专利名称：变压器及电弧放电加工装置的制作方法
变压器及电弧放电加工装置技术领域
本发明主要涉及具备了圆形铁芯的变压器及具备了该变压器的电弧放电加工装置。
背景技术：
现有的逆变器电路中，变压器大多在铁芯中使用硅钢板、电磁钢板及铁氧体。硅钢板、电磁钢板及铁氧体具有加工容易、可自由地变更形状的优点。因而，通过采取对在将变压器的铁芯面对面时两者接触的部分进行切削加工、以使其相互面对的面彼此之间并不接触的构造，从而变压器能够自由地生成间隔部(gap)。
图8表示构成被用于焊接机的现有的变压器的铁芯的概略构成。如图8所示，构成变压器的圆形铁芯成为在圆形铁芯的间隙部分插入几枚间隔部材料的构成，公知可以根据该间隔部材料的组合或厚度来变更变压器的特性(例如、参照专利文献I)。
然而，在图8所示的构成现有的变压器的圆形的圆环铁芯中，为了在铁芯105中插入间隔部106，必须将铁芯105的一部分切断，按照以双方的切断面夹入的方式插入绝缘部件101、磁性部件102及隔离物103并进行固定。另外，在采取了将铁芯105的一部分切断并在切断的部分中插入固定间隔部106等的手法的情况下，根据固定方法会引起强度变差。不止是强度降低，由于切断精度对间隔部厚度造成影响、特性的变更引起的效果不同， 还存在难以生产具有相同的特性的变压器的课题。
再有，在对铁芯105卷绕了绕组后的变压器中，为了在进行变压器特性的变更或调整的情况下而插入间隔部106等，必须将已卷绕的绕组卷回。因此，在进行了卷回之后， 需要变更被固定的间隔部的厚度等、再次卷绕绕组，故存在无法容易地进行变压器特性的变更的课题。
在先技术文献
专利文献
专利文献IJP特开2002-075747号公报发明内容
本发明提供一种无需采用复杂的构造或方法就能够变更特性且生产容易的变压器及采用了该变压器的电弧放电加工装置。
为了解决上述课题，本发明的变压器由以下结构构成具备第I铁芯、卷绕在上述第I铁芯上的初级绕组、卷绕在上述第I铁芯上的次级绕组、卷绕 在上述第I铁芯上的三级绕组以及第2铁芯，将上述三级绕组的未卷绕到上述第I铁芯上的一侧绕组卷绕在上述第 2铁芯上，并将上述三级绕组作成闭环。
根据该构成，无需采用复杂的构造或方法就可以实现能够变更特性且生产容易的变压器。
再有，本发明的电弧放电加工装置由以下结构构成具备对从外部输入的交流电力进行整流的第I整流部、将第I整流部的输出变换成交流的逆变器部、对逆变器部的输出进行变压的上述变压器和将变压器的输出整流成直流的第2整流部。
根据该构成，无需采用复杂的构造或方法就可以实现能够变更特性且生产容易的电弧放电加工装置。
图1是表示本发明实施方式I中的变压器的概略构成的俯视图。
图2是表示本发明实施方式I中的变压器的概略电路的示意图。
图3是表示第二铁芯的发热量相对于匝数比的图，该匝数比是本发明实施方式3 中的卷绕在变压器的第二铁芯上的三级绕组的匝数和卷绕在第一铁芯上的三级绕组的匝数之匝数比。
图4是表示本发明实施方式6中的电弧放电加工装置的概略构成的电路图。
图5是表示本发明实施方式6中的负载变动引起的驱动信号的时间性变化的波形图。
图6是表示本发明实施方式6中未设置三级绕组且铁芯中未插入间隔部材料的情况下的、流经初级绕组的电流的时间性变化的波形图。
图7是表示本发明实施方式6中的追加了三级绕组的的情况下流经初级绕组及三级绕组的电流的时间性变化的波形图。
图8是表示构成被用于焊接机的现有的变压器的铁芯的概略构成的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明一实施方式进行说明。在以下的附图中对相同的构成要素赋予相同的符号，因此有时省略说明。
(实施方式I)
