JPH067938A - アーク電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主インバータの制御器の電源，装置冷却用の
ファンの電源を変圧器を用いることなく形成してアーク
電源装置を小型化する。 【構成】 交流電源を整流する入力側整流器２と、この
整流器２の出力を高周波交流に変換する主インバータ４
と、高周波交流を変圧する出力変圧器６と、整流器２の
出力を所定電圧の制御電源に変換するＤＣ−ＤＣコンバ
ータ１３と、制御電源により動作し主インバータ４を駆
動するインバータ制御器１５とを備える。また、整流器
２の出力を交流電源に変換する冷却用インバータ１４
と、このインバータ１４の出力により動作する装置冷却
用のファン１２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インバータ構成のアー
ク電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アーク溶接機，溶断機等のアーク
機器のアーク電源装置は、半導体のモジュール化，イン
バータ技術の開発，制御系の最適設計の進歩に伴ないイ
ンバータを用いて年々小型化されてきている。そして、
インバータ構成の従来のアーク電源装置の１例は、ほぼ
図３に示すように構成される。

【０００３】同図は３相交流電源を入力電源とする場合
の構成を示し、系統の３相交流電源は電源端子１ａ〜１
ｃを介してダイオードブリッジ構成の入力側整流器２に
給電され、この整流器２の全波整流出力が平滑コンデン
サ３により平滑されて主インバータ４に供給される。こ
の主インバータ４はトランジスタ，ＩＧＢＴ等の半導体
スイッチのブリッジ回路からなり、インバータ制御器５
のＰＷＭ方式の駆動制御に基づき、各半導体スイッチが
オン，オフして入力された直流電源を高周波交流に変換
する。

【０００４】そして、主インバータ４の高周波交流は高
周波変圧器構成の小型の出力変圧器６により変圧された
後、例えばダイオードブリッジ構成の出力側整流器７に
供給されて整流され、直流化して出力端子８ａ，８ｂか
ら出力される。この出力端子８ａ，８ｂの直流は、直流
のアーク溶接，溶断等の場合はそのまま負荷に供給さ
れ、交流のアーク溶接，溶断等の場合はインバータ等で
交流に変換して負荷に供給される。

【０００５】また、電源端子１ａ〜１ｃの３相交流電源
は、制御電源用の変圧器９及び冷却電源用の変圧器１０
にも給電される。そして、変圧器９の２次側出力はダイ
オードブリッジ構成の整流器１１により所定電圧の直流
の制御電源に変換されて制御器５に供給され、この供給
により制御器５が直流給電で動作する。

【０００６】また、変圧器１０の２次側出力は装置冷却
用のインダクションモータ構成のファン１２に供給さ
れ、この供給よりファン１２が動作し、装置内の整流器
２，１１，インバータ４の半導体スイッチ，変圧器９，
１０等の種々の発熱体が冷却される。ところで、電源端
子１ａ〜１ｃの３相交流電源が使用地域等に応じて例え
ば２００Ｖ系，４００Ｖ系の２種の電源のいずれかにな
るときは、３相交流電源の電圧に応じて制御器５の制御
パルス幅等を切換え、２００Ｖ系，４００Ｖ系のいずれ
であっても出力端子８ａ，８ｂ間に同一電圧の直流が発
生するようにし、前記２種の電源に自動的に適合するよ
うに設定される。

【０００７】なお、図３の装置の場合、ファン１２の電
源周波数が地域によって６０Ｈｚ又は５０Ｈｚになるた
め、ファン１２は５０Ｈｚの地域でも十分な冷却能力を
発揮するように容量設定しなければならず、ファン１２
の小型化が図れない不都合がある。また、図３の装置に
おいて、変圧器１０を省いて電源端子１ａ〜１ｃの３相
交流電源（入力電源）を直接ファン１２に給電すると、
とくに２種の入力電源，例えば２００Ｖ系，４００Ｖ系
の電源に適合させようとしたときに、つぎに説明する不
都合が生じる。

【０００８】すなわち、２００Ｖ系，４００Ｖ系の入力
電源に適合させる場合、入力電源に応じてインバータ制
御器５及びファン１２の電源電圧が変わり、とくに変圧
器１０を設けなければ、ファン１２として４００Ｖ系の
ファンを要する。そして、４００Ｖ系のファンとしては
容量の大きな大型のものしか市販されておらず、この市
販のファンを用いると、ファン１２が不必要に容量の大
きな大型なものとなり、変圧器１２が省けても装置が大
型化する不都合が生じる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記図３の従来装置の
場合、主インバータ４を用いて小型化されてはいるが、
インバータ制御器５及びファン１２それぞれの電源を形
成するために電源周波数の大型，大重量の変圧器９，１
０を要し、十分な小型化を図れない問題点がある。な
お、単相交流電源を入力とする装置の場合も前記と同様
の問題点がある。

