プロジェクトの背景

国内の有名な溶接設備メーカーはMFインバータ溶接機の研究、開発、生産に力を入れており、自動車製造、鉄骨構造、造船、圧力容器などの産業で広く使用されています。MFインバータ溶接機は、従来の周波数溶接機と比較して、小型、軽量、省エネ、良好な溶接品質などの利点があります。

溶接の品質は、溶接電流の正確な制御に直接依存するため、高性能の電流検出ソリューションが必要となります。同時に、溶接機の過酷な作業環境と頻繁な大電流衝撃により、シャントの過負荷容量と長期信頼性に対する要求も高くなります。

製品レンジと技術要件

• 製品シリーズ: 200A/300A/400A/500A インバーター溶接機
• 作業システム：60%
• 電流制御精度：±2%
• 過負荷要件：定格電流の2.5倍、3秒間（アーク発生時）

直面する技術的課題

1.高過負荷容量要求

溶接アークの瞬時電流は定格電流の2～3倍にもなり、シャントは頻繁な大電流の衝撃に耐える必要があります。500Aの溶接機を例にとると、アーク電流は最大1250A以上にもなり、シャントの瞬時消費電力は通常運転の6倍以上にもなります。

2.過酷な労働環境

溶接機は多くの熱、金属スパッタ、強い電磁干渉を発生させる。シャントとその信号調整回路は、優れた保護と抗干渉能力を持つ必要があります。

3.迅速な対応要件

溶接電流の正確な制御には、高速の電流フィードバックが必 要であり、制御ループに過度の遅延が生じると、溶接アーク の安定性と溶接品質に影響を及ぼす可能性がある。

4.長期耐久性

産業機器には高い信頼性が要求され、シャントは耐用年数を通じて安定した性能を維持するために、数万回から数十万回の熱サイクルに耐える必要があります。

テクニカル・ソリューション

1.シャントのサイジング

溶接機の仕様が異なる場合は、FL-2型直列シャントを選択し、定格電圧降下仕様は一律75mVを採用している：

2.過負荷容量設計

FL-2シャントは優れた過負荷能力を持っています：

• 連続過負荷：定格電流の1.2倍
• 5秒過負荷：定格電流の5倍
• 一過性のショック：短期的なショックの高い倍数に耐えることができる(<100ms)

電子ビーム溶接プロセスにより、抵抗器本体と銅端子間のはんだ接合部の強度と信頼性が確保され、頻繁な熱サイクル下でも、はんだ付け不良やクラックが発生しません。

3.サーマルソリューション

シャントはアルミニウム製ヒートシンク・ベースプレートに取り付けられ、ボルトで固定されているため熱伝導が良好です。強制空冷は、溶接機の内蔵ファンによって行われます。シャントの温度は、500A/60%の使用条件下で75℃未満に安定します。

4.シグナル・コンディショニング

• 1MHzを超える小信号帯域幅と10V/µsを超える大信号スイングレートの広帯域オペアンプ
• 信号応答時間<10µs（高速制御ループ用
• 入力側にTVS保護とRCフィルタリングを追加し、溶接アークから発生するサージがバックエンド回路にダメージを与えるのを防ぎます。

プロジェクト結果

• コントロールの精度：溶接電流制御精度は±2%に達し、様々な溶接プロセスの要求に応えます。
• 信頼性：シャントは10万回の熱サイクル試験（室温↔150℃）に合格し、性能に大きな変化はなかった。
• セキュリティ保護：過電流保護応答時間<1ms の溶接機械およびオペレータの安全の有効な保護
• 適用規模：50,000台以上の溶接機が使用され、あらゆる製品をカバーしている。
• 市場のフィードバック不良率が極めて低く、顧客からのフィードバックも良好で、長期的な戦略的パートナーシップを確立している。