專利名稱：一種電焊機引弧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及工業(yè)上用于焊機的引弧裝置，特別是一種能夠?qū)崿F(xiàn)大電流遠距離引弧的電焊機引弧裝置。
背景技術(shù)：
電焊機在焊接過程中，由于被焊金屬表層存在著導電性能差的氧化層或者其他雜質(zhì)，從而導致焊接過程中不能順利引弧焊接。解決上述問題目前比較通用的做法是借助高壓引弧裝置擊穿氧化層，從而達到引弧的目的。但由于現(xiàn)有的引弧裝置在設(shè)計上的局限，使得當電焊機與焊接施工地點距離比較遠的時候，也即是焊槍電極電線比較長的時候，不能順利引弧。因為遠距離的導線對于高頻電流來說，存在不可忽視的電阻和等效電感的阻礙作用，因而導致高頻引弧能量的急劇衰減，直接就降低了引弧的成功率，甚至是不能引弧。
而降低等效電感的辦法要么是降低引弧脈沖電源頻率；要么是增加引弧裝置對引弧能量的供給余量。經(jīng)過長時間的實驗證明增加引弧裝置能量的供給余量是個有效的辦法。而常規(guī)設(shè)計的電路以及電路元件之所以不能夠成功有效地驅(qū)動遠距離的電極導線的根本原因在于常規(guī)設(shè)計采用的高頻升壓變壓器的線圈線徑不夠，受集膚效應的影響大，當集膚深度大于線材的半徑時，將會導致線材的有效截面大大減少，而直接影響高頻升壓變壓器的電流供給能力，從而導致高頻升壓變壓器沒有足夠的功率余量來驅(qū)動遠距離的電極導線。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種通過電路及高頻升壓變壓器結(jié)構(gòu)的改進而能夠有效地實現(xiàn)大電流遠距離引弧，且工作穩(wěn)定、性能可靠、使用安全的電焊機引弧裝置。本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的本實用新型所述的電焊機引弧裝置，其特點是包括控制開關(guān)電路模塊、高頻濾波電路模塊、儲能電路模塊、高頻升壓變壓器TI、整流濾波電路模塊和換能限壓電路模塊，其中所述儲能電路模塊與高頻升壓變壓器Tl的初級線圈串聯(lián)后連接到高頻濾波電路模塊的輸出端，所述高頻濾波電路模塊的輸入端與高頻交流電源電連接，所述整流濾波電路模塊的輸入端與高頻升壓變壓器Tl的次級線圈電連接，所述換能限壓電路模塊連接在整流濾波電路|旲塊的輸出端，所述控制開關(guān)電路|旲塊與聞頻濾波電路|旲塊及儲能電路|旲塊電連接。其中，上述高頻濾波電路模塊由大功率電阻RWl和濾波電容Cl組成，且所述大功率電阻RWl的一端連接在插座CNl的第一腳上、另一端連接在插座CNl的第二腳上，所述濾波電容Cl的一端連接在插座CNl的第一腳上、另一端連接在插座CNl的第四腳上。上述儲能電路模塊由高壓電容C2、高壓電容C3和放電電阻R2并聯(lián)組成。上述整流濾波電路模塊由高壓二極管Dl、高壓二極管D2、高壓電容C4和高壓電容C5組成，其中所述高壓二極管Dl和高壓二極管D2串聯(lián)后與上述高頻升壓變壓器Tl的次級線圈串聯(lián)連接，所述高壓電容C4和高壓電容C5串聯(lián)后并聯(lián)到所述高壓二極管Dl和高壓二極管D2與高頻升壓變壓器Tl的次級線圈串聯(lián)后的兩個輸出端之間。上述換能限壓電路模塊由放電片F(xiàn)DPx2和高壓互感器HVTl組成，所述放電片F(xiàn)DPx2與高壓互感器HVTl的初級線圈串聯(lián)后連接到上述整流濾波電路模塊的兩個輸出端之間。且所述放電片F(xiàn)DPx2由兩個耐高溫和高電壓的放電端子組成，且兩個放電端子之間的放電距離可通過螺絲調(diào)節(jié)后固定。為了有效地提高高頻升壓變壓器的電流供給能力，以便本實用新型更能有效地實現(xiàn)大電流長距離引弧的目的，上述高頻升壓變壓器Tl采用變比為I :200的高頻升壓變壓器。且上述高頻升壓變壓器Tl的次級線圈的線材直徑為O. 3mm。且上述高頻升壓變壓器Tl的磁芯采用高性能的矩形粉末磁芯。