CN107148736A - 电源装置、接合***及通电加工方法 - Google Patents

电源装置、接合***及通电加工方法 Download PDF

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Abstract

一种电源装置，是向将被加工件通电加工的通电加工装置供给输出电流的电源装置，具备：第1电源；磁能再生开关，接受从上述第1电源供给的电流，变换为上述输出电流；以及控制部，在上述通电加工装置进行的一次通电加工时间内，控制上述磁能再生开关，以使上述输出电流的通电频率包含相互不同的第1通电频率及第2通电频率。

Description

电源装置、接合***及通电加工方法
技术领域
本发明涉及电源装置、接合***及通电加工方法。
本申请基于2014年12月12日在日本提出的特愿2014－252141号和2014年12月12日在日本提出的特愿2014－252151号主张优先权，在此援引其全部内容。
背景技术
例如，已知在汽车等的各种车辆、船舶、其他通常机械的组装及零件的安装等的工序、或制造各种零件等的工序中，对作为加工对象的零件进行通电加工处理。例如，在进行汽车等的各种车辆、船舶、其他通常机械的组装等的情况下，使用电阻点焊接的情况较多。电阻点焊接，是对板面被相互重叠的多片金属板彼此的重叠部(点部)的表侧及背侧，一边推压焊接电极一边通电，由此通过在点部发生的焦耳热使点部熔融然后凝固，从而将多个金属板间接合的方法。
通常，在进行电阻点焊接时，进行将商用频率下的单相交流电流或来自电容器的放电电流经由变流器向焊接电极通电的操作。此外，也有将经过了变流器的电流整流而通电直流电流的情况。在这些情况下，由于流到点部中的电流是低频电流或直流电流，所以电流集中于点部的中心(电极与金属板的接触部)而电流大致均匀地流动。因而，如果考虑向点部(通电部)的周围的热流出，则金属板的通电部处的温度分布为通电区域的中心的温度最高、越是从该通电区域远离的位置温度越低的分布。
在对如高强度钢板或较厚的钢板那样强度或刚性较高的金属板进行电阻点焊接的情况下，希望焊接接头的接头强度也变高。作为电阻点焊接的关联技术，已知有例如下述所示的各种文献。
例如，在专利文献1中，公开了通过控制电流值、控制焊接部金属的温度履历来控制焊接金属的材质的技术。
此外，在专利文献2中，公开了为了控制金属板的通电部处的发热分布、通过将从频率为50Hz的低频电源提供的电力和从频率为30kHz的高频电源提供的电力对2片钢板同时施加来控制回火区域的技术。
此外，在专利文献3及专利文献7中，公开了磁能再生开关(Magnetic EnergyRecovery Switch。以后称作MERS)。
此外，在将点部加热及使其熔融的过程中，由于(1)过大的焊接电流、(2)由于焊接电极产生的对金属板的加压力的不足、还有(3)点部的表面的脏污等的原因，发生称作飞溅(散落)的熔融金属的飞散物。通过飞溅的发生，不仅电阻点焊接时的作业性下降，而且有焊接接头的接头强度不足等焊接接头的品质下降情况。
基于上述那样的背景，在专利文献4中，公开了在焊接金属棒对于金属板的加压力比基准加压力低的情况下提高上述加压力的技术。
此外，作为控制上述加压力的技术，在专利文献5中，公开了通过使在焊接电极与压力检测器非接触时压力检测器输出的信号平均化而求出补偿值、在电阻点焊接时通过从压力检测器输出的信号减去上述补偿值来控制加压力的技术。
此外，在专利文献6中，公开了在电阻点焊接中使加压力与焊接电流同步的技术。
此外，将钢板彼此重叠并通过点焊接而形成的接头(以下称作“点焊接接头”)的机械特性，通过在将钢板剪切的方向上加载拉伸载荷而测量的拉伸剪切力(TSS：TensionShear Strength)、和在将钢板剥离的方向上加载拉伸载荷而测量的十字拉伸力(CTS：Cross Tension Strength)来评价。拉伸剪切力和十字拉伸力的测量方法由JIS Z 3136及JIS Z 3137规定。
