专利名称：放电加工机节能放电电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种放电加工机节能放电电源，尤指一种可减少不必要的电源浪费。
背景技术：
放电加工是利用电极以放电高温熔融原理来加工工件，图1所示为传统限流电阻 式的放电加工电源，其放电回路是由 一交流220V电源、交流功率变压器T2、桥式整流器A、 限流电阻R2、防止逆向电流二极管D12与晶体管Q5所组成，动作原理为首先由交流功率变 压器T2将市电交流220V降压成为交流56 70V，之后再由桥式整流器A整流滤波成为直 流80 100V，再经由限流电阻R2限流，此时当晶体管Q5导通时两极间产生高压直流电， 在两极间隙达到适当的距离时便会产生破坏绝缘的放电电流，直到晶体管Q5截止时电流 才会变为零，经过晶体管Q5截止时间后再次的将晶体管Q5导通，如此循环控制晶体管Q5 导通与截止时间，便可得到一连串的放电电流。此种电源的缺点在于，交流功率变压器T2 会随着其功率越大，体积越大；而损耗方面，在于限流电阻R2上损耗的功率为所流过电流 的平方与限流电阻R2的乘积，因其损耗功率极大，所以选用限流电阻R2的瓦特数也相对提 高，造成体积庞大与散热不易等问题。电源实际使用于放电加工上约仅30%，其余70%的 能源耗损在限流电阻R2上，造成效率低落。 因此，如何研发出一种放电加工机节能放电电源，其可提高电源使用效率，达到有 效节约能源的目的，将是本发明所欲积极探讨之处。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提出一种放电加工机节能放电电源，其主要特 性为提高电源使用效率，进而有效节约能源。 为了实现上述目的，本发明提供的一种放电加工机节能放电电源，包含有一交流 电源，其输出一交流电压；一交流转直流电压转换装置，其与该交流电源耦接并将该交流电 压转为一第一直流电压；一直流转直流电压转换装置，其与该交流转直流电压转换装置耦 接并将该第一直流电压转为一第二直流电压，其中该第二直流电压会随负载增大而下降； 一限流单元，其与该直流转直流电压转换装置耦接并限制其输出电流的大小；一限时单元， 其与该限流单元耦接，以限制该输出电流的电流输出时间，进而限制一电极对一工件加工 与休止的时间；以及一控制单元，其与该限时单元耦接并提供一放电时序脉波，用以控制该 限时单元的导通与截止。 为了实现上述目的，本发明还提供另一种放电加工机节能放电电源，包含有一直 流电源，其输出一第一直流电压；一直流转直流电压转换装置，其与该直流电源耦接并将该 第一直流电压转为一第二直流电压，其中该第二直流电压会随负载增大而下降；一限流单 元，其与该直流转直流电压转换装置耦接并限制其输出电流的大小；一限时单元，其与该限 流单元耦接，以限制该输出电流的电流输出时间，进而限制一电极对一工件加工与休止的 时间；以及一控制单元，其与该限时单元耦接并提供一放电时序脉波，用以控制该限时单元的导通与截止。 本发明的有益功效在于，由将直流转直流电压转换装置设定在高电压调整率的状 态下，当放电加工机开始加工时会先产生一高压直流电引弧，当引弧成功后，直流转直流电 压转换装置的输出电压会下降，减少不必要的电源浪费，达到节能的目的。其中限流单元使 用电子开关，利用控制电子开关的特性，来产生不同的电流大小，以此方式达到限电流的目 的。 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为现有限流电阻式的放电加工电源；图2为本发明的一具体实施例的系统示意图；图3为本发明的另一具体实施例的系统示意图；图4为本发明的一具体实施例的电路示意图；图5a为根据图4电路使用等频率的方法的相关波形时序5b为根据图4电路使用等能量的方法的相关波形时序图。其中，附图标记1交流电源2交流转直流电压转换装置3直流转直流电压转换装置4限流单元5限时单元6控制单元7电极8工件9直流电源io直流转直流电压转换装置11限流单元12限时单元13电极14工件15控制单元16电源转换器单元17主放电电路18引弧电路19限流及限时装置单元Tl高频变压器T2交流功率变压器A桥式整流器Rl电阻