本實用新型由于通過恰當?shù)馗倪M了引弧裝置的電路及高頻升壓變壓器的結(jié)構(gòu)，大幅度提升了引弧裝置的驅(qū)動能力，使引弧裝置能夠有效地實現(xiàn)遠距離引弧，從而有效地解決了現(xiàn)有的引弧裝置由于驅(qū)動長距離電極導線能力弱而導致無法實現(xiàn)引弧的問題，同時通過電路中的儲能電路模塊，增強了引弧裝置的輸出電流，使引弧裝置的引弧電流大，從而進一步地確保了引弧裝置能夠順利地實現(xiàn)遠距離引弧，同時通過電路中的換能限壓電路模塊對輸出電壓進行限制，防止過高的引弧電壓引起電路元件的損壞及危害使用者的安全，這樣既有效地保護了電路不受損壞，又確保了引弧裝置的工作穩(wěn)定、性能可靠及使用安全。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。

圖I為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型所述的電焊機引弧裝置，包括控制開關(guān)電路模塊、高頻濾波電路模塊、儲能電路模塊、高頻升壓變壓器Tl、整流濾波電路模塊和換能限壓電路模塊，其中所述儲能電路模塊與高頻升壓變壓器Tl的初級線圈串聯(lián)后連接到高頻濾波電路模塊的輸出端，所述高頻濾波電路模塊的輸入端與高頻交流電源電連接，所述整流濾波電路模塊的輸入端與高頻升壓變壓器Tl的次級線圈電連接，所述換能限壓電路模塊連接在整流濾波電路|旲塊的輸出端，所述控制開關(guān)電路|旲塊與聞頻濾波電路|旲塊及儲能電路|旲塊電連接。其中，上述高頻交流電源的電源頻率為20KHZ，電壓為50V 60V，而且該高頻交流電源是直接從繞在電焊機20KHz的一次逆變變壓器上的次級線圈得到。而上述高頻濾波電路模塊由大功率電阻RWl和濾波電容Cl組成，且所述大功率電阻RWl的一端連接在插座CNl的第一腳上、另一端連接在插座CNl的第二腳上，所述濾波電容Cl的一端連接在插座CNl的第一腳上、另一端連接在插座CNl的第四腳上，如圖所示，插座CNl的第一腳還與控制開關(guān)電路模塊中的插座CN2的第三腳電連接。而上述儲能電路模塊由高壓電容C2、高壓電容C3和放電電阻R2并聯(lián)組成，如圖所示，儲能電路模塊的一接線端連接在控制開關(guān)電路模塊中的插座CN2的第一腳上、另一接線端與高頻升壓變壓器Tl的初級線圈的一端連接。由于輸入電源為20KHz的高頻交流電源，此處串聯(lián)儲能電路模塊的作用是當輸入20KHz的高頻交流電源的其中一個半波到來時(此半波經(jīng)過升壓后高頻升壓變壓器Tl的次級輸出的極性剛好使得半波整流電路不導通)，高頻升壓變壓器Tl的初級端的電源輸入經(jīng)過初級線圈后存儲到儲能電路模塊中的高壓電容C2和高壓電容C3上，其電壓極性跟上述半波電壓極性相同；當電源極性切換到另外一個半波的時候，儲能電路模塊中的高壓電容C2和高壓電容C3上的電壓極性剛好跟高頻交流電源形成串聯(lián)，以約為高頻交流電源電壓最大值兩倍的脈沖電壓對高頻升壓變壓器Tl進行能量供給，從而在高頻升壓變壓器Tl的次級輸出端產(chǎn)生一個脈沖尖峰，大幅度提升了高頻交流電源的激勵性能。此外，控制開關(guān)電路模塊中的電源開關(guān)KRl的一端連接在插座CN2的第一腳上、另一端連接在插座CN2的第三腳上。而且該控制開關(guān)電路模塊主要由外接的焊槍遠程控制開關(guān)經(jīng)過焊機內(nèi)部的控制邏輯控制，當焊槍端按下焊接開關(guān)，經(jīng)過焊機控制邏輯處理認為需要引弧裝置啟動的時候，則打開控制開關(guān)電路模塊中的電源開關(guān)KR1，接通引弧裝置的電路，開始引弧。