JP2547191Y2 - アーク加工用電源装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、商用交流を入力とし入
力電力を一旦整流して直流とした後にインバータ回路に
よって高周波交流に逆変換し、この逆変換によって得ら
れた高周波交流を変圧器や整流回路によってアーク加工
に適した出力に再変換する方式のアーク加工用電源に関
するものであり、特に商用交流電源として２００Ｖと４
００Ｖ、２３０Ｖと４６０Ｖのように略１：２の比率に
なる２系統の電源に共用できる装置を提案したものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】入力電源電圧が２００Ｖと４００Ｖまた
は２３０Ｖと４６０Ｖのように略１：２の比となる２系
統の電源に共用できるアーク加工用電源としては、商用
交流電源を直接変圧器にて所定の電圧に変圧するものに
おいては、変圧器の巻数比を切りかえることによって異
なる電源電圧に対応できる。しかし、商用交流電源を整
流して直流とした後にインバータ回路によって高周波交
流に逆変換し、この逆変換によって得られた高周波交流
を変圧器にて所望の電圧に変換する方式のものにおいて
は、変圧器の巻数比を切替える方式では、それより電源
側に位置するインバータ回路や整流回路あるいはノイズ
除去用のラインフイルタなどに４００Ｖ（または４６０
Ｖ）に耐える耐圧でかつ２００Ｖ（または２３０Ｖ）時
の大電流に耐えられる容量のスイッチング素子やダイオ
ードを使用することが必要となり、大形でかつ高価な回
路となって、インバータ回路を用いて高周波として変圧
器や以後の整流回路のための平滑回路を小形化した効果
が相殺されてしまうものであった。

【０００３】また、整流後の直流電圧出力を高電圧時に
は２個の直列コンデンサと２個のスイッチング素子とで
ハーフブリッジ式インバータ回路を構成し、低電圧時に
は４個のスイッチング素子にてフルブリッジ式インバー
タ回路を構成して、インバータ回路を構成するスイッチ
ング素子に印加される電圧を等しくし、かつインバータ
回路の出力電圧を等しくする方式のものも提案されてい
る。

【０００４】図３は、上記の方式の従来装置の例を示す
接続図である。同図において１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂは
整流用ダイオードであり、入力端子ＵＶから供給される
単相交流電源を全波整流する。３ａ，３ｂはコンデンサ
であり、ダイオード１ａないし２ｂの整流出力を平滑す
るとともに出力電圧を２等分する。４ａないし４ｄはブ
リッジ接続されたスイッチング素子であり、それぞれの
直列接続点に切替スイッチ５の低圧側接点および出力変
圧器６の１次巻線が接続されている。切替スイッチ５の
高圧側接点はコンデンサ３ａ，３ｂの直列接続点に接続
され、また切替スイッチ５の共通端子は出力変圧器６の
１次巻線に接続されている。７は変圧器６の２次巻線に
接続された負荷であり、例えば整流回路とアーク加工負
荷、または整流回路と低周波インバータ回路とアーク加
工負荷などである。また、ＬＦはスイッチング素子のＯ
Ｎ−ＯＦＦのときに発生するノイズが外部の電源ライン
に伝播しないように設けられたリアクトルを主構成要素
としたラインフイルタであり、同図のように交流電源の
入力端子または整流用ダイオード１ａ，１ｂ，２ａ，２
ｂとインバータ回路との間の直流部分に設けられる。

