溶接トランス
【課題】この発明はインバータ式抵抗溶接機用の溶接トランスにおいて、制御周波数を上げると最大電流が低下する問題を解決している。小型化、省エネ化の対応可能とするインバータ式抵抗溶接機用の溶接トランスを提案する。
【解決手段】１次巻線は巻線銅板を積層した薄型構造としているため、２次巻線の冷却水通路により大きな冷却効果がある。そのため、２次巻線の上下に１次巻線を重ねることができる。２枚の２次巻線用銅板が近接し、インダクタンスを極めて小さくする構造としている。また、トランス部と制御部を合体した構造としている。さらに、折り曲げ構造の１次巻線を使用したことにより、インダクタンスを小さく押さえ、溶接トランスの全体構造をコンパクトにしている。
【解決手段】１次巻線は巻線銅板を積層した薄型構造としているため、２次巻線の冷却水通路により大きな冷却効果がある。そのため、２次巻線の上下に１次巻線を重ねることができる。２枚の２次巻線用銅板が近接し、インダクタンスを極めて小さくする構造としている。また、トランス部と制御部を合体した構造としている。さらに、折り曲げ構造の１次巻線を使用したことにより、インダクタンスを小さく押さえ、溶接トランスの全体構造をコンパクトにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にインバータ式抵抗溶接機に使用される溶接トランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインバータ式抵抗溶接機に使用される溶接トランスは、図５に示されている。この従来の溶接トランスは、トランス部Ｔｒと整流部Ｒｃとから構成されている。
【０００３】
従来の溶接トランスのトランス部Ｔｒを、図を使って説明する。
図５において、符号１と２は、それぞれ２次巻線を示している。符号３は、１次巻線を示している。１次巻線３は複数個が使用されている。複数個の１次巻線に、それぞれ同じ符号３が付されている。１次巻線３は、その横断面が円形または四角形の銅線からなる。この銅線の外周面には、よく知られた絶縁被膜が設けられている。１次巻線３は、図６（ａ）にも示されている。
【０００４】
２次巻線１、２は、長さ方向に沿う冷却水通路（図示せず）を有している。この冷却水通路は、２次巻線１、２の各々に設けられた貫通孔である。上記各冷却水通路に、２次巻線１、２を冷却するための冷却水が流される。図示を省略したが、２次巻線１、２の各冷却水通路にそれぞれ配管が接続されているので、配管用の継手やチューブが多くなり、構成が煩雑になる。
【０００５】
複数個の１次巻線３と２次巻線１、２とは重ねられてコア４に組み込まれている。上記冷却水通路を流れる冷却水によって１次巻線３も冷却される。１次巻線３の冷却効率を高めるために次のようにしている。すなわち、複数個の１次巻線３は、一方の２次巻線１の両側と他方の２次巻線２の両側とにそれぞれ配置されている。すなわち、１次巻線３、２次巻線１、１次巻線３、１次巻線３、２次巻線２、１次巻線３の順番で重ねられている。
【０００６】
整流部Ｒｃは、複数個の２次側電極７とダイオード６とを有している。複数個の２次側電極７とダイオード６とは、重ねられている。これらは、２枚の押え板５により上下から挟み付けられ、固定ねじ３４により固定されている。複数個の２次側電極７は、それぞれ連結導体８を介してトランス部Ｔｒの２次巻線１、２に連結されている。ダイオード６と２次側電極７の側面に、板状の２次側端子３０が配置されている。
【０００７】
図１５（b）に、図５に示す従来の溶接トランスにおける電流の流れを矢印９で示している。電流は、各２次巻線１、２からそれぞれダイオード６及び銅板３０ａを経て２次側端子３０に流れる。
【０００８】
従来の溶接トランスは、図５に示すように、トランス部Ｔｒの、２つの２次巻線１と２との間に複数個の１次巻線３が存在している。このため、２次巻線１と２との間の距離Ｈが大きくなっている。
【０００９】
また、従来の溶接トランスは、トランス部Ｔｒと整流部Ｒｃとを連結導体８により連結した構成である。トランス部Ｔｒと整流部Ｒｃとが分離した構成である。このため、図５に示すように、トランス部Ｔｒと整流部Ｒｃとの間の距離Ｆが大きくなっている。
【００１０】
上記距離ＨとＦが大きいことにより、図３に示すように、溶接機に接続して使用したとき、次の欠点が生じている。すなわち、図３に示す、溶接トランスの等価回路のインダクタンスＬ1a、Ｌ１bの数値が大きくなる。
【００１１】
図７（a）は従来の溶接トランスの通常の周波数の１次電流の波形を示す波形図である。図７（b）はその従来の溶接トランスの高い周波数の１次電流の波形を示す波形図である。
【００１２】
溶接トランスの等価回路のインダクタンスＬ1a、Ｌ１bの数値が大きくなると次の問題が生じる。すなわち、溶接トランスの使用時に制御周波数をあげたとき、１次電流波形が図７（b）に示すようになり、電流の立ち上がりが不十分である。このため、所望の最大電流が得られないという問題がある。
【００１３】
溶接トランスにおける各構成や技術については、従来から次のようなことが知られている。すなわち、
（１）１次巻線や２次巻線として銅板を用いた構成（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。しかし、ここでは溶接トランスで重要な発熱防止のための冷却に関する構成が明記されていない。
（２）１次巻線、２次巻線、２次巻線、１次巻線の順に配列し、２枚の２次巻線の上部と下部に１次巻線を配置する構成（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。しかし、この構成は、１次巻線の積層の詳細は不明瞭である。この構成から、薄い厚さで多くの巻数の形成を可能にする技術（本発明の特徴）を導くことは、容易ではない。
（３）２次巻線を整流部側に延長し、その延長部にダイオードを配置する構成（例えば、特許文献３、特許文献７参照）。
（４）金属板によりコイルを形成する技術（例えば、特許文献５、特許文献６参照）。
（５）銅板からなるコイルに冷却液通路を形成する構成（例えば、特許文献６参照）。しかし、この冷却液通路を形成する構成は、流通路が複雑であり、冷却液の流通管理が面倒である。
（６）同一平面上に、巻数１ターンの板状コイルを複数列形成する技術（例えば、特許文献８参照）。
（７）複数の板状コイルを直列又は並列に組み合わせて接続する技術（例えば、特許文献８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−２２３３２０号公報
【特許文献２】特開２００２―１７５９２２号公報
【特許文献３】実開昭６３−１８２６８７号公報
【特許文献４】実開昭５６−１２６８２８号公報
【特許文献５】特開２００３−２６４１１０号公報
【特許文献６】実開平０６−１７２１４号公報
【特許文献７】特開昭５２−５３７４５号公報
【特許文献８】特開平０３−６６１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来の溶接トランスには、次のような解決すべき課題がある。すなわち、さらなる要望の小型化および、省エネルギ対応ができない。つまり、制御周波数をあげると、図７（b）に示すように最大電流が低下する。また、１次巻線や２次巻線を、より効率的に冷却するための対策がなされていない。
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、制御周波数を上げても所望の最大電流が保持でき、小型化および、省エネルギ対応ができる溶接トランスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成１〉
１次巻線と２次巻線とをコアに組み込んだトランス部と、前記２次巻線に接続されるダイオードを含む整流部とを備えた溶接トランスにおいて、前記１次巻線は、銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に巻数が複数ターン配列された板状コイルが形成され、前記板状コイルの側縁部が折り曲げられた形状とされ、前記板状コイルの複数枚が積層されて各一端が直列に接続された１次巻線用銅板で構成され、前記２次巻線は、銅板１枚にスリットを設けて板状コイルが形成され、前記板状コイル内に冷却水通路が形成されて構成され、前記ダイオードは、前記２次巻線の一部が前記コアの外側に突出した延出部に直接載置され、前記１次巻線と前記２次巻線は、それぞれ複数個が用いられ、１次巻線、２次巻線、２次巻線、１次巻線の順に重ね合わせて前記コアに組み込まれ、重ね合わされた前記２個の２次巻線の各前記冷却水通路は、前記２次巻線の中央部において互いに連通されて一つの水路として構成されたことを特徴とする溶接トランス。