而上述整流濾波電路模塊由高壓二極管D1、高壓二極管D2、高壓電容C4和高壓電容C5組成，其中所述高壓二極管Dl和高壓二極管D2串聯(lián)后與上述高頻升壓變壓器Tl的次級線圈串聯(lián)連接，所述高壓電容C4和高壓電容C5串聯(lián)后并聯(lián)到所述高壓二極管Dl和高壓二極管D2與高頻升壓變壓器Tl的次級線圈串聯(lián)后的兩個輸出端之間，由圖上可知，高壓二極管Dl和高壓二極管D2串聯(lián)后，其輸入端與高頻升壓變壓器Tl的次級線圈的其中一輸出端串聯(lián)連接，而高壓電容C4和高壓電容C5串聯(lián)后的其中一端與高壓二極管Dl和高壓二極管D2串聯(lián)后的輸出端連接、另一端與高頻升壓變壓器Tl的次級線圈的另一輸出端連接，其中高壓二極管Dl和高壓二極管D2串聯(lián)后能夠提聞耐壓能力，而聞壓電容C4和聞壓電容C5串聯(lián)后既能提聞耐壓能力，又能提高升壓電路的供流能力。而上述換能限壓電路模塊由放電片F(xiàn)DPx2和高壓互感器HVTl組成，所述放電片F(xiàn)DPx2與高壓互感器HVTl的初級線圈串聯(lián)后連接到上述整流濾波電路模塊的兩個輸出端之間。并且，如圖所示，高壓互感器HVTl的次級線圈的一端連接功率電源、另一端連接至焊槍。上述放電片F(xiàn)DPx2由兩個耐高溫和高電壓的放電端子組成，且兩個放電端子之間的放電距離可通過螺絲調(diào)節(jié)后固定。當所述兩個放電端子之間的放電距離調(diào)整到恰當?shù)木嚯x時，就直接調(diào)節(jié)了高壓互感器HVTl初級線圈兩端的脈沖放電電壓到一個恰當?shù)碾妷褐?，如果放電片F(xiàn)DPx2兩端的電壓超過設(shè)定值，那么兩個放電端子之間的空氣將在脈沖高壓的作用下?lián)舸┬纬煞烹娡?，并通過該放電通路高壓電容C4和高壓電容C5上的電壓向高壓互感器HVTl進行供電，而所述脈沖高壓通過高壓互感器HVTl的作用后，直接將脈沖高壓加到焊槍的兩個電極之間，直到高壓電容兩端的電壓值下降到不能維持放電通路為止；如果不加入放電片F(xiàn)DPx2有可能導致上述整流濾波電路模塊中的高壓電容C4和高壓電容C5上的電壓超過電容的耐壓值而引起元件損壞，而且過高的引弧電壓也容易引起危險，危害使用者的安全。為了有效地提高高頻升壓變壓器的電流供給能力，以便本實用新型更能有效地實現(xiàn)大電流遠距離引弧的目的，上述高頻升壓變壓器Tl采用變比為I :200的高頻升壓變壓器。且上述高頻升壓變壓器Tl的次級線圈的線材直徑為O. 3mm，小于電源頻率為20KHz時候的集膚深度O. 8mm。且上述高頻升壓變壓器Tl的磁芯采用高性能的矩形粉末磁芯。這種經(jīng)過有針對性設(shè)計的高頻升壓變壓器，使得本實用新型所述的引弧裝置能提供200mA的高壓脈沖引弧電流，最終使得引弧裝置在電極導線超過60米時能順利引弧。本實用新型通過對電路中元器件的改造和配合電路上的改進，大幅度地延長了電焊機引弧裝置的引弧距離。其中，高頻引弧電路的根本目的就是通過在焊槍電極上耦合入高頻的高電壓，當設(shè)置的頻率和電壓在合適范圍，而兩個電極距離在設(shè)計距離內(nèi)的時候，在焊槍兩個電極之間的高頻高壓作用下，將包含空氣和金屬氧化層在內(nèi)的絕緣體擊穿，為較低電壓的電焊機逆變電源放電打通導電通路從而達到引弧的目的。本實用新型是通過實施例來描述的，但并不對本實用新型構(gòu)成限制，參照本實用新型的描述，所公開的實施例的其他變化，如對于本領(lǐng)域的專業(yè)人士是容易想到的，這樣的變化應該屬于本實用新型權(quán)利要求限定的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電焊機引弧裝置，其特征在于包括控制開關(guān)電路模塊、高頻濾波電路模塊、儲能電路模塊、高頻升壓變壓器Tl、整流濾波電路模塊和換能限壓電路模塊，其中所述儲能電路模塊與高頻升壓變壓器Tl的初級線圈串聯(lián)后連接到高頻濾波電路模塊的輸出端，所述高頻濾波電路模塊的輸入端與高頻交流電源電連接，所述整流濾波電路模塊的輸入端與高頻升壓變壓器Tl的次級線圈電連接，所述換能限壓電路模塊連接在整流濾波電路模塊的輸出端，所述控制開關(guān)電路|旲塊與聞頻濾波電路|旲塊及儲能電路|旲塊電