用于直流焊机的输出扼流圈及其使用方法技术

一种用于直流电弧焊机的输出扼流圈，它包括一个高导磁率的铁心，并具有由第一和第二磁极片确定的一个控制电感的空气间隙，第一和第二磁极片终止在相互面对的第一和第二表面，每个磁极片都有两个分开的边缘和一个中间区，所说的表面从所说的中间区开始向每个所说的边缘收缩以便为所说的间隙产生一个特定的横截面形状，其中所说的扼流圈足够大，可携带至少约１００安培的焊接电流。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及直流电弧焊机的输出扼流圈和使用这种扼流圈控制直流电焊机输出电路中的电感的方法。在直流电弧焊机中，输出电路通常包括一个电容器，这个电容器以相当小的电感并联在电极和工件之间，以便在整流器或电源提供直流电流时给电容器充电。这个电感可消除焊接电流中的纹波。提供一个大型的扼流圈，它与焊机的电弧间隙串联，能够处理超过大约50安培的大电流，可用来控制稳定电弧的电流流动。当电极向工件的送丝速度以及电弧的长度发生改变时，焊接电流就要变化。在过去，与电弧串联的大的输出扼流圈在铁心有一个固定的间隙，以便当电流变化时控制电感为一个固定值。但当扼流圈经受大的焊接电流时，铁心发生饱和，并且电感急剧下降。出于这种理由，铁心中间隙的宽度要加大，以便在焊机的工作电流范围可提供恒定的电感。要针对特定的工作电流范围来选择扼流圈。但对于不同的焊接工作原理，这个范围是会变化的。因此，要针对大多数焊接原理来选择扼流圈的空气间隙。在一个标准的扼流圈内，一个小的空气间隙可提供大的电感，但在相当小的电流下就会饱和。为了提高扼流圈的电流容量，空气间隙要加大，以减小特定大小的扼流圈的电感量。出于这样一些理由，把扼流圈作得相当大，用粗线来携带焊接电流，并且用大截面的铁心来防止饱和。间隙很大以容纳大范围的焊接电流。这样一种扼流圈是昂贵的，并且极大地增加了焊机的重量。此外，即使用一个反比于焊机电流的电感实现一次理想的电弧焊接，扼流圈在饱和点或拐点之前一直产生一个恒定的电感。为了解决这些问题，已有人建议空气间隙可包括两个或三个不同的宽度。这个建议在小的空气间隙饱和之前产生了一个大的电感。在此之后，在较大的空气间隙饱和之前产生一个较小的电感。通过使用这种有两个或可能是三个台阶式的间隙的概念，可减小扼流圈的尺寸，并可增加由扼流圈控制的电流的范围。进而，电流和电感的相互关系是相互反向的。在输出扼流圈的铁心使用台阶式空气间隙的思路允许使用较小的扼流圈；然而，存在一个或多个偏折点。当电极的送丝速度或电弧的长度改变以便在偏折点区工作时，电机可能在饱和点或偏折点周围振荡，引起不稳定操作。标准绕组式扼流圈不能解决问题，这是因为焊接电流太大以致于不能在饱和偏折点处工作的缘故。此外，这样一种绕组式扼流圈可用于小电流场合。现在的标准作法是对于直流电弧焊机使用固定式的输出扼流圈。这种扼流圈很大，工作点在电感的线性部分，以防止焊机的输出电感急剧减小。这种扼流圈很昂贵并且很重。通过作成台阶式空气间隙，可使扼流圈的尺寸减小，电流的工作范围加大；然而，在一个间隙的饱和处有转折点，使焊机不那么结实，并且在某些电弧长度和送丝速度容易振荡。因此。这种建议的改进没有获得商业成功。本专利技术涉及一种直流电弧焊机的输出扼流圈，它解决了具有固定的空气间隙的大型扼流圈和具有台阶式空气间隙的小型扼流圈在重量、成本、和焊接不一致方面存在的问题。按照本专利技术，该用于直流电弧焊机的输出扼流圈包括一个高导磁率的铁心，它的一个区的横截面形状具有两个分开的边缘和一个空气间隙，所说的空气间隙具有至少对于两个边缘之间的距离的一部分来说逐渐收缩的宽度。因此，空气间隙从边缘开始逐渐增加。在优选实施例中，空气间隙是金刚石形状，从边缘开始向铁心的中心部分逐渐增加。有关直流电弧焊机的输出扼流圈的这个金刚石形状的铁心的技术在输出电路中产生的电感在电流的范围内和焊接电流成反比地逐渐变化。当焊接电流增加时，电感连续地减小，没有断点或阶跃。因此，焊接电流决不会处在输出扼流圈的饱和点，或者说决不会工作在饱和拐点。焊接的电源也不会振荡。本专利技术产生的焊机很结实牢固，可应付各种变化，弧长变化最大可达5-10伏都不会引起弧的不稳定。因此，该扼流圈可在一个很大的焊接电流范围内进行电流控制，没有振荡，不需要大的输出扼流圈。按本专利技术的另一方面，该输出扼流圈包括一个高导磁率的铁心，并具有由第一和第二磁极片确定的一个空气间隙，第一和第二磁极片终止在相互面对的第一和第二表面。每个表面都有两个分开的边缘和一个中间区，所说的表面从所说的的中间区开始向每个所说的表面的相应边缘收缩以便为所说的空气间隙产生一个特定的横截面形状。这个横截面形状最好为金刚石形状的；但它也可以是椭圆或其它曲线形状，只要随焊接电流的变化存在电感的逐渐变化就成。在优选的金刚石形状的空气间隙中，中间区处在磁极片的中心；但这个中间区还可靠近面对的表面的一个边缘。这就给出一个非等边的金刚石形状。按照本专利技术的另一方面，间隙的形状可以是从相对的表面的一个边缘向相对的表面的另一个边缘收缩。