本發(fā)明涉及發(fā)電及焊接領(lǐng)域，具體涉及一種永磁變頻發(fā)動機焊機。

背景技術(shù)：

目前，逆變式焊機廣泛應(yīng)用于工業(yè)各行業(yè)對各種有色金屬及其合金的焊接作業(yè)。逆變式焊機以其重量輕，體積小，生產(chǎn)時消耗銅材、鋼材少、節(jié)能效果顯著和焊接工藝性能優(yōu)秀而深受使用者青睞。而數(shù)字化多功能逆變式焊機則采用數(shù)字控制芯片控制焊接電源和自動送絲裝置，將多種焊接工藝集于一體，實現(xiàn)一機多能的增值運用，使得焊接的自動化程度得以提高。

然而，就現(xiàn)有數(shù)字化多功能逆變式焊機的焊接電源裝置來講，絕大多使用市網(wǎng)電網(wǎng)供電或發(fā)電機供電，供電電壓較高。由于輸出的是低壓大電流直流電的電壓值和電網(wǎng)(發(fā)電機)的電壓值懸殊較大，為達到電絕緣和介電強度等安全要求，一次側(cè)整流部分和操作者可直接接觸的二次側(cè)焊接回路部分必須有良好的絕緣隔離，其結(jié)構(gòu)必須考慮足夠的絕緣距離和采用合適的絕緣材料。致使整機結(jié)構(gòu)不能過于緊湊，體積重量很難進一步減小。同時，電力開關(guān)器件冷裝置的冷卻效能也因一次側(cè)高壓部分和二次側(cè)焊接回路低壓部分的絕緣要求而受到很大的影響，直接導(dǎo)致焊接電源裝置負(fù)載持續(xù)率下降，以及功率輸出能力的下降。

另外，焊接裝置必須有足夠的控制精度和控制速度，控制每一個熔滴的過渡行為，才能滿足實際應(yīng)用需求。然而，現(xiàn)有的采用市網(wǎng)電網(wǎng)供電的逆變式焊機中，其逆變電路逆變開關(guān)頻率難以達到100KHz以上。且開關(guān)器件開通和關(guān)斷損耗高，開關(guān)器件引起的電磁騷擾信號幅度大。因此亟需一種配置動態(tài)響速度應(yīng)快、控制精度高的焊接電源。

發(fā)動機焊機又叫發(fā)電電焊兩用機或發(fā)電電焊機，可以作為發(fā)電機用，同時也可以為電焊機使用，現(xiàn)在的發(fā)動機焊機結(jié)構(gòu)為勵磁發(fā)電機，并發(fā)電與焊機同用一個回路?，F(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)電機通過內(nèi)燃機、外燃機和水輪機發(fā)動機轉(zhuǎn)動發(fā)出電流直接帶動焊機進行工作。

其導(dǎo)致發(fā)電機輸出受電焊機輸出的影響，供電功能受到限制，不能滿足穩(wěn)定功率的供電，應(yīng)用范圍較窄。永磁發(fā)電機以永磁體勵磁，消除 了電勵磁發(fā)電機的勵磁消耗。然而，永磁發(fā)電機制成后，氣隙磁場調(diào)節(jié)困難，這成為其應(yīng)用于發(fā)電系統(tǒng)的固有缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種永磁變頻發(fā)動機焊機。

提供一種永磁變頻發(fā)動機焊機，包括定子沖片、永磁發(fā)電機和永磁電焊機，所述定子沖片設(shè)有槽I和槽II，且所述永磁發(fā)電機與所述永磁電焊機的電路分別獨立設(shè)置；

其中，在所述槽Ⅰ內(nèi)，纏繞有同相位三路三相四線繞組線圈，組成三個永磁發(fā)電機線圈，以及與所述槽Ⅰ相鄰的所述槽Ⅱ內(nèi)纏繞有兩路三相四線繞組線圈，組成第一永磁電焊機線圈和第二永磁電焊機線圈，分別給焊接A把和焊接B把供電。

