(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行部２５ａと両端のＵ字状の湾曲部２５ｂにより構成される環状磁心２５と、
前記環状磁心２５の平行部２５ａに、複数の部分に分けて間隙１２ａを空けて分割巻きされる１次コイル１２と、
前記１次コイル１２と共に環状磁心２５の平行部２５ａに巻回され、前記１次コイル１２に設けられた前記各間隙１２ａに１個ずつ挟み込むように、複数の正側コイル１４と複数の負側コイル１６とを交互に配列した２次コイルと、
前記複数の正側コイル１４は全て並列接続されるかもしくは全部または一部が直列接続され、前記複数の負側コイル１６は全て並列接続されるかもしくは全部または一部が直列接続され、前記接続された複数の正側コイル１４と前記複数の負側コイル１６とが互いに直列接続されるように、前記正側コイル１４と負側コイル１６の端子間を電気接続をする導体群を有し、かつ、前記導体群により、前記全ての正側コイル１４と負側コイル１６とを一方の面上に支持固定する接続基板６２を備え、
前記複数の正側コイル１４の一方の端子は、前記接続基板６２の他方の面上で、前記環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第１連結極板４４に電気接続され、
前記複数の負側コイル１６の一方の端子は、前記接続基板６２の他方の面側で、前記環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第２連結極板４６に電気接続され、
前記正側コイル１４と負側コイル１６の他端は、共に、前記接続基板６２の他方の面側で、前記環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第３連結極板４８に電気接続され、
前記第１連結極板４４には、正側導体３０が連結され、
前記第２連結極板４６には、負側導体３２が連結され、
前記正側導体３０と負側導体３２とは、前記接続基板６２の他方の面側において、当該他方の面から垂直に離れる方向に伸びる境界面に配置された絶縁層３１を介して重ね合わされた一対の導体板であって、
前記正側導体３０と第１極板３４に挟まれて、前記正側導体３０に負極を接触させ前記第１極板３４に正極を接触させた整流素子１８と、
前記負側導体３２と第２極板３６に挟まれて、前記負側導体３２に負極を接触させ前記第２極板３６に正極を接触させた整流素子２０と、
前記第１極板３４と前記第２極板３６を支持し、両者を電気接続する第３極板３８とを備えていることを特徴とする溶接トランス。
【請求項２】
平行部２５ａと両端のＵ字状の湾曲部２５ｂにより構成される環状磁心２５と、
中心に負側コイル１６を配置し、その上に１次コイル１２を配置し、最外周に正側コイル１４を配置するように同軸巻きされた第１のコイルユニットと、中心に正側コイル１４を配置し、その上に１次コイル１２を配置し、最外周に負側コイル１６を配置するように同軸巻きされた第２のコイルユニットとを、前記環状磁心２５の平行部２５ａに交互に隙間なく配列した部分と、
前記複数の正側コイル１４は全て並列接続されるかもしくは全部または一部が直列接続され、前記複数の負側コイル１６は全て並列接続されるかもしくは全部または一部が直列接続され、前記接続された複数の正側コイル１４と前記複数の負側コイル１６とが互いに直列接続されるように、前記正側コイル１４と負側コイル１６の端子間を電気接続をする導体群を有し、かつ、前記導体群により、前記全ての正側コイル１４と負側コイル１６とを一方の面上に支持固定する接続基板６２を備え、
前記複数の正側コイル１４の一方の端子は、前記接続基板６２の他方の面上で、前記環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第１連結極板４４に電気接続され、
前記複数の負側コイル１６の一方の端子は、前記接続基板６２の他方の面側で、前記環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第２連結極板４６に電気接続され、
前記正側コイル１４と負側コイル１６の他端は、共に、前記接続基板６２の他方の面側で、前記環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第３連結極板４８に電気接続され、
前記第１連結極板４４には、正側導体３０が連結され、
前記第２連結極板４６には、負側導体３２が連結され、
前記正側導体３０と負側導体３２とは、前記接続基板６２の他方の面側において、当該他方の面から垂直に離れる方向に伸びる境界面に配置された絶縁層３１を介して重ね合わされた一対の導体板であって、
前記正側導体３０と第１極板３４に挟まれて、前記正側導体３０に負極を接触させ前記第１極板３４に正極を接触させた整流素子１８と、
前記負側導体３２と第２極板３６に挟まれて、前記負側導体３２に負極を接触させ前記第２極板３６に正極を接触させた整流素子２０と、
前記第１極板３４と前記第２極板３６を支持し、両者を電気接続する第３極板３８とを備えていることを特徴とする溶接トランス。
【請求項３】
請求項１または２に記載の溶接トランスにおいて、
前記接続基板６２は中空部を有し、この中空部は冷媒通路を構成していることを特徴とする溶接トランス。
【請求項４】
請求項３に記載の溶接トランスにおいて、
前記正側コイル１４と負側コイル１６と前記接続基板６２とは、いずれも、中空部を有し、各中空部は配管に連結されて、冷媒通路を構成していることを特徴とする溶接トランス。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の溶接トランスにおいて、
前記基板は、前記１次コイル１２の間隙１２ａに前記正側コイル１４と負側コイル１６を１個ずつ挟み込んだ状態のコイル群の２側面を支持するように、断面Ｌ字状に形成されていることを特徴とする溶接トランス。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の溶接トランスを２台以上組み合わせて、各溶接トランスの前記環状磁心２５の平行部２５ａが互いに平行になり、前記接続基板６２の他方の面から垂直に離れる方向に伸びる面に平行な面を突き合わせ、前記各溶接トランスの各第３極板３８に連結した各プラス電極２２を共通プラス電極６４により連結固定し、前記各溶接トランスの各マイナス電極を共通マイナス電極６６により連結固定したことを特徴とする溶接トランス組体。
【請求項７】
請求項６に記載の溶接トランス組体において、  前記接続基板６２の他方の面から垂直に離れる方向に伸びる面に平行な２個の側面以外の面に、プラス電極２２、マイナス電極２４、第３極板３８及び冷媒供給口７４を配置したことを特徴とする溶接トランス組体。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の溶接トランスを備えた溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗溶接機に使用され、高速で高品質でな溶接を可能にする大容量の溶接トランスと溶接トランス組体と溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