采用图1与图2，对本发明实施方式I进行说明。图1是表示实施方式I中的变压器的概略构成的俯视图。图2是表示实施方式I中的变压器的概略电路的示意图。
在图1与图2中，变压器I具备第一铁芯2、初级绕组3、第一连接部4a、4b、次级绕组5、第二连接部6a、6b、6c、6d、三级绕组7和第三连接部8。在此，初级绕组3是卷绕在第一铁芯2上的绕组。第一连接部4a、4b是用于将初级绕组3的端部连接到其他电路的连接部。次级绕组5是卷绕在第一铁芯2上的绕组。第二连接部6a、6b、6c、6d是用于将次级绕组5的端部连接到其他电路的连接部。三级绕组7是卷绕在第一铁芯2上的绕组。第三连接部8是用于对三级绕组7的端部彼此进行连接的连接部。而且，通过将三级绕组7的未卷绕在第一铁芯 2上的一侧绕组7a卷绕到第二铁芯9，用第三连接部8来连接三级绕组7 的一端与另一端，从而将三级绕组7作为闭环。
对如上所述构成的变压器I进行说明。
作为图1所示的初级绕组3、次级绕组5及三级绕组7，可使用形成为角状、圆状、 带状的铜或招、或者将细的线形的铜线捆在一起的绞合线或乙烯基电线(vinyl wire)等各种材料。有时对这些绕组分别实施绝缘被覆或在初级绕组3与次级绕组5之间插入绝缘薄片等。然后，在第一铁芯2上卷绕初级绕组3与次级绕组5。尤其是，对于初级绕组3与次级绕组5而言，在卷绕到第一铁芯2之际通过施加恒定的张力，从而增强第一铁芯2与初级绕组3及次级绕组5的结合。
在将初级绕组3与次级绕组5卷绕到第一铁芯2之后，将三级绕组7的一方卷绕在第一铁芯2上、另一方卷绕在第二铁芯9上。然后，通过用第三连接部8来连接三级绕组 7的一端与另一端，从而将三级绕组7作成闭环。在此，如图1所示，使用次级绕组5的粗细度例如比初级绕组3更粗，再有三级绕组7的粗细度例如比初级绕组3更细的结构。另外， 初级绕组3与次级绕组5以在第一铁芯2的各自的部分几乎邻接的方式被卷绕。此外，作为用于使三级绕组7成为闭环的第三连接部8的连接方法，有焊接、基于压接的连接、或由螺纹实现的结合等。
在此，一般而言为了变更变压器的特性，将铁芯分割成至少两个，在将两个铁芯对上时相互面对的面，插入非磁性的具有电绝缘性的间隔部。由此，可采取使铁芯的磁阻增加、磁通量难以流过的方法。再有，通过变更间隔部的材质或厚度，从而还能够变更变压器的特性。
这样，通过在铁芯中插入间隔部，从而也具有可变更变压器的特性的效果。与此同时，例如在将变压器的初级绕组作为电力的输入侧而将次级绕组设为输出侧的情况下，通过借助间隔部的插入来增加磁阻，从而可抑制磁通量的急剧变化。再有，即便在输入侧的电力急剧地发生了变化的情况下，磁通量也不会急剧地变化，可抑制作为变压器的铁芯的功能消失的现象、即磁饱和现象。另外，在产生了磁饱和现象的情况下，有时输入侧的电流急剧地升高、破坏与输入侧连接的电气设备。因而，变压器中，不使磁饱和现象产生是非常重要的。
本实施方式I中，如图1所示，三级绕组7被卷绕在第一铁芯2上，未被卷绕在第一铁芯上的一侧的三级绕组7卷绕在第二铁芯9上。而且，在第三连接部8中，通过连接三级绕组7的一端与另一端，从而将三级绕组7作成闭环。通过采取这种构成，从而被卷绕在第二铁芯9上的三级绕组7成为第一铁芯2的磁通量的负载，难以流过磁通量。由此，与在背景技术一项中说明过的向铁芯105中插入了间隔部106的情况下的变压器的情况同样， 可获得变压器特性的变更及抑制磁饱和现象的效果。
再有，在本实施方式I，通过变更卷绕在第一铁芯2上的三级绕组7的匝数、卷绕在第二铁芯9上的三级绕组7的匝数、卷绕在第二铁芯9上的三级绕组7的匝数和卷绕在第一铁芯2的三级绕组7的匝数之匝数比及第二铁芯9的材质，从而可变更变压器I的磁通量的负载特性。因此，本实施方式I中，无需设置间隔部，就可获得与变更了间隔部的材质或厚度的情况下的变压器中的特性变更及磁饱和现象的抑制同样的效果。
