專利名稱：用于直流焊機(jī)的輸出扼流圈及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈和使用這種扼流圈控制直流電焊機(jī)輸出電路中的電感的方法。
在直流電弧焊機(jī)中，輸出電路通常包括一個(gè)電容器，這個(gè)電容器以相當(dāng)小的電感并聯(lián)在電極和工件之間，以便在整流器或電源提供直流電流時(shí)給電容器充電。這個(gè)電感可消除焊接電流中的紋波。提供一個(gè)大型的扼流圈，它與焊機(jī)的電弧間隙串聯(lián)，能夠處理超過(guò)大約50安培的大電流，可用來(lái)控制穩(wěn)定電弧的電流流動(dòng)。當(dāng)電極向工件的送絲速度以及電弧的長(zhǎng)度發(fā)生改變時(shí)，焊接電流就要變化。在過(guò)去，與電弧串聯(lián)的大的輸出扼流圈在鐵心有一個(gè)固定的間隙，以便當(dāng)電流變化時(shí)控制電感為一個(gè)固定值。但當(dāng)扼流圈經(jīng)受大的焊接電流時(shí)，鐵心發(fā)生飽和，并且電感急劇下降。出于這種理由，鐵心中間隙的寬度要加大，以便在焊機(jī)的工作電流范圍可提供恒定的電感。要針對(duì)特定的工作電流范圍來(lái)選擇扼流圈。但對(duì)于不同的焊接工作原理，這個(gè)范圍是會(huì)變化的。因此，要針對(duì)大多數(shù)焊接原理來(lái)選擇扼流圈的空氣間隙。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的扼流圈內(nèi)，一個(gè)小的空氣間隙可提供大的電感，但在相當(dāng)小的電流下就會(huì)飽和。為了提高扼流圈的電流容量，空氣間隙要加大，以減小特定大小的扼流圈的電感量。出于這樣一些理由，把扼流圈作得相當(dāng)大，用粗線來(lái)攜帶焊接電流，并且用大截面的鐵心來(lái)防止飽和。間隙很大以容納大范圍的焊接電流。這樣一種扼流圈是昂貴的，并且極大地增加了焊機(jī)的重量。此外，即使用一個(gè)反比于焊機(jī)電流的電感實(shí)現(xiàn)一次理想的電弧焊接，扼流圈在飽和點(diǎn)或拐點(diǎn)之前一直產(chǎn)生一個(gè)恒定的電感。為了解決這些問(wèn)題，已有人建議空氣間隙可包括兩個(gè)或三個(gè)不同的寬度。這個(gè)建議在小的空氣間隙飽和之前產(chǎn)生了一個(gè)大的電感。在此之后，在較大的空氣間隙飽和之前產(chǎn)生一個(gè)較小的電感。通過(guò)使用這種有兩個(gè)或可能是三個(gè)臺(tái)階式的間隙的概念，可減小扼流圈的尺寸，并可增加由扼流圈控制的電流的范圍。進(jìn)而，電流和電感的相互關(guān)系是相互反向的。在輸出扼流圈的鐵心使用臺(tái)階式空氣間隙的思路允許使用較小的扼流圈；然而，存在一個(gè)或多個(gè)偏折點(diǎn)。當(dāng)電極的送絲速度或電弧的長(zhǎng)度改變以便在偏折點(diǎn)區(qū)工作時(shí)，電機(jī)可能在飽和點(diǎn)或偏折點(diǎn)周圍振蕩，引起不穩(wěn)定操作。標(biāo)準(zhǔn)繞組式扼流圈不能解決問(wèn)題，這是因?yàn)楹附与娏魈笠灾掠诓荒茉陲柡推埸c(diǎn)處工作的緣故。此外，這樣一種繞組式扼流圈可用于小電流場(chǎng)合。
現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)作法是對(duì)于直流電弧焊機(jī)使用固定式的輸出扼流圈。這種扼流圈很大，工作點(diǎn)在電感的線性部分，以防止焊機(jī)的輸出電感急劇減小。這種扼流圈很昂貴并且很重。通過(guò)作成臺(tái)階式空氣間隙，可使扼流圈的尺寸減小，電流的工作范圍加大；然而，在一個(gè)間隙的飽和處有轉(zhuǎn)折點(diǎn)，使焊機(jī)不那么結(jié)實(shí)，并且在某些電弧長(zhǎng)度和送絲速度容易振蕩。因此。這種建議的改進(jìn)沒(méi)有獲得商業(yè)成功。