例如，在将拉伸强度为270～600MPa的2片钢板重叠而点焊接的情况下，由于焊接接头的CTS随着钢板强度的增加而增加，所以不易发生有关接头强度的问题。但是，在拉伸强度为750MPa以上的高强度钢板的情况下，即使钢板的拉伸强度增加，CTS也不增加或反而减小。
通常，在高强度钢板的情况下，因变形能力的下降而向焊接部的应力集中变高，此外，由于在焊接部中有淬火而焊接部的韧性下降，因此CTS下降。因此，对于拉伸强度为750MPa以上的高强度钢板的点焊接接头，特别要求CTS的提高。
为了使点焊接的CTS提高，对焊接部的应力集中缓和、焊接部的韧性提高是有效的，提出了各种技术。如果考虑CTS提高效果和构造部件的实际生产中的管理的容易度，则为了将应力集中的熔核的外周尺寸扩大，考虑将熔核的直径扩大是有效的。
在专利文献8中，公开了将焊接变压器安装到焊接枪上、由同轴导体供电到点焊接点的高频点焊接机。该高频点焊接机具备频率变换装置，根据需要而改变频率，进行通过热处理的焊接部的改良，实现强度的提高。但是，仅通过热处理，熔核径不扩大，所以在提高CTS方面有极限。
在专利文献9中，公开了使用高频电力进行点焊接、对点焊接后的区域实施加热处理的金属材料的焊接方法。但是，在该焊接方法中，也由于熔核径不扩大，所以在提高CTS方面有极限。
此外，在上述专利文献2中，公开了对施加第1频率的电力而形成的焊接部施加比第1频率高的第2频率的电力、将焊接部的接合端部区域和外周部附近加热的焊接方法。但是，在该焊接方法中，也由于熔核径不扩大，所以在提高CTS方面有极限。
在专利文献10中，公开了在点焊接方法中、当焊接部位从熔融状态转移为凝固组织时对焊接部位赋予机械振动、使焊接部的组织微细化的方法。但是，在该方法中，机械振动向熔融部的传输较少，焊接部的组织没有如预期那样微细化，有CTS的提高效果较小的问题。
在非专利文献1中，公开了使用在单方的电极前端的中央部具有平滑的凹形的凹陷的点焊接用电极的点焊接方法。根据该点焊接方法，能够稳定地形成具有最低保证熔核径以上的直径的熔核。但是，通过设在点焊接用电极上的上述凹陷的存在，在有焊接机的轴的稍稍的偏差或倾斜的情况下，焊接作业变得不稳定，所以应用于实际生产较困难。
在专利文献11中，公开了能够形成直径较大的熔核的点焊接用电极。但是，通过处于电极前端的圆筒状的中空部的存在，在焊接机的轴有稍稍的偏差或倾斜的情况下，焊接变得不稳定，所以应用于实际生产较困难。此外，在专利文献11中没有关于CTS的公开。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5043236号公报
专利文献2：国际公开第2011/013793号
专利文献3：日本特许第3634982号公报
专利文献4：日本特许第3180530号公报
专利文献5：日本特许第3959302号公报
专利文献6：日本特许第2721952号公报
专利文献7：国际公开第2009/075366号
专利文献8：日本特开昭60－255287号公报
专利文献9：日本特开2010－082666号公报
专利文献10：日本特开2011－194411号公报
专利文献11：日本特开2010－131666号公报
非专利文献
非专利文献1：阿部博司、山口匠，“关于最低保证熔核径能够非破坏地检查的点焊接方法的基础性研究”(社团法人焊接学会，轻构造接合加工研究委员会，2006年1月20日)
发明内容
发明要解决的课题
上述专利文献1所记载的技术是以以往的商用频率下的单相交流电流及直流电流为对象的，仅能进行关于以往的有效值的控制作为电流控制。此外，在专利文献2所记载的技术中，需要低频电源和高频电源的2个电源。因而，需要2个电源的控制，所以控制变得复杂，并且装置有可能大型化。此外，金属板的焊接部的适当的发热分布，根据焊接条件(焊接部的大小、材质、厚度、温度变化等)及要求特性(焊接金属组织、接头强度)，在实施一点的点焊接所需要的1秒以内的极短时间的期间中变化。但是，专利文献2所记载的技术中的高频电源由于构成串联共振电路，所以高频电源的频率是固定的，为了匹配于目的地设定发热区域，必须按每个频率准备电源。因此，在1秒以内的极短时间的期间中切换输出电流的频率在事实上是不可能的。