即，本实施方式I的变压器I具有第一铁芯2与第二铁芯9，通过采取在这2个铁芯上卷绕三级绕组7并使其成为闭环的构成，从而可获得变压器I的特性的变更及磁饱和现象的抑制的效果。由此，根据该构成，无需采用复杂的构造或方法，就可以实现能够进行特性的变更且生产容易的变压器I。
在这种追加了三级绕组7的变压器I中，即便在并未向第一铁芯2中插入间隔部的情况下，也可借助三级绕组7向磁通量提供负载。由此，针对变压器I的特性变更及磁饱和现象的抑制而言，可获得与背景技术中说明过的在铁芯中插入了间隔部的情况同样的效果O
另外，在向第一铁芯2插入间隔部的情况下，除了被插入到第一铁芯2的间隔部的效果以外，还可获得作为基于三级绕组7的磁通量的负载的效果。
这样，本实施方式I能够对应于以下两种情况在第一铁芯2中未设置间隔部的情况及设置有间隔部的情况。
此外，虽然在图1中并未图示，但也可以使变压器I的第一铁芯2具备用于容易地卷绕初级绕组3、次级绕组5及三级绕组7的绕线管(bobbin)，也可以采取这种构成。关于卷绕到变压器I的铁芯的顺序或方法，当然也可以根据铁芯的形状或绕组使用的材质的不同而不同。
(实施方式2)
采用图1与图2对本实施方式2进行说明。实施方式I中描述了 通过变更卷绕在第一铁芯2上的三级绕组7的匝数、卷绕在第二铁芯9上的三级绕组7的匝数、卷绕在第二铁芯9上的三级绕组7的匝数和卷绕在第一铁芯2上的三级绕组7的匝数之匝数比及第二铁芯9的材质，可变更变压器I的磁通量的负载特性。
但是，在通过卷绕到第一铁芯2与第二铁芯9上做成闭环的三级绕组7，从第二铁芯9向第一铁芯2提供磁通量的负载的情况下，需要使卷绕在第一铁芯2上的三级绕组7 的匝数要比卷绕在第二铁芯9上的三级绕组7的匝数更少。其理由是在卷绕在第二铁芯 9上的三级绕组7的匝数比卷绕在第一铁芯2上的三级绕组7的匝数更少的情况下，对于第一铁芯2来说难以成为磁通量的负载，难以变更变压器I的特性。
如上所述，在本实施方式2中，可以采取使卷绕在第一铁芯2上的三级绕组7的匝数比卷绕在第二铁芯9上的三级绕组7的匝数更少的构成。根据该构成，可借助三级绕组 7向磁通量提供负载，进行变压器I的特性变更及磁饱和现象的抑制。因此，即便在第一铁芯2中并未插入间隔部的情况下也可获得与插入了间隔部的情况同样的效果，可变更变压器I的特性及抑制磁饱和现象。
再有，在向第一铁芯2中插入间隔部的情况下，除了被插入第一铁芯2中的间隔部的效果以外，还可以获得由三级绕组7提供磁通量的负载、与变压器I的特性变更及磁饱和现象的抑制相关的效果。
(实施方式3)
采用图1 图3，对本实施方式3进行说明。图3是表示本发明实施方式3中，第二铁芯9的发热量相对于匝数比的图，该匝数比是卷绕在变压器I的第二铁芯9上的三级绕组7的匝数和卷绕在变压器I的第一铁芯2上的三级绕组7的匝数之匝数比。图3的横轴表示卷绕在变压器I的第二铁芯9上的三级绕组7的匝数和卷绕在变压器I的第一铁芯 2上的三级绕组7的匝数之匝数比。图3的纵轴表示在从变压器I的第一连接部4a、4b输入规定的交流电力并将变换后的交流电力从第二连接部6a、6b、6c、6d输出的情况下的、第二铁芯9的表面的发热量。
图3中，在匝数比小于15的情况下，有第二铁芯9的发热量升高的倾向。第二铁芯9的发热量升高的理由在于由于卷绕在第二铁芯9上的三级绕组7的匝数和卷绕在第一铁芯2上的三级绕组7的匝数之匝数比变小，从而流经三级绕组7的电流升高。由于随着该电流的 增加，流经第二铁芯9的磁通量也升高，故发热量升高。