抵抗溶接機用の溶接トランスに、インバータによる１次電流制御を行って、高精度に溶接電流を制御する技術が知られている（特許文献１参照）。また、その巻線構造を工夫することにより、さらに高速な制御を可能にすることが試みられている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６８７９３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
大電流で短時間の溶接を可能にするには、高い周波数の１次電流制御が必要である。これに加えて高品質な溶接をするには、従来の数倍から数十倍の周波数で制御することが望まれる。しかしながら、従来の溶接装置では、１次電流制御のための周波数を数倍以上に上げていくと、目的とする溶接電流が得られないか、あるいは動作が不安定になるという問題かあった。また、大容量化のために２次コイルの電流を大きくすると、磁気飽和によって溶接トランスに障害を生じるおそれもあった。
本発明は、高い周波数の１次電流制御や磁気飽和の抑制により、精密で高速な溶接制御ができ、大電流の供給を可能にし、同時に消費電力も大幅に抑制できる溶接トランスとこれを使用した溶接トランス組体と溶接装置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】
【０００５】
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〉
平行部２５ａと両端のＵ字状の湾曲部２５ｂにより構成される環状磁心２５と、前記環状磁心２５の平行部２５ａに、複数の部分に分けて間隙１２ａを空けて分割巻きされる１次コイル１２と、前記１次コイル１２と共に環状磁心２５の平行部２５ａに巻回され、前記１次コイル１２に設けられた前記各間隙１２ａに１個ずつ挟み込むように、複数の正側コイル１４と複数の負側コイル１６とを交互に配列した２次コイルと、前記複数の正側コイル１４は全て並列接続されるかもしくは全部または一部が直列接続され、前記複数の負側コイル１６は全て並列接続されるかもしくは全部または一部が直列接続され、前記接続された複数の正側コイル１４と前記複数の負側コイル１６とが互いに直列接続されるように、前記正側コイル１４と負側コイル１６の端子間を電気接続をする導体群を有し、かつ、前記導体群により、前記全ての正側コイル１４と負側コイル１６とを一方の面上に支持固定する接続基板６２を備え、前記複数の正側コイル１４の一方の端子は、前記接続基板６２の他方の面上で、前記環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第１連結極板４４に電気接続され、前記複数の負側コイル１６の一方の端子は、前記接続基板６２の他方の面側で、前記環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第２連結極板４６に電気接続され、前記正側コイル１４と負側コイル１６の他端は、共に、前記接続基板６２の他方の面側で、前記環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第３連結極板４８に電気接続され、前記第１連結極板４４には、正側導体３０が連結され、前記第２連結極板４６には、負側導体３２が連結され、前記正側導体３０と負側導体３２とは、前記接続基板６２の他方の面側において、当該他方の面から垂直に離れる方向に伸びる境界面に配置された絶縁層３１を介して重ね合わされた一対の導体板であって、前記正側導体３０と第１極板３４に挟まれて、前記正側導体３０に負極を接触させ前記第１極板３４に正極を接触させた整流素子１８と、前記負側導体３２と第２極板３６に挟まれて、前記負側導体３２に負極を接触させ前記第２極板３６に正極を接触させた整流素子２０と、前記第１極板３４と前記第２極板３６を支持し、両者を電気接続する第３極板３８とを備えていることを特徴とする溶接トランス。
【０００６】
〈構成２〉
平行部２５ａと両端のＵ字状の湾曲部２５ｂにより構成される環状磁心２５と、中心に負側コイル１６を配置し、その上に１次コイル１２を配置し、最外周に正側コイル１４を配置するように同軸巻きされた第１のコイルユニットと、中心に正側コイル１４を配置し、その上に１次コイル１２を配置し、最外周に負側コイル１６を配置するように同軸巻きされた第２のコイルユニットとを、前記環状磁心２５の平行部２５ａに交互に隙間なく配列した部分と、前記複数の正側コイル１４は全て並列接続されるかもしくは全部または一部が直列接続され、前記複数の負側コイル１６は全て並列接続されるかもしくは全部または一部が直列接続され、前記接続された複数の正側コイル１４と前記複数の負側コイル１６とが互いに直列接続されるように、前記正側コイル１４と負側コイル１６の端子間を電気接続をする導体群を有し、かつ、前記導体群により、前記全ての正側コイル１４と負側コイル１６とを一方の面上に支持固定する接続基板６２を備え、前記複数の正側コイル１４の一方の端子は、前記接続基板６２の他方の面上で、前記環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第１連結極板４４に電気接続され、前記複数の負側コイル１６の一方の端子は、前記接続基板６２の他方の面側で、前記環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第２連結極板４６に電気接続され、前記正側コイル１４と負側コイル１６の他端は、共に、前記接続基板６２の他方の面側で、前記環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第３連結極板４８に電気接続され、前記第１連結極板４４には、正側導体３０が連結され、前記第２連結極板４６には、負側導体３２が連結され、前記正側導体３０と負側導体３２とは、前記接続基板６２の他方の面側において、当該他方の面から垂直に離れる方向に伸びる境界面に配置された絶縁層３１を介して重ね合わされた一対の導体板であって、前記正側導体３０と第１極板３４に挟まれて、前記正側導体３０に負極を接触させ前記第１極板３４に正極を接触させた整流素子１８と、前記負側導体３２と第２極板３６に挟まれて、前記負側導体３２に負極を接触させ前記第２極板３６に正極を接触させた整流素子２０と、前記第１極板３４と前記第２極板３６を支持し、両者を電気接続する第３極板３８とを備えていることを特徴とする溶接トランス。
【０００７】
〈構成３〉
構成１または２に記載の溶接トランスにおいて、前記接続基板６２は中空部を有し、この中空部は冷媒通路を構成していることを特徴とする溶接トランス。
【０００８】
〈構成４〉
構成３に記載の溶接トランスにおいて、前記正側コイル１４と負側コイル１６と前記接続基板６２とは、いずれも、中空部を有し、各中空部は配管に連結されて、冷媒通路を構成していることを特徴とする溶接トランス。
【０００９】
〈構成５〉
構成１乃至４のいずれかに記載の溶接トランスにおいて、前記基板は、前記１次コイル１２の間隙１２ａに前記正側コイル１４と負側コイル１６を１個ずつ挟み込んだ状態のコイル群の２側面を支持するように、断面Ｌ字状に形成されていることを特徴とする溶接トランス。
【００１０】
〈構成６〉