【００１８】
〈構成２〉
１次巻線と２次巻線とをコアに組み込んだトランス部と、前記２次巻線に接続されるダイオードを含む整流部とを備えた溶接トランスにおいて、前記１次巻線は、銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に１ターンのコイルが複数列配置された板状コイルが形成され、前記板状コイルの２枚が積層されて各中間端子が直列に接続されて複数列の２ターンの板状コイルが形成され、前記複数列の２ターンの板状コイルの各側縁部が折り曲げられた形状とされた１次巻線用銅板で構成され、前記２次巻線は、銅板にスリットを設けて板状コイルとされ、かつ前記銅板内に冷却水通路が形成されて構成され、前記ダイオードは、前記２次巻線の一部が前記コアの外側に突出した延出部に直接載置され、前記１次巻線と前記２次巻線は、それぞれ複数個が用いられ、１次巻線、２次巻線、２次巻線、１次巻線の順に重ね合わせて前記コアに組み込まれたことを特徴とする溶接トランス。
【００１９】
〈構成３〉
１次巻線と２次巻線とをコアに組み込んだトランス部と、前記２次巻線に接続されるダイオードを含む整流部とを備えた溶接トランスにおいて、前記１次巻線は、銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に巻数が複数ターン配列された板状コイルが形成され、前記板状コイルの側縁部が折り曲げられた形状とされ、前記板状コイルの複数枚が積層されて各一端が直列に接続されて構成された複数ターンの１次巻線用銅板と、銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に１ターンのコイルが複数列配置された板状コイルが形成され、前記板状コイルの２枚が積層されて各中間端子が直列に接続されて複数列の２ターンの板状コイルが形成され、前記複数列の２ターンの板状コイルの各側縁部が折り曲げられた形状とされて構成された２ターンの１次巻線用銅板とを組み合わせて構成され、前記２次巻線は、銅板にスリットを設けて板状コイルとされ、かつ前記銅板内に冷却水通路が形成されて構成され、前記ダイオードは、前記２次巻線の一部が前記コアの外側に突出した延出部に直接載置され、前記１次巻線と前記２次巻線は、それぞれ複数個が用いられ、１次巻線、２次巻線、２次巻線、１次巻線の順に重ね合わせて前記コアに組み込まれたことを特徴とする溶接トランス。
【発明の効果】
【００２０】
〈構成１の効果〉
銅板製の２枚の２次巻線を直接重ね合わせて２次巻線間距離Ｈを小さくできる。このため、インダクタンスＬ１ａが小さくなり、高い周波数でも出力電流が低下しない。
１次巻線の側縁部を折り曲げた形状とすることにより、トランス部と整流部との間の距離Ｆを小さくできる。このため、溶接トランスの等価回路のインダクタンスＬ１a、
Ｌ１bが小さくなり、溶接トランス全体の大きさを、より小型化できる。
１次巻線は、多数の銅板を積層して構成され、各端子を、直列あるいは並列に接合できる形状とされている。これらの端子を任意に接続することにより、必要に応じて、巻数の異なる１次巻線を、厚さを厚くすることなく構成できる。
２個の２次巻線の各冷却水通路が２次巻線の中央部において互いに連通されて一つの水路として構成されている。このため、冷却水通路に冷却媒体を流通させる機構を簡素化できる。
〈構成２の効果〉
構成１の効果と同様の効果を奏する。さらに、多くの巻数を必要とする中で各端子を適宜、直列あるいは並列に接続することで、巻数の種類を種々変化させることが可能である。このため、一つのトランスで各種の入力電圧に対応することができ、出力電流の大きさのコントロールが可能である。
〈構成３の効果〉
構成１および構成２の効果と同様の効果を奏する。さらに、１次巻線を、巻数の異なる異種の１次巻線を組み合わせて構成したことにより、巻線数の種類を種々増やすことができる。この結果、種々の出力電圧を得ることができる。また広い範囲の入力電圧にも対応できる。一つの溶接トランスで各種の入力電圧に対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１の溶接トランスの概要を示す斜視図である。
【図２】（a）は実施例２の溶接トランスを分解して示す斜視図、（b）は実施例２で使用される１次巻線を示す正面図である。
【図３】溶接トランスの等価回路図である。
【図４】（a）は実施例１で使用される１次巻線用銅板を示す斜視図、（b）は同１次巻線用銅板を分解して示す斜視図である。
【図５】従来の溶接トランスを示す斜視図である。
【図６】（a）は従来の溶接トランスで使用される１次巻線を示す斜視図、（b）は実施例１で使用される１次巻線を示す斜視図である。
【図７】（a）は従来の溶接トランスの通常の周波数の１次電流の波形を示す波形図、（b）はその従来の溶接トランスの高い周波数の１次電流の波形を示す波形図、（c）は本発明の溶接トランスの通常の周波数の１次電流の波形を示す波形図、（d）はその本発明の溶接トランスの高い周波数の１次電流の波形を示す波形図である。
【図８】本発明の溶接トランスで使用される、２個の２次巻線を示す図であり、（a）は２個の２次巻線の一方を示す平面図、（b）は２個の２次巻線の他方を示す平面図、（c）は２個の２次巻線を、Ａ-Ａ線に絶縁板を沿わせて重ね合わせた状態を示す断面図である。
【図９】実施例１で使用される、２枚の１次巻線用銅板を示す図であり、（a）は２枚の１次巻線用銅板の一方を示す平面図、（b）は２枚の１次巻線用銅板の他方を示す平面図、（c）はその２枚の１次巻線用銅板を重ねた状態を示す平面図である。
【図１０】（a）は従来の溶接トランスの２４ターンの１次巻線の結線構成を示す結線図、（b）は本発明の溶接トランスの２４ターンの１次巻線の結線構成を示す結線図、（c）は本発明の溶接トランスの４４ターンの１次巻線の結線構成を示す結線図、（d）は本発明の溶接トランスの６４ターンの１次巻線の結線構成を示す結線図、（e）は本発明の溶接トランスの１６ターンの１次巻線の結線構成を示す結線図である。
【図１１】実施例２の溶接トランスを示す斜視図である。
【図１２】実施例２の溶接トランスで使用される２個の１次巻線を示す斜視図である。
【図１３】実施例２の１次巻線を構成する１次巻線用銅板の一例を示す斜視図である。
【図１４】実施例２の１次巻線を構成する１次巻線用銅板の他の例を示す斜視図である。
【図１５】（a）は図１、図１１に示す本発明の溶接トランスにおける電流の流れを示す説明図、（b）は図５に示す従来の溶接トランスにおける電流の流れを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は実施例１の溶接トランスの概要を示している。
実施例１の溶接トランスは、図１に示すように、トランス部Ｔｒとインバータ制御部の整流部Ｒｃとから構成されている。
【００２４】
トランス部Ｔｒは、１次巻線１０と２個の２次巻線１１、１２とがコア４に組み込まれて構成されている。１次巻線と２次巻線は、１次巻線１０、２次巻線１１、２次巻線１２、１次巻線１０の順に重ね合わせてコア４に組み込まれている。
【００２５】
整流部Ｒｃは、２次巻線１１、１２に接続されるダイオード６と２次側電極７とを有している。ダイオード６は、２次巻線１１、１２の一部がコア４の外側に突出した延出部に直接載置されている。
【００２６】
ダイオード６と２次側電極７は、２次巻線１１、１２の前記延出部と共に、重ねられて２枚の押え板５により上下から挟み付けられ、固定ねじ３４により固定されている。ダイオード６と２次側電極７の側面に、板状の２次側端子３０が配置されている。
【００２７】
図１５（ａ）に、図１に示す実施例１の溶接トランスにおける電流の流れを矢印９で示している。電流は、各２次巻線１１、１２からそれぞれダイオード６を経て２次側端子３０に流れる。
【００２８】
１次巻線１０は、図６（ｂ）に示されるように、複数の１次巻線用銅板１３を積層して構成されている。１次巻線用銅板１３の具体例を、図４を使って説明する。
【００２９】
図４（ａ）は、１次巻線１０の一部を構成する１次巻線用銅板１３を示している。図４（ｂ）は１次巻線用銅板１３を上下に分解した状態を示している。１次巻線用銅板１３は、２枚の１次巻線用銅板１３Ａ、１３Ｂを重ね合わせて構成されている。２枚の１次巻線用銅板１３Ａ、１３Ｂは、巻数が８ターンの１次巻線用銅板１３を構成する。
【００３０】