卷绕在第二铁芯9上的三级绕组7的匝数和卷绕在第一铁芯2上的三级绕组7的匝数之匝数比越小，则可获得的变压器I的特性变更及抑制磁饱和现象的效果就越大。但是，在第二铁芯9的发热量过度升高的情况下，由于超过第二铁芯9作为铁芯发挥功能的温度、即居里温度，就无法作为铁芯发挥功能，故无法获得追加了三级绕组的效果。
再有，由于也可能会超过卷绕在第二铁芯9上的三级绕组7的绝缘被覆的耐热，故需要抑制发热量。
还有，在匝数比大于20的情况下，流经三级绕组7的电流降低、流经第二铁芯9的磁通量也降低。该情况下，虽然可抑制第二铁芯9的发热，但变压器I的特性变更及磁饱和现象的抑制效果降低，易于产生磁饱和现象。
如上所述，在变压器I的第一铁芯2上卷绕三级绕组7并将三级绕组7的并未卷绕在第一铁芯2上的一侧的绕组卷绕到第二铁芯9上且将三级绕组7作成闭环的变压器I 中，存在最佳的匝数比的范围。即，也可以采取将卷绕在第二铁芯9上的三级绕组7的匝数和卷绕在第一铁芯2上的三级绕组7的匝数之匝数比设为15以上、20以下的构成。根据该构成，可获得与变压器I的特性变更及磁饱和现象的抑制相关的效果，并且可抑制第二铁芯9的发热。
而且，即便在第一铁芯2中并未插入间隔部的情况下，通过向第一铁芯2的磁通量提供负载，从而对于变压器I的特性变更及磁饱和现象的抑制而言，能获得与插入了间隔部的情况同样的效果。
再有，在第一铁芯2中插入有间隔部的情况下，除了被插入第一铁芯2中的间隔部的效果以外，还可将基于三级绕组7的磁通量的负载施加给第一铁芯2来获得效果。
(实施方式4)
采用图1与图2对本实施方式4进行说明。如图1所示，考虑变压器I的第一铁芯2为圆形的圆环铁芯的情况。该情况下，为了向圆环铁芯内插入间隔部，需要将圆环铁芯的一部分切断，并按照以该切断面双方夹入的方式插入间隔部且进一步固定。这样，在将圆环铁芯的一部分切断、向切断部分插入间隔部并进行固定的方法中，由于固定方法的不同， 不仅强度劣化，且根据切断精度的不同，间隔部的效果也会改变。因而，生产具有相同的特性的变压器是困难的，生产方法也复杂。进而，在变更完成后的变压器的特 性的情况下，要将已卷绕的初级绕组及次级绕组卷回、变更被固定着的间隔部的材质或厚度等，变更是困难的。
根据本实施方式4，即便变压器I所使用的铁芯为圆环铁芯等圆形的部件，也不用切断圆环铁芯的一部分。再有，即便在将初级绕组3与次级绕组5卷绕到第一铁芯2之后， 为了进行变压器I的特性变更及磁饱和现象的抑制，也能够追加三级绕组7或取下三级绕组7。而且，在变更完成后的变压器I的特性的情况下，无需回绕已卷绕的初级绕组3及次级绕组5，就能变更卷绕在第一铁芯2上的三级绕组7的匝数、卷绕在第二铁芯9上的三级绕组7的匝数、卷绕在第二铁芯9上的三级绕组7的匝数和卷绕在第一铁芯2上的三级绕组7的匝数之匝数比及第二铁芯9的材质。由此，可简单地进行变压器I的特性变更及磁饱和现象的抑制。
(实施方式5)
采用图1与图2对本实施方式5进行说明。在图1所示的变压器I的第一铁芯2 的材质为非晶金属的情况下，由于导磁率比铁氧体更优越，故将电流变换为磁场的强度的变换效率优越。不仅如此，由于铁损低，故可抑制第一铁芯2的发热，并且由于居里温度(不能作为铁芯发挥功能的温度)高，故即便在高温状态下的使用环境中也能维持作为变压器 I的特性。由此，可抑制使搭载了变压器I的电气设备的其他零件等破损，可靠性高。
再有，关于图1所示的变压器I的第二铁芯9的材质，在采用压粉铁芯(dust core)的情况下对磁饱和现象的抑制而言能较大程度地发挥效果。但是，在采用了铁氧体铁芯的情况下，和采用了压粉铁芯的情况相比磁饱和现象的抑制效果减少。