因而，要求使对导体材料以短时间进行大电流的通电加热时的电流控制性比以往的电源提高从而使加热部的特性提高。
此外，上述专利文献3及上述专利文献7所记载的MERS虽然利用将缓冲器能量再生的电流开关的结构，但关于在较短的通电加热时间内进行大电流的频率控制方面并没有进行研究。
此外，在如上述专利文献4那样检测加压力而控制加压力的结构中，响应(从检测到加压力到用变更后的加压力进行加压所需要的时间)变慢。因而，在可靠地抑制飞溅方面并不容易。
因而，当进行电阻点焊接时，要求抑制飞溅的发生。
此外，如与上述专利文献8关联而说明的那样，为了CTS的提高，焊接部的改良及熔核径的扩大是有效的。特别是，熔核径的扩大是有效的，但在以往技术中，稳定地使熔核径变大是困难的。
因而，要求通过稳定且可靠地将熔核径扩大，使熔核的外周部的长度可靠地变长而提高CTS。
在关于以上说明的各种课题中，使对作为导体材料的被加工件在短时间中进行大电流的通电加热时的电流控制性提高，从作为焊接部的被加工部的特性提高的观点来看也特别重要。
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的是提供一种通过使对被加工件进行通电加工时的电流的控制性比以往提高、从而能够使被加工件的特性提高的电源装置、使用该电源装置的接合***和通电加工方法。
用来解决课题的手段
本发明为了解决上述课题而达到相关的目的，采用了以下技术方案。
(1)有关本发明的一技术方案的电源装置，是向对被加工件进行通电加工的通电加工装置供给输出电流的电源装置，具备：第1电源；磁能再生开关，接受从上述第1电源供给的电流，变换为上述输出电流；以及控制部，在上述通电加工装置的一次通电加工时间内，控制上述磁能再生开关，以使上述输出电流的通电频率包含相互不同的第1通电频率及第2通电频率。
根据有关上述(1)所记载的技术方案的电源装置，在一次通电加工时间内，控制部使通电频率变化，以使其包含相互不同的第1通电频率及第2通电频率。结果，能够控制赋予的输出电流的通电频率，以使通电加工装置进行与被加工件的材质及形状对应的适当的加工条件(例如，焊接部的电流分布条件、热分布条件等)。并且，由于采用由磁能再生开关将通电频率切换的结构，所以能够使短时间中的输出电流的控制性比以往提高。
(2)在上述(1)所记载的电源装置中，上述一次通电加工时间也可以是1秒以下。
在上述(2)所记载的情况下，由于即使是1秒以下的短时间内也能够控制通电频率，所以能够在例如电阻点焊接中适当地应用。
(3)在上述(1)或(2)所记载的电源装置中，上述通电加工中的上述通电频率也可以是由从上述磁能再生开关的输出端观察的上述通电加工装置侧的电感和上述磁能再生开关所具有的电容器的电容所决定的共振频率以下。
在上述(3)所记载的情况下，通过使通电频率为共振频率以下，能够实现软开关。
(4)在上述(1)至(3)的任一项所记载的电源装置中，也可以采用以下的结构：上述磁能再生开关具有：电桥电路，使第1反向导通型半导体开关和第4反向导通型半导体开关在开关断开时的导通方向为相互相反方向而串联配置在第1路径中，并且使第2反向导通型半导体开关和第3反向导通型半导体开关在开关断开时的导通方向为相互相反方向而串联配置在第2路径中，并且上述第1反向导通型半导体开关和上述第3反向导通型半导体开关在开关断开时的导通方向相互相同；电容器，被连接在上述第1路径的区域中的上述第1反向导通型半导体开关与上述第4反向导通型半导体开关之间的区域、和上述第2路径的区域中的上述第2反向导通型半导体开关与上述第3反向导通型半导体开关之间的区域之间；并且，配置在上述第1电源与上述通电加工装置之间；上述控制部通过控制上述第1反向导通型半导体开关及上述第3反向导通型半导体开关、和上述第2反向导通型半导体开关及上述第4反向导通型半导体开关的至少某一方的导通时间和断开时间，在上述一次通电加工时间内控制上述通电频率，或者，通过控制上述第1反向导通型半导体开关及上述第3反向导通型半导体开关、和上述第2反向导通型半导体开关及上述第4反向导通型半导体开关的至少某一方的导通时间、断开时间和从上述第1电源供给的电流，在上述一次通电加工时间内分别控制上述通电频率和上述输出电流的电流值。