１次巻線用銅板１３Ａは、次のように構成される。先ず、図４（ａ）に示されるように、１枚目の平面四角形の銅板を、その外縁部に沿って１mm程度のスリットで分割する。この分割により、巻数が４ターンの板状コイルとなる１次巻線用銅板１３Ａを形成する。この１次巻線用銅板１３Ａの両端部を、巻き終わり端部４１と中間端部４２とする。
【００３１】
次に、２枚目の平面四角形の銅板を、その外縁部に沿って１mm程度のスリットで分割する。この分割により、巻数が４ターンの板状コイルとなる１次巻線用銅板１３Ｂを形成する。この１次巻線用銅板１３Ｂの両端部を、巻き終わり端部４３と中間端部４４とする。
【００３２】
１次巻線用銅板１３Ａと１次巻線用銅板１３Ｂとは重ね合わされる。このとき、中間端部４２と中間端部４４は合致し、溶接などで結合される。また、巻き終わり端部４１と巻き終わり端部４３は、同一平面上で所定の間隔を置いて並列に配置される。これで、巻数の合計が８ターンの１次巻線用銅板１３が構成される。
【００３３】
つまり、２枚の銅板の厚さで８ターンの１次巻線用銅板１３が得られることになる。これは、従来構造の、銅板１枚で１ターンの巻数とするのに比較すると１／４の厚さでよいこととなる。
【００３４】
なお、従来、１次巻線として銅板を用いる場合は複数枚積層された銅板と銅板との間に絶縁板を配置している。本発明の１次巻線１０は、前記絶縁板を設ける代わりに、積層される複数の銅板のそれぞれに絶縁性の塗装を施すことにより、全体構造の厚さを薄く構成できる。
【００３５】
本発明では図１、図４（ａ）、図６（ｂ）等に示すように、１次巻線銅板１３に各端子が設けられている。これらの各端子の接続を変えることにより、巻線数を変えることができる。その結果、所望の出力電圧が得られる。
【００３６】
１次巻線の巻線数は、１枚の銅板で４ターンの巻数とすることに限定されない。必要に応じて、巻線数を自由に設定可能である。巻線数の種類を増やす手段として、前述の１次巻線銅板１３により構成された１次巻線の他に、図９に示す１次巻線銅板４５により構成された１次巻線を使用するという手段がある。
【００３７】
図９は、１次巻線１０の一部を構成する１次巻線用銅板４５を示している。１次巻線用銅板４５は、２種の１次巻線用銅板４５Ａと１次巻線用銅板４５Ｂとから巻数が２ターンで４列に構成されている。
【００３８】
１次巻線用銅板４５Ａは、図９（ａ）に示されるように構成されている。すなわち、１枚の銅板にスリットを設けて同一平面上に１ターンの巻数を並列で４個配列している形状とされる。１次巻線用銅板４５Ａには、４つの中間端子４６と４つの出力端子４８とが設けられている。
【００３９】
また、１次巻線用銅板４５Ｂは、図９（ｂ）に示されるように構成されている。すなわち、他方の１枚の銅板にスリットを設けて同一平面上に１ターンの巻数が並列で４個配列している形状とされる。１次巻線用銅板４５Ｂには、４つの中間端子４７と４つの出力端子４９とが設けられている。
【００４０】
２つの１次巻線用銅板４５Ａと４５Ｂは重ね合わされる。このとき、４つの各中間端子４６と４７がそれぞれ向かい合うように、予め形成されている。１次巻線用銅板４５Ａの４つの出力端子４８と１次巻線用銅板４５Ｂの出力端子４９とは、それぞれ同一平面上に配列するように形成されている。
【００４１】
図９（ｃ）に示されるように、１次巻線用銅板４５Ａと１次巻線用銅板４５Ｂとは、重ね合わされて４つの各中間端子４６と中間端子４７が溶接などにより結合される。こうして、１次巻線用銅板４５Ａと１次巻線用銅板４５Ｂは、直列に接続されて２ターンの巻数を４列形成した１次巻線用銅板４５を構成している。本発明の１次巻線１０は、積層される各銅板間に絶縁板を設ける代わりに、銅板のそれぞれに絶縁性の塗装を施すことにより、厚さを薄く構成できる。
【００４２】
このように構成された２ターンの１次巻線用銅板４５は、前述した８ターンの１次巻線用銅板１３の代替として一部または全部に用いられる。この１次巻線用銅板４５は出力端子４８、４９が設けられているので、巻線数の種類を任意に増やすことができる。この結果、所望の出力電圧を得ることができる。
【００４３】
また広い範囲の入力電圧にも対応できる。従来は、数種類の入力電圧に対し、それぞれ専用で溶接トランスを製作していた。しかし、本発明の溶接トランスは、一つの溶接トランスで各種の入力電圧に対応可能である。
【００４４】
図８は、本発明の溶接トランスで使用される、２個の２次巻線１１、１２を示している。図８（a）は一方の２次巻線１１を示している。図８（b）は他方の２次巻線１２を示している。図８（c）は２個の２次巻線１１、１２を、Ａ-Ａ線に絶縁板３３を沿わせて重ね合わせた状態を示している。
【００４５】
２個の２次巻線１１、１２は、それぞれ平面が四角形の銅板により構成されている。２次巻線１１、１２は、それぞれの銅板毎にスリット及び開口部を設けて巻数が１ターンの板状コイルに形成されている。２次巻線１１と１２は、それぞれ巻数が１ターンに形成されている。
【００４６】
２次巻線１１と１２には、図８（a）、図８（b）に示されるように、それぞれ外縁に沿う冷却水通路１４が設けられている。重ね合わされた２個の２次巻線１１、１２の各冷却水通路１４は、各２次巻線の中央部において互いに連通されて一つの水路として構成されている。
【００４７】
図８（a）、図８（b）に示される２次側端子３１、３２は、センタータップとしていずれか１つが使用される。
【００４８】
２個の２次巻線１１、１２の各冷却水通路が２次巻線の中央部において互いに連通されて一つの水路として構成されていることにより、冷却水通路１４に冷却媒体を流通させる機構を簡略化できる。なお、冷却水通路１４に流通させる冷却媒体は、一般的には水を用いる。冷却媒体は冷却効果の高い流体であれば、水以外の媒体でもよい。
【００４９】
実施例１の溶接トランスは、１次巻線１０と２次巻線１１と１２を板状コイルとしたことにより、重ねられたとき接触面積が広い。従って、冷却水通路１４の冷却媒体による冷却効果が増大する。
【００５０】
さらに、１次巻線１０と２次巻線１１、１２を重ねる順序を、１次巻線１０、２次巻線１１、２次巻線１２、１次巻線１０の順となることを可能としている。そのため、２次巻線１１、１２の銅板間の距離Ｈが小さくなり、等価回路のＬ１a、
Ｌ１bを極めて小さくできる。
【００５１】
また、実施例１の溶接トランスは、２次側電極を、２次巻線の一部がコアの外側に突出した延出部により構成し、ダイオードを延出部の外面に直接載置している。このため、図５に示される連結導体８を使用する必要がなくなり、トランス部Ｔｒと整流部Ｒｃ間の距離Ｆが小さくなっている。このため、等価回路のＬ１a、
Ｌ１bを小さくできる。
【実施例２】
【００５２】
図２（ａ）は実施例２の溶接トランスの概要を示している。図２（b）は実施例２で使用される１次巻線１０を示している。図１１は実施例２の溶接トランスを示している。図１１には、１次巻線１０の取付状態を明示するために、２つのコア４のうち、同図の手前側のコアを外した状態で示している。図１２は図１１に示された２個の１次巻線１０を示しており、２次巻線１１、１２の上下に配置される状態で示されている。図１３は実施例２の１次巻線１０の一部を構成する１次巻線用銅板１３を示している。図１４は実施例２の１次巻線１０の一部を構成する１次巻線用銅板４５を示している。これらの図には図１と同一部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５３】
実施例２の溶接トランスは、図２、図１１に示すように、トランス部Ｔｒとインバータ制御部の整流部Ｒｃとから構成されている。トランス部Ｔｒと整流部Ｒｃの側面からアルミニウム製の枠体１６、１７が嵌め込まれて取り付けられる。
【００５４】
実施例２の溶接トランスは、１次巻線１０を構成する板状コイルの側縁部が折り曲げられた形状とされている点が実施例１の溶接トランスと相違している。
【００５５】
実施例２の溶接トランスの１次巻線１０は、巻数が８ターンの１次巻線と巻数が２ターンの１次巻線とを組み合わせて構成されている。また、図２（a）の符号３０、３１は、それぞれ２次側端子を示している。
【００５６】
巻数が８ターンの１次巻線用銅板１３は、２枚の１次巻線用銅板１３Ｃ、１３Ｄを重ね合わせて構成されている。巻数が２ターンの１次巻線用銅板４５は、２枚の１次巻線用銅板４５Ｃ、４５Ｄを重ね合わせて構成されている。巻数の異なる１次巻線用銅板１３と１次巻線用銅板４５とを適当に組み合わせることにより、所望の１次巻線１０を構成できる。
【００５７】
図１３に示された１次巻線用銅板１３は、２種の１次巻線用銅板１３Ｃ、１３Ｄを重ねた形に構成されている。１次巻線用銅板１３Ｃは、図４（ｂ）に示した１次巻線用銅板１３Ａと同様形状の銅板の各側縁部を折り曲げた形状とされている。また、１次巻線用銅板１３Ｄは、図４（ｂ）に示した１次巻線用銅板１３Ｂと同様形状の銅板の各側縁部を折り曲げた形状とされている。