構成１乃至５のいずれかに記載の溶接トランスを２台以上組み合わせて、各溶接トランスの前記環状磁心２５の平行部２５ａが互いに平行になり、前記接続基板６２の他方の面から垂直に離れる方向に伸びる面に平行な面を突き合わせ、前記各溶接トランスの各第３極板３８に連結した各プラス電極２２を共通プラス電極６４により連結固定し、前記各溶接トランスの各マイナス電極を共通マイナス電極６６により連結固定したことを特徴とする溶接トランス組体。
【００１１】
〈構成７〉
構成１乃至６のいずれかに記載の溶接トランスにおいて、前記接続基板６２の他方の面から垂直に離れる方向に伸びる面に平行な２個の側面以外の面に、プラス電極２２、マイナス電極２４、第３極板３８及び冷媒供給口７４を配置したことを特徴とする溶接トランス組体。
【００１２】
〈構成８〉
構成１乃至７のいずれかに記載の溶接トランスを備えた溶接装置。
【発明の効果】
【００１３】
〈構成１の効果〉
（１）正側導体３０と負側導体３２とを絶縁層を介して密着させ、正側コイル１４と負側コイル１６との間に１次コイル１２を挟むように配置したので、２次回路の転流時のインダクタンスを低減して、転流時間を短くし、高い周波数のインバータ制御が可能になる。
（２）複数の正側コイル１４と複数の負側コイル１６との間に分割巻きされた１次コイル１２の各部を挟むように配置したので、トランス全体の熱分布が均一になる。
（３）１次コイルと２次側の正側コイルと負側コイルとを分割巻きして、１次２次コイル間の結合を良くし、２次側の大電流による磁気飽和を防止できる。
（４）１次コイル１２と正側コイル１４と負側コイル１６との関係がどの場所でも均等で互いに密接して配置させることができる。
〈構成３の効果〉
接続基板６２の中空部に冷媒が供給されて、正側コイル１４や負側コイル１６を冷却する。複数の正側コイル１４と複数の負側コイル１６との間に分割巻きされた１次コイル１２の各部を挟むように配置したので、正側コイル１４と負側コイル１６によって１次コイル１２を含むトランス全体を効率よく冷却できる。
〈構成４の効果〉
正側コイル１４と負側コイル１６と接続基板６２とが冷媒により十分に冷却される。
〈構成５の効果〉
断面Ｌ字状に形成された基板により強度が向上し、冷却効率も良くなる。
〈構成６と７の効果〉
接続基板６２の一方の側に、１次コイル１２と正側コイル１４と負側コイル１６を配置し、接続基板６２の他方の側に、電気接続のための極板や整流素子を配置したので、全体をコイル部分の厚みに納めることができる。従って、複数の溶接トランスを共通プラス電極６４及びまたは共通マイナス電極６６により連結して、任意の大容量の溶接トランスを組み立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明で採用する溶接装置の電源回路の結線図である。
【図２】整流素子１８に順方向電流が流れたときの回路動作を示す結線図である。
【図３】整流素子２０に順方向電流が流れたときの回路動作を示す結線図である。
【図４】（ａ）はトランスの１次側に供給される電流を制御するための制御パルス、（ｂ）は１次電流、（ｃ）は整流後の溶接電流を示す。
【図５】実験例の分解斜視図と側面図である。
【図６】転流時間中における２次回路の電流を示す説明図である。
【図７】本発明で使用する１次コイルと２次コイルおよび磁心の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明の溶接トランスの主要部実施例を示す分解斜視図と側面図である。
【図９】１次コイルと正側コイルと負側コイルの位置関係を示す説明図である。
【図１０】１次コイルと正側コイルと負側コイルと磁心の関係を示す説明図である。
【図１１】２次コイルの結線例を示す斜視図である。
【図１２】本発明の溶接トランスの実施例を示す分解斜視図である。
【図１３】正側コイル１４と負側コイル１６と接続基板６２の斜視図である。
【図１４】第１連結極板４４と第２連結極板４６と第３連結極板４８等の分解斜視図である。
【図１５】接続基板６２に各極板を固定した後の状態を示す斜視図である。
【図１６】整流素子１８や整流素子２０を取り付ける直前の状態を示す分解斜視図である。
【図１７】ほぼ組み立てを完了した溶接トランスの斜視図である。
【図１８】プラス電極とマイナス電極を取り付けた状態の溶接トランスの斜視図である。
【図１９】図１８に示した溶接トランスを２個組み合わせた溶接トランス組体の斜視図である。
【図２０】正側コイル１４と負側コイル１６と基板の関係を示す側面図である。
【図２１】実施例４の１次コイル１２と正側コイル１４と負側コイル１６の斜視図である。
【図２２】整流素子の配置の変形例を示す主要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明で採用する溶接装置の電源回路の結線図である。
溶接トランス２６の１次コイル１２には、後で図４を用いて説明する１次電流が供給される。整流回路は、単相全波整流式を採用する。この回路自体は良く知られている。２次コイル自体に極性を考慮する必要はないが、便宜上、２次コイルを、正側コイル１４と負側コイル１６とを直列接続したものと呼ぶことにする。正側コイル１４の一端に整流素子１８の一端を接続し、負側コイル１６の一端に整流素子２０の一端を接続し、整流素子１８の他端と整流素子２０の他端をまとめてプラス電極２２に接続する。正側コイルの他端と負側コイルの他端は接続点を介して連結しているが、この接続点をマイナス電極２４に接続する。プラス電極２２とマイナス電極２４が溶接機２８に接続されている。
【００１６】
図２は、整流素子１８に順方向電流が流れたときの回路動作を示す。図３は整流素子２０に順方向電流が流れたときの回路動作を示す。
回路動作上問題になる等価的なインダクタンス成分を図２と３に書き加えた。即ち、正側コイル１４と整流素子１８を接続する正側導体３０と、負側コイル１６と整流素子２０を接続する負側導体３２、及び溶接機２８内部の導体のインダクタンスが、溶接装置の性能に影響を及ぼすと考えられる。その詳細は後で説明する。
【００１７】
溶接トランス２６や溶接機２８に発生する大量の熱の発生を抑制することができれば、溶接装置の省エネルギー化を図ることができる。従来よりも大電流を短時間溶接部に供給するように制御して、溶接時間を短縮すれば、大きな節電効果が期待できる。
一方、溶接される材料や構造等に最適な溶接電流を供給するためには、溶接電流の供給時間をきわめて高精度に制御しなけれはならない。
このために、溶接電流を供給するトランスの１次側にインバータを接続して、ＰＷＭ制御により溶接電流の大きさと供給時間とを制御することが行われている。
【００１８】
図４の（ａ）はトランスの１次側に供給される電流を制御するための制御パルス、（ｂ）は１次電流、（ｃ）は整流後の溶接電流を示す。
図示しないインバータにより制御された幅Ｗのパルスが、一定時間Ｈ内に一定回数、ここでは正方向のパルスと負方向のパルスとで合計１０回、１次コイルに供給される。その結果、トランスの１次コイル１２（図１）には、（ｂ）に示すような電流が流れる。トランスの２次側で全波整流をして、（ｃ）に示すような溶接電流を発生させる。
【００１９】