【０００５】同図の装置においては、単相交流電源が２
００Ｖ（または２３０Ｖ）のときは切替スイッチ５は
（ａ）側に接続されており、スイッチング素子４ａない
し４ｄがブリッジ接続されたインバータとして動作し、
出力変圧器６の１次巻線はスイッチング素子４ａと４ｃ
の接続点とスイッチング素子４ｂと４ｄとの接続点との
間に接続される。このときスイッチング素子４ａと４ｂ
およびスイッチング素子４ｃと４ｄとが１組となり、そ
れぞれ同時にかつ各組が交互に図示を省略した制御回路
によってＯＮ−ＯＦＦ制御される。このときコンデンサ
３ａと３ｂとは単なる平滑用コンデンサとして作用す
る。一方、単相交流電源が４００Ｖ（または４６０Ｖ
等）のときには切替スイッチ５は（ｂ）側に接続され
る。この場合は出力変圧器６の１次巻線はコンデンサ３
ａ，３ｂの接続点とスイッチング素子４ａ，４ｃの接続
点との間に接続されてハーフブリッジ回路が形成され
る。この結果、変圧器６には整流出力の１／２が印加さ
れて２００Ｖ（２３０Ｖ）のときと同じ電圧出力が得ら
れる。この場合、スイッチング素子４ａと４ｃとが交互
にＯＮ−ＯＦＦ動作し、スイッチング素子４ｂ，４ｄは
ＯＦＦのままである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】上記従来装置において
は、交流入力電源の電圧が１：２に変化してもインバー
タ回路は同じ出力電圧が得られるので、変圧器の巻数比
を切替える方式にくらべてインバータ回路のスイッチン
グ素子の耐圧は低い方の電圧に対応するものでよいが、
高電圧入力時にはスイッチング素子が２個遊ぶことにな
り、またラインフイルタＬＦおよび入力側の整流回路を
構成するダイオード１ａないし２ｂは４００Ｖの入力電
圧に耐え、かつ２００Ｖ時の大きな入力電流に耐える大
容量のものが必要となる。さらにインバータ回路の構成
を切替スイッチ５によってフルブリッジ方式とハーフブ
リッジ方式とに切りかえるためにインバータ回路の配線
が長くかつ複雑になり、配線のインダクタンスや浮遊容
量が増加し、インバータを高周波で動作させるときに
は、スイッチング素子のＯＮ−ＯＦＦ時に発生するサー
ジ電圧が高くなり、このための対策、サージ吸収回路の
容量として大きなものを必要とすることになる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案においては、単相
交流を整流して直流電源を得る整流回路を低電圧入力時
は倍電圧整流回路とし、高電圧入力時は両波整流回路と
して、さらにラインフイルタをこの整流回路とインバー
タ回路との間に接続して、交流入力電圧が略１：２の両
電源のいずれにおいても高電圧入力時と同じ整流出力が
得られ、これによって整流回路、インバータ回路、ライ
ンフイルタのいずれにも無駄がなく、かつインバータ回
路にサージ電圧の増加のない装置を得るものである。

【０００８】

【実施例】図１に本考案の実施例の接続図を示す。同図
において１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂはダイオード、３ａ，
３ｂはコンデンサ、８ａ，８ｂはスイッチング素子であ
り、それぞれ図示のように各２個ずつが直列に接続され
た後に並列接続されており、コンデンサ３ａ，３ｂとス
イッチング素子８ａ，８ｂとによってハーフブリッジ形
インバータ回路が構成されている。また、９ａ，９ｂは
切替スイッチであり、互いに連動して動作する。６は出
力変圧器、７は出力変圧器６の負荷であり、図１の従来
装置と同様に整流回路と電極，アークおよび被加工物か
らなるアーク負荷、または整流回路と低周波インバータ
回路およびアーク負荷などからなる。また１０はスイッ
チング素子８ａ，８ｂを所定の導通割合で交互にＯＮ−
ＯＦＦ制御するインバータ制御回路であり、公知のＰＷ
Ｍ制御回路が使用できる。ＬＦａ、ＬＦｂはラインフイ
ルタを構成するリアクトルであり、両リアクトルは鉄心
を共有して、かつ両巻線の極性は、必要に応じてコモン
モードフイルタまたはノーマルモードフイルタを形成す
る極性に適宜定められる。

【０００９】同図において、切替スイッチ９ａおよび９
ｂが（ａ）側、即ち２００Ｖ側にあるときは、ダイオー
ド１ａ（と２ａ），１ｂ（と２ｂ）とコンデンサ３ａ，
４ａとによって単相交流電源を入力とする倍電圧整流回
路を構成する。一方、切替スイッチ９ａおよび９ｂが
（ｂ）側、即ち４００Ｖ側にあるときには、コンデンサ
３ａと３ｂとの相互接続点が電源から切離されて、ダイ
オード１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂによって単相全波整流回
路が構成される。ここで、コンデンサ３ａ，３ｂは整流
出力を２等分するためのコンデンサであり、これによっ
て２等分された整流出力は、ラインフイルタＬＦａ，Ｌ
Ｆｂを経てインバータ制御回路１０によって交互にＯＮ
−ＯＦＦ制御されるスイッチング素子８ａ，８ｂによっ
て構成されるハーフブリッジ形インバータ回路によって
高周波交流に変換された後に出力変圧器６によって所望
の電圧に変換されて負荷７に供給される。

【００１０】同図の装置においては、単相交流電源の電
圧が１：２の比率で異なる値のものに対しても整流出力
は常に高電圧入力時の全波整流出力電圧と同じ値とな
り、この直流出力をコンデンサによって２等分してハー
フブリッジ式インバータ回路によって高周波交流に逆変
換するものであるので、整流回路，インバータ回路ライ
ンフイルタのいずれにも容量的な無駄がなく、かつイン
バータ回路の配線も単純になるのでサージ電圧の発生が
増加することもない。

