鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機的製作方法
2023-12-01 13:13:41
專利名稱：鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機的製作方法
技術領域：
本實用新型鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機涉及的是一種將工頻交流電轉變為焊機所需的直流電源焊接裝置，適用於各種金屬材料電焊接。
背景技術：
目前，逆變電焊機外殼用鐵殼或塑殼，為了散熱，必須開通風孔或通風窗，其電磁屏蔽性能差，對外幹擾，內部元器件與外界空氣相通，長期使用後焊機內部積塵、吸潮、電蝕，從而影響其可靠性，另一方面，逆變焊機的功率變換部分的元件還必須使用鋁質散熱器散熱。
逆變電焊機工作頻率大多採用30KHz以下，採用硬開關技術，開關損耗大，體積、重量相對也較大而笨重，不便於攜帶。
發明內容
本實用新型的目的是針對上述不足之處提供一種鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機，具有鋁合金全封閉外殼，採用峰值電流控制與軟開關技術(移相諧振技術)相結合，散熱性能好、結構簡單、重量輕、損耗小、響應快、起弧易、飛濺少、成本低。
鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機是採取以下方案實現的鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機結構包括鋁合金全封閉外殼，冷卻風扇罩、控制電路板、大功率變換部分，鋁合金全封閉外殼由鋁合金上殼體、鋁合金下殼體構成，鋁合金上、下殼體上設置有散熱肋片，鋁合金上殼體內裝置有大功率變換部分，鋁合金下殼體內裝置有控制電路板，鋁合金上殼體上部裝置有冷卻風扇罩，冷卻風扇罩內裝置有冷卻風扇，用於風冷卻鋁合金殼體，鋁合金上殼體一端設置有電源進線口，另一端設置有正、負極輸出插座。
大功率變換部分由整流濾波電路、逆變電路、輸出高頻整流電路組成。整流、濾波電路由整流橋、濾波電容C1構成；逆變電路由大功率變換管BG1～BG4、高頻變壓器T1、電感L1、電流互感器LM1、LM2組成。
輸出高頻整流電路由引弧電路、功率輸出電路、高頻濾波電路組成。引弧電路由整流二極體D3、D4、電阻R1組成；功率輸出電路由大功率二極體D1、D2、電容C2、C3、電阻R2、R3組成；高頻濾波電路由電抗器LO、電阻R4、電容CO組成。
在大功率變換部分電路中，大功率變換管BG1～BG4與高頻變壓器T1連接組成H型全橋移相諧振逆變電路，兩半橋臂之間通過電流互感器LM1、LM2連接，構成與眾不同的電流採樣電路。高頻變壓器T1一組輸出繞組通過整流二極體D3、D4、限流電阻R1與大功率二極體D1、D2負端相連，高頻變壓器T1另一組輸出繞組與大功率二極體D1、D2負端相連，大功率二極體D1、D2負極通過電抗器LO與濾波電容CO、電阻R4相連，構成電源輸出正極端，高頻變壓器T1的公共端與濾波電容CO、電阻R4相連，構成電源輸出負極端。
控制電路板包括開關電源、功率驅動電路、移相PWM電路、峰值電流控制電路。開關電源採用UC3844電源晶片為中心構成。功率驅動電路由驅動放大電路、高頻驅動變壓器、波形整理電路構成。驅動放大電路採用MIC4420或4421等放大晶片，波形整理電路採用場效應管IRFD9120等構成。移相PWM電路採用UC3877或UC3879集成晶片。峰值電流控制電路可採用74HC05數字電路集成晶片、電壓比較器集成晶片LM339。
大功率變換部分主要元器件裝置在鋁合金上殼內，整流流濾波電路中的整流橋、電容，逆變電路中的大功率變換管BG1～BG4、電流互感器LM1、LM2裝置在鋁合金殼體內側電源輸入端，依次向電源輸出端排列，輸出高頻整流電路構成的模塊、變頻變壓器T1直接粘在鋁合金上殼體內側，輸出阻抗器LO、輸出濾波電容CO裝置在電源正、負極輸出端，正、負極輸出端分別採用銅排與內部電路相連。鋁合金上殼體內大功率變換元件與上殼體一起構成諧振腔，滿足零電壓開關要求。啟動繼電器裝置在鋁合金上殼體上。