進一步，給焊接A把供電的電路如下：

第一永磁電焊機線圈輸出第一路交流電，所述第一路交流電經(jīng)過第一穩(wěn)壓整流電路整流后，進入第一直流濾波電路濾波成為穩(wěn)壓直流電，將穩(wěn)壓直流電輸出給A把降壓斬波焊接系統(tǒng)后，再將變換后的電流輸出給焊接A把；

給焊接B把供電的電路如下：

第二永磁電焊機線圈輸出第二路交流電，所述第二路交流電經(jīng)過第二穩(wěn)壓整流電路整流后，進入第二直流濾波電路濾波成為穩(wěn)壓直流電，將穩(wěn)壓直流電輸出給A把降壓斬波焊接系統(tǒng)后，再將變換后的電流輸出給焊接B把。

本發(fā)明永磁電焊機供電和永磁發(fā)電機絕緣是靠發(fā)動機焊機的定子完成的，省去中頻變壓器環(huán)節(jié)；永磁電焊機和永磁發(fā)電機合為一個緊湊的整體，以達到緊湊焊接電源裝置的結(jié)構(gòu)、減小其體積和減輕其重量的目的。

進一步，所述A把降壓斬波焊接系統(tǒng)包括：第一BUCK變換電路、第一采樣電路、第一續(xù)流電路和第一濾波電路，穩(wěn)壓直流電進入第一BUCK變換電路降壓斬波，后經(jīng)第一續(xù)流電路和第一濾波電路，并通過第一采樣電路采集電壓電流數(shù)據(jù)，再將處理后的兩相直流電輸出給焊接A把；

所述B把降壓斬波焊接系統(tǒng)包括：第二BUCK變換電路、第二采樣電路、第二續(xù)流電路和第二濾波電路，穩(wěn)壓直流電進入第二BUCK變換電路降壓斬波，后經(jīng)第二續(xù)流電路和第二濾波電路，并通過第二采樣電路采集電壓電流數(shù)據(jù)，再將處理后的兩相直流電輸出給焊接B把。

進一步，在A把降壓斬波焊接系統(tǒng)中，所述第一BUCK變換電路包括兩個IGBT，且在每個IGBT前設(shè)置有電抗器，所述第一濾波電路包括三個濾波電抗器；

在B把降壓斬波焊接系統(tǒng)中，所述第二BUCK變換電路包括兩個IGBT，且在每個IGBT前設(shè)置有電抗器，所述第二濾波電路包括三個濾波電抗器。

本發(fā)明的所述A把降壓斬波焊接系統(tǒng)采用數(shù)字化控制的降壓斬波脈寬調(diào)制逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式。其使得永磁電焊機開關(guān)頻率得以提高，滿足了高精度，高動態(tài)響應(yīng)速度數(shù)字化精細(xì)控制的要求。

進一步，在A把降壓斬波焊接系統(tǒng)中，所述第一續(xù)流電路包括：

與第一BUCK變換電路并聯(lián)的續(xù)流二極管AⅠ和續(xù)流二極管AⅡ，所述續(xù)流二極管AⅠ與儲能電路AⅠ相并聯(lián)；所述儲能電路AⅠ包括電阻AⅠ和電容AⅠ；所述續(xù)流二極管AⅡ與儲能電路AⅡ相并聯(lián)；所述儲能電路AⅡ包括電阻AⅡ和電容AⅡ；

在B把降壓斬波焊接系統(tǒng)中，所述第二續(xù)流電路包括：

與第二BUCK變換電路并聯(lián)的續(xù)流二極管BⅠ和續(xù)流二極管BⅡ，所述續(xù)流二極管BⅠ與儲能電路BⅠ相并聯(lián)；所述儲能電路BⅠ包括電阻BⅠ和電容BⅠ；所述續(xù)流二極管BⅡ與儲能電路BⅡ相并聯(lián)；所述儲能電路BⅡ包括電阻BⅡ和電容BⅡ。