【００１０】本発明は、主インバータの制御器の電源を
変圧器を用いることなく形成するようにし、装置の小型
化を図ることを目的とする。また、装置冷却用のファン
の電源も変圧器を用いることなく形成するようにし、装
置の一層の小型化を図ることも目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明のアーク電源装置においては、交流電源を
整流する入力側整流器と、この整流器の出力を高周波交
流に変換する主インバータと、前記高周波交流を変圧す
る出力変圧器と、入力側整流器の出力を所定電圧の制御
電源に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記制御電源
により動作し主インバータを駆動するインバータ制御器
とを備える。

【００１２】また、入力側整流器の出力を交流電源に変
換する冷却用インバータと、このインバータの出力によ
り動作する装置冷却用のファンとを備える。

【００１３】

【作用】前記のように構成された本発明のアーク電源装
置の場合、入力側整流器の直流の出力をＤＣ−ＤＣコン
バータを介してインバータ制御器に駆動用の制御電源と
して供給するため、インバータ制御器の電源が変圧器を
用いることなく形成され、装置が小型化する。

【００１４】また、入力側整流器の直流の出力を冷却用
インバータで交流に変換して装置冷却用のファンに供給
すると、このファンの電源も変圧器を用いることなく形
成され、装置が一層小型化する。

【００１５】

【実施例】１実施例について、図１，図２を参照して説
明する。図１において、図３と同一符号は同一のものを
示し、従来装置と異なる点はつぎの（１）〜（３）の点
である。 （１）図３の変圧器９，整流器１１を省き、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ１３を設けた点。 （２）図３の変圧器１０を省き、冷却用インバータ１４
を設けた点。 （３）図３のインバータ制御器５の代わりにインバータ
４，１４の半導体スイッチを駆動制御するインバータ制
御器１５を設けた点。 そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は図２に示すよう
に、分圧用の抵抗１３ａ，１３ｂ，無安定マルチバイブ
レータ１３ｃ，高周波スイッチング素子としてのトラン
ジスタ１３ｄ，高周波変圧器１３ｅ，逆電圧吸収用のダ
イオード１３ｆ，及びダイオードブリッジ構成の全波整
流器１３ｇにより形成される。また、冷却用インバータ
１４は各辺に高周波スイッチング用のトランジスタ１４
ａ〜１４ｄそれぞれを配置したフルブリッジ回路により
形成される。

【００１６】さらに、インバータ制御器１５はほぼ図３
の制御器５に、冷却用インバータ１４を後述の６０Ｈｚ
台の一定周波数で駆動制御する機能を付加して形成され
ている。そして、入力側整流器２の出力はコンデンサ３
により平滑され、主インバータ４に供給されるとともに
ＤＣ−ＤＣコンバータ１３及び冷却用インバータ１４に
も供給される。

【００１７】この供給に基づき、ＤＣ−ＤＣコンバータ
１３は入力された直流電源を抵抗１３ａ，１３ｂで分圧
して無安定マルチバイブレータ１３ｃに供給し、このマ
ルチバイブレータ１３ｃをトリガしてトランジスタ１３
ｄを高周波スイッチングする。さらに、この高周波スイ
ッチングにより変圧器１３ｅの２次側に変圧した高周波
出力が生じ、この出力が整流器１３ｇで全波整流されて
インバータ制御器１５に給電する定格電圧の直流が形成
され、この直流がインバータ制御器１５に供給されてこ
の制御器１５が動作する。

【００１８】そして、インバータ制御器１５はファン１
２が駆動してから主インバータ４を駆動するため、電源
端子１ａ〜１ｃの３相電源の投入時、冷却用インバータ
１４のトランジスタ１４ａ〜１４ｄを先にＰＷＭ制御で
駆動する。このとき、国内の５０Ｈｚの地域でも６０Ｈ
ｚの地域と同様の十分な冷却能力を確保するため、トラ
ンジスタ１４ａ〜１４ｄは６０Ｈｚ〜６６Ｈｚ程度の範
囲内で定周波駆動される。