R2电阻Dl 二极管D2 二极管D3 二极管D4 二极管D5 二极管D6 二极管D7 二极管D8 二极管D9 二极管D10 二极管Dll二极管D12 二极管Ql电能切换开关Q2电能切换开关Q3限电流开关Q4电能切换开关Q5晶体管Cl电容器C2电容器C3电容器C4电容器C5电容器C6电容器Ul控制与驱动装置U2稳压装置U3驱动装置U4控制器装置U5放电波形控制装置Np线圈匝数Nsl线圈匪数Ns2线圈匪数Ns3线圈匪数
具体实施例方式
为充分了解本发明的特征及功效，兹由下述具体的实施例，并配合所附图，对本发 明做一详细说明，说明如后 图2为本发明的一具体实施例的系统示意图，请参考图2，本发明的一种放电加 工机节能放电电源，包含有一交流电源l，其输出一交流电压；一交流转直流电压转换装
6置2，其与该交流电源1耦接并将该交流电压转为一第一直流电压；一直流转直流电压转 换装置3，其中该直流转直流电压转换装置3是由一主放电电路与一引弧电路所构成，其 与该交流转直流电压转换装置2耦接并将该第一直流电压转为一第二直流电压，其中该 第二直流电压会随负载增大而下降，一般来说，较佳是其下降的电压不低于25伏特，通常 该直流转直流电压转换装置3为一线性电源转换器或一切换式电源转换器(例如，降压 型电源转换器(Buck converter)、升压型电源转换器(Boost converter)、升降压型电源 转换器(Buck-boost converter)、邱克电源转换器(C， uk converter)、返驰式电源转换 器(Flyback converter)、顺向式电源转换器(Forward converter)、半桥式电源转换器 (Half-bridge converter)、全桥式电源转换器(Full bridge converter)或推挽式电源转 换器(Push-pull converter)); —限流单元4，其与该直流转直流电压转换装置3耦接并限 制其输出电流的大小，其中该限流单元4较佳是利用控制至少一电子开关，以产生不同的 输出电流大小，且较佳是该限流单元4由金氧半场效晶体管(M0SFET)或双极性接面晶体管 (BJT)构成；一限时单元5，其与该限流单元4耦接，以限制该输出电流的电流输出时间，进 而限制一电极7对一工件8加工与休止的时间；以及一控制单元6，其与该限时单元5耦接 并提供一放电时序脉波，用以控制该限时单元5的导通与截止，而本发明所述的放电加工 机节能放电电源，其可由多个并联来供应负载电流。 图3为本发明的另一具体实施例的系统示意图，请参考图3，本发明的一种放电 加工机节能放电电源，包含有一直流电源9，其输出一第一直流电压；一直流转直流电 压转换装置io，其中该直流转直流电压转换装置IO是由一主放电电路与一引弧电路所 构成，其与该直流电源9耦接并将该第一直流电压转为一第二直流电压，其中该第二直 流电压会随负载增大而下降，一般来说，较佳是其下降的电压不低于25伏特，通常该直 流转直流电压转换装置IO为一线性电源转换器或一切换式电源转换器(例如，降压型 电源转换器(Buck converter)、升压型电源转换器(Boost converter)、升降压型电源 转换器(Buck-boost converter)、邱克电源转换器(C， uk converter)、返驰式电源转换 器(Flyback converter)、顺向式电源转换器(Forward converter)、半桥式电源转换器 (Half-bridge converter)、全桥式电源转换器(Full bridge converter)或推挽式电源转 换器(Push-pull