[實(shí)用新型]一種采用單管IGBT的逆變式空氣等離子切割機(jī)的結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320785960.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203696217U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱宣東;朱宣輝;魏繼昆;蔡慶樂(lè);陳法慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江肯得機(jī)電股份有限公司
• 主分類號(hào): B23K10/00
• 分類號(hào): B23K10/00
• 代理公司: 臺(tái)州市中唯專利事務(wù)所(普通合伙) 33215
• 代理人: 陽(yáng)建中

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種小型IGBT逆變式空氣等離子弧切割機(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)成的直流空氣等離子弧切割機(jī)。?

技術(shù)背景

當(dāng)前，等離子切割機(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切割機(jī)的外觀和結(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)成本的多少，產(chǎn)品的一致性和可靠性等方面。?

目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上小型逆變式空氣等離子弧切割機(jī)的額定電流通常是設(shè)計(jì)為20~40A的水平，國(guó)內(nèi)不少此類切割機(jī)是采用MOSFET管逆變控制技術(shù)來(lái)制作的，MOSFET管逆變切割機(jī)，需要采用很多的MOSFET管并聯(lián)來(lái)擴(kuò)大器件的電流，這就使切割機(jī)的電路板尺寸大、電路板和整機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)也存在著產(chǎn)品可靠性低、制作成本高等問(wèn)題；近一些年來(lái)，采用單管IGBT的逆變等離子切割機(jī)逐漸成為此類產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，由于單管IGBT的電流等級(jí)大，不像MOSFET管那樣，需采用多管并聯(lián)的方式來(lái)擴(kuò)大其器件的電流，因此，產(chǎn)品的可靠性得以提高，同時(shí)，這種逆變電子開(kāi)關(guān)器件數(shù)量的減少可使切割機(jī)的電路板尺寸變小，電路板和整機(jī)結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，同時(shí)產(chǎn)品的制作成本和工藝水平也得以提高，解決了MOSFET多管并聯(lián)技術(shù)存在的諸多問(wèn)題，體現(xiàn)了單管IGBT逆變控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景；盡管小型單管IGBT逆變控制技術(shù)的等離子切割機(jī)也有不少產(chǎn)品，然而，不同的產(chǎn)品制造企業(yè)，由于設(shè)計(jì)水平的差異，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和可靠性等性能也是存在較大差異的。?

對(duì)于MOSFET多管并聯(lián)的等離子切割機(jī)，其內(nèi)部采用上、中、下三控制板和整機(jī)布局結(jié)構(gòu)，顯得復(fù)雜和技術(shù)落后；采用單管IGBT逆變的切割機(jī)，有的采用單塊電路板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，有的采用二板上、下控制板和整機(jī)布局結(jié)構(gòu)，與MOSFET多管并聯(lián)的等離子切割機(jī)相比，明顯有了較大的技術(shù)進(jìn)步；但是，上述這些逆變空氣等離子切割機(jī)，受切割機(jī)電路和內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功率器件散熱條件及其冷卻效果等因素的限制，使它們?cè)谳^大電流輸出（如40A）時(shí)其負(fù)載持續(xù)率難以做的很大，較短的工作時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)切割機(jī)熱保護(hù)，如不少切割機(jī)的負(fù)載持續(xù)率只有20~40%，如此短的切割時(shí)間，使不少客戶相當(dāng)不滿意，甚至很多機(jī)器40A的額定工作電流都達(dá)不到；另外，有的單管IGBT單電路板結(jié)構(gòu)的逆變切割機(jī)，由于大功率器件發(fā)熱嚴(yán)重，甚至?xí)龎碾娐钒澹闺娐钒鍩o(wú)法修復(fù)，造成廠家或用戶的較大經(jīng)濟(jì)損失；其次，我國(guó)的切割機(jī)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量多，并且呈現(xiàn)小而分散的特點(diǎn)，由于企業(yè)的實(shí)力弱，產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量很少，沒(méi)有能力采用自動(dòng)插件器件來(lái)實(shí)現(xiàn)切割機(jī)產(chǎn)品的自動(dòng)化或規(guī)模化生產(chǎn)，因此，產(chǎn)品的生產(chǎn)效率低下，工藝水平往往是手工作業(yè)水平，顯得落后，同時(shí)，也為產(chǎn)品的不可靠埋下了隱患。?

雖然采用單管IGBT逆變控制電路構(gòu)成的空氣等離子弧切割機(jī)種類是比較多的，它們的電路和切割機(jī)內(nèi)外部結(jié)構(gòu)形式也是多種多樣的，但是，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，不僅如此，切割機(jī)的性能指標(biāo)包括輸出的電流/電壓范圍及其對(duì)應(yīng)的負(fù)載持續(xù)率、絕緣等級(jí)、溫升、制作工藝水平、產(chǎn)品可靠性等也會(huì)表現(xiàn)出一些明顯的差距，即使是在相同的產(chǎn)品參數(shù)性能指標(biāo)下，由于具體電路及其切割機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的不同，或者所采用的電子元器件的封裝形式不同，因而電路板等元器件的裝配、焊接和檢測(cè)工藝水平、自動(dòng)化程度等也會(huì)明顯不同，這就會(huì)使逆變式空氣等離子弧切割機(jī)這類電子產(chǎn)品電路板的尺寸、生產(chǎn)時(shí)安裝的方便性、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品的成本等也會(huì)顯著不同，例如，如果采用大量自動(dòng)插件器件和集成電路的切割機(jī)，裝焊電路板這些器件可采用先進(jìn)、高效、適合于大批量自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，所以，可極大地提高電路板或產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，增加產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。?

也就是說(shuō)，結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)不同的切割機(jī)，其技術(shù)參數(shù)、使用性能、生產(chǎn)效率，甚至產(chǎn)品外觀和可靠性以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等是差別比較大的。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用單管IGBT的逆變式空氣等離子切割機(jī)的結(jié)構(gòu)，依據(jù)電流等級(jí)的不同，可設(shè)計(jì)為40A/96V（40%）、30A/92V（60%）、20A/88V（80%）等多種電流等級(jí)和規(guī)格型號(hào)的產(chǎn)品，不僅體積小，而且重量輕，攜帶十分方便，切割機(jī)的控制電路板設(shè)計(jì)為三塊，電路板都采用了插件器件及自動(dòng)加工工藝方法進(jìn)行生產(chǎn)，切割機(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，故生產(chǎn)效率高、制作成本低。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案：?