（ａ）に示したパルスの幅Ｗを増減すると溶接電流を調整できる。バルスの供給回数を増減すれば溶接時間を調整できる。このパルスの繰り返し周波数を高くすると、溶接時間をより細かく微調整できる。１次コイルに供給する電力を増やせば、２次コイルからより大きな溶接電流を取り出せる。
【００２０】
従来の溶接装置は、例えば、１万アンペアで２００ｍ秒〜７００ｍ秒の溶接電流を供給するようにしていたが、溶接電流をその２倍の２万アンペアにしてみる。溶接装置は、溶接部以外の場所で熱エネルギになって消費される電力損失がきわめて大きい。従って、溶接電流を２倍にして、溶接時間を１０分の１に短縮すると、消費電力を５分の１にすることができる。これで、従来の１万アンペアでの溶接と同等の溶接品質が可能になる。
【００２１】
一方、溶接電流を供給するためのインバータの制御パルスは、従来、繰り返し周波数が１ｋＨｚ程度のものを使用していた。しかしながら、大電流を短時間供給するには、もっと分解能の高い制御パルスが必要になる。望ましくは、繰り返し周波数が５ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度のパルスを使用することが望ましい。
【００２２】
このように、従来の数倍から数十倍の高い繰り返し周波数のパルスを１次コイルに供給した場合に、従来構造の溶接トランスでは、予定した溶接電流が得られないことがわかった。即ち、このような制御で２次コイルから大電流を出力するためには、トランスの構造に様々な改善が要求される。
【００２３】
図１に示すような２個の整流素子１８、２０を使用した全波整流型の２次回路は、ブリッジを使用した回路に比べて整流素子数が少なく、小型化できて電力損失も少ないため、溶接装置に適することが知られている。
【００２４】
しかしながら、この回路では、１次コイル１２に流れる電流の極性反転によって、２次コイルに誘起される電圧が極性反転したとき、一方の整流素子を通じて供給されていた負荷電流が他方の整流素子側に流れを変える転流が生じる。
【００２５】
溶接電流が大電流になると、回路各部のインダクタンスに蓄積された電流エネルギは非常に大きくなる。この電流エネルギが一方の整流素子から他方の整流素子の側に移る転流時間は、図２や図３に示した２次コイルの各部のインダクタンスが大きいほど長くなる。
【００２６】
図４に示した１次コイルの電流の立ち下がり開始から反対極性の電流の立ち上がり終了までの時間Ｍの間に２次回路の転流が完了しないと、２次電流の立ち上がりが遅れて、図４の破線に示すように、予定した溶接電流が得られなくなる。
【００２７】
図５は実験例の分解斜視図と側面図である。
図５の（ａ）も（ｂ）も、左側に分解斜視図を示し、右側に組み立て後の側面図を示した。図５（ａ）の例では、１次コイル１２と正側コイル１４と負側コイル１６とが図示しない磁心に巻回されている。大電流を取り出し、内部に冷却水を供給する中空構造にするため、正側導体３０や負側導体３２は、厚い銅板で構成している。両者の間は薄い絶縁層３１で隔離されている。正側導体３０と負側導体３２の両側に整流素子１８、２０を配置して、第１極板３４と第２極板３６で挟むようにしている。第１極板３４と第２極板３６は第３極板３８により電気接続され、第３極板３８にプラス電極２２が固定される。正側コイル１４と負側コイル１６の接続点には図示しない銅板を接続してマイナス電極２４を取り付ける。
【００２８】
図５（ｂ）の例では、正側コイル１４と負側コイル１６の間に１次コイルを挟むように配置した。この構造では、正側導体３０と負側導体３２の間に第３極板３８を配置し、第３極板３８と正側導体３０の間に整流素子１８を挟んだ。また、負側導体３２と第３極板３８の間に整流素子２０を挟んだ。第３極板３８にプラス電極２２が固定される。正側コイル１４と負側コイル１６の接続点には図示しない銅板を接続してマイナス電極２４を取り付ける。
【００２９】
図６は、転流時間中における２次回路の電流を示す説明図である。
この図を用いて、上記の実験例の検証をする。図６は、２次コイルを構成する正側コイル１４と負側コイル１６の結線を立体的に表示したもので、両者の位置関係も意識して説明する。正側コイル１４と負側コイル１６とは連続した磁心（図示しない）上に巻回されており、正側導体３０と負側導体３２とは側方に引き出されて整流素子１８や整流素子２０に接続される。
【００３０】
転流時間中には、正側導体３０にＣ１、正側コイル１４にＣ２、負側コイル１６にＣ３、負側導体３２にＣ４の方向の電流が流れる。この状態は正側コイル１４に直前までＣ１と反対方向に電流が流れており、転流が開始されると、正側コイル１４に蓄積された電流エネルギが負側コイル１６の方向に放出されるところを示している。正側コイル１４には、整流素子１８方向から電流が流れ込まないので、蓄積されたエネルギが放出されるとＣ１方向の電流は消滅する。これで転流が終了する。
【００３１】
図５（ａ）の実験例では、ほぼ同一形状の正側導体３０と負側導体３２とを薄い絶縁層３１を介して密着させている。このような構造にすると、図６に示したように、正側導体３０と負側導体３２の電流の向きが反対だから、磁束が相互に打ち消しあって、両者のインダクタンスが相殺される。即ち、正側導体３０と負側導体３２のインダクタンスが見かけ上極小になる。従って転流時間をより短縮できる。
【００３２】
ところが、図５（ａ）に示すように正側コイル１４と負側コイル１６とを密着させて配置すると、図６に示すように、正側コイル１４と負側コイル１６にＣ２とＣ３方向に流れる電流に対して、これらのコイルのインダクタンスが大きく影響することがわかった。即ち、正側コイル１４と負側コイル１６のインダクタンスが転流時間を遅らせることが分かった。
【００３３】
また、図５（ａ）の構造の場合に、正側コイル１４に負荷電流が流れている状態と、負側コイル１６に負荷電流が流れている状態とでは、１次コイル１２との磁気的結合の程度が異なる。負側コイル１６に負荷電流が流れている状態では漏れ磁束が増大する。このような磁気的結合のアンバランスは異常電流を引き起こし易い。
【００３４】
さらに、高い繰り返し周波数のパルスを１次コイルに供給すると、１次コイルの電流の立ち下がり開始から反対極性の電流の立ち上がり終了までの時間Ｍが短くなるので、急激な磁束変化により磁心が磁気飽和を生じやすい。正側コイル１４と負側コイル１６とを近接配置すると、２次コイルに流れる大電流による磁束が２次コイル付近に集中して、磁気飽和を生じやすい。
【００３５】
一方、図５（ｂ）に示すように、１次コイル１２を正側コイル１４と負側コイル１６とで挟む構造を採用すると、１次コイル１２と正側コイル１４の位置関係は、１次コイル１２と負側コイル１６の位置関係と同じになり、磁気的結合のアンバランスを生じない。また、正側コイル１４と負側コイル１６の間に１次コイル１２を挟むことにより、正側コイル１４と負側コイル１６との間の距離を離して、転流時間中に流れる電流に対するインダクタンスを小さくできる。また、図５（ａ）の構造に比べて磁気飽和を生じにくい。しかしながら、図５（ｂ）の例では、正側導体３０と負側導体３２の間の距離が離れてしまって図５（ａ）の例よりも特性が悪くなる。
【実施例１】
【００３６】
図７は本発明で使用する１次コイルと２次コイルおよび磁心の一例を示す斜視図である。