本發(fā)明涉及一種直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈，它解決了具有固定的空氣間隙的大型扼流圈和具有臺(tái)階式空氣間隙的小型扼流圈在重量、成本、和焊接不一致方面存在的問(wèn)題。按照本發(fā)明，該用于直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈包括一個(gè)高導(dǎo)磁率的鐵心，它的一個(gè)區(qū)的橫截面形狀具有兩個(gè)分開(kāi)的邊緣和一個(gè)空氣間隙，所說(shuō)的空氣間隙具有至少對(duì)于兩個(gè)邊緣之間的距離的一部分來(lái)說(shuō)逐漸收縮的寬度。因此，空氣間隙從邊緣開(kāi)始逐漸增加。在優(yōu)選實(shí)施例中，空氣間隙是金剛石形狀，從邊緣開(kāi)始向鐵心的中心部分逐漸增加。有關(guān)直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈的這個(gè)金剛石形狀的鐵心的技術(shù)在輸出電路中產(chǎn)生的電感在電流的范圍內(nèi)和焊接電流成反比地逐漸變化。當(dāng)焊接電流增加時(shí)，電感連續(xù)地減小，沒(méi)有斷點(diǎn)或階躍。因此，焊接電流決不會(huì)處在輸出扼流圈的飽和點(diǎn)，或者說(shuō)決不會(huì)工作在飽和拐點(diǎn)。焊接的電源也不會(huì)振蕩。本發(fā)明產(chǎn)生的焊機(jī)很結(jié)實(shí)牢固，可應(yīng)付各種變化，弧長(zhǎng)變化最大可達(dá)5-10伏都不會(huì)引起弧的不穩(wěn)定。因此，該扼流圈可在一個(gè)很大的焊接電流范圍內(nèi)進(jìn)行電流控制，沒(méi)有振蕩，不需要大的輸出扼流圈。
按本發(fā)明的另一方面，該輸出扼流圈包括一個(gè)高導(dǎo)磁率的鐵心，并具有由第一和第二磁極片確定的一個(gè)空氣間隙，第一和第二磁極片終止在相互面對(duì)的第一和第二表面。每個(gè)表面都有兩個(gè)分開(kāi)的邊緣和一個(gè)中間區(qū)，所說(shuō)的表面從所說(shuō)的的中間區(qū)開(kāi)始向每個(gè)所說(shuō)的表面的相應(yīng)邊緣收縮以便為所說(shuō)的空氣間隙產(chǎn)生一個(gè)特定的橫截面形狀。這個(gè)橫截面形狀最好為金剛石形狀的；但它也可以是橢圓或其它曲線形狀，只要隨焊接電流的變化存在電感的逐漸變化就成。在優(yōu)選的金剛石形狀的空氣間隙中，中間區(qū)處在磁極片的中心；但這個(gè)中間區(qū)還可靠近面對(duì)的表面的一個(gè)邊緣。這就給出一個(gè)非等邊的金剛石形狀。按照本發(fā)明的另一方面，間隙的形狀可以是從相對(duì)的表面的一個(gè)邊緣向相對(duì)的表面的另一個(gè)邊緣收縮。這就給出了一個(gè)三角形形狀的空氣間隙。所有的這些結(jié)構(gòu)形狀都可產(chǎn)生電感隨焊機(jī)輸出電流逐漸變化的扼流圈，其中在引起偏折點(diǎn)的相鄰區(qū)域之間不會(huì)引起飽和，這里所說(shuō)的偏折點(diǎn)在某些送絲速度和弧長(zhǎng)可引起焊機(jī)擺動(dòng)或振動(dòng)。
按本發(fā)明的另一方面，提供一種控制直流電弧焊機(jī)輸出電路中的電感的方法，所說(shuō)的焊機(jī)在一指定的電流范圍內(nèi)工作以便通過(guò)傳送焊接電流在電極和工件之間的間隙內(nèi)進(jìn)行焊接。所說(shuō)的方法包括提供一個(gè)在所說(shuō)的電流范圍內(nèi)有大體上不變的電感的電感器，以便給和所說(shuō)的間隙或弧并聯(lián)的電容器充電；提供一個(gè)輸出扼流圈，它的電感在所說(shuō)的電流范圍內(nèi)逐漸地改變；和，與所說(shuō)的間隙或弧串聯(lián)地并且在所說(shuō)的間隙和所說(shuō)的電容器之間連接所說(shuō)的扼流圈。按此方法，電感按大體上反比于焊接電流的一條直線變化，所以當(dāng)電流增加時(shí)，電感沿大體上的一條直線逐漸減小。這是用于電弧焊接的一種最佳的關(guān)系。大體上的直線包括略微有點(diǎn)下凹或上凸的直線關(guān)系，只要沿由臺(tái)階式空氣間隙引起的曲線沒(méi)有偏折點(diǎn)就成。
本發(fā)明涉及的是需要相當(dāng)大的輸出扼流圈的一種電弧焊機(jī)。這一領(lǐng)域和用于諸如光、聲、或視頻設(shè)備之類的低功率儀器的電源有明顯的區(qū)別。這樣一些微型電源沒(méi)有電弧焊接所需的大電流和大電流范圍。電弧焊機(jī)涉及的電流超過(guò)50安培。的確，本發(fā)明的扼流圈是可以處理100-500安培的電流同時(shí)又可維持鐵心不飽和的扼流圈。本發(fā)明可處理至少約100安培的電流。這樣就可以把本發(fā)明的輸出扼流圈同用于電源中的其它電感器清楚地區(qū)別開(kāi)來(lái)。