【００５８】
１次巻線用銅板１３Ｃの両端部は、それぞれ巻き終わり端部４１と中間端部（図示せず）とされている。１次巻線用銅板１３Ｄの両端部は、それぞれ巻き終わり端部４３と中間端部（図示せず）とされている。１次巻線用銅板１３Ｃ、１３Ｄの各中間端部はそれぞれ溶接などで結合されている。１次巻線用銅板１３Ｃの巻き終わり端部４１と１次巻線用銅板１３Ｄの巻き終わり端部４３とは、同一平面上で所定の間隔を置いて並列配置されている。
【００５９】
また、図１４に示す１次巻線用銅板４５は、２枚の１次巻線用銅板４５Ｃ、４５Ｄを重ねた形に構成されている。１次巻線用銅板４５は、図９（ａ）に示した１次巻線用銅板４５Ａと同様形状の銅板の各側縁部を折り曲げた形状とされている。また、１次巻線用銅板４５Ｄは、図９（ｂ）に示した１次巻線用銅板４５Ｂと同様形状の銅板の各側縁部を折り曲げた形状とされている。１次巻線用銅板４５Ｃ、４５Ｄの各出力端子４８、４９は、同一平面上で所定の間隔を置いて並列されている。
【００６０】
実施例２の、２種の１次巻線用銅板１３、４５は、図２（ｂ）に示されるように積層された形状となっている。このとき、折り曲げ幅寸法が順次小さくなり底面で密着する構成とされている。このような曲げ形状の１次巻線用銅板１３、４５により１次巻線１０を構成することにより、実施例１のものと比べて更にトランス部Ｔｒと整流子Ｒｃ間の距離Ｆが小さくなる。このため、等価回路のＬ１a、
Ｌ１bを小さくすると同時に、溶接トランス全体の大きさも一層小型化するものである。
【００６１】
実施例２の溶接トランスの１次巻線１０は、積層される各銅板間に絶縁板を設ける代わりに、銅板のそれぞれに絶縁性の塗装を施すことにより、全体構造の厚さを薄く構成できる。
【００６２】
図７（a）は従来の溶接トランスの通常の周波数の１次電流の波形を示している。図７（b）はその従来の溶接トランスの高い周波数の１次電流の波形を示している。図７（c）は本発明の溶接トランスの通常の周波数の１次電流の波形を示している。図７（d）はその本発明の溶接トランスの高い周波数の１次電流の波形を示している。
【００６３】
前述した従来の溶接トランスでは、周波数が高くなると、図７（ｂ）に示す立ち上がり波形が図７（ａ）の立ち上がり波形とは異なってくるという不具合がある。それは、先に説明したとおり、電流の立ち上がりが不完全となって、最大電流が得られないという課題をもたらす。
【００６４】
本発明の溶接トランスによれば、制御周波数を高めても図７（d）に示す立ち上がり波形が図７（ｃ）の波形と同様な高さの波形となるので、最大電流を確保できる。したがって、最大電流が得られないという上記課題を解決する。
これは、図３に示す等価回路のＬ１a、 Ｌ１bが小さくなると、立ち上がりの勾配が直角に近づき、立ち上がりを良くするためである。ここで、従来の周波数とはおおよそ１０００Ｈz未満であり、高い周波数とは、おおよそ５０００Ｈｚ以上である。
【００６５】
図1０(a)は、従来の溶接トランスの１次巻線が２４ターンの事例を示す。図1０（b）〜（e）は、本発明の溶接トランスの１次巻線がそれぞれ１６〜６４ターンの各事例を示す。本発明の溶接トランスの１次巻線は、巻数変換が簡単にできる。
【００６６】
このように、広い範囲での巻数変換を可能にしているのは、１次巻線１０を、８ターンの１次巻線を３個と２ターンの１次巻線を４個とを組み合わせた構成としたことによる。そして、これらの１次巻線１０を、２次巻線１１、１２の上下にそれぞれ配置しているからである。
【００６７】
また、図1０（b）、（c）、（e）に示しているように、２ターンの１次巻線と８ターンの１次巻線とを並列に結線したものを採用すれば、発熱や電流損失を最小限に押さえた構造とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の溶接トランスを使用することにより、インバータ式抵抗溶接機では、大電流の使用でも、巻線の温度上昇を容易に防止できる。また、コンパクトで、高品質で、かつ、各種電圧に対応可能な溶接トランスとして供給できる。また、容量違いの巻線構成を容易にしている。また、本発明の実施例によれば、前述した従来の溶接トランスと比較して重量を約４０％低減できる。軽量化による、溶接ロボットへの搭載の利点も大きい。
【符号の説明】
【００６９】
１ 従来の２次巻線
２ 従来の２次巻線
３ 従来の１次巻線
４ コア
５ 押さえ板
６ ダイオード
７ ２次側電極
８ 連結導体
１０ １次巻線
１１ ２次巻線
１２ ２次巻線
１３ １次巻線用銅板
１４ 冷却水通路
１５ 押さえバネ
１６ 枠体
１７ 枠体
３０ ２次側端子
３１ ２次側端子（センタータップ）
３２ ２次側端子（センタータップ）
３３ 絶縁板
３４ 固定ねじ
４１ 巻き終わり端部
４２ 中間端部
４３ 巻き始め端部
４４ 中間端部
４５ １次巻線用銅板
４６ 中間端部
４７ 中間端部
４８ 出力端子
４９ 出力端子
Ｔ１ 周期
Ｔ２ 周期
Ｔｒ トランス部
Ｒｃ 整流部
Ｗ 溶接機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にインバータ式抵抗溶接機に使用される溶接トランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインバータ式抵抗溶接機に使用される溶接トランスは、図５に示されている。この従来の溶接トランスは、トランス部Ｔｒと整流部Ｒｃとから構成されている。
【０００３】
従来の溶接トランスのトランス部Ｔｒを、図を使って説明する。
図５において、符号１と２は、それぞれ２次巻線を示している。符号３は、１次巻線を示している。１次巻線３は複数個が使用されている。複数個の１次巻線に、それぞれ同じ符号３が付されている。１次巻線３は、その横断面が円形または四角形の銅線からなる。この銅線の外周面には、よく知られた絶縁被膜が設けられている。１次巻線３は、図６（ａ）にも示されている。
【０００４】
２次巻線１、２は、長さ方向に沿う冷却水通路（図示せず）を有している。この冷却水通路は、２次巻線１、２の各々に設けられた貫通孔である。上記各冷却水通路に、２次巻線１、２を冷却するための冷却水が流される。図示を省略したが、２次巻線１、２の各冷却水通路にそれぞれ配管が接続されているので、配管用の継手やチューブが多くなり、構成が煩雑になる。
【０００５】
複数個の１次巻線３と２次巻線１、２とは重ねられてコア４に組み込まれている。上記冷却水通路を流れる冷却水によって１次巻線３も冷却される。１次巻線３の冷却効率を高めるために次のようにしている。すなわち、複数個の１次巻線３は、一方の２次巻線１の両側と他方の２次巻線２の両側とにそれぞれ配置されている。すなわち、１次巻線３、２次巻線１、１次巻線３、１次巻線３、２次巻線２、１次巻線３の順番で重ねられている。
【０００６】
整流部Ｒｃは、複数個の２次側電極７とダイオード６とを有している。複数個の２次側電極７とダイオード６とは、重ねられている。これらは、２枚の押え板５により上下から挟み付けられ、固定ねじ３４により固定されている。複数個の２次側電極７は、それぞれ連結導体８を介してトランス部Ｔｒの２次巻線１、２に連結されている。ダイオード６と２次側電極７の側面に、板状の２次側端子３０が配置されている。
【０００７】
図１５（b）に、図５に示す従来の溶接トランスにおける電流の流れを矢印９で示している。電流は、各２次巻線１、２からそれぞれダイオード６及び銅板３０ａを経て２次側端子３０に流れる。
【０００８】
従来の溶接トランスは、図５に示すように、トランス部Ｔｒの、２つの２次巻線１と２との間に複数個の１次巻線３が存在している。このため、２次巻線１と２との間の距離Ｈが大きくなっている。
【０００９】
また、従来の溶接トランスは、トランス部Ｔｒと整流部Ｒｃとを連結導体８により連結した構成である。トランス部Ｔｒと整流部Ｒｃとが分離した構成である。このため、図５に示すように、トランス部Ｔｒと整流部Ｒｃとの間の距離Ｆが大きくなっている。
【００１０】
上記距離ＨとＦが大きいことにより、図３に示すように、溶接機に接続して使用したとき、次の欠点が生じている。すなわち、図３に示す、溶接トランスの等価回路のインダクタンスＬ1a、Ｌ１bの数値が大きくなる。
【００１１】
図７（a）は従来の溶接トランスの通常の周波数の１次電流の波形を示す波形図である。図７（b）はその従来の溶接トランスの高い周波数の１次電流の波形を示す波形図である。
【００１２】