本発明は、上記の実験例等を考慮して、トランスの部分の構造を次のように改良した。まず、１次コイル１２は、例えば、図５の（ａ）に示すように、平角絶縁線を磁心を軸にして多層に巻き付けたものを使用する。２次コイルには、銅板をＣ字状に切削加工したワンターンコイルを２個直列接続して使用する。（ｂ）が正側コイル１４で（ｃ）が負側コイル１６である。これらは（ｄ）に示したような磁心２５に巻き付けられる。
【００３７】
この磁心２５は、平行部２５ａと両端のＵ字状の湾曲部２５ｂにより構成される環状のものである。磁気抵抗を低くしてトランスの効率を上げている。また、あとで説明するように、磁心２５の平行部２５ａに１次コイル１２と正側コイル１４と負側コイル１６とを隙間なく配列して、漏れ磁束を最小にしている。
【００３８】
図７（ｅ）は、コイル群を電気接続する接続基板６２の導体群構造の一例を示す。図の例では、正側コイル１４および負側コイル１６が、破線に示すように内部に中空部を有する。これらは、例えば、中空パイプを成形して製造される。導体７８と導体８２と導体８６とは、正側コイル１４と負側コイル１６とを電気接続するための接続基板６２を構成する。導体７８には、正側コイル１４と同数の突起７６が設けられている。導体８２には、負側コイル１６と同数の突起８０が設けられている。導体８６には、正側コイル１４と負側コイル１６の接続点の数と同数の枝８８と、突起８４と、突起８６とが設けられている。
【００３９】
各突起はパイプ状の導体で、各導体の壁面に固定されている。全ての正側コイル１４の一端に突起７６が接続される。即ち、突起７６と導体７８とは、中空部を通じて冷却水等の冷媒を各コイルに供給する機能と、正側コイル１４の一端を電気的に並列接続する機能を持つ。
【００４０】
全ての負側コイル１６の一端に突起８０が接続される。即ち、突起８０と導体８２とは、中空部を通じて冷却水等の冷媒を各コイルに供給する機能と、負側コイル１６の一端を電気的に並列接続する機能を持つ。
【００４１】
全ての正側コイル１４の他端（上記接続点側）に突起８４が接続される。全ての負側コイル１６の他端（上記接続点側）に突起８６が接続される。枝８８は、正側コイル１４の他端と負側コイル１６の他端を電気接続する。全ての枝８８は導体９０と一体化されている。そして、突起８４、突起８６，枝８８および導体９０は、例えば、中空部を通じて冷却水等の冷媒を各コイルから排出する機能を有する。同時に、突起８４、突起８６，枝８８および導体９０は、正側コイル１４と負側コイル１６の接続点を、電気的に並列接続する機能を持つ。
【００４２】
接続基板６２を構成する導体７８と導体８２と導体９０とは、絶縁塗料等が被覆された状態で一体化される。その状態を図８に示した。一方、さらに導体７８と導体８２と導体９０と各コイルとの接触面積を広げて、冷却効率を高めるように、基板の形状を直方体に近づけることができる。その結果を図１２以下に示した。
【００４３】
図８は、実施例１の溶接トランス主要部の分解斜視図である。
図の例では、正側コイル１４と負側コイル１６のペアを左右３組ずつ、合計６組使用して、ニ列構成のコイル群を形成する。正側コイル１４と負側コイル１６とを交互に配置し、それぞれの間に分割巻きした１次コイル１２を配置している。図が煩雑になるので、２列目のコイル群は破線で表示した。また、磁心２５も破線で表示した
【００４４】
分割巻きした１次コイル１２は全て直列接続してもよいし全部または一部を並列接続してもよい。複数の正側コイル１４は全て並列接続してもよいし全部または一部を直列接続してもよい。複数の負側コイル１６は全て並列接続してもよいし全部または一部を直列接続してもよい。
【００４５】
また、正側コイル１４と負側コイル１６の数を自由に増やしてよい。複数の正側コイル１４と複数の負側コイル１６とは直列接続される。正側コイル１４の一端は第１連結極板４４を介して正側導体３０に電気接続される。負側コイル１６の一端は第２連結極板４６を介して負側導体３２に電気接続される。正側コイル１４の他端と負側コイル１６の他端は第３連結極板４８に電気接続される。第３連結極板４８はマイナス電極２４に接続される。
【００４６】
なお、第１連結極板４４と第２連結極板４６と第３連結極板４８とは、いずれも、環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びている。換言すれば、正側コイル１４と１次コイル１２と負側コイル１６の配列方向に長い導体を使用している。これにより、コイル群と基板６２と連結導体群とが同じ方向に長い長方形の枠内に収まる。そして、基板６２の一方の面上にコイル群を支持固定している。さらに、正側導体３０と負側導体３２とは、接続基板６２の他方の面側において、当該他方の面から垂直に離れる方向に伸びる境界面を有する形状にしたので、接続基板６２の一方の面側も他方の面側も同じ厚さの直方体の中に収まる。従って、後で図１８等を用いて説明するように、扁平でコンパクトな形状にできる。
【００４７】
正側導体３０と負側導体３２を挟むように、両側に整流素子１８、２０を配置して、さらにその外側を第１極板３４と第２極板３６で挟む。第１極板３４と第２極板３６は第３極板３８により電気接続される。第３極板３８にプラス電極２２が固定される。第１連結極板４４と第２連結極板４６とは、薄い絶縁層３１を介して密着している。また、正側導体３０と負側導体３２も、絶縁塗料含浸層のような薄い絶縁層３１を介して密着している。
【００４８】
なお、複数の正側コイル１４と複数の負側コイル１６と、第１連結極板４４、第２連結極板４６および第３連結極板４８の間の電気接続のために、これらの間に基板６２が配置されている。基板６２の上面に設けられた複数の突起は、正側コイル１４や負側コイル１６の端子に固定され電気接続される。また、これらの突起が筒状になっており、これらの突起を通じて冷却水が正側コイル１４や負側コイル１６の中空部に流れ込むようにしてもよい。
【００４９】
この基板６２の導体構造は、同等の結線ができるものであれば任意に設計できる。特に、基板６２、は複数の正側コイル１４と複数の負側コイル１６に直結しているから、中空構造にして冷却すれば、正側コイル１４や負側コイル１６や１次コイルを強力に冷却できる。正側コイル１４や負側コイル１６も、中空構造の銅板により構成することができる。
【００５０】
上記の構造によれば、第１連結極板４４と第２連結極板４６とを近接配置し、かつ、正側導体３０と負側導体３２とを近接配置したので、転流時間における正側導体３０と負側導体３２のインダクタンスを極小にできる。また、正側コイル１４と負側コイル１６との間の距離を離したので、転流時間における正側コイル１４と負側コイル１６のインダクタンスを低下させることができる。これらにより、転流時間を短くすることができ、本発明の目的である繰り返し周波数が５ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度のパルスを使用した制御が可能になる。
【００５１】
また、正側コイル１４と負側コイル１６との間に１次コイル１２を配置したので、１次コイル１２と正側コイル１４や負側コイル１６との間の磁気的結合のバランスが良く、安定で良好な溶接電流が得られる。さらに、大電流の流れる正側コイル１４と負側コイル１６とを離すことにより、磁心２５の磁気飽和も起こり難くすることができる。