由此可知，本实施方式5的变压器I采取以下构成将第一铁芯2设成由材质为非晶金属构成的非晶铁芯，将第二铁芯9设成压粉铁芯。根据该构成，即便在间隔部并未被插入第一铁芯2中的情况下，也可借助三级绕组7向磁通量提供负载，对于变压器I的特性变更及磁饱和现象的抑制来说，可获得与插入了间隔部的情况同样的效果。
再有，在间隔部被插入第一铁芯2的情况下，除了被插入到第一铁芯2的间隔部的效果以外，还可获得将基于三级绕组7的磁通量的负载施加给第一铁芯2的效果。
(实施方式6)
采用图1、图2及图4 图7，对本实施方式6进行说明。图4是表示本发明实施方式6中的、电弧焊接机或电弧切断器等电弧放电加工装置10的概略构成的电路图。图5 是表示本发明实施方式6中的、后述的电弧负载24的变动引起的驱动信号的时间性变化的波形图。图6是表示本发明实施方式6中的、未设置三级绕组7且第一铁芯2中未插入间隔部材料的情况下的流经变压器I的初级绕组3的电流的时间性变化的波形图。图7和图 6的情况不同，是表示本发明实施方式6中的、如图1所示地设置了三级绕组7的情况下的流经初级绕组3的电流和流经三级绕组7的电流的时间性变化的波形。
首先，采用图4对电弧放电加工装置10的概略构成进行说明。如图4所示，电弧放电加工装置10具有对三相或单相交流的输入电源进行整流的第一整流部11。再有，第一开关部12与第二开关部13被串联连接，从而构成第一开关电路。还有，第三开关部14与第四开关部15被串联连接，从而构成第二开关电路。该第一开关电路与第二开关电路被连接在第一整流部11的输出之间，初级电流经由第一开关部12与第四开关部15而沿第一方向流动。另外，初级电流经由第二开关部13与第三开关部14而沿与第一方向相反的第二方向流动。按照这种初级电流流动的方式，变压器I的第一连接部4a、4b被分别连接到第一开关电路与第二开关电路。此外，通过第一开关电路与第二开关电路来构成将由第一整流部11整流后的输出变换成交流的逆变器部。
图1或图2所示的变 压器I的次级绕组5的第二连接部6a、6d和图4所示的第二整流部16连接，图1或图2所示的第二连接部6b、6c和图4所示的输出端子17连接，由第二整流部16整流过的电流经由输出端子17而被输出到电弧放电加工装置10的外部。
这样，本实施方式6的电弧放电加工装置10构成为具备对从外部输入的交流电力进行整流的第一整流部11;将第一整流部11的输出变换成交流的逆变器部；对逆变器部的输出进行变压的变压器I ;以及将变压器I的输出整流成直流的第二整流部16。
根据该构成，无需采用复杂的构造或方法，就可以实现能够进行特性的变更且生产容易的电弧放电加工装置10。
再有，电弧放电加工装置10具备输出检测部18、输出设定部19和控制部20。在此，输出检测部18对输出端子17的两端电压及从输出端子17输出的输出电流进行检测。输出设定部19任意地设定输出电压及输出电流。控制部20对输出检测部18的输出和输出设定部19的输出进行比较，向第一开关部12、第二开关部13、第三开关部14及第四开关部15分别输出驱动信号。
还有，如图4所示，输出端子17的一方与焊炬21连接，输出端子17的另一方与焊接对象物23连接。焊炬21将从输出端子17输出的电力向焊丝22供给。由未图示的进给电动机向焊接对象物23进给焊丝22，以进行焊接。
对如上所述构成的电弧放电加工装置10的动作进行说明。如图1与图4所示，作为初级绕组3的端部的第一连接部4a被连接至第一开关部12与第二开关部13，第一连接部4b被连接至第三开关部14与第四开关部15。再有，作为次级绕组5的端部的第二连接部6a、6d与第二整流部16连接，第二连接部6b、6c与输出端子17连接。在把三级绕组7 卷绕到第一铁芯2及第二铁芯9之后，用第三连接部8将三级绕组7的端部彼此连接起来作成闭环。另外，第一开关部12 第四开关部15例如由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等构成。 再有，第二整流部16例如由二极管等构成。