溶接トランスの等価回路のインダクタンスＬ1a、Ｌ１bの数値が大きくなると次の問題が生じる。すなわち、溶接トランスの使用時に制御周波数をあげたとき、１次電流波形が図７（b）に示すようになり、電流の立ち上がりが不十分である。このため、所望の最大電流が得られないという問題がある。
【００１３】
溶接トランスにおける各構成や技術については、従来から次のようなことが知られている。すなわち、
（１）１次巻線や２次巻線として銅板を用いた構成（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。しかし、ここでは溶接トランスで重要な発熱防止のための冷却に関する構成が明記されていない。
（２）１次巻線、２次巻線、２次巻線、１次巻線の順に配列し、２枚の２次巻線の上部と下部に１次巻線を配置する構成（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。しかし、この構成は、１次巻線の積層の詳細は不明瞭である。この構成から、薄い厚さで多くの巻数の形成を可能にする技術（本発明の特徴）を導くことは、容易ではない。
（３）２次巻線を整流部側に延長し、その延長部にダイオードを配置する構成（例えば、特許文献３、特許文献７参照）。
（４）金属板によりコイルを形成する技術（例えば、特許文献５、特許文献６参照）。
（５）銅板からなるコイルに冷却液通路を形成する構成（例えば、特許文献６参照）。しかし、この冷却液通路を形成する構成は、流通路が複雑であり、冷却液の流通管理が面倒である。
（６）同一平面上に、巻数１ターンの板状コイルを複数列形成する技術（例えば、特許文献８参照）。
（７）複数の板状コイルを直列又は並列に組み合わせて接続する技術（例えば、特許文献８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−２２３３２０号公報
【特許文献２】特開２００２―１７５９２２号公報
【特許文献３】実開昭６３−１８２６８７号公報
【特許文献４】実開昭５６−１２６８２８号公報
【特許文献５】特開２００３−２６４１１０号公報
【特許文献６】実開平０６−１７２１４号公報
【特許文献７】特開昭５２−５３７４５号公報
【特許文献８】特開平０３−６６１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来の溶接トランスには、次のような解決すべき課題がある。すなわち、さらなる要望の小型化および、省エネルギ対応ができない。つまり、制御周波数をあげると、図７（b）に示すように最大電流が低下する。また、１次巻線や２次巻線を、より効率的に冷却するための対策がなされていない。
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、制御周波数を上げても所望の最大電流が保持でき、小型化および、省エネルギ対応ができる溶接トランスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成１〉
１次巻線と２次巻線とをコアに組み込んだトランス部と、前記２次巻線に接続されるダイオードを含む整流部とを備えた溶接トランスにおいて、前記１次巻線は、銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に巻数が複数ターン配列された板状コイルが形成され、前記板状コイルの側縁部が折り曲げられた形状とされ、前記板状コイルの複数枚が積層されて各一端が直列に接続された１次巻線用銅板で構成され、前記２次巻線は、銅板１枚にスリットを設けて板状コイルが形成され、前記板状コイル内に冷却水通路が形成されて構成され、前記ダイオードは、前記２次巻線の一部が前記コアの外側に突出した延出部に直接載置され、前記１次巻線と前記２次巻線は、それぞれ複数個が用いられ、１次巻線、２次巻線、２次巻線、１次巻線の順に重ね合わせて前記コアに組み込まれ、重ね合わされた前記２個の２次巻線の各前記冷却水通路は、前記２次巻線の中央部において互いに連通されて一つの水路として構成されたことを特徴とする溶接トランス。
【００１８】
〈構成２〉
１次巻線と２次巻線とをコアに組み込んだトランス部と、前記２次巻線に接続されるダイオードを含む整流部とを備えた溶接トランスにおいて、前記１次巻線は、銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に１ターンのコイルが複数列配置された板状コイルが形成され、前記板状コイルの２枚が積層されて各中間端子が直列に接続されて複数列の２ターンの板状コイルが形成され、前記複数列の２ターンの板状コイルの各側縁部が折り曲げられた形状とされた１次巻線用銅板で構成され、前記２次巻線は、銅板にスリットを設けて板状コイルとされ、かつ前記銅板内に冷却水通路が形成されて構成され、前記ダイオードは、前記２次巻線の一部が前記コアの外側に突出した延出部に直接載置され、前記１次巻線と前記２次巻線は、それぞれ複数個が用いられ、１次巻線、２次巻線、２次巻線、１次巻線の順に重ね合わせて前記コアに組み込まれたことを特徴とする溶接トランス。
【００１９】
〈構成３〉
１次巻線と２次巻線とをコアに組み込んだトランス部と、前記２次巻線に接続されるダイオードを含む整流部とを備えた溶接トランスにおいて、前記１次巻線は、銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に巻数が複数ターン配列された板状コイルが形成され、前記板状コイルの側縁部が折り曲げられた形状とされ、前記板状コイルの複数枚が積層されて各一端が直列に接続されて構成された複数ターンの１次巻線用銅板と、銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に１ターンのコイルが複数列配置された板状コイルが形成され、前記板状コイルの２枚が積層されて各中間端子が直列に接続されて複数列の２ターンの板状コイルが形成され、前記複数列の２ターンの板状コイルの各側縁部が折り曲げられた形状とされて構成された２ターンの１次巻線用銅板とを組み合わせて構成され、前記２次巻線は、銅板にスリットを設けて板状コイルとされ、かつ前記銅板内に冷却水通路が形成されて構成され、前記ダイオードは、前記２次巻線の一部が前記コアの外側に突出した延出部に直接載置され、前記１次巻線と前記２次巻線は、それぞれ複数個が用いられ、１次巻線、２次巻線、２次巻線、１次巻線の順に重ね合わせて前記コアに組み込まれたことを特徴とする溶接トランス。
【発明の効果】
【００２０】
〈構成１の効果〉
銅板製の２枚の２次巻線を直接重ね合わせて２次巻線間距離Ｈを小さくできる。このため、インダクタンスＬ１ａが小さくなり、高い周波数でも出力電流が低下しない。
１次巻線の側縁部を折り曲げた形状とすることにより、トランス部と整流部との間の距離Ｆを小さくできる。このため、溶接トランスの等価回路のインダクタンスＬ１a、
Ｌ１bが小さくなり、溶接トランス全体の大きさを、より小型化できる。
１次巻線は、多数の銅板を積層して構成され、各端子を、直列あるいは並列に接合できる形状とされている。これらの端子を任意に接続することにより、必要に応じて、巻数の異なる１次巻線を、厚さを厚くすることなく構成できる。
２個の２次巻線の各冷却水通路が２次巻線の中央部において互いに連通されて一つの水路として構成されている。このため、冷却水通路に冷却媒体を流通させる機構を簡素化できる。
〈構成２の効果〉
構成１の効果と同様の効果を奏する。さらに、多くの巻数を必要とする中で各端子を適宜、直列あるいは並列に接続することで、巻数の種類を種々変化させることが可能である。このため、一つのトランスで各種の入力電圧に対応することができ、出力電流の大きさのコントロールが可能である。
〈構成３の効果〉
構成１および構成２の効果と同様の効果を奏する。さらに、１次巻線を、巻数の異なる異種の１次巻線を組み合わせて構成したことにより、巻線数の種類を種々増やすことができる。この結果、種々の出力電圧を得ることができる。また広い範囲の入力電圧にも対応できる。一つの溶接トランスで各種の入力電圧に対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１の溶接トランスの概要を示す斜視図である。
【図２】（a）は実施例２の溶接トランスを分解して示す斜視図、（b）は実施例２で使用される１次巻線を示す正面図である。
【図３】溶接トランスの等価回路図である。
【図４】（a）は実施例１で使用される１次巻線用銅板を示す斜視図、（b）は同１次巻線用銅板を分解して示す斜視図である。
【図５】従来の溶接トランスを示す斜視図である。