本發(fā)明涉及電弧焊接領(lǐng)域，在此領(lǐng)域中的最佳操作涉及電感和焊接電流之間的反比關(guān)系。小型電感器通常用在電流和電感之間的最佳操作特性是線性的場(chǎng)合。為了按電流和電感之間的反比關(guān)系進(jìn)行操作，所以這樣一些小型電感器要在飽和曲線的拐點(diǎn)工作。這就提供了一個(gè)對(duì)于小電流來(lái)說(shuō)是最大值的電感，并且當(dāng)電流增加時(shí)這個(gè)電感擺動(dòng)到一個(gè)低值。這樣的電感器稱之為“擺動(dòng)反應(yīng)器“；然而，這些小電感器在位于磁飽和曲線的拐點(diǎn)的一個(gè)相當(dāng)小的電流范圍工作，并且通常要確定它們的大小以便能處理小于10安培的小電流。這樣一個(gè)小型的擺動(dòng)反應(yīng)器對(duì)于直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈顯然是不能使用的，這是因?yàn)殡娏鞯姆秶执螅附与娏鳂O大，超過(guò)約50安培。
本發(fā)明的主要目的是提供一種用于直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈，該扼流圈具有在一個(gè)大的電流范圍內(nèi)逐漸變化的電感，并且該扼流圈能夠處理大于約50安培并且通常范圍為100-500安培的電流。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種如以上所述的用于直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈，該扼流圈當(dāng)送絲速度變化時(shí)或者當(dāng)弧長(zhǎng)變化時(shí)，不產(chǎn)生任何偏折點(diǎn)，不引起電源振蕩。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種如以上所述的用于直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈，該扼流圈沒(méi)有任何非線性區(qū)，并且可在一個(gè)很大的焊接電流范圍操作而不會(huì)飽和。
本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種用于直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈，該扼流圈在一個(gè)很寬的焊接電流范圍內(nèi)存在電流和電感之間的大體上直線的相互關(guān)系，并且提供一種使用這種扼流圈控制直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈中的電感的方法。
本發(fā)明的第五個(gè)目的是提供一種如以上所述的用于直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈和使用該扼流圈的方法，其中考慮到低送絲速度情況下的大電感和高送絲速度情況下的小電感，對(duì)于該扼流圈不用從一個(gè)飽和曲線過(guò)渡到另一個(gè)飽和曲線。
本發(fā)明的第六個(gè)目的是提供一種用于直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈，它具有一個(gè)金剛石形狀的空氣間隙，以控制電流和電感之間的相互關(guān)系。
從以下結(jié)合附圖的描述中，本發(fā)明的這些目的和其它一些目的以及優(yōu)點(diǎn)都將變得顯而易見(jiàn)。


圖1是具有使用本發(fā)明的輸出電路的一個(gè)直流電弧焊機(jī)的示意接線圖；圖2是示意地表示用于直流電弧焊機(jī)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)有技術(shù)輸出扼流圈的示意圖；圖3是表示圖2示意表示的現(xiàn)有技術(shù)扼流圈中使用的各種空氣間隙的飽和曲線的電流-電感的曲線圖；圖4是示意表示已建議的用于解決圖2示意表示的現(xiàn)有技術(shù)扼流圈的問(wèn)題的直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈的示意圖；圖5是表示圖4示意表示的扼流圈的飽和曲線的電流-電感曲線；圖6是按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)成的直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈的示意圖；圖7是按圖6所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電流-電感曲線；圖8、9、10是使用本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的形狀的鐵心和空氣間隙的部分視圖；圖11是表示如圖8-10所示的本發(fā)明的實(shí)施例的工作曲線的和圖7類似的電流-電感曲線；圖12和13是表示空氣間隙的扼流圈鐵心部分視圖，空氣間隙的形狀是對(duì)圖8-10所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的改進(jìn)；和圖14是按照本發(fā)明構(gòu)成的一個(gè)電極的鐵心的部分視圖，其中通過(guò)相互接觸并固定的兩個(gè)鐵心件獲得優(yōu)選的金剛石形狀的空氣間隙。
現(xiàn)在參照附圖，其中所表示的只是為了說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，而不是為了限制本發(fā)明，圖1表示一個(gè)能產(chǎn)生至少約50安培并且最大為200-1000安培的焊接電流的直流電弧焊機(jī)。表示成為單相線電壓的電源12經(jīng)變壓器14引到整流器16。當(dāng)然，整流器還可由一個(gè)三相電源驅(qū)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生直流電壓。按照標(biāo)準(zhǔn)的作法，通過(guò)約20毫亨的電感器22給約20K-150K微法的電容器20充電。整流器16通過(guò)電感器22給電容器20充電，這個(gè)電感器也可以由變壓器的電感代替。整流器16在端點(diǎn)24、26的輸出電壓是電容器20兩端的電壓，電容器20維持著在來(lái)自于送絲機(jī)構(gòu)32的電極30和工件34之間的電弧間隙a兩端的電壓。為了維持弧a兩端的電流的平穩(wěn)流動(dòng)，在電容器20和間隙或弧a之間的輸出電路中要提供一個(gè)相當(dāng)大的輸出扼流圈50。本發(fā)明涉及的是電流控制輸出扼流圈50的結(jié)構(gòu)和操作，如圖6清晰可見(jiàn)。在過(guò)去，輸出扼流圈是如圖2示意圖所示的大型扼流圈，其中的扼流圈100有一個(gè)高可靠性鐵心102，在兩個(gè)相對(duì)的表面104、106之間確定了一個(gè)空氣絕緣。大電流要求繞組110的導(dǎo)線粗。為了得到大電感，圈數(shù)要多。為了防止飽和，鐵心102的橫截面要大。因此扼流圈100大、重、昂貴。通過(guò)改變表面104、106之間的寬度，按照?qǐng)D3中的曲線所表示的飽和曲線，繞組110中的大焊接電流使鐵心102變?yōu)轱柡?。?dāng)空氣間隙g對(duì)于一個(gè)給定的扼流圈來(lái)說(shuō)是相當(dāng)小的時(shí)候，產(chǎn)生一個(gè)大電感；但在小焊接電流的情況下將使鐵心飽和。飽和曲線120表示出這種情況。當(dāng)間隙g的寬度增加時(shí)，電感減小，飽和電流增加。由飽和曲線122、124、126表示出間大小增加的這種關(guān)系。每個(gè)飽和曲線都分別有飽和拐點(diǎn)120a、122a、124a、126a。在以一個(gè)固定的空氣間隙操作如圖2所示的電弧焊機(jī)時(shí)，必須選擇飽和曲線來(lái)適應(yīng)期望的焊接電流。為了產(chǎn)生大電感和大電流范圍，必須加大繞組110，并且2必須加大鐵心的尺寸。這就急劇地增加了扼流圈的尺寸和重量。通過(guò)減小扼流圈的重量和尺寸，該飽和曲線有一個(gè)減小和飽和電流，這將引起直流焊機(jī)的異常操作。為了校正和具有用于控制直流電弧焊機(jī)的輸出電路中的電流的固定間隙的輸出扼流圈有關(guān)的問(wèn)題，有人已經(jīng)建議使用如圖4示意圖所示的扼流圈。扼流圈200包括一個(gè)高導(dǎo)磁率鐵心202，它有一個(gè)空氣間隙210。在此扼流圈中，空氣間隙是臺(tái)階形狀的，具有大間隙212和小間隙214，它們是通過(guò)增加一個(gè)小的磁極片216產(chǎn)生的。當(dāng)有大于100-500安培的電流通過(guò)繞組時(shí)，電感遵循如圖5所示的有兩個(gè)部分的飽和曲線。這個(gè)非線性曲線包括兩個(gè)部分，在間隙214飽和之前使用第一部分230，在較大的間隙212飽和之前使用第二部分232。