这就给出了一个三角形形状的空气间隙。所有的这些结构形状都可产生电感随焊机输出电流逐渐变化的扼流圈，其中在引起偏折点的相邻区域之间不会引起饱和，这里所说的偏折点在某些送丝速度和弧长可引起焊机摆动或振动。按本专利技术的另一方面，提供一种控制直流电弧焊机输出电路中的电感的方法，所说的焊机在一指定的电流范围内工作以便通过传送焊接电流在电极和工件之间的间隙内进行焊接。所说的方法包括提供一个在所说的电流范围内有大体上不变的电感的电感器，以便给和所说的间隙或弧并联的电容器充电；提供一个输出扼流圈，它的电感在所说的电流范围内逐渐地改变；和，与所说的间隙或弧串联地并且在所说的间隙和所说的电容器之间连接所说的扼流圈。按此方法，电感按大体上反比于焊接电流的一条直线变化，所以当电流增加时，电感沿大体上的一条直线逐渐减小。这是用于电弧焊接的一种最佳的关系。大体上的直线包括略微有点下凹或上凸的直线关系，只要沿由台阶式空气间隙引起的曲线没有偏折点就成。本专利技术涉及的是需要相当大的输出扼流圈的一种电弧焊机。这一领域和用于诸如光、声、或视频设备之类的低功率仪器的电源有明显的区别。这样一些微型电源没有电弧焊接所需的大电流和大电流范围。电弧焊机涉及的电流超过50安培。的确，本专利技术的扼流圈是可以处理100-500安培的电流同时又可维持铁心不饱和的扼流圈。本专利技术可处理至少约100安培的电流。这样就可以把本专利技术的输出扼流圈同用于电源中的其它电感器清楚地区别开来。本专利技术涉及电弧焊接领域，在此领域中的最佳操作涉及电感和焊接电流之间的反比关系。小型电感器通常用在电流和电感之间的最佳操作特性是线性的场合。为了按电流和电感之间的反比关系进行操作，所以这样一些小型电感器要在饱和曲线的拐点工作。这就提供了一个对于小电流来说是最大值的电感，并且当电流增加时这个电感摆动到一个低值。这样的电感器称之为“摆动反应器“；然而，这些小电感器在位于磁饱和曲线的拐点的一个相当小的电流范围工作，并且通常要确定它们的大小以便能处理小于10安培的小电流。这样一个小型的摆动反应器对于直流电弧焊机的输出扼流圈显然是不能使用的，这是因为电流的范围十分大，焊接电流极大，超过约50安培。本专利技术的主要目的是提供一种用于直流电弧焊机的输出扼流圈，该扼流圈具有在一个大的电流范围内逐渐变化的电感，并且该扼流圈能够处理大于约50安培并且通常范围为100-500安培的电流。本专利技术的另一个目的是提供一种如以上所述的用于直流电弧焊机的输出扼流圈，该扼流圈当送丝速度变化时或者当弧长变化时，不产生任何偏折点，不引起电源振荡。本专利技术的第三个目的是提供一种如以上所述的用于直流电弧焊机的输出扼流圈，该扼流圈没有任何非线性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于直流电弧焊机的输出扼流圈，它包括一个高导磁率的铁心，并具有由第一和第二磁极片确定的一个控制电感的空气间隙，第一和第二磁极片终止在相互面对的第一和第二表面，每个磁极片都有两个分开的边缘和一个中间区，所说的表面从所说的的中间区开始向每个所说的边缘收缩以便为所说的间隙产生一个特定的横截面形状。

【技术特征摘要】
US 1998-11-2 09/184,1491.一种用于直流电弧焊机的输出扼流圈，它包括一个高导磁率的铁心，并具有由第一和第二磁极片确定的一个控制电感的空气间隙，第一和第二磁极片终止在相互面对的第一和第二表面，每个磁极片都有两个分开的边缘和一个中间区，所说的表面从所说的的中间区开始向每个所说的边缘收缩以便为所说的间隙产生一个特定的横截面形状。2.权利要求1的输出扼流圈，其特征在于所说的横截面形状是对称的。3.权利要求1的输出扼流圈，其特征在于所说的横截面形状是金刚石形状。4.权利要求1的输出扼流圈，其特征在于所说的横截面形状是椭圆形。5.权利要求1的输出扼流圈，其特征在于所说的横截面形状是曲线形。6.权利要求1的输出扼流圈，其特征在于所说的中间区对于所说的边缘之一是封闭的。7.权利要求6的输出扼流圈，其特征在于所说的横截面形状是金刚石形状。8.权利要求1的输出扼流圈，其特征在于所说的第一表面的所说的边缘接触所说的第二表面的边缘。9.权利要求8的输出扼流圈，其特征在于所说的横截面形状是金刚石形状。10.权利要求9的输出扼流圈，其特征在于所说的横截面形状是椭圆形。11.权利要求8的输出扼流圈，其特征在于所说的横截面形状是曲线形。12.权利要求8的输出扼流圈，其特征在于所说的中间区对于所说的边缘之一是封闭的。13.权利要求1的输出扼流圈，其特征在于所说的间隙充有低导磁率材料。14.权利要求1的输出扼流圈，其特征在于所说的扼流圈包括一个传导焊接电流的绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯斯莱昂克拉克，布莱恩凯斯豪索尔，
申请(专利权)人：林肯环球有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]