[实用新型]一种采用单管IGBT的逆变式空气等离子切割机的结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种小型IGBT逆变式空气等离子弧切割机产品，具体是一种采用单管IGBT逆变电路及其控制电路构成的直流空气等离子弧切割机。 

技术背景

当前，等离子切割机产品市场的竞争十分激烈，不仅体现在技术的先进性和优势上，还在很大程度上取决于切割机的外观和结构设计、生产制造工艺的先进性、生产效率的高低、生产成本的多少，产品的一致性和可靠性等方面。 

目前，国内外市场上小型逆变式空气等离子弧切割机的额定电流通常是设计为20~40A的水平，国内不少此类切割机是采用MOSFET管逆变控制技术来制作的，MOSFET管逆变切割机，需要采用很多的MOSFET管并联来扩大器件的电流，这就使切割机的电路板尺寸大、电路板和整机结构复杂，同时也存在着产品可靠性低、制作成本高等问题；近一些年来，采用单管IGBT的逆变等离子切割机逐渐成为此类产品开发的重点，由于单管IGBT的电流等级大，不像MOSFET管那样，需采用多管并联的方式来扩大其器件的电流，因此，产品的可靠性得以提高，同时，这种逆变电子开关器件数量的减少可使切割机的电路板尺寸变小，电路板和整机结构变得简单，同时产品的制作成本和工艺水平也得以提高，解决了MOSFET多管并联技术存在的诸多问题，体现了单管IGBT逆变控制技术的优势和发展前景；尽管小型单管IGBT逆变控制技术的等离子切割机也有不少产品，然而，不同的产品制造企业，由于设计水平的差异，产品的结构和可靠性等性能也是存在较大差异的。 

对于MOSFET多管并联的等离子切割机，其内部采用上、中、下三控制板和整机布局结构，显得复杂和技术落后；采用单管IGBT逆变的切割机，有的采用单块电路板的内部结构设计形式，有的采用二板上、下控制板和整机布局结构，与MOSFET多管并联的等离子切割机相比，明显有了较大的技术进步；但是，上述这些逆变空气等离子切割机，受切割机电路和内部结构设计、功率器件散热条件及其冷却效果等因素的限制，使它们在较大电流输出（如40A）时其负载持续率难以做的很大，较短的工作时间就会出现切割机热保护，如不少切割机的负载持续率只有20~40%，如此短的切割时间，使不少客户相当不满意，甚至很多机器40A的额定工作电流都达不到；另外，有的单管IGBT单电路板结构的逆变切割机，由于大功率器件发热严重，甚至会烧坏电路板，使电路板无法修复，造成厂家或用户的较大经济损失；其次，我国的切割机生产企业数量多，并且呈现小而分散的特点，由于企业的实力弱，产品的生产数量很少，没有能力采用自动插件器件来实现切割机产品的自动化或规模化生产，因此，产品的生产效率低下，工艺水平往往是手工作业水平，显得落后，同时，也为产品的不可靠埋下了隐患。 

虽然采用单管IGBT逆变控制电路构成的空气等离子弧切割机种类是比较多的，它们的电路和切割机内外部结构形式也是多种多样的，但是，不同的电路及其结构设计思路，所采用的具体电路形式和整个电路布置的方式是不同的，不仅如此，切割机的性能指标包括输出的电流/电压范围及其对应的负载持续率、绝缘等级、温升、制作工艺水平、产品可靠性等也会表现出一些明显的差距，即使是在相同的产品参数性能指标下，由于具体电路及其切割机结构设计方面的不同，或者所采用的电子元器件的封装形式不同，因而电路板等元器件的装配、焊接和检测工艺水平、自动化程度等也会明显不同，这就会使逆变式空气等离子弧切割机这类电子产品电路板的尺寸、生产时安装的方便性、生产效率、生产成本、产品的成本等也会显著不同，例如，如果采用大量自动插件器件和集成电路的切割机，装焊电路板这些器件可采用先进、高效、适合于大批量自动化生产设备，所以，可极大地提高电路板或产品的生产效率，降低生产成本，增加产品的市场竞争力。 

也就是说，结构和电路设计不同的切割机，其技术参数、使用性能、生产效率，甚至产品外观和可靠性以及市场竞争力等是差别比较大的。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种采用单管IGBT的逆变式空气等离子切割机的结构，依据电流等级的不同，可设计为40A/96V（40%）、30A/92V（60%）、20A/88V（80%）等多种电流等级和规格型号的产品，不仅体积小，而且重量轻，携带十分方便，切割机的控制电路板设计为三块，电路板都采用了插件器件及自动加工工艺方法进行生产，切割机的电路和电路板及整机的结构设计合理，安装方便，故生产效率高、制作成本低。 

为实现上述目的采用以下技术方案：