工作原理交流電經整流濾波電路變換為直流電再經過H型全橋移相諧振逆變電路變換為100KHz高頻交流電，通過高頻變壓器T1耦合到次級再經整流濾波變為直流電輸出，輸出的電流量的調節通過控制電路移相角度來實現。
鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機具有如下特點1、鋁合金全封閉外殼壓鑄成型，強度高、質輕，所生產的焊機輕便、美觀、易於加工；
2、採用全封閉鋁合金外殼，電磁屏蔽性能好，防護等級高，其內部電路與外界阻斷，解決了長期限以來令人頭痛的內部元件電路表面積塵、吸潮問題，適合電焊機在野外環境中使用；3、鋁合金導熱性能好，可將功率模塊、變壓器等元件發出的熱量直接傳導給鋁合金外殼，利用外殼將熱量散發出去，傳熱效果好，散熱快，內部元件溫升低，提高了焊機的可靠性；4、利用高頻軟開關技術，採用上述結構構成諧振腔，結構簡單、參數穩定，由於該電路採用100KHz以上頻率工作，輸出變壓器和電感的體積及重量可以很小；由於採用移相諧振過零電壓開關工作，損耗小；採用鋁合金全封閉外殼兼散熱器，在輸出電流為200A以下時，整機重量僅7Kg，輸出電流為400A以下時，整機重量小於14Kg。
其體積小、重量輕、成本低、易使用、安全性能好，使用壽命長，便於攜帶。
5、本實用新型鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機適用各種酸、鹼性焊條施焊，支持纖維素焊條向下焊接，適宜焊接低、中碳鋼及合金鋼等所有黑色金屬。
以下將結合附圖對本實用新型作進一步說明。
圖1是鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機示意圖。
圖2是鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機的上殼體諧振腔內部元器件分布示意圖。
圖3是鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機的電氣原理圖。
具體實施方式
參照附圖1～3，鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機結構包括鋁合金全封閉外殼，冷卻風扇罩、控制電路板、大功率變換部分。鋁合金全封閉外殼由鋁合金上殼體3、鋁合金下殼體1構成，鋁合金上、下殼體上設置有散熱肋片2，鋁合金上殼體3內裝置有大功率變換部分，鋁合金下殼體內裝置有控制電路板，鋁合金上殼體上部裝置有冷卻風扇罩4，冷卻風扇罩4內裝置有冷卻風扇5，用於風冷卻鋁合金殼體，鋁合金上殼體一端設置有電源進線口，另一端設置有正極輸出插座6、負極輸出插座8。鋁合金殼體上裝置有電流調節旋鈕7、提手把9。
大功率變換部分由整流濾波電路、逆變電路、輸出高頻整流電路組成。整流、濾波電路由整流橋、濾波電容C1構成；逆變電路由大功率變換管BG1～BG4、高頻變壓器T1、電感L1、電流互感器LM1、LM2組成。
輸出高頻整流電路由引弧電路、功率輸出電路、高頻濾波電路組成。引弧電路由整流二極體D3、D4、電阻R1組成；功率輸出電路由大功率二極體D1、D2、電容C2、C3、電阻R2、R3組成；高頻濾波電路由電抗器LO、電阻R4、電容CO組成。
在大功率變換部分電路中，大功率變換管BG1～BG4與高頻變壓器T1連接組成H型全橋移相諧振逆變電路，兩半橋臂之間通過電流互感器LM1、LM2連接，構成與眾不同的電流採樣電路。高頻變壓器T1一組輸出繞組通過整流二極體D3、D4、限流電阻R1與大功率二極體D1、D2負端相連，高頻變壓器T1另一組輸出繞組與大功率二極體D1、D2負端相連，大功率二極體D1、D2負極通過電抗器LO與濾波電容CO、電阻R4相連，構成電源輸出正極端，高頻變壓器T1的公共端與濾波電容CO、電阻R4相連，構成電源輸出負極端。
大功率變換管BG1～BG4可採用IGBT等類型大功率變換管。
控制電路板包括開關電源、功率驅動電路、移相PWM電路、峰值電流控制電路。開關電源採用UC3844電源晶片為中心構成。功率驅動電路由驅動放大電路、高頻驅動變壓器、波形整理電路構成。驅動放大電路採用MIC4420或4421等放大晶片，波形整理電路採用場效應管IRFD9120等構成。移相PWM電路採用UC3877或UC3879集成晶片。峰值電流控制電路可採用74HC05數字電路集成晶片、電壓比較器集成晶片LM339。