進一步，第一采樣電路包括第一電流傳感器和第一電壓反饋器；第二采樣電路包括第二電流傳感器和第二電壓反饋器。

進一步，所述發(fā)動機焊機中的永磁體采用18級；

所述發(fā)動機焊機的轉(zhuǎn)子包括相互疊加的硅鋼片，以及位于硅鋼片之間的18個NS極交替設(shè)置的永磁體。

進一步，第一三相全橋半控電路包括整流器AⅠ、整流器AⅡ和整流器AⅢ、第一IGBT、第一MOSFET、第一電抗器和第一電阻；第二三相全橋半控電路包括整流器BⅠ、整流器BⅡ和整流器BⅢ、第二IGBT、第二MOSFET、第二電抗器和第二電阻。

優(yōu)選的，第一穩(wěn)壓濾波電路包括第一濾波電容；第二穩(wěn)壓濾波電路包括第二濾波電容。

進一步，第一IGBT與第一MOSFET并聯(lián)，且所述第一IGBT的一端與整流器AⅠ串聯(lián)，另一端與整流器AⅡ串聯(lián)；第一MOSFET與第一電阻、第一電抗器和整流器AⅢ串聯(lián)，且與第一濾波電容并聯(lián)；第二IGBT與第二MOSFET并聯(lián)，且所述第二IGBT的一端與整流器BⅠ串聯(lián)，另一端與整流 器BⅡ串聯(lián)；第二MOSFET與第二電阻、第二電抗器和整流器BⅢ串聯(lián)，且與第二濾波電容并聯(lián)。

優(yōu)選的，所述永磁發(fā)電機輸出功率為20kW。

本發(fā)明所帶來的綜合效果包括：

1)發(fā)電機與電焊機的電路分別設(shè)置，互不影響。在電焊機工作過程中，發(fā)電機可輸出穩(wěn)定交流電，作為單獨的輔助電源供電，帶動角磨機、手槍鉆、燈具或其他配套電器。

2)焊接裝置能有效地控制每一個熔滴的過渡行為。本發(fā)明電焊機的焊接電源裝置具有較高的逆變開關(guān)頻率。

3)本發(fā)明使用低壓直流電源供電，并結(jié)合了低電壓大電流永磁發(fā)動機和永磁電焊機。其絕緣是靠定子繞組對焊接和輔助交流進行絕緣，整個電路結(jié)構(gòu)中省去變壓去部分，絕緣可靠。

4)本發(fā)明有較高的動態(tài)響應(yīng)速度和較高的電流/電壓控制精度；并且使自動送絲部分有較高的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度和轉(zhuǎn)速響應(yīng)速度，保證受到外界干擾后的恢復(fù)穩(wěn)定的速度，保持焊接穩(wěn)定。能夠穩(wěn)定、可靠及高速地焊接各種有色金屬，適合各種不同材料和不同厚度的板材，實現(xiàn)不同搭接方式和不同焊縫的焊接。

5)采用18極永磁多極的發(fā)電機，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高、運行可靠，并且改善了氣隙磁場的漏磁通問題，功率密度大。

6)本發(fā)明能夠降低供能的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，隨輸出發(fā)電機功率大小調(diào)節(jié)，進而減少能耗、降低噪音、降低機械磨損及二氧化碳的排放。

7)本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)普通酸性焊條焊接功能、低氫型堿性焊條/纖維素焊條焊接功能、LIFT TIG焊接功能、二氧化碳?xì)怏w保護焊接功能、脈沖式MIG焊接功能和雙脈沖MIG焊接功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例發(fā)動機焊機的電路結(jié)構(gòu)示意簡圖。

圖2為本發(fā)明實施例發(fā)動機焊機中永磁電焊機的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例發(fā)動機焊機的永磁電焊機中的A把降壓斬波焊接系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例發(fā)動機焊機控制及電路流程框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例及附圖對本發(fā)明做進一步解釋說明，但應(yīng)理解，本發(fā)明的范圍不限于此。

實施例

一種永磁變頻發(fā)動機焊機，如圖1所示，包括定子沖片、永磁發(fā)電機2和永磁電焊機1，所述定子沖片設(shè)有槽I和槽II，且所述永磁發(fā)電機2與所述永磁電焊機1的電路分別獨立設(shè)置；