【図６】（a）は従来の溶接トランスで使用される１次巻線を示す斜視図、（b）は実施例１で使用される１次巻線を示す斜視図である。
【図７】（a）は従来の溶接トランスの通常の周波数の１次電流の波形を示す波形図、（b）はその従来の溶接トランスの高い周波数の１次電流の波形を示す波形図、（c）は本発明の溶接トランスの通常の周波数の１次電流の波形を示す波形図、（d）はその本発明の溶接トランスの高い周波数の１次電流の波形を示す波形図である。
【図８】本発明の溶接トランスで使用される、２個の２次巻線を示す図であり、（a）は２個の２次巻線の一方を示す平面図、（b）は２個の２次巻線の他方を示す平面図、（c）は２個の２次巻線を、Ａ-Ａ線に絶縁板を沿わせて重ね合わせた状態を示す断面図である。
【図９】実施例１で使用される、２枚の１次巻線用銅板を示す図であり、（a）は２枚の１次巻線用銅板の一方を示す平面図、（b）は２枚の１次巻線用銅板の他方を示す平面図、（c）はその２枚の１次巻線用銅板を重ねた状態を示す平面図である。
【図１０】（a）は従来の溶接トランスの２４ターンの１次巻線の結線構成を示す結線図、（b）は本発明の溶接トランスの２４ターンの１次巻線の結線構成を示す結線図、（c）は本発明の溶接トランスの４４ターンの１次巻線の結線構成を示す結線図、（d）は本発明の溶接トランスの６４ターンの１次巻線の結線構成を示す結線図、（e）は本発明の溶接トランスの１６ターンの１次巻線の結線構成を示す結線図である。
【図１１】実施例２の溶接トランスを示す斜視図である。
【図１２】実施例２の溶接トランスで使用される２個の１次巻線を示す斜視図である。
【図１３】実施例２の１次巻線を構成する１次巻線用銅板の一例を示す斜視図である。
【図１４】実施例２の１次巻線を構成する１次巻線用銅板の他の例を示す斜視図である。
【図１５】（a）は図１、図１１に示す本発明の溶接トランスにおける電流の流れを示す説明図、（b）は図５に示す従来の溶接トランスにおける電流の流れを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は実施例１の溶接トランスの概要を示している。
実施例１の溶接トランスは、図１に示すように、トランス部Ｔｒとインバータ制御部の整流部Ｒｃとから構成されている。
【００２４】
トランス部Ｔｒは、１次巻線１０と２個の２次巻線１１、１２とがコア４に組み込まれて構成されている。１次巻線と２次巻線は、１次巻線１０、２次巻線１１、２次巻線１２、１次巻線１０の順に重ね合わせてコア４に組み込まれている。
【００２５】
整流部Ｒｃは、２次巻線１１、１２に接続されるダイオード６と２次側電極７とを有している。ダイオード６は、２次巻線１１、１２の一部がコア４の外側に突出した延出部に直接載置されている。
【００２６】
ダイオード６と２次側電極７は、２次巻線１１、１２の前記延出部と共に、重ねられて２枚の押え板５により上下から挟み付けられ、固定ねじ３４により固定されている。ダイオード６と２次側電極７の側面に、板状の２次側端子３０が配置されている。
【００２７】
図１５（ａ）に、図１に示す実施例１の溶接トランスにおける電流の流れを矢印９で示している。電流は、各２次巻線１１、１２からそれぞれダイオード６を経て２次側端子３０に流れる。
【００２８】
１次巻線１０は、図６（ｂ）に示されるように、複数の１次巻線用銅板１３を積層して構成されている。１次巻線用銅板１３の具体例を、図４を使って説明する。
【００２９】
図４（ａ）は、１次巻線１０の一部を構成する１次巻線用銅板１３を示している。図４（ｂ）は１次巻線用銅板１３を上下に分解した状態を示している。１次巻線用銅板１３は、２枚の１次巻線用銅板１３Ａ、１３Ｂを重ね合わせて構成されている。２枚の１次巻線用銅板１３Ａ、１３Ｂは、巻数が８ターンの１次巻線用銅板１３を構成する。
【００３０】
１次巻線用銅板１３Ａは、次のように構成される。先ず、図４（ａ）に示されるように、１枚目の平面四角形の銅板を、その外縁部に沿って１mm程度のスリットで分割する。この分割により、巻数が４ターンの板状コイルとなる１次巻線用銅板１３Ａを形成する。この１次巻線用銅板１３Ａの両端部を、巻き終わり端部４１と中間端部４２とする。
【００３１】
次に、２枚目の平面四角形の銅板を、その外縁部に沿って１mm程度のスリットで分割する。この分割により、巻数が４ターンの板状コイルとなる１次巻線用銅板１３Ｂを形成する。この１次巻線用銅板１３Ｂの両端部を、巻き終わり端部４３と中間端部４４とする。
【００３２】
１次巻線用銅板１３Ａと１次巻線用銅板１３Ｂとは重ね合わされる。このとき、中間端部４２と中間端部４４は合致し、溶接などで結合される。また、巻き終わり端部４１と巻き終わり端部４３は、同一平面上で所定の間隔を置いて並列に配置される。これで、巻数の合計が８ターンの１次巻線用銅板１３が構成される。
【００３３】
つまり、２枚の銅板の厚さで８ターンの１次巻線用銅板１３が得られることになる。これは、従来構造の、銅板１枚で１ターンの巻数とするのに比較すると１／４の厚さでよいこととなる。
【００３４】
なお、従来、１次巻線として銅板を用いる場合は複数枚積層された銅板と銅板との間に絶縁板を配置している。本発明の１次巻線１０は、前記絶縁板を設ける代わりに、積層される複数の銅板のそれぞれに絶縁性の塗装を施すことにより、全体構造の厚さを薄く構成できる。
【００３５】
本発明では図１、図４（ａ）、図６（ｂ）等に示すように、１次巻線銅板１３に各端子が設けられている。これらの各端子の接続を変えることにより、巻線数を変えることができる。その結果、所望の出力電圧が得られる。
【００３６】
１次巻線の巻線数は、１枚の銅板で４ターンの巻数とすることに限定されない。必要に応じて、巻線数を自由に設定可能である。巻線数の種類を増やす手段として、前述の１次巻線銅板１３により構成された１次巻線の他に、図９に示す１次巻線銅板４５により構成された１次巻線を使用するという手段がある。
【００３７】
図９は、１次巻線１０の一部を構成する１次巻線用銅板４５を示している。１次巻線用銅板４５は、２種の１次巻線用銅板４５Ａと１次巻線用銅板４５Ｂとから巻数が２ターンで４列に構成されている。
【００３８】
１次巻線用銅板４５Ａは、図９（ａ）に示されるように構成されている。すなわち、１枚の銅板にスリットを設けて同一平面上に１ターンの巻数を並列で４個配列している形状とされる。１次巻線用銅板４５Ａには、４つの中間端子４６と４つの出力端子４８とが設けられている。
【００３９】
また、１次巻線用銅板４５Ｂは、図９（ｂ）に示されるように構成されている。すなわち、他方の１枚の銅板にスリットを設けて同一平面上に１ターンの巻数が並列で４個配列している形状とされる。１次巻線用銅板４５Ｂには、４つの中間端子４７と４つの出力端子４９とが設けられている。
【００４０】
２つの１次巻線用銅板４５Ａと４５Ｂは重ね合わされる。このとき、４つの各中間端子４６と４７がそれぞれ向かい合うように、予め形成されている。１次巻線用銅板４５Ａの４つの出力端子４８と１次巻線用銅板４５Ｂの出力端子４９とは、それぞれ同一平面上に配列するように形成されている。
【００４１】
図９（ｃ）に示されるように、１次巻線用銅板４５Ａと１次巻線用銅板４５Ｂとは、重ね合わされて４つの各中間端子４６と中間端子４７が溶接などにより結合される。こうして、１次巻線用銅板４５Ａと１次巻線用銅板４５Ｂは、直列に接続されて２ターンの巻数を４列形成した１次巻線用銅板４５を構成している。本発明の１次巻線１０は、積層される各銅板間に絶縁板を設ける代わりに、銅板のそれぞれに絶縁性の塗装を施すことにより、厚さを薄く構成できる。
【００４２】
このように構成された２ターンの１次巻線用銅板４５は、前述した８ターンの１次巻線用銅板１３の代替として一部または全部に用いられる。この１次巻線用銅板４５は出力端子４８、４９が設けられているので、巻線数の種類を任意に増やすことができる。この結果、所望の出力電圧を得ることができる。
【００４３】
また広い範囲の入力電圧にも対応できる。従来は、数種類の入力電圧に対し、それぞれ専用で溶接トランスを製作していた。しかし、本発明の溶接トランスは、一つの溶接トランスで各種の入力電圧に対応可能である。
【００４４】
図８は、本発明の溶接トランスで使用される、２個の２次巻線１１、１２を示している。図８（a）は一方の２次巻線１１を示している。図８（b）は他方の２次巻線１２を示している。図８（c）は２個の２次巻線１１、１２を、Ａ-Ａ線に絶縁板３３を沿わせて重ね合わせた状態を示している。
【００４５】