大功率變換部分主要元器件裝置在鋁合金上殼3內，整流濾波電路中的整流橋、電容，逆變電路中的大功率變換管13(BG1～BG4)、電流互感器14(LM1、LM2)裝置在鋁合金殼體內側電源輸入端11，依次向電源輸出端6、8排列，輸出高頻整流電路構成的模塊16、高頻變壓器20(T1)直接粘在鋁合金上殼體3內側，輸出阻抗器18(LO)、輸出濾波電容19(CO)裝置在電源正、負極輸出端6、8，正、負極輸出端6、8分別採用銅排17與內部電路相連。鋁合金上殼體3內大功率變換元件與上殼體一起構成諧振腔，滿足零電壓開關要求。啟動繼電器10裝置在鋁合金上殼體上。
權利要求1.一種鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機，其特徵在於結構包括鋁合金全封閉外殼，冷卻風扇罩、控制電路板、大功率變換部分，鋁合金全封閉外殼由鋁合金上殼體、鋁合金下殼體構成，鋁合金上殼體內裝置有大功率變換部分，鋁合金下殼體內裝置有控制電路板，大功率變換部分由整流濾波電路、逆變電路、輸出高頻整流電路組成，控制電路板包括開關電源、功率驅動電路、移相PWM電路、峰值電流控制電路。
2.根據權利要求1所述的鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機，其特徵在於鋁合金上、下殼體上設置有散熱肋片。
3.根據權利要求1所述的鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機，其特徵在於大功率變換部分的整流、濾波電路由整流橋、濾波電容構成，逆變電路由大功率變換管BG1～BG4、高頻變壓器T1、電感L1、電流互感器LM1、LM2組成，輸出高頻整流電路由引弧電路、功率輸出電路、高頻濾波電路組成，引弧電路由整流二極體D3、D4、電阻R1組成，功率輸出電路由大功率二極體D1、D2、電容C2、C3、電阻R2、R3組成，高頻濾波電路由電抗器LO、電阻R4、電容CO組成；在大功率變換部分電路中，大功率變換管BG1～BG4與高頻變壓器T1連接組成H型全橋移相諧振逆變電路，兩半橋臂之間通過電流互感器LM1、LM2連接，構成電流採樣電路，高頻變壓器T1一組輸出繞組通過整流二極體D3、D4、限流電阻R1與大功率二極體D1、D2負端相連，高頻變壓器T1另一組輸出繞組與大功率二極體D1、D2負端相連，大功率二極體D1、D2負極通過電抗器LO與濾波電容CO、電阻R4相連，構成電源輸出正極端，高頻變壓器T1的公共端與濾波電容CO、電阻R4相連，構成電源輸出負極端。
4.根據權利要求1所述的鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機，其特徵在於大功率變換部分整流、濾波電路中的整流橋、電容，逆變電路中的逆變電路中的大功率變換管BG1～BG4、電流互感器LM1、LM2裝置在鋁合金殼體內側電源輸入端，依次向電源輸出端排列，輸出高頻整流電路構成的模塊、高頻變壓器T1直接粘在鋁合金上殼體內側，輸出阻抗器LO、輸出濾波電容CO裝置在電源正、負極輸出端，正、負極輸出端分別採用銅排與內部電路相連；鋁合金上殼體內大功率變換元件與上殼體一起構成諧振腔，滿足零電壓開關要求。
專利摘要本實用新型鋁合金全封閉外殼移相諧振逆變焊機涉及的是一種將工頻交流電轉變為焊機所需的直流電源焊接裝置，適用於各種金屬材料電焊接。結構包括鋁合金全封閉外殼，冷卻風扇、罩、控制電路板、大功率變換部分，鋁合金全封閉外殼由鋁合金上殼體、鋁合金下殼體構成，鋁合金上殼體內裝置有大功率變換部分，鋁合金下殼體內裝置有控制電路板，大功率變換部分由整流濾波電路、逆變電路、輸出高頻整流電路組成，控制電路板包括開關電源、功率驅動電路、移相PWM電路、峰值電流控制電路。
文檔編號B23K9/32GK2780396SQ20052006961
公開日2006年5月17日 申請日期2005年1月5日 優先權日2005年1月5日
發明者張京華 申請人:張京華