【００５２】
図９は、１次コイルと正側コイルと負側コイルの位置関係を示す説明図である。
この装置は、１次コイルと正側コイル１４と負側コイル１６との密着が良く、バランスも最適に構成されている。図９（ａ）に示すように、上から順に、正側コイル１４、１次コイル１２、負側コイル１６、１次コイル１２、正側コイル１４、１次コイル１２・・というように、各コイルが配列されている。
【００５３】
複数の正側コイル１４は全て並列接続されて、一方の端子が正側導体３０に接続されているものとする。また、負側コイル１６も全て並列接続されて、一方の端子が負側導体３２に接続されているものとする。基板６２が、これらを電気接続している。図９（ｂ）は、正側コイル１４の電流が溶接機側に供給されるときの、電流が有効に流れる部分のみを図示したものである。図９の（ｃ）は、負側コイル１６の電流が溶接機側に供給されるときの、電流が有効に流れる部分のみを図示したものである。
【００５４】
図９（ｂ）を見てわかるように、どの１次コイル１２もいずれかの正側コイル１４に密着している。また、図９（ｃ）を見てわかるように、どの１次コイル１２もいずれかの負側コイル１６に密着している。これは、磁心上の全ての場所で、正側コイル１４と負側コイル１６が分割された１次コイル１２を挟むように配置されているからである。
【００５５】
これにより、１次コイル１２と正側コイル１４との磁気的結合も、１次コイル１２と負側コイル１６との磁気的結合も良好で、正側コイル１４と負側コイル１６とが完全に均衡をとれている。なお、図９の図面は、図８（ｂ）の実施例と対応するものであって、コイル群（１２，１４，１６）を正面から見た状態を示し、正側導体３０や負側導体３２等は側面から見た状態を示している。
【００５６】
図１０は、１次コイルと正側コイルと負側コイルと磁心の位置関係を示す説明図である。
図のように、磁心２５はその両端にＵ字状の湾曲部２５ｂを備えており、湾曲部２５ｂは露出しているが、平行部２５ａには、隙間なくコイル群が巻回されている。これにより、漏れ磁束の減少と小型化を図っている。ここで、図１０（ａ）は、２列のコイル群の構造も配列も全く同一にしている。即ち、左から順に、正側コイル１４、１次コイル１２、負側コイル１６の順にコイルが配列されている。
【００５７】
一方、図１０（ｂ）は、一方の例は左から順に、正側コイル１４、１次コイル１２、負側コイル１６の順にコイルが配列され、他方の列は左から順に、負側コイル１６、１次コイル１２、正側コイル１４の順にコイルが配列されている。それぞれ、生産性、磁気特性、基板６２の構成等に一長一短がある。全体のサイズやコイル数等に応じて、最適な構成を選択するとよい。
【００５８】
また、磁心２５のループに沿って正側コイル１４と負側コイル１６の配列を調べてみたとき、図１０（ａ）は磁心２５の両端に、正側コイル１４が２個隣接した部分と、負側コイル１６が２個隣接した部分がある。いずれも、間に１次コイル１２を挟んでいない。図１０の（ｂ）では、磁心２５の両端に、正側コイル１４と負側コイル１６とが隣接した部分がある。、ここも、１次コイル１２を挟んでいない。このように、一部に、他の部分に比べて特性が劣る部分が含まれていても構わない。正側コイル１４と１次コイル１２と負側コイル１６をこの順に配置した場所を全体として多く設けることにより目的を達成できる。
【００５９】
図１１は、２次コイルの結線例を示す斜視図である。
図の（ａ）は図１０の（ａ）の実施例の結線を示し、（ｂ）は図１０（ｂ）の実施例の結線を示す。
（ａ）の場合には、図の手前から、正側コイル１４と負側コイル１６の３組がそれぞれ一組ずつ直列接続されている。そして正側コイル１４の一方の端子が第１連結極板４４に接続され、負側コイル１６の一方の端子が第２連結極板４６に接続されている。図７（ｅ）で説明したとおりの結線である。
【００６０】
（ｂ）の場合は、正側コイル１４と負側コイル１６を左右にその軸が平行になるように配置している。即ち、縦２列に正側コイル１４と負側コイル１６を４組設けた。縦方向の並びは、正側コイル１４と負側コイル１６とが交互に配置される。正側コイル１４と負側コイル１６一方の端子を、第１連結極板４４と第２連結極板４６に対して、一組毎に入れ替えれば、この結線が実現する。正側コイル１４と負側コイル１６の接続点は第３連結極板４８に接続されている。
【００６１】
なお、正側コイル１４と負側コイル１６とは、必ずしも同数でなくて構わない。また、個々のコイルの太さや形状も必ずしも同一でなくて構わない。正側コイル１４（またはコイル群）と負側コイル１６（またはコイル群）とは相互に直列接続される。各コイルと極板との間の結線は、図のように比較的複雑になる、この部分を例えば、図８に示したような導体群を立体的に配置して構成すると、中空構造にした基板６２を冷却してトランス全体を効果的に冷却することが可能になる。
【００６２】
各コイルと第１連結極板４４や第２連結極板４６との間の接続距離は短い。しかし、第１連結極板４４や第２連結極板４６とこれに接続される正側導体３０や負側導体３２はコイルサイズに比べて長い。従って、この部分のインダクタンスが問題になる。そこで、上記ように、正側導体３０と負側導体３２とを近接配置している。なお、第１連結極板４４や第２連結極板４６は、このように必然的に近接配置されるが、第３連結極板４８を第１連結極板４４と第２連結極板４６の間に配置しないことも有効である。
【００６３】
図１２は、実施例１の実際の溶接トランス１０を示す分解斜視図である。
正側コイル１４と負側コイル１６とを７組配置する。これらの正側コイル１４と負側コイル１６の間に、１次コイル１２を配置する。１次コイル１２の入力端子５８は側方に引き出す。分割巻きされた１次コイル１２は全て直列接続されている。入力端子５８は、１次コイル１２に１次電流を供給するためのものである。
【００６４】
１次コイル１２に設けられた各間隙１２ａに正側コイル１４と負側コイル１６を１個ずつ挟み込んだ後で、磁心２５を装着する。磁心２５は２分割されているが、結束バンド６０で結束一体化する。磁心２５の平行部２５ａ全体を覆うように１次コイル１２と正側コイル１４と負側コイル１６とを配置するので、漏れ磁束が少なくて良好な特性を得る。
【００６５】
図１３は、正側コイル１４と負側コイル１６と接続基板６２の斜視図である。図１４は、第１連結極板４４と第２連結極板４６と第３連結極板４８等の分解斜視図である。図１５は接続基板６２に各極板を固定した後の状態を示す斜視図である。図１６は、整流素子１８や整流素子２０を取り付ける直前の状態を示す分解斜視図である。
【００６６】
以上の各図を参照しながら、実際の溶接トランスを組み立てる工程を説明する。図１３に示すように、正側コイル１４と負側コイル１６とは、接続基板６２と一部を一体化させて、接続基板６２の一方の面上に支持固定されている。図３（ａ）において、手前の列には、左から順番に、正側コイル１４、負側コイル１６、正側コイル１４、負側コイル１６、正側コイル１４、負側コイル１６、正側コイル１４が配列されている。後側の列には、左から順番に、負側コイル１６、正側コイル１４、負側コイル１６、正側コイル１４、負側コイル１６、正側コイル１４、負側コイル１６が配列されている。
【００６７】