【００１９】また、電源端子１ａ〜１ｃの３相交流電源
（入力電源）が２００Ｖ系，４００Ｖ系のいずれであっ
てもファン１２に２００Ｖ系の低圧の交流給電を行うた
め、インバータ制御器１５は入力電源の２００Ｖ系，４
００Ｖ系に応じてＰＷＭ制御の制御パルス幅を可変す
る。そして、冷却用インバータ１４の６０〜６６Ｈｚ程
度の約２００Ｖの交流給電によりファン１２が回転し始
めると、タイマ動作等に基づき、インバータ制御器１５
が主インバータ４の各半導体スイッチもＰＷＭ制御で駆
動する。

【００２０】この駆動により主インバータ４が従来装置
と同様に動作し、主インバータ４の高周波交流が出力変
換器６で変圧され、出力端子８ａ，８ｂに直流が生じ
る。なお、入力電源の２００Ｖ系，４００Ｖ系によりイ
ンバータ制御器１５は主インバータ４の制御パルス幅を
変え、出力端子８ａ，８ｂの直流電圧を一定に保持す
る。

【００２１】したがって、図１の場合は従来装置の大型
な変圧器９，１０を省き、代わりに半導体スイッチ構成
の小型のＤＣ−ＤＣコンバータ１３，冷却用インバータ
１４を設け、入力側整流器２の出力を利用してインバー
タ制御器１５，ファン１２の電源が形成され、装置が十
分に小型化する。なお、インバータ制御器１５，ファン
１２の必要な電力が比較的少ないため、ＤＣ−ＤＣコン
バータ１３，冷却用インバータ１４は、半導体スイッチ
等に容量の小さな小型のものが用いられて小型に形成さ
れる。

【００２２】また、冷却用インバータ１４からファン１
２に供給する交流電源の周波数が入力電源の６０Ｈｚ，
５０Ｈｚによらず、６０〜６６Ｈｚ程度の一定周波数に
保持されるため、従来のように５０Ｈｚの地域で十分な
冷却能力を確保するようにファン１２を大型化する必要
がなく、ファン１２が大型化することもない。

【００２３】さらに、電源端子１ａ〜１ｃの入力電源が
２００Ｖ系，４００Ｖ系のいずれであってもインバータ
制御器１５のＰＷＭ制御により、ファン１２に供給され
る交流電源の電圧が２００Ｖ系の低電圧に保持されるた
め、ファン１２に２００Ｖ系の小型のものを用いて２０
０Ｖ系，４００Ｖ系のいずれにも自動的に適合する装置
が形成される。

【００２４】そして、前記実施例ではＤＣ−ＤＣコンバ
ータ１３及び冷却用インバータ１４を設けたが、ＤＣ−
ＤＣコンバータ１３のみを設けてもよい。また、入力電
源が単相交流電源のときにも適用できるのは勿論であ
る。そして、装置内の各部の構成は実施例に限定される
ものではない。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載する効果を奏する。入力側整流
器２の出力を主インバータ４に供給するとともにＤＣ−
ＤＣコンバータ１３に供給し、このコンバータ１３の出
力をインバータ制御器１５の電源としたため、従来のよ
うに交流電源を低周波数用の大型の変圧器で変圧してイ
ンバータ制御器の電源を形成する必要がなく、装置が小
型化される。

【００２６】また、入力側整流器２の出力を冷却用イン
バータ１４にも供給し、このインバータ１４の出力を装
置冷却用のファン１２の電源にすると、このファン１２
の電源も従来の低周波数用の大型の変圧器を用いること
なく形成することができ、装置が一層小型化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアーク電源装置の１実施例のブロック
結線図である。

【図２】図１の一部の詳細な結線図である。

【図３】従来装置のブロック結線図である。

【符号の説明】

２ 入力側整流器 ４ 主インバータ ６ 出力変圧器 １２ 装置冷却用のファン １３ ＤＣ−ＤＣコンバータ １４ 冷却用インバータ １５ インバータ制御器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 狩野 国男 大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株式 会社三社電機製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源を整流する入力側整流器と、 前記入力側整流器の出力を高周波交流に変換する主イン
   バータと、 前記高周波交流を変圧する出力変圧器と、 前記入力側整流器の出力を所定電圧の制御電源に変換す
   るＤＣ−ＤＣコンバータと、 前記制御電源により動作し前記主インバータを駆動する
   インバータ制御器とを備えたことを特徴とするアーク電
   源装置。
2. 【請求項２】 入力側整流器の出力を交流電源に変換す
   る冷却用インバータと、 前記冷却用インバータの出力により動作する装置冷却用
   のファンとを備えたことを特徴とする請求項１記載のア
   ーク電源装置。