在上述(4)所记载的情况下，由于采用能够由磁能再生开关独立地进行通电频率的切换及通电电流的控制的结构，所以能够使短时间中的输出电流的控制性比以往提高。
(5)有关本发明的一技术方案的接合***具备：上述(1)至(4)的任一项所记载的电源装置；作为上述通电加工装置的接合装置，通过将从上述电源装置输出的上述输出电流向作为上述被加工件的多个被通电件间的接触区域通电，将上述接触区域通电加热，将上述多个被通电件间接合。
根据有关上述(5)所记载的技术方案的接合***，通过将能够进行输出电流的频率控制的电源装置与接合装置组合，能够实现以往不能实现的一次通电加工时间内的通电频率变化的控制。
(6)在上述(5)所记载的接合***中，也可以采用以下的结构：上述接合装置具备：第1电极；第2电极，与上述第1电极对置配置，将上述多个被通电件夹持在与上述第1电极之间；多个线圈，贯穿有在上述第1电极、上述多个被通电件和上述第2电极中流动的从上述电源装置输出的上述输出电流所产生的磁通；上述控制部控制上述磁能再生开关，以使从上述电源装置输出的上述输出电流的上述通电频率对应于通过上述磁通在上述多个线圈中产生的电动势而变化。
在上述(6)所记载的情况下，能够将流到通电加工中的被通电件中的输出电流的状态作为由线圈产生的电动势的变化来掌握。由此，控制部能够基于该电动势的变化将磁能再生开关的动作进行反馈控制，以使向被通电件赋予的输出电流成为适当。只要配置单一的线圈，就能够检测流过电极的电流值，能够进行基于电流值的控制，但由于使用多个线圈更能够提取关于电流的分布的信息，所以能够进行高精度的控制。
(7)在上述(6)所记载的接合***中，也可以是，上述多个线圈相对于上述第1电极和上述第2电极中的至少某一方，配置在与这些第1电极及第2电极间为同轴的中心轴线的周围上的相互不同的位置。
在上述(7)所记载的情况下，由于能够在第1电极和第2电极的至少一方的周围的多个部位捕捉由线圈产生的电动势的变化，所以能够更详细地掌握流到被通电件中的输出电流的状态变化。
(8)在上述(6)或(7)所记载的接合***中，也可以采用以下的结构：上述控制部如果判定为由上述多个线圈产生的电动势的至少1个从预先设定的范围脱离，则控制上述磁能再生开关，以使上述输出电流增减与从上述预先设定的范围的脱离量对应的值。
在上述(8)所记载的情况下，能够将由多个线圈产生的电动势与预先设定的范围比较，以相当于与从该预先设定的范围的脱离量对应的值来控制输出电流。
(9)在上述(6)所记载的接合***中，也可以采用上述多个线圈夹着上述第1电极及上述第2电极相互对置、被卷绕在上述多个被通电件上的结构。
在上述(9)所记载的情况下，由于能够捕捉由夹着上述第1电极及上述第2电极相互对置、卷绕在上述多个被通电件上的多个线圈所产生的电动势的变化，所以能够更详细地掌握流到被通电件中的输出电流的状态变化。
(10)在上述(5)～(9)的任一项所记载的接合***中，上述接合装置也可以具备压力调节部，该压力调节部使夹持上述多个被通电件间的夹持力增减。
在上述(10)所记载的情况下，通过由压力调节部使夹持力增加，从而接触区域的熔融部的外径尺寸扩大，所以能够使被通电件彼此的熔接面积增大。
(11)有关本发明的一技术方案的通电加工方法具有：准备工序，准备与被加工件对应的通电加工条件；通电加工工序，根据上述通电加工条件，在上述被加工件的一次通电加工时间内对上述被加工件赋予具有第1通电频率的输出电流，还对上述被加工件赋予具有与上述第1通电频率不同的第2通电频率的输出电流。
根据有关上述(11)所记载的技术方案的通电加工方法，在一次通电加工时间内，按照通电加工条件使通电频率变化，以使其包含相互不同的第1通电频率及第2通电频率。结果，进行与被加工件的材质及形状对应的适当的加工条件(例如，焊接部的电流分布条件、热分布条件等)下的通电加工。
(12)在上述(11)所记载的通电加工方法中，上述通电加工工序也可以具有与基于被赋予上述被加工件的上述输出电流所产生的磁通的电动势的变化相对应地使上述输出电流增减的工序。