如图4所示，由未图示的容量调节器(volume)或慢进转盘(jog dial)、开关等构成的输出设定部19用于设定输出电压或输出电流。由输出检测部18对输出电压或输出电流进行检测，通过由CPU或运算放大器等电子电路构成的控制部20，按照由输出设定部19 设定的输出设定值和由输出检测部18检测到的检测值一致的方式，控制部20向第一开关部12 第四开关部15输出驱动信号。另外，控制部20输出的驱动信号例如是用于执行 PWM(Pulse Width Modulation)动作或移相动作的信号。
通过从控制部20向第一开关部12 第四开关部15输出驱动信号，从而初级电流在变压器I中流动，由第一铁芯2变换后的电力被输出至第二整流部16。被输出至第二整流部16的电力由第二整流部16进行整流，经由输出端子17而提供给焊丝22与焊接对象物23，在焊丝22与焊接对象物23之间使电弧产生，进行焊接。
再有，焊炬21是用于将焊丝22向对焊接对象物23有意图的地方输送的部件，该焊丝是由未图示的进给电动机来进给的，焊炬向焊丝22供给被输出的电力。
在此，在由进给电动机进给焊接用电极、以在焊接用电极与焊接对象物23之间使电弧产生来进行焊接的方式中，将作为焊接用电极的焊丝22称为消耗电极。另一方面，在被固定于焊炬21的焊接用电极与焊接对象物23之间使电弧产生来进行焊接的方式中，将该焊接用电极称为非消耗电极。在本实施方式6中，作为一例对消耗电极式的电弧放电加工装置10、更具体的是消耗电极式的焊接机进行说明。
图4所示的电弧负载24在由未图示的进给电动机进给的焊丝22与焊接对象物23 之间产生电弧并进行焊接。在进行该焊接时，焊接中的焊丝22被以恒定的速度进给，在焊丝22与焊接对象物23之间重复短路状态、电弧状态。这样，在消耗电极式的电弧放电加工装置10的输出 侧，由于短路与电弧被反复，故在短路的情况下与电弧的情况下电弧负载24 变动较大。
图5所示的负载量表示图4所示的电弧负载24的大小,纵轴表示负载量,负载量越大，贝1J越向箭头的方向升高。
如图5所示，驱动信号A表示向第一开关部12与第四开关部15的驱动信号。驱动信号B表示向第二开关部13与第三开关部14的驱动信号。关于第一开关部12 第四开关部15，以高电平表示接通，以低电平表示断开。在此，作为一例使第一开关部12 第四开关部15的动作作为PWM动作来执行动作。
对以下情况进行说明按照成为由图4所示的输出设定部19设定的规定的输出电压或输出电流的方式，图4所示的控制部20基于由输出检测部18检测到的输出来控制第一开关部12 第四开关部15的驱动宽度。
在图5所示的电弧负载24小的状态(区间El)下，向第一开关部12 第四开关部15的驱动信号的宽度被缩窄。另一方面,在电弧负载24大的状态(区间E2)下，向第一开关部12 第四开关部15的驱动信号的宽度被扩宽。另外，在电弧负载24的变动幅度大的状态(区间E3)下，驱动信号也从宽度较宽的状态向较窄的状态、进一步向较宽的状态， 大幅变动。
在此，输入带变压器I的交流电力根据用途而不同，从商用或家庭用电力的50Hz 或60Hz起超过通信设备等的数MHz等，成为较宽的频带。例如，在持续地向低频用的铁芯输入了闻频的交流电力的情况下，由于润电流损耗或磁滞损耗等的铁损等引起的发热，铁芯有时会异常发热。另一方面，在向高频用的铁芯输入了低频的交流电力的情况下，由于在低频的情况下I个周期的时间变长，故输入电流向一个方向流通的时间变长，产生磁饱和现象。结果，初级电流异常升高，有时会破坏第一开关部12 第四开关部15的电路。