接続基板６２の他方の面上には、端子６７と端子６８と端子６９とがそれぞれ一列に並んでいる。端子６７は４個ある。全ての正側コイル１４の一端が、接続基板６２の内部でいずれかの端子６７に接続されている。端子６８は４個ある。全ての負側コイル１６の一端が、接続基板６２の内部でいずれかの端子６８に接続されている。端子６９は４個ある。全ての正側コイル１４と負側コイル１６の接続点が、接続基板６２の内部でいずれかの端子６９に接続されている。４個の端子６７は第１連結極板４４に接続される。４個の端子６８は第２連結極板４６に接続される。４個の端子６９は第３連結極板４８に電気接続される。
【００６８】
図１４に示す例では、第１連結極板４４は正側導体３０と連続一体化されている。また、第２連結極板４６は負側導体３２と連続一体化されている。第１連結極板４４と、第２連結極板４６と、第３連結極板４８は、いずれも、環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた形状をしている。なお、図１３以下の各図の構成部品に描かれた多数の孔は、冷却水等の冷媒を通すためのもので、図示しないパイプを接続して、外部から冷却水等が供給される。また、別の孔から、冷却水等が排出される。
【００６９】
図１６に示すように、接続基板６２の他方の面上に、第１連結極板４４と第２連結極板４６と第３連結極板４８とを支持固定すると、正側導体３０と負側導体３２とは、接続基板６２の他方の面側において、当該他方の面から垂直に離れる方向に伸びた構造になる。なお、接続基板６２の他方の面が一部露出している。ここには、多数の孔が空いている。これらの孔は、基板６２の中空部を介して正側コイル１４や負側コイル１６の中空部に冷却水等の冷媒を供給するためのもので、冷媒供給路７２が取り付けられて冷媒通路を構成している。その後、図１６に示すように、正側導体３０と負側導体３２にそれぞれ整流素子１８と整流素子２０を密着させ、第１極板３４と第２極板３６とで挟む。
【００７０】
接続基板６２の中空部に冷媒が供給されると、正側コイル１４や負側コイル１６を間接的に冷却することができる。複数の正側コイル１４と複数の負側コイル１６との間に分割巻きされた１次コイル１２の各部を挟むように配置したので、正側コイル１４と負側コイル１６によって１次コイル１２を含むトランス全体を効率よく冷却できる。
【００７１】
図１７はほぼ組み立てを完了した溶接トランスの斜視図である。図１８は、プラス電極とマイナス電極を取り付けた状態の溶接トランスの斜視図である。
図のように、溶接トランス１０の接続基板６２のいずれか一方の短辺側に、プラス電極２２とマイナス電極２４を固定している。このように構成することで、接続基板６２の短辺方向の幅を十分に狭くし、後で説明するように、同じ構成の溶接トランスを重ね合わせて連結できる。
【００７２】
また、第３極板３８とマイナス電極２４には冷媒供給栓７４が取り付けられている。即ち、第３極板３８もマイナス電極２４も中空部を有し、その内部に冷却水等の冷媒が供給される。また、それらの中空部は、配管により、基板６２や正側コイル１４や負側コイル１６の中空部に接続されており、溶接トランス全体を冷却できる。プラス電極２２に冷媒供給栓７４を取り付けてもよい。
【００７３】
図１８において、溶接トランス１０の第３極板３８を固定した面をＰ側の面とし、マイナス電極２４を固定した面をＱ側の面とし、溶接トランス１０に対して第３極板３８と反対側の面をＲ側の面とし、マイナス電極２４と反対側の面をＳ側の面と呼ぶことにする。この場合に、第３極板３８は、Ｐ側の面とＱ側の面とＳ側の面のいずれに設けてもよい。また、マイナス電極２４は、Ｐ側の面とＱ側の面とＲ側の面のいずれに設けてもよい。冷媒供給栓７４は、Ｐ側、Ｑ側、Ｓ側、Ｒ側の面のいずれに設けてもよい。
【実施例２】
【００７４】
図１９は、図１８に示した溶接トランスを２個組み合わせた溶接トランス組体１１の斜視図である。
図の１次コイル１２は、プラス電極２２の部分を共通プラス電極６４で連結し、マイナス電極２４の部分を共通マイナス電極６６で連結している。これにより、２個の溶接トランスを並列接続して、大電流を供給することができる。なお、図１２や図１７や図１８において説明した各導体や極板は、それぞれ独立していしても一体化されていても構わない。例えば、第３連結極板４８とマイナス電極２４とは一体化されていてよい。また、第１極板３４と第２極板３６と第３極板３８とプラス電極２２とは、任意の組み合わせで一体化されていてよい。図１４で説明したとおり、第２連結極板４６と負側導体３２、第１連結極板４４と正側導体３０はそれぞれ一体化されていてよい。
【００７５】
図のように、各溶接トランスの、環状磁心２５の平行部２５ａが互いに平行になり、第３極板３８が最短距離で隣接するように配置した。このとき、各溶接トランスの各第３極板３８が同面上に配置される。この状態で、共通プラス電極６４や共通マイナス電極６６により、溶接トランスを２台以上組み合わせて電気的に、かつ、機械的に連結して使用できる。
【００７６】
接続基板６２の一方の側に、１次コイル１２と正側コイル１４と負側コイル１６を配置し、接続基板６２の他方の側に、電気接続のための極板や整流素子を配置したので、全体をコイル部分の厚みに納めることができる。なお、共通プラス電極６４や共通マイナス電極６６は、図１８で説明したＰ側、Ｑ側、Ｓ側、Ｒ側の面いずれに設けてもよい。ここで、Ｐ側、Ｑ側、Ｓ側、Ｒ側の面以外の２面を溶接トランスの側面と定義したとき、複数の溶接トランスは、いずれもその側面を対向させて連結されることになる。
【実施例３】
【００７７】
図２０は、正側コイル１４と負側コイル１６と基板の関係を示す側面図である。
上記実施例では、基板６２の一方の面に、横並びに正側コイル１４と負側コイル１６とを配置した。これが、図の（ａ）の状態である。基板６２の他方の面側には、上記の実施例と同様に、正側導体３０と負側導体３２及び、整流素子１８と整流素子２０、第１極板３４と第２極板３６とが順番に重ね合わされている。第１極板３４と第２極板３６とは第３極板３８で連結されている。
【００７８】
一方、図の（ｂ）では、基板６２の一方の面に積み重ねるように、正側コイル１４と負側コイル１６とを配置した。そして、正側コイル１４と負側コイル１６の結線のために、補助基板６３を設けた。補助基板６３と基板６２とにより正側コイル１４と負側コイル１６を結線し、基板６２の他方の面側の正側導体３０と負側導体３２に接続する。
【００７９】
即ち、１次コイル１２が正側コイル１４と負側コイル１６を１個ずつ挟み込んだ状態のコイル群の２側面を支持するように、断面Ｌ字状に基板を形成する。このような構成でも、溶接トランスを全体として扁平に小型にまとめることができる。また、図１９て説明したとおりに、複数の溶接トランスを重ね合わせて並列接続して使用することができる。また、断面Ｌ字状に形成された基板により強度が向上し、冷却効率も良くなる。
【実施例４】
【００８０】
図２１は、実施例４の１次コイル１２と正側コイル１４と負側コイル１６の斜視図である。
上記の実施例では、１次コイル１２と正側コイル１４と負側コイル１６とを磁心２５上に可能な限り隙間なく配列して、漏れ磁束を無くし、各コイル間の磁気的結合を最適化した。一方、この実施例では、１次コイル１２と正側コイル１４と負側コイル１６とを重ね巻きすることによって、各コイル間の磁気的結合度を高める。
