一種非單板式單管igbt逆變手弧焊機(jī)的結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種小型逆變式手工電弧焊機(jī)產(chǎn)品，具體是一種采用單管IGBT逆變電路及其控制電路構(gòu)成的、上下兩塊電路板結(jié)構(gòu)的直流手工電弧焊機(jī)。
技術(shù)背景
[0002]當(dāng)前，電焊機(jī)產(chǎn)品市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，不僅體現(xiàn)在技術(shù)的先進(jìn)性和優(yōu)勢(shì)上，還在很大程度上取決于焊機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造工藝的先進(jìn)性、生產(chǎn)效率的高低、生產(chǎn)和維修成本的高低等方面。
[0003]采用單管IGBT逆變主電路和控制電路構(gòu)成的逆變手工電弧焊機(jī)種類是比較多的。它們的電路和焊機(jī)結(jié)構(gòu)形式也是多種多樣的。不同的電路及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路，所采用的具體電路形式和整個(gè)電路布置的方式是不同的。目前，市場(chǎng)上200A以下電流等級(jí)的逆變手工電弧焊機(jī)，通常采用單塊電路板以下簡(jiǎn)稱:單板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式。其優(yōu)點(diǎn)是焊機(jī)體積和尺寸緊湊，便于生產(chǎn)和制作，制造成本低。但是，單板結(jié)構(gòu)的逆變焊機(jī)，當(dāng)發(fā)生大功率器件發(fā)熱異常和電路故障時(shí)，會(huì)出現(xiàn)燒壞電路板的現(xiàn)象，甚至嚴(yán)重的情況下會(huì)使電路板無(wú)法修復(fù)，必須更換整個(gè)電路板，這就會(huì)造成廠家或用戶的較大經(jīng)濟(jì)損失。這是單板逆變焊機(jī)的不足之處。
[0004]采用上、下兩塊電路板結(jié)構(gòu)的逆變焊機(jī)，也有自己的一些優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。控制電路和大功率器件可以分電路板布置。當(dāng)發(fā)生大功率器件發(fā)熱異常和電路故障時(shí)，即使出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)龎碾娐钒宓默F(xiàn)象，其損壞的電路板尺寸小，局部更換電路板即可修復(fù)焊機(jī)，不必更換全部電路板，這就會(huì)使廠家或用戶的維護(hù)成本降低，最大限度減少經(jīng)濟(jì)損失。這也是分板結(jié)構(gòu)逆變焊機(jī)的優(yōu)勢(shì)。另外，如果分板逆變焊機(jī)的電路板設(shè)計(jì)和制作工藝合理，也可以做到焊機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，便于生產(chǎn)和制作，制造成本較低。增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供非單板式單管IGBT逆變手弧焊機(jī)的結(jié)構(gòu)，單采用上、下兩塊電路板的結(jié)構(gòu)，未采用單電路板或簡(jiǎn)稱單板的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，這樣做的目的主要是降低產(chǎn)品維修的成本；本實(shí)用新型系列焊機(jī)的額定負(fù)載持續(xù)率可在35?100%之間，額定電流越小的，則額定負(fù)載持續(xù)率越高，不僅體積小，而且重量輕，攜帶十分方便；此外，焊機(jī)的電路和電路板及整機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，安裝方便，焊機(jī)的二塊控制電路板設(shè)計(jì)為采用大量表面貼片電子元器件的形式，并利用SMT表面貼裝工藝方法進(jìn)行自動(dòng)加工，故生產(chǎn)效率也較高，制作成本也是較低的。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案:
[0007]等少量零部件外，
[0008]一種非單板式單管IGBT逆變手弧焊機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括焊機(jī)的外殼和電路板，殼體面板上設(shè)置電源開(kāi)關(guān)、電源線和輸出快速接頭組件，其特征在于:所述的電路板為上、下兩塊電路板部分，下層電路板上主要包括逆變主變壓器和電抗器、快速恢復(fù)二極管及其鋁散熱器組成的輸出整流和濾波部分；上層電路板上主要包括整流器及散熱器、繼電器、IGBT的散熱器、單管IGBT、濾波電解電容、快速二極管、可調(diào)電位器、上層電路PCB板及其上面的電流檢測(cè)互感器、脈沖變壓器，三端穩(wěn)壓器、電阻、電容組成的輸入和輸出控制部分，兩部分電路板之間通過(guò)少量導(dǎo)線進(jìn)行電路連接并與殼體面板上的電源開(kāi)關(guān)、電源線和輸出快速接頭組件實(shí)現(xiàn)電路連接。
[0009]有一冷卻風(fēng)機(jī)位于焊機(jī)殼體的后部處于上下兩層電路板之間，殼體后面板開(kāi)有進(jìn)氣孔，冷風(fēng)從焊機(jī)機(jī)箱后部的進(jìn)氣孔進(jìn)入。
