[實用新型]一種節(jié)能型電鍍電源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320377792.5
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN203398992U
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 涂用軍;王志明
• 申請（專利權(quán)）人: 涂用軍;東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京信慧永光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11290
• 代理人: 田利瓊

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電鍍電源技術(shù)，尤其涉及一種用于電鍍金剛石鉆頭、金剛石磨片等的高效的節(jié)能型電鍍電源。

背景技術(shù)

在電鍍金剛石鉆頭、金剛石磨片生產(chǎn)中，均采用直流恒流工作方式。一般采用數(shù)個甚至數(shù)十個相互隔離的鍍糟，電源正極作公用極，負(fù)極各自連在自己的槽內(nèi)工件上，這就要求每個槽都能獨立調(diào)節(jié)電流值，并且保持恒定。

高穩(wěn)定度的電鍍電流可以提高電鍍金剛石鉆頭鍍層的結(jié)合力，改善鍍層厚度的均勻性、有效降低鍍層的缺陷，改善鍍層的物理和化學(xué)性能，增加電鍍鉆頭的使用壽命。電鍍金剛石鉆頭有兩個特點：一是電鍍鉆頭生產(chǎn)周期長，一般為3～7天，在電鍍過程中，需要多次調(diào)節(jié)電流大小，前期電鍍電流較小，后期電鍍電流較大，且電流穩(wěn)定性要求高，一般要求為0.1%；二是電鍍過程中，電鍍電源長時間工作于大電流狀態(tài)，電鍍電源熱損耗嚴(yán)重，影響電流穩(wěn)定性，甚至影響其可靠性。

現(xiàn)有電鍍電源主要有以下兩種。第一種，是由開關(guān)電源和變阻器組成，如圖1所示，圖1為其原理簡圖，包括電鍍槽101、陽極鎳板102、陰極鎳板103、電鍍鉆頭104，而圖1中R為變阻器（如：滑動變阻器或磁盤式變阻器），通過改變變阻器R的電阻值來調(diào)節(jié)電鍍電流的大小，A為在線電流表，用于實時監(jiān)測電鍍電流的大小，+12V電壓是由高頻開關(guān)電源提供的穩(wěn)定的電鍍電壓，每個電鍍槽上可并聯(lián)多個支路，每個支路都可單獨電鍍金剛石鉆頭，且每個支路上的電鍍電流的大小由變阻器R調(diào)節(jié)。這種電鍍電源有以下缺點：當(dāng)電鍍電流輸出范圍在0～0.8A（安培）的小電流時，電流不穩(wěn)定；當(dāng)電鍍電流輸出范圍在3A以上的大電流時，變阻器R發(fā)熱嚴(yán)重，電流也不穩(wěn)定，且經(jīng)常由于電流大而燒毀，長時間工作可靠性低。另外，變阻器R易受腐蝕，且采用人工調(diào)節(jié)方法，不能按照設(shè)定的電流值恒流輸出，調(diào)節(jié)困難，影響電鍍件的質(zhì)量。

第二種，是使用運(yùn)算放大器U、MOS場效應(yīng)管Q等構(gòu)成的恒流源，如圖2所示，圖2為其電路原理圖。這種結(jié)構(gòu)的恒流源特性為：輸出電流在0～1A內(nèi)，電流長期穩(wěn)定度可優(yōu)于0.05%，恒流精度高。當(dāng)輸出電流大于1A以上后，一方面，取樣電阻R₀的功耗將比較大；另一方面，MOS場效應(yīng)管Q損耗隨工作電流的增大而增加時，功率器件發(fā)熱也愈發(fā)嚴(yán)重，致MOS場效應(yīng)管Q性能參數(shù)因溫度升高而變化，恒流源的電流的穩(wěn)定性下降，長時間連續(xù)工作于大電流狀態(tài)時，電源的工作可靠性變差，作為電鍍金剛石鉆頭電鍍電源使用，不利于提高電鍍金剛石鉆頭鍍層的質(zhì)量和電鍍鉆頭的使用壽命。特別是，電鍍金剛石鉆頭電鍍電源工作過程中，電流工作范圍大，在取樣電阻R₀為定值條件下，難以保證小電流、大電流工作狀況下，都有很高的恒流精度。

對于電鍍金剛石鉆頭電鍍電源，一般采用圖2所示的線性恒流結(jié)構(gòu)的電源。由于電鍍過程時間長，又需要多次連續(xù)調(diào)節(jié)電流大小，前期電鍍電流較小，后期電鍍電流較大，MOS場效應(yīng)管和取樣電阻熱損耗嚴(yán)重。為了降低電鍍電源系統(tǒng)熱設(shè)計復(fù)雜程度，提高電鍍電源工作的可靠性，必需解決以下兩個問題。

一是取樣電阻熱損耗問題。譬如，R₀的取值為10Ω（歐姆），I_D電流為1mA（毫安）時，可得到10mV（毫伏）的取樣電壓，這個電壓量級是電路可進(jìn)行信號放大處理的最低要求。對低于10mV的信號進(jìn)行放大處理，對處理電路的要求就很高了，從電流檢測的分辨率要求看，R₀的取值應(yīng)不小于10Ω，才能檢測出1mA變化的電流。但是，當(dāng)電鍍電流較大時，10Ω的R₀熱功耗將比較大。譬如，I_D電流為5A時，10Ω的R₀熱功耗將達(dá)到250W，這顯然是不容許的。所以，一般通過改變滑動變阻器（即取樣電阻）R₀的電阻值（0.01～10Ω之間）來解決。I_D電流大，R₀取值就小，保證R₀的熱功耗不大于10W。由于采用手工調(diào)節(jié)滑動變阻器，調(diào)節(jié)精度困難，也難以按照設(shè)定的電流值恒流輸出，影響電鍍件的質(zhì)量。