其中，在所述槽Ⅰ內(nèi)，纏繞有同相位三路三相四線繞組線圈，組成三個永磁發(fā)電機線圈，以及與所述槽Ⅰ相鄰的槽Ⅱ內(nèi)纏繞有兩路三相四線繞組線圈，組成第一永磁電焊機線圈11和第二永磁電焊機線圈12，分別給焊接A把和焊接B把供電。

永磁發(fā)電機與永磁電焊機的電路分別設(shè)置，互不影響。在電焊機工作過程中，發(fā)電機可輸出穩(wěn)定交流電，作為單獨的輔助電源供電，帶動角磨機、手槍鉆、燈具或其他配套電器。

如圖2所示，給焊接A把供電的電路如下：

第一永磁電焊機線圈21輸出第一路交流電，所述第一路交流電經(jīng)過第一穩(wěn)壓整流電路31整流后，進入第一直流濾波電路41濾波成為穩(wěn)壓直流電，將穩(wěn)壓直流電輸出給A把降壓斬波焊接系統(tǒng)51后，再將變換后的電流輸出給焊接A把。

給焊接B把供電的電路如下：

第二永磁電焊機線圈22輸出第二路交流電，所述第二路交流電經(jīng)過第二穩(wěn)壓整流電路32整流后，進入第二直流濾波電路42濾波成為穩(wěn)壓直流電，將穩(wěn)壓直流電輸出給A把降壓斬波焊接系統(tǒng)52后，再將變換后的電流輸出給焊接B把。

如圖3所示，所述A把降壓斬波焊接系統(tǒng)包括：第一BUCK變換電路61、第一采樣電路、第一續(xù)流電路71和第一濾波電路，穩(wěn)壓直流電進入第一BUCK變換電路61降壓斬波，后經(jīng)第一續(xù)流電路71和第一濾波電路，并通過第一采樣電路采集電壓電流數(shù)據(jù)，再將處理后的兩相直流電輸出給焊接A把；

所述B把降壓斬波焊接系統(tǒng)包括：第二BUCK變換電路、第二采樣電路、第二續(xù)流電路和第二濾波電路，穩(wěn)壓直流電進入第二BUCK變換電路降 壓斬波，后經(jīng)第二續(xù)流電路和第二濾波電路，并通過第二采樣電路采集電壓電流數(shù)據(jù)，再將處理后的兩相直流電輸出給焊接B把。

在A把降壓斬波焊接系統(tǒng)中，所述第一BUCK變換電路包括兩個IGBT，且在每個IGBT前設(shè)置有電抗器81，所述第一濾波電路包括三個濾波電抗器91；

在B把降壓斬波焊接系統(tǒng)中，所述第二BUCK變換電路包括兩個IGBT，且在每個IGBT前設(shè)置有電抗器，所述第二濾波電路包括三個濾波電抗器。

本實施例的所述A把降壓斬波焊接系統(tǒng)51采用數(shù)字化控制的降壓斬波脈寬調(diào)制逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式。其使得永磁電焊機1的開關(guān)頻率得以提高，滿足了高精度，高動態(tài)響應(yīng)速度數(shù)字化精細(xì)控制的要求。

本實施例永磁電焊機1供電和永磁發(fā)電機2絕緣是靠發(fā)動機焊機的定子完成的，省去中頻變壓器環(huán)節(jié)；永磁電焊機1和永磁發(fā)電機2合為一個緊湊的整體，以達到緊湊焊接電源裝置的結(jié)構(gòu)、減小其體積和減輕其重量的目的。

在A把降壓斬波焊接系統(tǒng)51中，所述第一續(xù)流電路71包括：

與第一BUCK變換電路61并聯(lián)的續(xù)流二極管AⅠ611和續(xù)流二極管AⅡ612，所述續(xù)流二極管AⅠ711與儲能電路AⅠ712相并聯(lián)；所述儲能電路AⅠ712包括電阻AⅠ和電容AⅠ；所述續(xù)流二極管AⅡ713與儲能電路AⅡ714相并聯(lián)；所述儲能電路AⅡ714包括電阻AⅡ和電容AⅡ；