這兩個(gè)部分產(chǎn)生了由虛線240表示的有效電流-電感關(guān)系。在電弧焊接中，這一成反比的電流-電感關(guān)系是極其有益的。這個(gè)有兩個(gè)部分的曲線適應(yīng)小電流操作和大電流操作這兩種情況。但存在一個(gè)陡峭的飽和拐點(diǎn)232a，它引起一個(gè)偏折點(diǎn)242。當(dāng)電弧焊機(jī)沿線240操作時(shí)，在送絲速度改變或者弧長(zhǎng)或弧電壓改變時(shí)，偏折點(diǎn)242引起振蕩。因此，在偏折點(diǎn)242的區(qū)域內(nèi)，存在不規(guī)則的擺動(dòng)動(dòng)作，這將減小如圖4示意圖所示的所建議的臺(tái)階式空氣間隙處理方法的效果。
圖1中的扼流圈50用圖6-8所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的扼流圈替代。高導(dǎo)磁率材料的鐵心52有一個(gè)足夠大的橫截面積，因此可防止在大于50安培并且最好在超過(guò)100-500安培的情況下發(fā)生飽和。鐵心52的相對(duì)的表面54、56在分開(kāi)的邊緣54a、54b和56a、56b之間。相應(yīng)的橫向分開(kāi)的邊緣相互面對(duì)，并且提供一個(gè)相當(dāng)小的間隙(如果有間隙的話)。在表面54、56之間的中心區(qū)58構(gòu)成了一個(gè)大空氣間隙。這個(gè)金剛石形狀的空氣間隙在表面54、56的分開(kāi)的邊緣之間，并且由表面54的部分54c、54d和表面56的部分56c、56d確定。這些部分從位于金剛石形狀的空氣間隙的頂點(diǎn)54e和頂點(diǎn)56e的最大空氣間隙開(kāi)始分散開(kāi)，隨后又聚攏在一起。繞組60的尺寸可攜帶焊接電流，繞組60的匝數(shù)可獲得期望的電感，它在鐵心52的周圍傳導(dǎo)焊接電流。通過(guò)使用如圖6所示的金剛石形狀的空氣間隙，并且利用選定的鐵心尺寸和繞組匝數(shù)，可得到圖7中的電流-電感曲線70。曲線70代表電弧焊接的理想電流-電感相互關(guān)系，其中的電流從20安培開(kāi)始增加到超過(guò)約200安培的高水平，并且經(jīng)常為500-1000安培。如圖8所示，位于邊緣54a、56a和54b、56b的小空氣間隙在小電流時(shí)趨于飽和。隨著電流的增加，在扼流圈50中的金剛石形狀的空氣間隙不可能飽和。在大電流時(shí)，扼流圈試圖使極大的空氣間隙飽和。如圖8中的箭頭所示的，，由通過(guò)金剛石形狀的空氣間隙的通量產(chǎn)生的鐵心飽和情況是，在位置a使較小的間隙飽和，但還沒(méi)有從點(diǎn)b、c、d向上發(fā)展。對(duì)金剛石形狀的空氣間隙的頂點(diǎn)進(jìn)行選擇，以防止甚致于在最大的焊接電流下發(fā)生飽和。于是，在電流和電感之間存在直線關(guān)系，通過(guò)使用金剛石形狀的空氣間隙可知這種關(guān)系是平緩的和連續(xù)的。
在圖9和10中說(shuō)明使用金剛石形狀的空氣間隙的另外兩個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。在圖9中，鐵心52的磁極片300、302的相對(duì)表面304、306是弧形形狀，以產(chǎn)生一個(gè)卵形的或橢圓形的空氣間隙。這個(gè)空氣間隙包括小空氣間隙310、312和大空氣間隙314。本發(fā)明的這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例給出了一個(gè)略微下凹的直線曲線72，如圖11示意圖所示。在圖10中概括給出的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例產(chǎn)生了大體上是直線的但略微上凸的曲線74，其中的鐵心52包括磁極片320、322，它們分別具有相對(duì)的表面324、326。這些表面都是彎曲的，具有小空氣間隙330、332，它們由在中心部分334的一個(gè)大空氣間隙分開(kāi)。如圖所示，本發(fā)明的這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例從鐵心的中心開(kāi)始向鐵心的外部邊緣平緩逐漸地改變空氣間隙的寬度。優(yōu)選實(shí)施例中的最佳應(yīng)用是如圖6和8清晰可見(jiàn)的金剛石形狀的空氣間隙。圖9的橢圓形空氣間隙和圖10的曲線形的空氣間隙也可提供相當(dāng)平直的成反比的曲線，該曲線表示的是由如圖1所示的直流電弧焊機(jī)中使用的扼流圈50控制的大電流下的電流和電感之間的相互關(guān)系。