２個の２次巻線１１、１２は、それぞれ平面が四角形の銅板により構成されている。２次巻線１１、１２は、それぞれの銅板毎にスリット及び開口部を設けて巻数が１ターンの板状コイルに形成されている。２次巻線１１と１２は、それぞれ巻数が１ターンに形成されている。
【００４６】
２次巻線１１と１２には、図８（a）、図８（b）に示されるように、それぞれ外縁に沿う冷却水通路１４が設けられている。重ね合わされた２個の２次巻線１１、１２の各冷却水通路１４は、各２次巻線の中央部において互いに連通されて一つの水路として構成されている。
【００４７】
図８（a）、図８（b）に示される２次側端子３１、３２は、センタータップとしていずれか１つが使用される。
【００４８】
２個の２次巻線１１、１２の各冷却水通路が２次巻線の中央部において互いに連通されて一つの水路として構成されていることにより、冷却水通路１４に冷却媒体を流通させる機構を簡略化できる。なお、冷却水通路１４に流通させる冷却媒体は、一般的には水を用いる。冷却媒体は冷却効果の高い流体であれば、水以外の媒体でもよい。
【００４９】
実施例１の溶接トランスは、１次巻線１０と２次巻線１１と１２を板状コイルとしたことにより、重ねられたとき接触面積が広い。従って、冷却水通路１４の冷却媒体による冷却効果が増大する。
【００５０】
さらに、１次巻線１０と２次巻線１１、１２を重ねる順序を、１次巻線１０、２次巻線１１、２次巻線１２、１次巻線１０の順となることを可能としている。そのため、２次巻線１１、１２の銅板間の距離Ｈが小さくなり、等価回路のＬ１a、
Ｌ１bを極めて小さくできる。
【００５１】
また、実施例１の溶接トランスは、２次側電極を、２次巻線の一部がコアの外側に突出した延出部により構成し、ダイオードを延出部の外面に直接載置している。このため、図５に示される連結導体８を使用する必要がなくなり、トランス部Ｔｒと整流部Ｒｃ間の距離Ｆが小さくなっている。このため、等価回路のＬ１a、
Ｌ１bを小さくできる。
【実施例２】
【００５２】
図２（ａ）は実施例２の溶接トランスの概要を示している。図２（b）は実施例２で使用される１次巻線１０を示している。図１１は実施例２の溶接トランスを示している。図１１には、１次巻線１０の取付状態を明示するために、２つのコア４のうち、同図の手前側のコアを外した状態で示している。図１２は図１１に示された２個の１次巻線１０を示しており、２次巻線１１、１２の上下に配置される状態で示されている。図１３は実施例２の１次巻線１０の一部を構成する１次巻線用銅板１３を示している。図１４は実施例２の１次巻線１０の一部を構成する１次巻線用銅板４５を示している。これらの図には図１と同一部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５３】
実施例２の溶接トランスは、図２、図１１に示すように、トランス部Ｔｒとインバータ制御部の整流部Ｒｃとから構成されている。トランス部Ｔｒと整流部Ｒｃの側面からアルミニウム製の枠体１６、１７が嵌め込まれて取り付けられる。
【００５４】
実施例２の溶接トランスは、１次巻線１０を構成する板状コイルの側縁部が折り曲げられた形状とされている点が実施例１の溶接トランスと相違している。
【００５５】
実施例２の溶接トランスの１次巻線１０は、巻数が８ターンの１次巻線と巻数が２ターンの１次巻線とを組み合わせて構成されている。また、図２（a）の符号３０、３１は、それぞれ２次側端子を示している。
【００５６】
巻数が８ターンの１次巻線用銅板１３は、２枚の１次巻線用銅板１３Ｃ、１３Ｄを重ね合わせて構成されている。巻数が２ターンの１次巻線用銅板４５は、２枚の１次巻線用銅板４５Ｃ、４５Ｄを重ね合わせて構成されている。巻数の異なる１次巻線用銅板１３と１次巻線用銅板４５とを適当に組み合わせることにより、所望の１次巻線１０を構成できる。
【００５７】
図１３に示された１次巻線用銅板１３は、２種の１次巻線用銅板１３Ｃ、１３Ｄを重ねた形に構成されている。１次巻線用銅板１３Ｃは、図４（ｂ）に示した１次巻線用銅板１３Ａと同様形状の銅板の各側縁部を折り曲げた形状とされている。また、１次巻線用銅板１３Ｄは、図４（ｂ）に示した１次巻線用銅板１３Ｂと同様形状の銅板の各側縁部を折り曲げた形状とされている。
【００５８】
１次巻線用銅板１３Ｃの両端部は、それぞれ巻き終わり端部４１と中間端部（図示せず）とされている。１次巻線用銅板１３Ｄの両端部は、それぞれ巻き終わり端部４３と中間端部（図示せず）とされている。１次巻線用銅板１３Ｃ、１３Ｄの各中間端部はそれぞれ溶接などで結合されている。１次巻線用銅板１３Ｃの巻き終わり端部４１と１次巻線用銅板１３Ｄの巻き終わり端部４３とは、同一平面上で所定の間隔を置いて並列配置されている。
【００５９】
また、図１４に示す１次巻線用銅板４５は、２枚の１次巻線用銅板４５Ｃ、４５Ｄを重ねた形に構成されている。１次巻線用銅板４５は、図９（ａ）に示した１次巻線用銅板４５Ａと同様形状の銅板の各側縁部を折り曲げた形状とされている。また、１次巻線用銅板４５Ｄは、図９（ｂ）に示した１次巻線用銅板４５Ｂと同様形状の銅板の各側縁部を折り曲げた形状とされている。１次巻線用銅板４５Ｃ、４５Ｄの各出力端子４８、４９は、同一平面上で所定の間隔を置いて並列されている。
【００６０】
実施例２の、２種の１次巻線用銅板１３、４５は、図２（ｂ）に示されるように積層された形状となっている。このとき、折り曲げ幅寸法が順次小さくなり底面で密着する構成とされている。このような曲げ形状の１次巻線用銅板１３、４５により１次巻線１０を構成することにより、実施例１のものと比べて更にトランス部Ｔｒと整流子Ｒｃ間の距離Ｆが小さくなる。このため、等価回路のＬ１a、
Ｌ１bを小さくすると同時に、溶接トランス全体の大きさも一層小型化するものである。
【００６１】
実施例２の溶接トランスの１次巻線１０は、積層される各銅板間に絶縁板を設ける代わりに、銅板のそれぞれに絶縁性の塗装を施すことにより、全体構造の厚さを薄く構成できる。
【００６２】
図７（a）は従来の溶接トランスの通常の周波数の１次電流の波形を示している。図７（b）はその従来の溶接トランスの高い周波数の１次電流の波形を示している。図７（c）は本発明の溶接トランスの通常の周波数の１次電流の波形を示している。図７（d）はその本発明の溶接トランスの高い周波数の１次電流の波形を示している。
【００６３】
前述した従来の溶接トランスでは、周波数が高くなると、図７（ｂ）に示す立ち上がり波形が図７（ａ）の立ち上がり波形とは異なってくるという不具合がある。それは、先に説明したとおり、電流の立ち上がりが不完全となって、最大電流が得られないという課題をもたらす。
【００６４】
本発明の溶接トランスによれば、制御周波数を高めても図７（d）に示す立ち上がり波形が図７（ｃ）の波形と同様な高さの波形となるので、最大電流を確保できる。したがって、最大電流が得られないという上記課題を解決する。
これは、図３に示す等価回路のＬ１a、 Ｌ１bが小さくなると、立ち上がりの勾配が直角に近づき、立ち上がりを良くするためである。ここで、従来の周波数とはおおよそ１０００Ｈz未満であり、高い周波数とは、おおよそ５０００Ｈｚ以上である。
【００６５】
図1０(a)は、従来の溶接トランスの１次巻線が２４ターンの事例を示す。図1０（b）〜（e）は、本発明の溶接トランスの１次巻線がそれぞれ１６〜６４ターンの各事例を示す。本発明の溶接トランスの１次巻線は、巻数変換が簡単にできる。
【００６６】
このように、広い範囲での巻数変換を可能にしているのは、１次巻線１０を、８ターンの１次巻線を３個と２ターンの１次巻線を４個とを組み合わせた構成としたことによる。そして、これらの１次巻線１０を、２次巻線１１、１２の上下にそれぞれ配置しているからである。
【００６７】
また、図1０（b）、（c）、（e）に示しているように、２ターンの１次巻線と８ターンの１次巻線とを並列に結線したものを採用すれば、発熱や電流損失を最小限に押さえた構造とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の溶接トランスを使用することにより、インバータ式抵抗溶接機では、大電流の使用でも、巻線の温度上昇を容易に防止できる。また、コンパクトで、高品質で、かつ、各種電圧に対応可能な溶接トランスとして供給できる。また、容量違いの巻線構成を容易にしている。また、本発明の実施例によれば、前述した従来の溶接トランスと比較して重量を約４０％低減できる。軽量化による、溶接ロボットへの搭載の利点も大きい。
【符号の説明】
【００６９】
１ 従来の２次巻線
２ 従来の２次巻線
３ 従来の１次巻線
４ コア
５ 押さえ板
６ ダイオード
７ ２次側電極
８ 連結導体
１０ １次巻線
１１ ２次巻線
１２ ２次巻線