在上述(12)所记载的情况下，能够将流到被加工件中的输出电流的状态作为基于磁通的电动势的变化来掌握。由此，能够基于该电动势的变化进行适当的反馈控制，以使向被加工件赋予的输出电流成为适当。
(13)在上述(11)或(12)所记载的通电加工方法中，上述通电加工工序也可以具有：将作为上述被加工件的多个被通电件夹持而形成接触区域的工序；对上述接触区域通电上述输出电流而进行通电加热的工序；使对上述多个被通电件赋予的夹持力增减的工序。
在上述(13)所记载的情况下，通过根据需要而增加夹持力，能够扩大接触区域中的熔融部的外径尺寸，所以能够使被通电件彼此的熔接面积增大。
发明的效果
根据有关上述(1)所记载的技术方案的电源装置，由于能够使通电加工装置进行与被加工件的材质或形状对应的适当的加工条件下的通电加工，所以能够使被加工件的特性(例如如果是电阻点焊接，则是焊接部的接头强度等)提高。
在上述(2)所记载的情况下，例如在应用于电阻点焊接的情况下，能够使通电加工后的被加工件的接头强度等的机械特性比使用以往的电源装置的情况提高。
在上述(3)所记载的情况下，由于能够实现软开关，所以能够减小开关损失。并且，通过软开关，不再需要使用大电容量的电压源电容器，所以能够使电容器的电容变小。
在上述(4)所记载的情况下，由于能够使通电加工装置进行与被加工件的材质及形状对应的适当的加工条件下的通电加工，所以能够使被加工件的特性(例如如果是电阻点焊接，则是焊接部的接头强度等)提高。
根据有关上述(5)所记载的技术方案的接合***，由于能够使接合装置进行与接合的被通电件的材质及形状对应的适当的接合条件下的接合，所以能够使被通电件间的接合区域中的接头强度等提高。
在上述(6)所记载的情况下，由于能够实时地掌握流到通电加工中的被通电件中的输出电流的状态，并且进行反馈控制以使该输出电流成为适当，所以能够防止被通电件上的飞溅的发生，能够使被通电件间的接合区域中的接头品质进一步提高。
在上述(7)所记载的情况下，由于能够更详细地掌握流到被通电件中的输出电流的状态变化，所以能够进行更细致的反馈控制，由此，能够更有效地防止被通电件上的飞溅的发生，使接头品质进一步提高。
在上述(8)所记载的情况下，由于将由多个线圈产生的电动势与预先设定的范围比较，以与从该预先设定的范围的脱离量对应的值控制输出电流，所以能够进行更细致的反馈控制。由此，能够更有效地防止被通电件上的飞溅的发生，使接头品质进一步提高。
在上述(9)所记载的情况下，由于能够进行更细致的反馈控制，所以能够更有效地防止被通电件上的飞溅的发生，使接头品质进一步提高。
在上述(10)所记载的情况下，由于能够使被通电件彼此的熔接面积增大，所以能够得到比较大的尺寸的接头，能够使对于被通电件在剪切方向上加载拉伸载荷而测量的拉伸剪切力(TSS)、和对于被通电件在剥离的方向上加载拉伸载荷而测量的十字拉伸力(CTS)双方都提高。
根据有关上述(11)所记载的技术方案通电加工方法，由于能够进行与被加工件的材质及形状对应的适当的通电加工条件下的通电加工，所以能够使被加工件的特性(例如如果是电阻点焊接，则为焊接部的接头强度等)提高。
在上述(12)所记载的情况下，由于能够实时地掌握流到通电中的被加工件中的输出电流的状态，并且进行反馈控制以使该输出电流成为适当，所以能够防止被加工件上的飞溅的发生，使加工品质进一步提高。
在上述(13)所记载的情况下，由于能够使被通电件彼此的熔接面积增大，所以能够得到比较大的尺寸的接头，能够使对于被通电件在剪切方向上加载拉伸载荷而测量的拉伸剪切力(TSS)、和对于被通电件在剥离的方向上加载拉伸载荷而测量的十字拉伸力(CTS)双方都提高。
附图说明
图1是表示有关本发明的第1实施方式的电阻点焊接***的一例的图。
图2是表示该实施方式的开关模式和与该开关模式对应的部分的通电模式的一例的图。
图3是表示该实施方式的开关模式的变形例的图。
图4是表示该实施方式的开关模式的另一变形例的图。
图5是表示该实施方式的通电模式的一例的图。
图6是表示有关本发明的第2实施方式的电阻点焊接***的一例的图。
图7A是表示该实施方式的线圈配置的一例的平面图。
图7B是表示该实施方式的同线圈配置的图，是从图7A的箭头A观察的侧视图。