在B把降壓斬波焊接系統(tǒng)52中，所述第二續(xù)流電路包括：

與第二BUCK變換電路并聯(lián)的續(xù)流二極管BⅠ和續(xù)流二極管BⅡ，所述續(xù)流二極管BⅠ與儲能電路BⅠ相并聯(lián)；所述儲能電路BⅠ包括電阻BⅠ和電容BⅠ；所述續(xù)流二極管BⅡ與儲能電路BⅡ相并聯(lián)；所述儲能電路BⅡ包括電阻BⅡ和電容BⅡ。

第一采樣電路包括第一電流傳感器101和第一電壓反饋器102；第二采樣電路包括第二電流傳感器和第二電壓反饋器。

所述發(fā)動機焊機中的永磁體采用18級。

該發(fā)動機焊機的轉(zhuǎn)子包括相互疊加的硅鋼片，以及位于硅鋼片之間的18個NS極交替設(shè)置的永磁體。本實施例采用18極永磁多極的發(fā)電機，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高、運行可靠。

第一三相全橋半控電路31包括整流器AⅠ311、整流器AⅡ312和整流器AⅢ313；第二三相全橋半控電路32包括整流器BⅠ321、整流器BⅡ322和整流器BⅢ323。

第一三相全橋半控電路31包括整流器AⅠ311、整流器AⅡ312和整流器AⅢ313、第一IGBT314、第一MOSFET315、第一電抗器316和第一電阻317；第二三相全橋半控電路32包括整流器BⅠ321、整流器BⅡ322和整流器BⅢ323、第二IGBT324、第二MOSFET325、第二電抗器326和第二電阻327；

第一穩(wěn)壓濾波電路包括第一濾波電容411；第二穩(wěn)壓濾波電路包括第二濾波電容421。

第一IGBT314與第一MOSFET315并聯(lián)，且所述第一IGBT314的一端與整流器AⅠ311串聯(lián)，另一端與整流器AⅡ312串聯(lián)；第一MOSFET315與第一電阻317、第一電抗器316和整流器AⅢ313串聯(lián)，且與第一濾波電容411并聯(lián)；第二IGBT324與第二MOSFET325并聯(lián)，且所述第二IGBT324的一端與整流器BⅠ321串聯(lián)，另一端與整流器BⅡ322串聯(lián)；第二MOSFET325與第二電阻327、第二電抗器326和整流器BⅢ323串聯(lián)，且與第二濾波電容421并聯(lián)。

本實施例采用數(shù)字BUCK(降壓斬波)式脈寬調(diào)制技術(shù)，到有效地抑制側(cè)諧波電流噪聲，改善了氣隙磁場的漏磁通問題，功率密度大。

所述永磁發(fā)電機2輸出功率為20kW。

如圖4所示，本發(fā)明使用時能夠降低供能的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，隨輸出發(fā)電機功率大小調(diào)節(jié)，進而減少能耗、降低噪音、降低機械磨損及二氧化碳的排放。

三相全橋半控電路在發(fā)電機低轉(zhuǎn)速時發(fā)電機線圈和電焊機線圈的輸出電壓降低，IGBT的PWM全開，三相整流電路為全波整流輸出；高轉(zhuǎn)速時發(fā)電機輸出電壓升高，IGBT的PWM關(guān)斷，三相整流電路為半波整流輸出；控制DSP高速數(shù)字芯片，通過電壓反饋信號，調(diào)節(jié)PWM占空比，控制輸出直流電壓穩(wěn)定。

雖然本發(fā)明已作了詳細(xì)描述，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的修改將是顯而易見的。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明記載的各方面、不同具體實施方式的各部分、和列舉的各種特征可被組合或全部或部分互換。在上述的各個具體實施方式中，那些參考另一個具體實施方式的實施 方式可適當(dāng)?shù)嘏c其它實施方式組合，這是將由本領(lǐng)域技術(shù)人員所能理解的。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，前面的描述僅是示例的方式，并不旨在限制本發(fā)明。