１３ １次巻線用銅板
１４ 冷却水通路
１５ 押さえバネ
１６ 枠体
１７ 枠体
３０ ２次側端子
３１ ２次側端子（センタータップ）
３２ ２次側端子（センタータップ）
３３ 絶縁板
３４ 固定ねじ
４１ 巻き終わり端部
４２ 中間端部
４３ 巻き始め端部
４４ 中間端部
４５ １次巻線用銅板
４６ 中間端部
４７ 中間端部
４８ 出力端子
４９ 出力端子
Ｔ１ 周期
Ｔ２ 周期
Ｔｒ トランス部
Ｒｃ 整流部
Ｗ 溶接機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次巻線と２次巻線とをコアに組み込んだトランス部と、
前記２次巻線に接続されるダイオードを含む整流部とを備えた溶接トランスにおいて、
前記１次巻線は、銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に巻数が複数ターン配列された板状コイルが形成され、前記板状コイルの側縁部が折り曲げられた形状とされ、前記板状コイルの複数枚が積層されて各一端が直列に接続された１次巻線用銅板で構成され、
前記２次巻線は、銅板１枚にスリットを設けて板状コイルが形成され、前記板状コイル内に冷却水通路が形成されて構成され、
前記ダイオードは、前記２次巻線の一部が前記コアの外側に突出した延出部に直接載置され、
前記１次巻線と前記２次巻線は、それぞれ複数個が用いられ、１次巻線、２次巻線、２次巻線、１次巻線の順に重ね合わせて前記コアに組み込まれ、
重ね合わされた前記２個の２次巻線の各前記冷却水通路は、前記２次巻線の中央部において互いに連通されて一つの水路として構成された
ことを特徴とする溶接トランス。
【請求項２】
１次巻線と２次巻線とをコアに組み込んだトランス部と、
前記２次巻線に接続されるダイオードを含む整流部とを備えた溶接トランスにおいて、
前記１次巻線は、銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に１ターンのコイルが複数列配置された板状コイルが形成され、前記板状コイルの２枚が積層されて各中間端子が直列に接続されて複数列の２ターンの板状コイルが形成され、前記複数列の２ターンの板状コイルの各側縁部が折り曲げられた形状とされた１次巻線用銅板で構成され、
前記２次巻線は、銅板にスリットを設けて板状コイルとされ、かつ前記銅板内に冷却水通路が形成されて構成され、
前記ダイオードは、前記２次巻線の一部が前記コアの外側に突出した延出部に直接載置され、
前記１次巻線と前記２次巻線は、それぞれ複数個が用いられ、１次巻線、２次巻線、２次巻線、１次巻線の順に重ね合わせて前記コアに組み込まれたことを特徴とする溶接トランス。
【請求項３】
１次巻線と２次巻線とをコアに組み込んだトランス部と、
前記２次巻線に接続されるダイオードを含む整流部とを備えた溶接トランスにおいて、
前記１次巻線は、
銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に巻数が複数ターン配列された板状コイルが形成され、前記板状コイルの側縁部が折り曲げられた形状とされ、前記板状コイルの複数枚が積層されて各一端が直列に接続されて構成された複数ターンの１次巻線用銅板と、銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に１ターンのコイルが複数列配置された板状コイルが形成され、前記板状コイルの２枚が積層されて各中間端子が直列に接続されて複数列の２ターンの板状コイルが形成され、前記複数列の２ターンの板状コイルの各側縁部が折り曲げられた形状とされて構成された２ターンの１次巻線用銅板とを組み合わせて構成され、
前記２次巻線は、銅板にスリットを設けて板状コイルとされ、かつ前記銅板内に冷却水通路が形成されて構成され、
前記ダイオードは、前記２次巻線の一部が前記コアの外側に突出した延出部に直接載置され、
前記１次巻線と前記２次巻線は、それぞれ複数個が用いられ、１次巻線、２次巻線、２次巻線、１次巻線の順に重ね合わせて前記コアに組み込まれたことを特徴とする溶接トランス。
【請求項１】
１次巻線と２次巻線とをコアに組み込んだトランス部と、
前記２次巻線に接続されるダイオードを含む整流部とを備えた溶接トランスにおいて、
前記１次巻線は、銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に巻数が複数ターン配列された板状コイルが形成され、前記板状コイルの側縁部が折り曲げられた形状とされ、前記板状コイルの複数枚が積層されて各一端が直列に接続された１次巻線用銅板で構成され、
前記２次巻線は、銅板１枚にスリットを設けて板状コイルが形成され、前記板状コイル内に冷却水通路が形成されて構成され、
前記ダイオードは、前記２次巻線の一部が前記コアの外側に突出した延出部に直接載置され、
前記１次巻線と前記２次巻線は、それぞれ複数個が用いられ、１次巻線、２次巻線、２次巻線、１次巻線の順に重ね合わせて前記コアに組み込まれ、
重ね合わされた前記２個の２次巻線の各前記冷却水通路は、前記２次巻線の中央部において互いに連通されて一つの水路として構成された
ことを特徴とする溶接トランス。
【請求項２】
１次巻線と２次巻線とをコアに組み込んだトランス部と、
前記２次巻線に接続されるダイオードを含む整流部とを備えた溶接トランスにおいて、
前記１次巻線は、銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に１ターンのコイルが複数列配置された板状コイルが形成され、前記板状コイルの２枚が積層されて各中間端子が直列に接続されて複数列の２ターンの板状コイルが形成され、前記複数列の２ターンの板状コイルの各側縁部が折り曲げられた形状とされた１次巻線用銅板で構成され、
前記２次巻線は、銅板にスリットを設けて板状コイルとされ、かつ前記銅板内に冷却水通路が形成されて構成され、
前記ダイオードは、前記２次巻線の一部が前記コアの外側に突出した延出部に直接載置され、
前記１次巻線と前記２次巻線は、それぞれ複数個が用いられ、１次巻線、２次巻線、２次巻線、１次巻線の順に重ね合わせて前記コアに組み込まれたことを特徴とする溶接トランス。
【請求項３】
１次巻線と２次巻線とをコアに組み込んだトランス部と、
前記２次巻線に接続されるダイオードを含む整流部とを備えた溶接トランスにおいて、
前記１次巻線は、
銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に巻数が複数ターン配列された板状コイルが形成され、前記板状コイルの側縁部が折り曲げられた形状とされ、前記板状コイルの複数枚が積層されて各一端が直列に接続されて構成された複数ターンの１次巻線用銅板と、銅板１枚にスリットを設けて同一平面上に１ターンのコイルが複数列配置された板状コイルが形成され、前記板状コイルの２枚が積層されて各中間端子が直列に接続されて複数列の２ターンの板状コイルが形成され、前記複数列の２ターンの板状コイルの各側縁部が折り曲げられた形状とされて構成された２ターンの１次巻線用銅板とを組み合わせて構成され、
前記２次巻線は、銅板にスリットを設けて板状コイルとされ、かつ前記銅板内に冷却水通路が形成されて構成され、
前記ダイオードは、前記２次巻線の一部が前記コアの外側に突出した延出部に直接載置され、
前記１次巻線と前記２次巻線は、それぞれ複数個が用いられ、１次巻線、２次巻線、２次巻線、１次巻線の順に重ね合わせて前記コアに組み込まれたことを特徴とする溶接トランス。
【図１５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１７４６９９（Ｐ２０１２−１７４６９９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３１６７９（Ｐ２０１１−３１６７９）
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度経済産業省、戦略的基盤技術高度化支援事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１４３１１２）株式会社向洋技研 (41)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度経済産業省、戦略的基盤技術高度化支援事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１４３１１２）株式会社向洋技研 (41)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]