专利名称：中频稀土永磁可控硅整流弧焊发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属焊接设备领域，特别是一种中频稀土永磁可控硅整流弧焊发电机。
背景技术：
中频弧焊发电机，由于具有体积小、重量轻、节省原材料等特点，受到大家的关注。 在之前的中频弧焊发电机对焊接电流的调节是通过以下方法实现的发电机转子线圈采用电磁线绕制转子线圈，通过转子滑环、碳刷等元件将可变的转子励磁电流送入转子线圈，当控制电路改变馈给转子励磁线圈的励磁电流时，即改变转子磁场强度，达到实现调节焊接电流之目的。该方法虽然可行，但其存在以下不足1.由于转子线圈等效电感L较大，当控制电路改变励磁电流来实现焊机输出外特性和动特性的控制时，由于闭环励磁控制回路的时间常数较大，无法使焊机在电弧负载所允许的动态时间内实现所需的外特性和快速的动特性，至使许多特殊焊接工艺无法实现。2.由于转子励磁电流是通过滑环、碳刷等元件馈给转子线圈的，而该环节存在磨损、火花等现象，导致了整机可靠性和寿命的降低。发电机转子采用稀土永磁材料制做，此设计虽然避免了由于滑环、碳刷的磨损、火花等导致的整机可靠性和寿命的降低，但是要使永磁转子实现焊机外特性和焊机动特性的改变是不可能实现的。因此只有通过发电机定子多绕组、抽头，再采用置于发电机焊接主回路的转换开关的档位转换来实现焊接电流的调节。这是目前采用稀土永磁材料制做转子的发电机调节焊接电流的方法，故其存在以下不足1.由于焊接电流的调节是通过有限档位的转换开关实现的(一般为3 4档)， 所以该设计不能实现对焊接电流的无级连续可调。2.该调节电流方式对焊机的动特性不能做任何调节，因此该设计就不能应用于对有特殊焊接工艺要求的焊接工作。3.发电机定子制造烦琐，嵌线麻烦，耗材增加。4.发电机焊接主回路内增加了体积较大的主电流转换开关，不但增加了整机重量，也降低了整机可靠性和寿命。
发明内容为了解决上述问题，本实用新型给出了中频稀土永磁可控硅整流弧焊发电机，它从根本上解决了目前该类焊机均存在不足的问题。一种中频稀土永磁可控硅整流弧焊发电机，包括稀土永磁中频弧焊发电机(1)、三相全控或三相半控焊接电流调节主电路(2)和控制电路(3)，其特征在于稀土永磁中频弧焊发电机(1)连接三相全控或三相半控焊接电流调节主电路(2)，三相全控或三相半控焊接电流调节主电路(2)连接控制电路(3)，控制电路(3)和稀土永磁中频弧焊发电机(1)之间电连接。[0014]中频弧焊发电机⑴由定子铁芯(6)、发电机定子(4)和发电机转子(5)构成，其中定子铁芯(6)内圆直径180 200mm，外圆直径240 260mm，并于内圆周冲有60槽、叠加厚度为30 80mm，定子铁芯(6)上绕有二组三相、各10对极、空间电相位角互差120度的焊接绕组(7)和辅助电源绕组(8)；发电机定子(4)与焊接绕组(7)同槽同相位嵌入的三相同步绕组(12)；发电机转子(5)外圆直径为180 200mm，其上采用定位螺栓(9)，由二块铝合金制造的定位夹板(10)之间嵌入的20片带有定位孔的稀土永磁体(11)做磁源构成。三相全控或三相半控焊接电流调节主电路(2)中，可控硅为快速可控硅，二极管为快恢复二级管。控制电路(3)中，采用TC787芯片(13)作为三相全控或三相半控焊接电流调节主电路(2)的核心控制电路，其与同步电路(14)、闭环焊接电流反馈PI调节电路(15)，可控硅光耦触发电路(16)组成控制电路(3)。控制电路(3)中，中频弧焊发电机⑴供给的三相同步信号通过电阻Rl R3、稳压管Dl D6组成的同步信号整形电路(14)做波形处理后送至TC787芯片(13)同步信号输入端。