变压器I选择适于每种频率的特性的铁芯的材质，并且向铁芯中插入间隔部来抑制磁通量的流通，由此可实现稳定的动作。本实施方式6的电弧放电加工装置10的交流电力的频率(以下称为“载波频率”)一般为数kHz 数百kHz。
接着，采用图6对在第一铁芯2中未设置间隔部或三级绕组7的情况下的初级电流的波形的时间性变化进行说明。其中在图6中关于与图5相同的项目，省略说明。图6 中，初级电流表示流经图4所示的电弧放电加工装置10的电路内的变压器I的初级绕组3 的电流。
例如，对变压器I的第一铁芯2使用了非晶金属的情况进行说明。一般而言，非晶金属在载波频率为50kHz时执行稳定的动作。第一开关部12 第四开关部15从电气特性来说，只能在载波频率根据开关速度或接通电阻等为某一恒定电平的范围内使用。通过使控制部20的驱动方式采取软开关控制方式，从而可降低开关损失，但难以使载波频率大幅地提高。尤其是，一般而言越是低价的开关部，就越难以提高载波频率。为了以50kHz进行驱动，需要使用高价的开关部、例如MOSFET等。在比较低价且入手容易的IGBT中，根据逆变器的驱动方式可实现开关损失的降低，也能对应于高频。但是，一般而言在IGBT的情况下，可在载波频率为20kHz 30kHz的范围内最有效地使用。
对于变压器I的第一铁芯2的最佳频带而言，为了使用低价的开关部而考虑以比最佳载波频率低的载波频率驱动的情况。也就是说，例如在以比50kHz低的载波频率、即 20kHz驱动的情况下，若驱动信号的接通宽度以恒定的宽度稳定，则难以产生磁饱和现象。 但是，如图6的区间E3所示，在负载量的变动较大的状态下，不设置本实施方式6那样的三级绕组7，并且在第一铁芯2中未插入间隔部的情况下，如区间E3的初级电流所示，会产生磁饱和现象。这种现象中,在使被分割的2个铁芯对上时在相互面对的面中插入非磁性且具有电绝缘性的间隔部。这样，通过向铁芯插入非磁性且具有电绝缘性的间隔部，则会使磁`阻增加、难以流过磁通量。由此，可抑制磁饱和现象。
接着，对在变压器I的第一铁芯2设置三级绕组7的本实施方式6的电弧放电加工装置10进行说明。
在本实施方式6的电弧放电加工装置10中，在变压器I的第一铁芯2上卷绕三级绕组7，将三级绕组7的未卷绕到第一铁芯2上的一侧绕组卷绕在第二铁芯9上，并将三级绕组7的端部彼此连接后将三级绕组7作成闭环。该情况下，卷绕到第二铁芯9上的闭环的三级绕组7就成为磁通量的负载。
由此，即便在第一铁芯2中并未插入间隔部的情况下，通过借助三级绕组7向第一铁芯2的磁通量提供负载，从而对于变压器I的特性变更及磁饱和现象的抑制而言，可获得与插入了间隔部的情况同样的效果。再有，在向变压器I的第一铁芯2插入间隔部的情况下，除了被插入到第一铁芯2的间隔部的效果以外，还可获得将基于三级绕组7的磁通量的负载施加给第一铁芯2的效果。
接下来，采用图7，对第一铁芯2中设置了三级绕组7的情况下的初级电流和三级绕组电流进行说明。
图7中，省略与图6相同项目的说明。图7中，三级绕组电流表示流经图4所示的电弧放电加工装置10的电路内的变压器I的三级绕组7的电流。图7的三级绕组电流成为表示追加了本实施方式6的三级绕组7的情况下的时间性变化的波形。
在以图7的区间E3表示的负载量的变动较大的状态下，通过使三级绕组7中流动大电流，从而对于第一铁芯2来说可抑制磁通量的流通、抑制磁饱和现象。三级绕组7的电流，尤其是在驱动信号的宽度的变动较大的情况下会有较大程度的电流流动。在第一铁芯 2的磁通量的变化大时，通过使第二铁芯9的磁通量也流通，从而对于第一铁芯2而言成为负载，抑制磁通量的流通。由此，在变压器I中，即便在未将间隔部插入到第一铁芯2的情况下，通过借助三级绕组7向第一铁芯2的磁通量提供负载，从而对于变压器I的特性变更及磁饱和现象的抑制而言，可获得与插入了间隔部的情况同样的效果。再有，在向第一铁芯 2中插入了间隔部的情况下，除了被插入到第一铁芯2中的间隔部的效果以外，而且作为由三级绕组7实现的磁通量的负载，可以获得效果。