图8A是概念性地表示该实施方式的焊接电极的对应于各线圈的区域的焊接电流的关系的一例的图。
图8B是概念性地表示该实施方式的焊接电极的对应于各线圈的区域的焊接电流的关系的一例的图。
图9A是表示该实施方式的焊接电流的波形的一例的图。
图9B是表示该实施方式的焊接电流的波形的一例的图。
图10是说明该实施方式的MERS的动作的一例的图。
图11是表示该实施方式的通电加工处理的一例的流程图。
图12是表示该实施方式的通电加工处理的另一例的流程图。
图13是表示该实施方式的通电加工处理的其他另一例的流程图。
图14是表示该实施方式的通电加工处理的其他另一例的流程图。
图15A是表示有关本发明的第3实施方式的线圈配置的一例的平面图。
图15B是表示该实施方式的线圈配置的图，是从图15A的箭头D观察的侧视图。
图16是表示有关本发明的第4实施方式的电阻点焊接***的一例的图。
图17A是表示该实施方式的通电模式的图。
图17B是表示该实施方式的加压或电极推入量的模式的图。
图18A是表示该实施方式的另一通电模式的图。
图18B是表示该实施方式的加压或电极推入量的另一模式的图。
图19A是示意地表示在该实施方式中、在因加压或电极变位较小而钢板与电极的接触径较小的状况下、钢板与电极的接触区域扩大的过程的图。
图19B是示意地表示在该实施方式中、在因加压或电极变位较大而钢板与电极的接触径较大的状况下、钢板与电极的接触区域扩大的过程的图。
图20A是示意地表示在该实施方式中、形成在钢板的接触区域的外周部上的熔融部扩大的过程中的通电初期的熔融部(图中的黑色的部分)的图。
图20B是示意地表示该实施方式的上述通电初期的熔融部的图，是表示图20A的继续的图。
图20C是示意地表示该实施方式的上述通电初期的熔融部的图，是表示图20B的继续的图。
图20D是示意地表示该实施方式的上述通电初期的熔融部的图，是表示图20C的继续的图。
具体实施方式
以下对本发明的电源装置、接合***和通电加工方法的各实施方式进行说明。
[第1实施方式]
在本实施方式中，采用了通过使用磁能再生开关(Magnetic Energy RecoverySwitch。以后称作MERS)、能够将向被加工件(导电材料、被通电件)赋予的电流的频率(通电频率)在通电加工装置的一次通电加工时间内控制的电源装置。
在本实施方式中，作为短时间中使用大电流的通电加工，以进行电阻点焊接的情况为例进行说明。在被加工件(导电材料、被通电件)中，包括钢板、铁、铝、钛、不锈钢等的金属板、碳纤维复合材料等。在本实施方式中，以作为被加工件而使用金属板的情况为例进行说明。在该电阻点焊接中，进行短时间流过大电流的通电加热。这里，所谓短时间的通电加热，是指一次通电加工时间(一次通电加热时间)例如是1秒以下，优选的是0.5秒以下的通电(即，以1秒以下、优选的是以0.5秒以下，导电材料的一处加热对象区域的加热结束)。此外，所谓一次通电加工(一次通电加热)，是指从通过对导电材料进行通电而开始作为目的的加工处理(加热处理)到通过停止通电而结束该加工处理(加热处理)的处理。并且，在该一次通电加工(通电加热)中，也包括通过进行通电而开始加工处理(加热处理)、以焊接部的冷却/凝固等为目的而将通电暂时休止、通过再次对该焊接部通电而再开始通电加工(通电加热)、然后通过停止向该焊接部的通电来结束加工处理(加热处理)的情况。即，在一次通电加工(一次通电加热)中，也包括在最初的通电开始与最终的通电结束之间进行依次或多次暂时的通电休止的情况。在电阻点焊接中，在该一次通电加热时间内进行一次电阻点焊接。此外，所谓大电流，例如是指具有1kA以上、优选的是3kA以上的有效值的电流。
(电阻点焊接***的结构)
图1是表示第1实施方式的电阻点焊接***1的结构的一例的图。
电阻点焊接***1是接合***的一例，具有交流电源100(第1电源)、整流器200、直流电抗器300、MERS400、控制部500、交流电感器600、变流器700和电阻点焊接机800(通电加工装置)。在本实施方式中，通过使用交流电源100、整流器200、直流电抗器300、MERS400、控制部500、交流电感器600和变流器，构成电源装置。该电源装置对将被加工件通电加工的电阻点焊接机800供给输出电流。