converter)); —限流单元ll，其与该直流转直流电压转换装置IO耦接并 限制其输出电流的大小，其中该限流单元11较佳是利用控制至少一电子开关，以产生不同 的输出电流大小，且较佳是该限流单元11由金氧半场效晶体管(MOSFET)或双极性接面晶 体管(BJT)构成；一限时单元12，其与该限流单元11耦接，以限制该输出电流的电流输出 时间，进而限制一电极13对一工件14加工与休止的时间；以及一控制单元15，其与该限时 单元12耦接并提供一放电时序脉波，用以控制该限时单元12的导通与截止，而本发明所述 的放电加工机节能放电电源，其可由多个并联来供应负载电流。 图4为本发明的一具体实施例的电路示意图以及图5为根据图4电路的相关波形 时序图，其中图5a为使用等频率的方法，图5b为使用等能量的方法，请同时参考图4及图 5a、图5b，本具体实施例依其系统功能可分为三大部份电源转换单元、限流及限时单元与 控制单元，分述如下 电源转换器单元16 :电源转换器单元16中的直流转直流电压转换装置3是由主 放电电路17与引弧电路18所构成。主放电电路17，用以提供放电加工机主要加工时的电源；引弧电路18，装设于直流转直流电压转换装置3中的高频变压器T1 二次绕组上，用以 产生引弧放电的高压直流电。主放电电路17动作如下，首先将交流电源1经过二极管D1 D4所组成的桥式整流器全波整流(即，交流转直流电压转换装置2)，再经过电容器Cl滤 波，产生一高压直流电压V2，再经由控制与驱动装置Ul供给电压至电能切换开关Q1、Q2，此 时电能切换开关Q1、Q2随着控制与驱动装置U1所送出的信号频率做高频切换动作，并将整 流滤波后的直流电压切割成高频方波信号，再经过高频变压器T1隔离与降压之后将能量 传送至高频变压器Tl 二次侧的整流滤波电路做整流与低通滤波的动作，成为一稳定直流 电压V3，其输出电压具有随负载增大而下降的特性。引弧电路18动作如下，首先全波整流 电路将高频交流电做全波整流，再经过滤波电路做低通滤波，使其产生一稳定的高压直流 电压V4，当高压直流电将绝缘介质打穿之后，会开始产生放电，此时引弧电路18的高压直 流电压V4会因电阻R1限制其输出电流，导致输出功率不足而电压开始下降。整个电源转 换器单元16动作如下，当放电加工机开始加工时，引弧电路18会先产生一高压直流电V4， 当高压直流电V4将绝缘介质打穿之后，会开始产生放电，此时引弧电路18输出的高压直流 电V4会因输出功率不足而电压开始下降，当其下降至小于主放电电路17的输出电压V3电 位以后，二极管Dll会导通，此时，主放电电路17作为一电流源使用，提供放电加工机主要 加工时的能量，并将能量传输至限流及限时装置单元。 限流及限时单元19 :限流及限时单元19由限流单元4与限时单元5所构成。限流 单元4用以限制放电加工机加工时的电流大小；限时单元5用以限制放电加工机的加工与 休止时间。整个限流及限时装置单元19动作如下，首先由稳压装置U2提供一稳定的特殊 驱动电压并供给至限电流开关Q3，由此电压的大小限制限电流开关Q3导通程度，导通程度 愈大，放电加工机输出电流也愈大；相反的，导通程度愈小，放电加工机输出电流也愈小。接 着，再由驱动装置U3做隔离驱动的方式供给电能切换开关Q4所需的驱动电压，经由电能切 换开关Q4导通与否来限制放电加工机的加工时间，由此动作做为放电加工机加工时的0N time与OFF time功會g。 控制单元6 :控制单元6由控制器装置U4与放电波形控制装置U5所构成。放电波 形控制装置U5用以提供等能量或等频率的放电时序脉波至各放电电源回路来控制切换开 关导通与截流(0N-0FF)时间。整个控制单元6动作如下，首先由使用者在控制装置U4设 定加工参数，经由一总线传递给放电波形控制装置U5，放电波形控制装置U5产生放电时序 脉波，脉波经驱动装置U3，控制切换开关Q4，与放电回路连接来切换产生放电脉波。