[0010]本實(shí)用新型非單板式小型單管IGBT逆變手工電弧焊機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其特征在于:除了焊機(jī)的外殼8和19、冷卻風(fēng)機(jī)13、電源開(kāi)關(guān)12、電源線39、輸出快速接頭組件I等少量的零部件外，焊機(jī)的內(nèi)部主要分為兩個(gè)電路板部分，布置為上、下兩層。從電路功能來(lái)分，其上層部分為輸入和輸出控制部分，其下層部分為輸出整流和濾波部分。兩個(gè)部分之間通過(guò)少量導(dǎo)線進(jìn)行電路連接。
[0011]所述的下層電路板20部分，見(jiàn)附圖2。主要包括逆變主變壓器和電抗器22、快速恢復(fù)二極管21及其鋁散熱器23等，另外，下層電路板20上面還有少量的電子元器件。
[0012]所述的上層電路板36部分，采用的電子元器件和零部件較多，見(jiàn)附圖3。主要包括I套交流供電輸入整流器及散熱器31、I個(gè)繼電器38、2個(gè)IGBT的散熱器32和33、4個(gè)IGBT35、2個(gè)濾波電解電容30、2個(gè)快速二極管34等。另外，上層電路板36上面還有電流檢測(cè)互感器、脈沖變壓器，三端穩(wěn)壓器、電阻、電容等大量的電子元器件或零部件。對(duì)于上層電路板36電路組件部分，只有少量尺寸大的元器件需要手工裝配和焊接。其它的很多SMT貼片式電子元器件都在電路板上，并且是采用高效率的貼片機(jī)自動(dòng)完成器件安裝和焊接的。因此，電路板的生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。產(chǎn)品也有較高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0013]上、下兩個(gè)電路板組件，相當(dāng)于焊機(jī)的兩個(gè)組成模塊。對(duì)不同電流等級(jí)和負(fù)載持續(xù)率要求的焊機(jī)，其配置的器件如IGBT和快速恢復(fù)二極管和零部件如散熱器和電抗器可以不同。這樣，可以形成多種規(guī)格的模塊，以滿足焊機(jī)不同輸出電流和負(fù)載持續(xù)率參數(shù)和其它性能的要求，最終形成系列化的產(chǎn)品。同時(shí)，也可使不同規(guī)格的焊機(jī)具有不同的成本。這就提升了所開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0014]上層電路板的工作原理簡(jiǎn)述如下:從電網(wǎng)來(lái)的交流電，經(jīng)過(guò)輸入整流器及散熱器31整流后變?yōu)橹绷?。再?jīng)過(guò)電解電容30的濾波，變?yōu)檩^為穩(wěn)定的直流電，供給由IGBT35、逆變變壓器和電抗器22、快速恢復(fù)二極管21和34等組成的逆變電路。逆變和焊機(jī)輸出參數(shù)的控制，是通過(guò)電路板的控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0015]下層電路板的工作原理簡(jiǎn)述如下:下層電路主要是把逆變電路轉(zhuǎn)換的中頻幾十KHz交流電變換為直流電。此直流為脈動(dòng)的，不平穩(wěn)。當(dāng)經(jīng)過(guò)該電路板上的電抗器進(jìn)行電流濾波后，則可獲得較為穩(wěn)定的直流，以滿足高質(zhì)量焊縫焊接的要求。
[0016]冷卻風(fēng)機(jī)13位于焊機(jī)的后部，冷風(fēng)從焊機(jī)機(jī)箱8后部的進(jìn)氣孔進(jìn)行。可使上、下兩個(gè)電路板模塊上的一些發(fā)熱器件或零部件有良好的冷卻效果。這樣的風(fēng)道和冷卻方式設(shè)計(jì)，也是本實(shí)用新型焊機(jī)實(shí)現(xiàn)較大電流和高負(fù)載持續(xù)率的重要原因之一。
[0017]單塊電路板的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式的逆變焊機(jī)與本實(shí)用新型逆變焊機(jī)是不一樣的。即使是其它兩塊電路板的逆變焊機(jī)，在電路原理、電路板結(jié)構(gòu)、電路板的布局方式，以及采用SMT貼片器件的多少和電路板的生產(chǎn)自動(dòng)化程度等方面都與本實(shí)用新型是不一樣的。
[0018]本實(shí)用新型逆變焊機(jī)良好的電路及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)所在，也是滿足高效和低成本生產(chǎn)和維修的重要保障。本實(shí)用新型專利申請(qǐng)保護(hù)的內(nèi)容就在于保護(hù)這種焊機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
[0019]本實(shí)用新型焊機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、成本低、生產(chǎn)效率高、制造技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)。在上層電路板上，可通過(guò)改變IGBT的數(shù)量或者單個(gè)IGBT管的電流等級(jí)，以及調(diào)整輸出快速恢復(fù)二極管的電流等級(jí)，并結(jié)合修改上層電路板上少量電阻的參數(shù)值，即可改變焊機(jī)的輸出電流或功率的大小，容易形成符合國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品。例如，制成100A、120A、140A、160A電流等級(jí)的手工電弧焊機(jī)產(chǎn)品。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型焊機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型下層電路板布置圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型上層電路板布