MERS400接受从交流电源100供给的电流，将该电流变换为向电阻点焊接机800供给的输出电流。MERS00的输入侧的连接关系是以下这样的。
整流器200的输入端和交流电源100被相互连接。整流器200的输出端的一个和直流电抗器300的一端被相互连接。整流器200的输出端的另一个和MERS400的直流端子c被相互连接。直流电抗器300的另一端和MERS400的直流端子b被相互连接。
MERS400的输出侧的连接关系是以下这样的。
MERS400的交流端子d和交流电感器600的一端被相互连接。交流电感器600的另一端和变流器700的输入端的一个被相互连接。MERS400的交流端子a和变流器700的输入端的另一个相互连接。变流器700的输出端的一个和焊接电极E1(第1电极)相互连接，另一个和焊接电极E2(第2电极)相互连接。
交流电源100是元电源的一例，输出交流电力。交流电源100既可以是单相交流电源，也可以是三相交流电源。
整流器200将从交流电源100输出的交流电力整流而成为直流电力。在交流电源100是单相交流电源的情况下，整流器200具备单相整流电路。另一方面，在交流电源100是三相交流电源的情况下，整流器200具备三相整流电路。
直流电抗器300使从整流器200输出的直流电力平滑化。
MERS400是MERS的一例，将从整流器200经由直流电抗器300输入的直流电力作为交流电力输出。
控制部500控制MERS400的动作。
关于MERS400的动作的详细情况后述。
变流器700将从MERS400经由交流电感器600输出的交流电流对应于变流器700的绕数比而变换为大电流，向电阻点焊接机800的焊接电极E1及E2输出。在本实施方式中，举例示出了使用变流器700将大电流向电阻点焊接机800供给的情况。但是，并不是必须使用变流器700。例如，如果将构成MERS400的各元件用能够承受上述大电流的结构构成，则不需要使用变流器700。
电阻点焊接机800通过一边从板面被相互重叠的多片金属板M1及M2的重叠部的表侧及背侧、即从图1的A方向及B方向以将金属板M1及M2夹入的方式将焊接电极E1及E2加压，一边将金属板M1及M2的希望位置的接触区域通电，由此通过在上述接触区域中发生的焦耳热将该接触区域接合。关于电阻点焊接机800，可以利用周知的结构。可以采用能够应用于电阻点焊接的各种作为金属板M1及M2的材质、板厚及片数。这样，在本实施方式中，举例通电加工装置是电阻点焊接机800的情况为例进行说明。
(MERS400的结构)
接着，说明MERS400的结构的一例。
如图1所示，MERS400包括电桥电路和电容器C。电桥电路由在2个路径中分别各配置有2个的4个反向导通型半导体开关U、V、X及Y构成。电容器C被配置在电桥电路的2个路径之间。
具体而言，电桥电路包括作为从交流端子a经由直流端子b到达交流端子d的路径的第1路径、和作为从交流端子a经由直流端子c到达交流端子d的路径的第2路径。
在第1路径中，在交流端子d与直流端子b之间配置有反向导通型半导体开关V(第4反向导通型半导体开关)，在直流端子b与交流端子a之间配置有反向导通型半导体开关U(第1反向导通型半导体开关)。
在第2路径中，在交流端子d与直流端子c之间配置有反向导通型半导体开关Y(第3反向导通型半导体开关)，在直流端子c与交流端子a之间配置有反向导通型半导体开关X(第2反向导通型半导体开关)。电容器C配置在直流端子b与直流端子c之间。
反向导通型半导体开关U、V、X及Y分别在没有向栅极端子GU、GV、GX及GY输入导通信号的开关断开时，使电流仅在一方向上导通，在向栅极端子GU、GV、GX及GY输入了导通信号的开关导通时，使电流在两方向上导通。即，逆导通半导体开关U、V、X及Y在开关断开时，在发射极端子及集电极端子间的一方向上使电流导通，而在开关导通时，在发射极端子及集电极端子间的两方向上使电流导通。
在以下的说明中，将“各反向导通型半导体开关U、V、X及Y在开关断开时使电流流动的方向”根据需要而称作“顺方向”，将在开关断开时不使电流流动的方向根据需要而称作“反方向”。此外，在以下的说明中，将“顺方向及反方向相对于电路的连接方向”根据需要而称作“开关极性”。