【００８１】
図２１（ａ）は、中心に負側コイル１６を配置し、その上に１次コイル１２を配置し、最外周に正側コイル１４を配置するように同軸巻きされた第１のコイルユニットである。図１２（ｂ）は、中心に正側コイル１４を配置し、その上に１次コイル１２を配置し、最外周に負側コイル１６を配置するように同軸巻きされた第２のコイルユニットである。正側コイル１４と負側コイル１６とは、いずれも、１次コイル１２と同じ幅のワンターンコイルである。漏れ磁束を無くして、１次コイルと２次コイルの磁気的結合を高めるためである。図２１（ｃ）と（ｄ）にその斜視図を示す。
【００８２】
図２１（ａ）に示した第１のコイルユニットと図２１（ｂ）に示した第２のコイルユニットとを図１２（ｅ）に示すように、磁心上に隙間無く配列する。これにより、磁心の軸方向に配列された隣接するコイル間からの漏れ磁束を最小にできる。また、正側コイル１４と負側コイル１６との間に１次コイル１２を配置したので、正側コイル１４と負側コイル１６との間の磁気的結合を小さくすることができ、上記の実施例と同様の効果を得る。なお、正側コイル１４と負側コイル１６の特性のアンバランスを問題としない場合には、第１のコイルユニットまたは第２のコイルユニット単体でも実用になる。
【００８３】
図２１（ａ）と図２１（ｂ）に示したものを交互に配列すると、巻き径の異なる正側コイル１４や負側コイル１６を直列接続し、あるいは並列接続して使用したとき、全体として、各コイルのインダクタンスを平準化できる。また、正側コイル１４と負側コイル１６とが直接隣接しないので、正側コイル１４と負側コイル１６との間の磁気的結合を小さくすることができる。さらに、先の実施例に示した溶接トランスと比較すると、正側コイル１４や負側コイル１６の製造コストを下げることもできる。
【実施例５】
【００８４】
図２２は、整流素子の配置の変形例を示す主要部斜視図である。
図２２の（ａ）は、既に説明したとおり、正側導体３０と負側導体３２を挟んで整流素子１８と整流素子２０を配置し、さらにその両側に第１極板３４と第２極板３６とを配置している。第１極板３４と第２極板３６とを第３極板３８で連結する。一方、図２２（ｂ）では、絶縁層３１を挟んで正側導体３０と負側導体３２とを配置して、負側導体３２だけを一方に延長している。その負側導体３２の延長部分に、整流素子２０を配置した。整流素子１８を正側導体３０と第１極板３４とで挟む。整流素子２０を負側導体３２と第２極板３６とで挟む。この例では、第１極板３４と第２極板３６とを、連続した一体構造の導体板により構成した。従って、第１極板３４と第２極板３６とを第３極板３８により接続した構造と見なすことができる。従って、上記の実施例と同様の機能を有する。
【００８５】
以上の構成の本発明の溶接トランスおよび溶接装置は、電気的に見たときと熱的にみたときとで、それぞれ次のような効果を有する。
（電気的効果）
（１）正側コイル１４と整流素子１８とを電気接続するための第１連結極板４４と第２連結極板４６とを近接配置し、かつ、正側導体３０と負側導体３２とを近接配置することにより、転流時間における２次回路のインダクタンスを極小にして、転流時間を短くすることができる。
（２）磁心上で、２次コイルの正側コイルと負側コイルの間に１次コイルを挟むように配置することにより、２次コイルの正側コイルと負側コイルのインダクタンスによる２次電流の転流時間の遅れを抑制することができる。
（３）大電流の流れる２次コイルを磁心上に分散配置したので、磁心全体に磁束を分散させて、磁気飽和を防止することができる。
（４）従来よりも高い周波数の１次電流制御ができれば、大電流を供給できるトランスを小型化し、冷却効率も高めることが可能になる。
【００８６】
（熱的効果）
大電流の流れる２次コイルを磁心上に分散配置し、間に１次コイルを挟むことにより、２次コイルの放熱を良くすることができる。大電流を供給するトランスは、１次コイルも２次コイルも発熱する。異常に発熱すると、絶縁体を劣化させる等の障害を発生する。大電流を流す２次コイルは最も激しく発熱するが、中空構造にして内部に冷却水を供給して冷却すれば、１次コイルよりも温度を下げることができる。従って、２次コイルに挟まれた１次コイルも２次コイルを流れる冷却水により冷却される。上記の構造では、効率よく１次コイルを冷却できる。
【００８７】
（構造上の効果）
接続基板の一方の面上にコイル群を配置し、他方の面側に極板等を配置して、全体として扁平なコンパクトな形状にすることができる。従って、小型で大容量の溶接トランスを容易に実現できる。
【００８８】
本発明の溶接装置は、上記の実施例に限定されない。例えば、２次回路の結線には銅板を例示し、各部をビス止め等で連結する例を示したが、例えば、正側コイル１４と第１連結極板４４とが連続一体化されていてもよい。また、第１連結極板４４と正側導体３０とは連続一体化されていてもよい。第１極板３４と第２極板３６と第３極板３８とが連続一体化されていてもよい。負側についても同様である。また、各極板は板状でも棒状でもよい。各２次コイルや極板の内部に冷却水を供給する透孔を設けることが好ましい。
【符号の説明】
【００８９】
１０  溶接トランス
１１  溶接トランス組体
１２  １次コイル
１４  正側コイル
１６  負側コイル
１８  整流素子
２０  整流素子
２２  プラス電極
２４  マイナス電極
２５  磁心
２５ａ  平行部
２５ｂ  湾曲部
２６  溶接トランス
２８  溶接機
３０  正側導体
３１  絶縁層
３２  負側導体
３４  第１極板
３６  第２極板
３８  第３極板
４４  第１連結極板
４６  第２連結極板
４８  第３連結極板
５８  入力端子
６０  結束バンド
６２  接続基板
６３  補助基板
６４  共通プラス電極
６６  共通マイナス電極
６７  端子
６８  端子
６９  端子
７２  冷媒供給路
７４  冷媒供給栓
７６  突起
７８  導体
８０  突起
８２  導体
８４  突起
８６  突起
８８  枝
９０  導体
【要約】
【課題】高速で精密な大電流の溶接制御を可能にし消費電力も節減する。
【解決手段】環状磁心２５と、分割巻きされた１次コイル１２と、１次コイル１２の各間隙１２ａに交互に１個ずつ挟み込まれた複数の正側コイル１４と複数の負側コイル１６とを備える。コイルは、接続基板６２の一方の面に固定される。接続基板６２の他方の面上で、正側コイル１４は第１連結極板４４を介して正側導体３０に電気接続される。負側コイル１６は第２連結極板４６を介して負側導体３２に電気接続される。正側コイル１４と負側コイル１６の接続部は第３連結極板４８に電気接続される。薄い絶縁層３１を挟んで、一方に正側導体３０と整流素子１８と第１極板３４を、他方に負側導体３２と整流素子２０と第２極板３６とを配置し、第１極板３４と第２極板３６を第３極板３８で電気接続する。小型大容量で、複数のユニットを組み合わせて、出力側を並列接続して使用できる。
【選択図】図１２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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