在同样的负载量的变动状态下，在图6的区间E2中初级电流成为饱和的状态，但在图7的区间E2中，初级电流不会饱和，明确示出了根据本实施方式6而获得的上述效果。
另外，当然存在第一开关部12 第四开关部15例如与IGBT并联地具备逆二极管的情况。
此外，当然也可以在第2铁芯中设置间隔部。而且，既可以在第I铁芯与第2铁芯的任一个中设置间隔部，还可以在第I铁芯与第2铁芯的双方都设置间隔部。
-工业实用性-
根据本发明的变压器，无需变更第I铁芯的间隔部的材质或厚度，而通过变更三级绕组卷绕在第一铁芯与第二铁芯上的匝数就能够变更变压器的特性。进而，本发明的变压器即便在铁芯中并未插入间隔部的状态下通过追加三级绕组而能够变更变压器的特性， 例如作为设备组装用的变压器在工业上是有用的。
-符号说明-
I变压器0096]2第一铁芯0097]3初级绕组0098]4a、4b第一连接部0099]5次级绕组0100]6a、6b、6c、6d 第二0101]7三级绕组0102]7a绕组0103]8第三连接部0104]9第二铁芯0105]10电弧放电加工$0106]11第一整流部0107]12第一开关部0108]13第二开关部0109]14第三开关部0110]15第四开关部0111]16第二整流部0112]17输出端子0113]18输出检测部0114]19输出设定部 0115]20控制部0116]21焊炬0117]22焊丝0118]23焊接对象物0119]24电弧负载
权利要求
1.一种变压器，其具备 第I铁芯； 卷绕在所述第I铁芯上的初级绕组； 卷绕在所述第I铁芯上的次级绕组； 卷绕在所述第I铁芯上的三级绕组；以及 第2铁芯， 将所述三级绕组的未卷绕在所述第I铁芯上的一侧绕组卷绕到所述第2铁芯上，将所述三级绕组作成闭环。
2.根据权利要求1所述的变压器，其中， 卷绕在所述第I铁芯上的所述三级绕组的匝数少于卷绕在所述第2铁芯上的所述三级绕组的匝数。
3.根据权利要求2所述的变压器，其中， 卷绕在所述第2铁芯上的所述三级绕组的匝数和卷绕在所述第I铁芯上的所述三级绕组的匝数之匝数比为15以上、20以下。
4.根据权利要求1所述的变压器，其中， 所述第I铁芯为非晶铁芯， 所述第2铁芯为压粉铁芯。
5.根据权利要求1所述的变压器，其中， 所述第I铁芯与所述第2铁芯为不具有间隔部的圆环铁芯。
6.根据权利要求1所述的变压器，其中， 在所述第I铁芯及所述第2铁芯中的至少一个中设置了间隔部。
7.一种电弧放电加工装置，其具备 对从外部输入的交流电力进行整流的第I整流部； 将所述第I整流部的输出变换成交流的逆变器部； 对所述逆变器部的输出进行变压的权利要求1 6中任I项所述的变压器；以及 将所述变压器的输出整流成直流的第2整流部。
全文摘要
本发明提供一种变压器及电弧放电加工装置。具备卷绕在第一铁芯上的初级绕组、卷绕在第一铁芯上的次级绕组和卷绕在第一铁芯上的三级绕组，将三级绕组的未卷绕到第一铁芯上的一侧绕组卷绕在第二铁芯上并将三级绕组作成闭环，由此来构成变压器。根据该变压器，无需变更设置在铁芯中的间隔部的材质或厚度就能够变更变压器的特性。
文档编号H01F30/00GK103053001SQ20128000224
公开日2013年4月17日 申请日期2012年4月18日 优先权日2011年5月24日
发明者岛林信介, 田中义朗, 永野元泰, 梅田亘 申请人:松下电器产业株式会社