控制电路(3)中，由TC787芯片输出的脉冲触发信号，通过光耦TLP250构成的可控硅触发电路(16)隔离耦合至三相半控焊接电流调节主电路(2)的对应相位的可控硅控制极。控制电路(3)中、通过三相全控或三相半控焊接电流调节主电路(2)中的分流器 FL取得的焊接电流信号，反馈至控制电路(3)中的闭环焊接电流反馈PI调节电路(15)进行焊接电流的比较调整后，送至TC787芯片产生移相触发脉冲，对焊机外特性进行调节。本实用新型大大提高了产品的可靠性和寿命，并能实现焊机的无级调速功能，简化了整机的设计，减轻了整机的重量。
图1为本实用新型的整机电器原理图。图2为中频弧焊发电机(1)的定子铁芯(6)的视图。图3为中频弧焊发电机(1)的定子(4)的视图。图4为转子(5)的正向视图。图5为转子(5)的立体图。图6为稀土永磁体(11)的主视图。图7为稀土永磁体(11)的右视图。图8为稀土永磁体(11)的立体图。
具体实施方式
中频弧焊发电机定子的制造如图2图3所示，本实用新型中频弧焊发电机定子由内圆直径180 200mm并于内圆周冲有60槽、叠加厚度30 80mm、外圆直径240 260mm的定子铁芯(6)上绕有二组三相各10对极、空间电相位角互差120度的焊接绕组(7)和辅助电源绕组⑶、与焊接绕组(7)同槽同相位嵌入的三相同步绕组(12)、控制电路(3)所需的供电电源绕组(17)组成的发电机定子(4)。中频弧焊发电机转子的制造如图4 5所示，本实用新型中频弧焊发电机转子外圆直径为180 200mm、其上采用定位螺栓(9)、二块加工有安装稀土永磁体(11)定位凸台的铝合金材料制造的定位夹板(10)、并于二块定位夹板(10)之间通过定位螺栓(9)装入的20片带有定位孔和定位圆弧的稀土永磁体(11)做磁源构成的发电机转子(5)。如图6 8所示，稀土永磁体(11)的内外表面设计为圆弧形，其外表面圆周半径为定子铁芯(6)的内圆周半径减0.5 1.0mm;其内表面圆周半径等于定位夹板(10)的定位凸台圆周半径。稀土永磁体(11)分别制造为外圆弧面为N极、内圆弧面为S极的10块； 外圆弧面为S极、内圆弧面为N极的10块。安装时保证N极-S极方式交变安装。中频弧焊发电机与内燃机的装配将转子(5)安装于转速为3600转的内燃机输出轴上；通过固定于内燃机上的发电机前、后端盖，将发电机定子(4)安装于前、后端盖之间，并保证定子(4)与转子保持在同一位置平面内构成稀土永磁中频弧焊发电机(1)。将稀土永磁中频弧焊发电机(1)的焊接绕组(7)的A、B、C三相输出按相序联接至三相全控或三相半控焊接电流主电路(2)的交流输入端；将三相同步信号a、b、c按相序联接到控制电路(3)的同步信号整形电路(14)；将焊接主回路中分流器FL的焊接电流反馈信号Vf及焊接电流给定信号Vg联接到闭环焊接电流反馈PI调节电路(15)的比较输入端； 将TC787芯片(13)输出的三相控制信号(对三相半控桥式主回路)或六相控制信号(对三相全控桥式主回路)联接至可控硅光耦触发电路(16)进行隔离和功放，对三相可控焊接主回路⑵的对应相位的可控硅进行控制。通过调节焊接电流给定信号Vg的大小，即可实现对焊接主回路快速可控硅的可控整流调节，以最终完成对焊机外特性(即焊接电流) 及焊机动特性进行控制，输出所需的焊接电流。通过快速可控硅，快恢复二级管的可控整流主回路对焊机外特性(即焊接电流)及焊机动特性进行控制，输出所需的焊接电流。控制电路(3)采用TC787芯片(13)作为三相可控硅焊接主回路(2)的核心控制电路，其与三相同步信号整形电路(14)、闭环焊接电流反馈PI调节电路(15)、可控硅光耦触发电路(16)共同组成，对三相可控焊接主回路(2)的对应相位的可控硅进行控制。