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述電焊機引弧裝置，其特征在于上述高頻濾波電路模塊由大功率電阻RWl和濾波電容Cl組成，且所述大功率電阻RWl的一端連接在插座CNl的第一腳上、另一端連接在插座CNl的第二腳上，所述濾波電容Cl的一端連接在插座CNl的第一腳上、另一端連接在插座CNl的第四腳上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述電焊機引弧裝置，其特征在于上述儲能電路模塊由高壓電容C2、高壓電容C3和放電電阻R2并聯(lián)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述電焊機引弧裝置，其特征在于上述整流濾波電路模塊由高壓二極管D1、高壓二極管D2、高壓電容C4和高壓電容C5組成，其中所述高壓二極管Dl和高壓二極管D2串聯(lián)后與上述高頻升壓變壓器Tl的次級線圈串聯(lián)連接，所述高壓電容C4和高壓電容C5串聯(lián)后并聯(lián)到所述高壓二極管Dl和高壓二極管D2與高頻升壓變壓器Tl的次級線圈串聯(lián)后的兩個輸出端之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述電焊機引弧裝置，其特征在于上述換能限壓電路模塊由放電片F(xiàn)DPx2和高壓互感器HVTl組成，所述放電片F(xiàn)DPx2與高壓互感器HVTl的初級線圈串聯(lián)后連接到上述整流濾波電路模塊的兩個輸出端之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述電焊機引弧裝置，其特征在于上述放電片F(xiàn)DPx2由兩個耐高溫和高電壓的放電端子組成，且兩個放電端子之間的放電距離可通過螺絲調(diào)節(jié)后固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述電焊機引弧裝置，其特征在于上述高頻升壓變壓器Tl采用變比為I :200的高頻升壓變壓器。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述電焊機引弧裝置，其特征在于上述高頻升壓變壓器Tl的次級線圈的線材直徑為O. 3mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述電焊機引弧裝置，其特征在于上述高頻升壓變壓器Tl的磁芯采用高性能的矩形粉末磁芯。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述電焊機引弧裝置，其特征在于上述高頻交流電源的電源頻率為20KHZ,電壓為50V 60V。
專利摘要一種電焊機引弧裝置，包括控制開關(guān)電路模塊、高頻濾波電路模塊、儲能電路模塊、高頻升壓變壓器T1、整流濾波電路模塊和換能限壓電路模塊，其中所述儲能電路模塊與高頻升壓變壓器T1的初級線圈串聯(lián)后連接到高頻濾波電路模塊的輸出端，所述高頻濾波電路模塊的輸入端與高頻交流電源電連接。本實用新型由于通過恰當?shù)馗倪M了引弧裝置的電路及高頻升壓變壓器的結(jié)構(gòu)，大幅度提升了引弧裝置的驅(qū)動能力，使引弧裝置能夠有效地實現(xiàn)遠距離引弧，同時通過電路中的儲能電路模塊，增強了引弧裝置的輸出電流，使引弧裝置的引弧電流大，從而進一步地確保了引弧裝置能夠順利地實現(xiàn)遠距離引弧，同時通過電路中的換能限壓電路模塊對輸出電壓進行限制，防止過高的引弧電壓引起電路元件的損壞及危害使用者的安全，這樣既有效地保護了電路不受損壞，又確保了引弧裝置的工作穩(wěn)定、性能可靠及使用安全。
文檔編號B23K9/067GK202804443SQ20122013584
公開日2013年3月20日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者杜長福 申請人:廣州亦高電氣設(shè)備有限公司