【００１１】図１の実施例においては、コンデンサ３ａ
と３ｂとによって出力電圧が２等分されることを利用し
て、これらと２個のスイッチング素子を用いてハーフブ
リッジ形のインバータを構成したが、コンデンサ３ａと
３ｂとの直列回路の両端には入力電源電圧が２００Ｖの
ときでも４００Ｖのときでも常に４００Ｖを両波整流し
た電圧に等しい電圧が得られるので、この両端の直流電
圧を入力としてスイッチング素子を４個用いたフルブリ
ッジ形インバータを用いてもよい。図２は、このように
したときの本考案の実施例を示す接続図である。同図に
おいては、４個のスイッチング素子１１ａないし１１ｄ
をブリッジに接続してコンデンサ３ａと３ｂとの両端に
ラインフイルタＬＦａ，ＬＦｂを介して接続したもので
ある。同図の実施例においては変圧器６に印加される電
圧が高くなる点を除けば図２の実施例と全く同様の動作
が行われる。なお、図２および図３の実施例においては
低電圧入力時には切替スイッチ９ｂによってダイオード
１ａと２ａ、ダイオード１ｂと２ｂとをそれぞれ並列に
なるようにしたが、この切替スイッチ９ｂは特に設ける
必要はない。

【００１２】

【考案の効果】本考案においては、単相交流電源の電圧
が１：２の比率となる両電圧において、これを整流した
直流出力が常に高電圧入力時の両波整流電圧と等しい電
圧となり、この直流電圧を直列コンデンサによって２等
分して２電圧出力を得て２個のスイッチング素子を用い
たハーフブリッジ式インバータ回路によって、あるいは
得られた直流電圧をそのままフルブリッジ式インバータ
回路によって高周波交流を得るものであるので、整流回
路やインバータ回路およびラインフイルタの各素子の電
圧，電流定格を無駄に大きなものとする必要がなく、か
つインバータ回路には入力電源電圧による切替回路がな
く回路が単純であるのでスイッチング時に発生するサー
ジ電圧の増加がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す接続図。

【図２】本考案の別の実施例を示す接続図。

【図３】従来の装置の例を示す接続図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ ダイオード ３ａ，３ｂ コンデンサ ６ 出力変圧器 ７ 負荷 ８ａ，８ｂ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ スイッ
チング素子 ９ａ，，９ｂ 切替スイッチ １０ インバータ制御回路 ＬＦ ラインフイルタ ＬＦａ，ＬＦｂ リアクトル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 堀井 正志 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式 会社ダイヘン内 (72)考案者 福寿 佳宏 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式 会社ダイヘン内

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 比率が略１：２の関係にある低電圧と高
   電圧とのいずれかが選択的に供給される商用単相交流を
   入力とし交流入力を整流して直流とした後にスイッチン
   グ素子を用いたインバータ回路によって高周波交流に逆
   変換し、前記逆変換した高周波交流をアーク加工に適し
   た電力に変換する方式のアーク加工用電源装置におい
   て、同極性に接続されたそれぞれ２個の直列ダイオード
   からなる第１および第２の直列回路と２個の直列コンデ
   ンサからなる第３の直列回路とを相互に並列に接続し、
   前記第１の直列回路のダイオードの相互接続点を前記商
   用単相交流電源に対する一方の入力端子とし、前記第２
   の直列回路のダイオードの相互接続点と前記第３の直列
   回路のコンデンサの相互接続点とのいずれかを入力電圧
   に応じて選択的に前記商用単相交流に対する他方の入力
   端子に接続する入力電圧切替スイッチと、前記第３の直
   列回路のコンデンサの各端子電圧を入力とするハーフブ
   リッジ形インバータ回路とを具備したアーク加工用電源
   装置。
2. 【請求項２】 比率が略１：２の関係にある低電圧と高
   電圧とのいずれかが選択的に供給される商用単相交流を
   入力とし、交流入力を整流して直流とした後にスイッチ
   ング素子を用いたインバータ回路によって高周波交流に
   逆変換し、前記逆変換した高周波交流をアーク加工に適
   した電力に変換する方式のアーク加工用電源装置におい
   て、同極性に接続されたそれぞれ２個の直列ダイオード
   からなる第１および第２の直列回路と２個の直列コンデ
   ンサからなる第３の直列回路とを相互に並列に接続し、
   前記第１の直列回路のダイオードの相互接続点を前記商
   用単相交流電源に対する一方の入力端子とし、前記第２
   の直列回路のダイオードの相互接続点と前記第３の直列
   回路のコンデンサの相互接続点とのいずれかを入力電圧
   に応じて選択的に前記商用単相交流に対する他方の入力
   端子に接続する入力電圧切替スイッチと、前記第３の直
   列回路のコンデンサの端子電圧を入力として直流入力を
   高周波交流に逆変換するインバータ回路とを具備したア
   ーク加工用電源装置。
3. 【請求項３】 前記第３の直列コンデンサと前記インバ
   ータ回路との間にラインフイルタを接続した請求項１ま
   たは２に記載のアーク加工用電源装置。