权利要求1.一种中频稀土永磁可控硅整流弧焊发电机，包括稀土永磁中频弧焊发电机(1)、三相全控或三相半控焊接电流调节主电路(2)和控制电路(3)，其特征在于稀土永磁中频弧焊发电机(1)连接三相全控或三相半控焊接电流调节主电路(2)，三相全控或三相半控焊接电流调节主电路(2)和控制电路(3)之间连接，控制电路(3)和稀土永磁中频弧焊发电机 (1)之间电连接。
2.根据权利要求1所述的一种中频稀土永磁可控硅整流弧焊发电机，其特征在于中频弧焊发电机(1)由定子铁芯(6)、发电机定子(4)和发电机转子(5)构成，其中定子铁芯 (6)内圆直径180 200mm，外圆直径240 260mm，并于内圆周冲有60槽、叠加厚度为30 80mm，定子铁芯(6)上绕有二组三相、各10对极、空间电相位角互差120度的焊接绕组(7) 和辅助电源绕组(8);发电机定子(4)与焊接绕组(7)同槽同相位嵌入的三相同步绕组(12); 发电机转子(5 )外圆直径为180 200mm，其上采用定位螺栓(9 )，由二块铝合金制造的定位夹板(10)之间嵌入的20片带有定位孔的稀土永磁体(11)做磁源构成。
3.根据权利要求1所述的一种中频稀土永磁可控硅整流弧焊发电机，其特征在于三相全控或三相半控焊接电流主电路(2)中，可控硅为快速可控硅，二极管为快恢复二级管。
4.根据权利要求1中所述的一种中频稀土永磁可控硅整流弧焊发电机，其特征在于 控制电路(3)中，采用TC787芯片(13)作为三相全控或三相半控焊接电流调节主电路(2) 的核心控制电路，其与同步电路(14)、闭环焊接电流反馈PI调节电路(15)，可控硅光耦触发电路(16)组成控制电路(3)。
5.根据权利要求1所述的一种中频稀土永磁可控硅整流弧焊发电机，其特征在于控制电路⑶中，中频弧焊发电机(1)供给的三相同步信号通过电阻Rl R3、 稳压管Dl D6 组成的同步信号整形电路(14)做波形处理后送至TC787芯片(13)同步信号输入端。
6.根据权利要求1所述的一种中频稀土永磁可控硅整流弧焊发电机，其特征在于控制电路(3)中，由TC787芯片输出的脉冲触发信号，通过光耦TLP250构成的可控硅触发电路(16)隔离耦合至三相半控焊接电流调节主电路(2)的对应相位的可控硅控制极。
7.根据权利要求1所述的一种中频稀土永磁可控硅整流弧焊发电机，其特征在于控制电路(3)中、通过三相全控或三相半控焊接电流调节主电路(2)中的分流器FL取得的焊接电流信号，反馈至控制电路(3)中的闭环焊接电流反馈PI调节电路(15)进行焊接电流的比较调整后，送至TC787芯片产生移相触发脉冲，对焊机外特性进行调节。
专利摘要本实用新型是一种中频稀土永磁可控硅整流弧焊发电机，包括稀土永磁中频弧焊发电机(1)、三相全控或三相半控焊接电流调节主电路(2)和控制电路(3)组成，其特征在于稀土永磁中频弧焊发电机(1)连接三相全控或三相半控焊接电流调节主电路(2)，三相全控或三相半控焊接电流调节主电路(2)和控制电路(3)之间连接，控制电路(3)和稀土永磁中频弧焊发电机(1)之间连接。本实用新型大大提高了产品的可靠性和寿命，并能实现焊机的无级调速功能，简化了整机的设计，减轻了整机的重量。
文档编号H02K1/27GK202221975SQ20112031372
公开日2012年5月16日 申请日期2011年8月25日 优先权日2011年8月25日
发明者吴宇, 吴祖智, 曹松, 黎曙 申请人:云南巨能科技发展有限公司