷卻初級原線圈12和次級線圈13的功能。
環狀部50覆蓋位於共用連接區域32的面的周邊部。由於在第一導體板42上能夠形成大截面積的空洞48，因此能夠使冷卻水等冷卻介質大量快速地迴圈。這樣一來，就可以通過環狀部50有效地冷卻次級線圈13。除了本實施例以外，也可以自由地選定空洞48的形狀、結構和路徑。
“電導通且熱導通的面”是指能夠流通用於電銲變壓器10正常動作所需的足夠電流，並且具備熱傳遞所需的足夠寬的接觸面來用於貼合的連接面。例如，第一導通銅面通過例如焊接或釺焊與第一導體板42的連接面機械連接。
(第二導體板)圖7是第二導體板44的斜視圖。
在第二導體板44的與次級線圈13貼合的部分，形成有交替排列著凸部52和凹部54的凹凸面56。該凹凸面56緊貼著圖4中所示的被排列成一列導通面30b的上表面和側面並且與其電連接且以機械方式連接。
這樣，凹凸面56與導通面30b能夠通過足夠大的面積連接。進一步地，通過設置凹凸面56，還能夠以高精度地定位第二導體板44來進行連接作業。另外，該第二導體板44也在其內部設有用於使冷卻介質迴圈的空洞48 (未圖示)，可以通過從導入口68供給冷卻介質，並從相反側的未圖示的排出口排出來進行冷卻。
(第三導體板)圖8是第三導體板46的斜視圖。
在第三導體板46的與次級線圈13貼合的部分，也形成有交替排列著凸部52和凹部54的凹凸面56。該凹凸面56緊貼圖4中被排列成一列導通面30c的上表面和側面並且與其電連接且以機械方式連接。凹凸面56的效果與第二導體板44相同。其可進行冷卻的結構也與第二導體板44相同。
第二導體板44與第三導體板46的連接面配置在第一導體板42的被環狀部50包圍的區域。第一導體板42、第二導體板44和第三導體板46覆蓋整個上述公共連接區域32，其中，第一導體板42所占面積最大。通過這樣，就能夠確保高冷卻能力。
(組裝)圖9中展示了將第一導體板42連接到次級線圈13，並且展示了將第二導體板44和第三導體板46嵌入第一導體板42中的狀態。在第二導體板44和第三導體板46之間，如已說明的那樣夾著未圖示的絕緣片。另外，在第二導體板44和第三導體板46與第一導體板42相接的面上也夾有絕緣用片。
(整體外觀)圖10是完成主要部位後的電銲變壓器10的外觀斜視圖。
次級線圈13被夾在分割捲繞的初級線圈12的各間隙中。在初級線圈12和次級線圈13的中心部分插入有磁芯17。
第一整流元件18 (在該圖中隱藏)嵌入第二導體板44。第二整流元件18被第二導體板44和第一電極板58夾著。第二整流元件20 (在該圖中隱藏)嵌入第三導體板46。第二整流元件20被第三導體板46和第二電極板60夾著。
端子板70和端子板72為初級線圈12的輸入端子。第一導體板42連接到第一共電極22。連接板62連接到第二共電極24。電銲變壓器10在這種狀態下動作。也可以並聯多個電銲變壓器10來使用。
如上述般，由於第一導體板42具有非常簡潔的結構，因此可以在內部設置大的空洞。因為可以使冷卻介質以在環狀部50中以迴圈的方式流動，所以可以實現冷卻介質的環形順暢流動。這樣一來，就能夠使大量的冷卻介質在短時間內迴圈，從而能夠實現高冷卻效率。
由於第一導體板42、第二導體板44和第三導體板46以大面積分別與次級線圈13直接貼合，因此具有良好的熱傳遞效率。並且，其連接部分的電阻損耗也很少。
10:電銲變壓器 12:初級線圈 13:次級線圈 14:正側線圈 16:負側線圈 17:磁芯 18:第一整流元件 20:第二整流元件 22:第一公共電極 24:第二公共電極 28:焊槍 30a:導通面 30b:導通面 30c:導通面 32:公共連接區域 34:用於電絕緣的間隔 42:第一導體板 44:第二導體板 46:第三導體板 47:第四導體板 48:空洞 50:環狀部 52:凸部 54:凹部 56:凹凸面 58:第一電極板 60:第二電極板 62:連接板 64:導入口 66:排出口 68:導入口 70:端子板 72:端子板