在上述優(yōu)選實(shí)施例中，空氣間隙逐漸收縮，并且相對(duì)于鐵心對(duì)稱。還可能提供如圖12和13所示的非對(duì)稱的空氣間隙結(jié)構(gòu)。在圖12中，扼流圈50的鐵心52a包括磁極片350、352，其相對(duì)表面具有收縮部分360、362和364、366。這些部分確定了一個(gè)大空氣間隙區(qū)338，這個(gè)大空氣間隙區(qū)338距鐵心中心稍偏一點(diǎn)。在圖13中表示另一個(gè)非對(duì)稱的空氣間隙結(jié)構(gòu)，其中的鐵心52b包括磁極片370、372，它們具有一個(gè)傾斜的表面374和一個(gè)平直的表面376。圖13中所示的空氣間隙也是通過(guò)形成磁極片370得到的，磁極片370有一個(gè)平的垂直表面，但該表面相對(duì)于磁極片372是傾斜的。這些結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的空氣間隙的小間隙部分在左邊，大間隙部分在右邊。這兩個(gè)非對(duì)稱的空氣間隙所得的結(jié)果好于圖4所示的臺(tái)階式空氣間隙210的結(jié)果；但它們沒(méi)有獲得如圖8-10優(yōu)選實(shí)施例所示的由對(duì)稱空氣間隙實(shí)現(xiàn)的如圖11所示的期望的效果。
在實(shí)踐中，扼流圈50具有如圖14所示的鐵心。一個(gè)金剛石形狀的對(duì)稱空氣間隙400設(shè)在磁極片402、404之間，它們的對(duì)接邊緣部分406、408相互接觸以確定一個(gè)位于它們中間的空氣間隙400，其中的小間隙部分412、410逐漸增大到大間隙部分414。磁極片402、404通過(guò)一個(gè)夾板使用適當(dāng)?shù)乃ㄡ斀Y(jié)合在一起。空氣間隙400是金剛石形狀的空氣間隙，這個(gè)空氣間隙在頂點(diǎn)或中心點(diǎn)是大的，然后向鐵心的邊緣逐漸變小。金剛石形狀的空氣間隙在電流和電感之間給出大體上為直線的成反比的相互關(guān)系，這種關(guān)系對(duì)于電弧焊接是最佳的。當(dāng)在現(xiàn)場(chǎng)使用包裝扼流圈時(shí)，要用低導(dǎo)磁率封裝材料填充空氣間隙400。
權(quán)利要求
1.一種用于直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈，它包括一個(gè)高導(dǎo)磁率的鐵心，并具有由第一和第二磁極片確定的一個(gè)控制電感的空氣間隙，第一和第二磁極片終止在相互面對(duì)的第一和第二表面，每個(gè)磁極片都有兩個(gè)分開(kāi)的邊緣和一個(gè)中間區(qū)，所說(shuō)的表面從所說(shuō)的的中間區(qū)開(kāi)始向每個(gè)所說(shuō)的邊緣收縮以便為所說(shuō)的間隙產(chǎn)生一個(gè)特定的橫截面形狀。
2.權(quán)利要求1的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的橫截面形狀是對(duì)稱的。
3.權(quán)利要求1的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的橫截面形狀是金剛石形狀。
4.權(quán)利要求1的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的橫截面形狀是橢圓形。
5.權(quán)利要求1的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的橫截面形狀是曲線形。
6.權(quán)利要求1的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的中間區(qū)對(duì)于所說(shuō)的邊緣之一是封閉的。
7.權(quán)利要求6的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的橫截面形狀是金剛石形狀。
8.權(quán)利要求1的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的第一表面的所說(shuō)的邊緣接觸所說(shuō)的第二表面的邊緣。
9.權(quán)利要求8的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的橫截面形狀是金剛石形狀。