由以上所述可以清楚地知道，本发明是提供一种放电加工机节能放电电源，其可 提高电源使用效率，达到有效节约能源的目的。 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
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权利要求
一种放电加工机节能放电电源，其特征在于，包含有一交流电源，其输出一交流电压；一交流转直流电压转换装置，其与该交流电源耦接并将该交流电压转为一第一直流电压；一直流转直流电压转换装置，其与该交流转直流电压转换装置耦接并将该第一直流电压转为一第二直流电压，其中该第二直流电压会随负载增大而下降；一限流单元，其与该直流转直流电压转换装置耦接并限制其输出电流的大小；一限时单元，其与该限流单元耦接，以限制该输出电流的电流输出时间，进而限制一电极对一工件加工与休止的时间；以及一控制单元，其与该限时单元耦接并提供一放电时序脉波，用以控制该限时单元的导通与截止。
2. 根据权利要求1所述的放电加工机节能放电电源，其特征在于，该限流单元利用控 制至少一电子开关，以产生不同的输出电流大小。
3. 根据权利要求1所述的放电加工机节能放电电源，其特征在于，该限流单元为金氧 半场效晶体管或双极性接面晶体管。
4. 根据权利要求1所述的放电加工机节能放电电源，其特征在于，该直流转直流电压 转换装置为一线性电源转换器或一切换式电源转换器。
5. 根据权利要求4所述的放电加工机节能放电电源，其特征在于，该切换式电源转换 器为降压型电源转换器、升压型电源转换器、升降压型电源转换器、邱克电源转换器、返驰式电源转换器、顺向式电源转换器、半桥式电源转换器、全桥式电源转换器或推挽式电源转 换器。
6. 根据权利要求1所述的放电加工机节能放电电源，其特征在于，该直流转直流电压 转换装置包括一主放电电路与 一 引弧电路。
7. —种放电加工机节能放电电源，其特征在于，包含有 一直流电源，其输出一第一直流电压；一直流转直流电压转换装置，其与该直流电源耦接并将该第一直流电压转为一第二直 流电压，其中该第二直流电压会随负载增大而下降；一限流单元，其与该直流转直流电压转换装置耦接并限制其输出电流的大小；一限时单元，其与该限流单元耦接，以限制该输出电流的电流输出时间，进而限制一电 极对一工件加工与休止的时间；以及一控制单元，其与该限时单元耦接并提供一放电时序脉波，用以控制该限时单元的导 通与截止。
8. 根据权利要求7所述的放电加工机节能放电电源，其特征在于，该限流单元利用控 制至少一电子开关，以产生不同的输出电流大小。
9. 根据权利要求7所述的放电加工机节能放电电源，其特征在于，该限流单元为金氧 半场效晶体管或双极性接面晶体管。
10. 根据权利要求7所述的放电加工机节能放电电源，其特征在于，该直流转直流电压 转换装置为一线性电源转换器或一切换式电源转换器。
11. 根据权利要求io所述的放电加工机节能放电电源，其特征在于，该切换式电源转换器为降压型电源转换器、升压型电源转换器、升降压型电源转换器、邱克电源转换器、返 驰式电源转换器、顺向式电源转换器、半桥式电源转换器、全桥式电源转换器或推挽式电源 转换器。
12.根据权利要求7所述的放电加工机节能放电电源，其特征在于，该直流转直流电压 转换装置由一主放电电路与一引弧电路所构成。
全文摘要
本发明揭露一种放电加工机节能放电电源，其包含有一交流电源；一交流转直流电压转换装置；一直流转直流电压转换装置；一限流单元；一限时单元；以及一控制单元。为此减少不必要的电源浪费，达到节能的目的。
文档编号B23H1/02GK101767229SQ20081018889
公开日2010年7月7日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者林瑞宽, 郭晨晖, 陈德训, 麦朝创 申请人:财团法人工业技术研究院