[圖1]是電銲變壓器10的等效電路圖。 [圖2]是展示開關電流與電焊電流之間關係的電流波形圖。 [圖3]是本發明的阻焊變壓器10分解後的斜視圖。 [圖4]是次級線圈13的斜視圖。 [圖5a]是以及[圖5b]是將一對正側線圈14與負側線圈16一體化後的線圈單元的斜視圖，[圖5c]是展示導體面30a與第一導體板42的接合狀態的部分側面圖。 [圖6]是第一導體板42的斜視圖。 [圖7]是第二導體板44的斜視圖。 [圖8]是第三導體板44的斜視圖。 [圖9]是將第一導體板42、第一導體板42以及第三導體板46連接至次級線圈13後的斜視圖。 [圖10]是完成主要部位後的電銲變壓器10的外觀斜視圖。
12:初級線圈
13:次級線圈
14:正側線圈
16:負側線圈
17,17a:磁芯
18:第一整流元件
20:第二整流元件
32:公共連接區域
42:第一導體板
44:第二導體板
46:第三導體板
47:第四導體板
58:第一電極板
60:第二電極板
62:連接板

Claims (6)

  1. 一種電銲變壓器，其特徵在於： 初級線圈和次級線圈捲繞在磁芯上，次級線圈是正側線圈和負側線圈串聯後形成的線圈，將正側線圈一端和負側線圈的一端與第一共電極電連接，正側線圈另一端電連接有第一整流元件的一端，負側線圈的另一端電連接有第二整流元件的一端，將第一整流元件的另一端和第二整流元件的另一端與第二共電極24電連接，第一共電極和第二共電極用於與焊槍電連接，通過逆變器按照預先設定的重複頻率向初級線圈提供使極性發生反轉的脈衝狀的初級電流，初級線圈以被分割捲繞成多個部分的方式捲繞在磁芯上，多個正側線圈和多個負側線圈夾在被分割捲繞的初級線圈之間，在所有正側線圈和所有負側線圈的一端和另一端，均形成有平坦且電導通且熱導通的導通面，所有上述導通面之間相隔用於電絕緣的間隔排列在公共連接區域上，將形成在所有正側線圈的一端和所有負側線圈的一端的導通面的組稱為第一導通銅面，將形成在所有正側線圈的另一端的導通面的組稱為第二導通銅面，將形成在所有負側線圈的另一端的導通面的組稱為第三導通銅面，上述第一導通銅面被直接以機械方式結合在第一導體板的連接面上，上述第二導通銅面被直接以機械方式結合在第二導體板的連接面上，上述第三導通銅面被直接以機械方式結合在第三導體板的連接面上，第一導體板、第二導體板以及第三導體板將整個上述公共連接區域覆蓋，其中，第一導體板所占面積最大，第一導體板的內部設置有用於使冷卻介質迴圈的空洞，第二導體板經由電導通且熱導通的第二導通銅面與第一整流元件的一端相接觸，第三導體板經由電導通且熱導通的第三導通銅面與第二整流元件的一端相接觸。
  2. 根據權利要求1所述的電銲變壓器，其特徵在於： 其中，第一導體板具備覆蓋公共連接區域的周邊部的環狀部，該環狀部的內部設置有用於使冷卻介質迴圈的空洞。
  3. 根據權利要求2所述的電銲變壓器，其特徵在於： 其中，第二導體板與第三導體板的接觸面配置在被第一導體板的環狀部包圍的區域上。
  4. 根據權利要求1至3中任意一項所述的電銲變壓器，其特徵在於： 其中，在第一導體板的連接面上形成有凸部與凹部交替排列的凹凸面，以使該凹凸面在公共連接區域與上述第一導通銅面貼合。
  5. 根據權利要求4所述的電銲變壓器，其特徵在於： 其中，在第二導體板與第三導體板的連接面上，分別形成有凸部與凹部交替排列的凹凸面，以使該凹凸面在公共連接區域與上述第二導通銅面或第三導通銅面貼合。
  6. 根據權利要求2所述的電銲變壓器，其特徵在於： 其中，第二導體板和第三導體板的內部設置有用於使冷卻介質迴圈的空洞。
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