10.權(quán)利要求9的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的橫截面形狀是橢圓形。
11.權(quán)利要求8的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的橫截面形狀是曲線形。
12.權(quán)利要求8的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的中間區(qū)對(duì)于所說(shuō)的邊緣之一是封閉的。
13.權(quán)利要求1的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的間隙充有低導(dǎo)磁率材料。
14.權(quán)利要求1的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的扼流圈包括一個(gè)傳導(dǎo)焊接電流的繞組，其中要確定所說(shuō)的繞組和鐵心的大小，以防止在焊接電流至少約為100安培的情況下發(fā)生飽和。
15.一種控制直流電弧焊機(jī)輸出電路中的電感的方法，所說(shuō)的焊機(jī)在一指定的電流范圍內(nèi)工作以便通過(guò)在電極和工件之間的間隙內(nèi)傳送焊接電流進(jìn)行焊接，所說(shuō)的方法包括提供一個(gè)在所說(shuō)的電流范圍內(nèi)有大體上不變的電感的電感器，以便給和所說(shuō)的間隙并聯(lián)的電容器充電；提供一個(gè)扼流圈，它的電感在所說(shuō)的電流范圍內(nèi)逐漸地改變；和，與所說(shuō)的間隙串聯(lián)地并且在所說(shuō)的間隙和所說(shuō)的電容器之間連接所說(shuō)的扼流圈。
16.權(quán)利要求15的方法，其特征在于所說(shuō)的電感按反比于所說(shuō)的焊接電流的一個(gè)大致直線變化。
17.權(quán)利要求15的方法，其特征在于所說(shuō)的扼流圈包括一個(gè)繞組，并且包括如下步驟引導(dǎo)至少50安培的焊接電流穿過(guò)所說(shuō)的繞組并且穿過(guò)所說(shuō)的間隙。
18.一種用于直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈，包括一個(gè)高導(dǎo)磁率鐵心，它的一個(gè)區(qū)域的橫截面形狀有兩個(gè)分開(kāi)的邊緣，并且在所說(shuō)的區(qū)域內(nèi)有一個(gè)空氣間隙，所說(shuō)的空氣間隙至少對(duì)于一部分所說(shuō)的邊緣之間的距離有一個(gè)逐漸改變的寬度。
19.權(quán)利要求18的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的空氣間隙在所說(shuō)的分開(kāi)的邊緣之間有大體上金剛石形狀的橫截面。
20.權(quán)利要求19的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的扼流圈包括一個(gè)傳導(dǎo)焊接電流的繞組，確定所說(shuō)的繞組和鐵心的大小，以防止在至少約100安培的焊接電流下發(fā)生飽和。
21.權(quán)利要求20的輸出扼流圈，其特征在于所說(shuō)的扼流圈包括一個(gè)傳導(dǎo)焊接電流的繞組，確定所說(shuō)的繞組和鐵心的大小，以防止在至少約100安培的焊接電流下發(fā)生飽和。
全文摘要
一種用于直流電弧焊機(jī)的輸出扼流圈,它包括一個(gè)高導(dǎo)磁率的鐵心,并具有由第一和第二磁極片確定的一個(gè)控制電感的空氣間隙,第一和第二磁極片終止在相互面對(duì)的第一和第二表面,每個(gè)磁極片都有兩個(gè)分開(kāi)的邊緣和一個(gè)中間區(qū),所說(shuō)的表面從所說(shuō)的中間區(qū)開(kāi)始向每個(gè)所說(shuō)的邊緣收縮以便為所說(shuō)的間隙產(chǎn)生一個(gè)特定的橫截面形狀,其中所說(shuō)的扼流圈足夠大,可攜帶至少約100安培的焊接電流。
文檔編號(hào)H01F3/14GK1253056SQ9912365
公開(kāi)日2000年5月17日 申請(qǐng)日期1999年11月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月2日
發(fā)明者凱斯·萊昂·克拉克, 布萊恩·凱斯·豪索爾 申請(qǐng)人:林肯環(huán)球有限公司