各反向导通型半导体开关U、V、X及Y分别配置为，使开关的极性成为以下这样。在交流端子a与交流端子d之间并联连接的反向导通型半导体开关U和反向导通型半导体开关X具有相互反方向的开关极性。同样，在交流端子a与交流端子d之间并联连接的反向导通型半导体开关V和反向导通型半导体开关Y也具有相互反方向的开关极性。此外，在交流端子a与交流端子d之间串联连接的反向导通型半导体开关U和反向导通型半导体开关V具有相互反方向的开关极性。同样，在交流端子a与交流端子d之间串联连接的反向导通型半导体开关X和反向导通型半导体开关Y也具有相互反方向的开关极性。
由此，反向导通型半导体开关U和反向导通型半导体开关Y具有顺方向的开关极性。反向导通型半导体开关V和反向导通型半导体开关X也具有顺方向的开关极性。此外，反向导通型半导体开关U及Y的开关极性与反向导通型半导体开关V及X的开关极性为反方向。
图1所示的开关极性也可以在反向导通型半导体开关U及Y与反向导通型半导体开关V及X之间相反地构成。
此外，在反向导通型半导体开关U、V、X及Y中可以考虑各种各样的结构，但在本实施方式中，假设通过半导体开关SU、SV、SX及SY和二极管DU、DV、DX及DY的并联连接构成。即，反向导通型半导体开关U、V、X及Y分别具有二极管DU、DV、DX及DY的1个、和并联地连接在该二极管上半导体开关SU、SV、SX及SY的1个。
此外，半导体开关SU、SV、SX及SY的各自的栅极端子GU、GV、GX及GY分别与控制部500连接。栅极端子GU、GV、GX及GY分别接受将半导体开关SU、SV、SX及SY导通的导通信号(栅极信号)的输入作为从控制部500向MERS400的控制信号。在被输入导通信号的期间中，半导体开关SU、SV、SX及SY为导通状态，使电流在两方向上导通。但是，在没有被输入导通信号的情况下，半导体开关SU、SV、SX及SY为断开状态，使电流在哪个方向上都不导通。由此，在半导体开关SU、SV、SX及SY的断开时，电流仅在并联地连接在半导体开关SU、SV、SX及SY的各自上的二极管DU、DV、DX及DY的导通方向上导通。
此外，包含在MERS400中的反向导通型半导体开关并不仅限定于反向导通型半导体开关U、V、X及Y。即，反向导通型半导体开关只要是呈现上述动作的结构就可以，例如也可以是功率MOS FET、反向导通型GTO闸流晶体管等，也可以是IGBT等的半导体开关与二极管的并联连接。
此外，如果使用二极管DU、DV、DX及DY说明反向导通型半导体开关U、V、X及Y的开关极性，则为以下这样。即，顺方向(在开关断开时导通的方向)是各二极管DU、DV、DX及DY的导通方向，反方向(在开关断开时不导通的方向)是各二极管DU、DV、DX及DY的非导通方向。此外，并联连接的二极管彼此(DU及DX，或DV及DY)的导通方向在交流端子a与交流端子d之间相互是反方向，串联连接的二极管彼此(DU及DV，或DX及DY)的导通方向也在交流端子a与交流端子d之间相互是反方向。此外，在交流端子a与交流端子d之间，二极管DU及DY的导通方向相互是顺方向，同样，二极管DV及DX的导通方向也相互是顺方向。由此，在交流端子a与交流端子d之间，二极管DU及DY和二极管DV及DXX的导通方向相互是反方向。
如以上这样，各反向导通型半导体开关U、V、X及Y配置为，使顺方向为以下这样。即，如果设反向导通型半导体开关U及反向导通型半导体开关Y为第1对，设反向导通型半导体开关V及反向导通型半导体开关X为第2对，则第1对的反向导通型半导体开关U及反向导通型半导体开关Y配置为，使顺方向为相同的方向，第2对的反向导通型半导体开关V及反向导通型半导体开关X配置为，使顺方向为相同的方向。第1对和第2对配置为，使顺方向相互为反方向。因而，在电桥电路中配置在对角线上的反向导通型半导体开关(U及Y，或V及X)配置为，使各顺方向为同方向。
(MERS400的动作)
在MERS400中，如果配置在电桥电路的对角线上的2个反向导通型半导体开关中的一方的反向导通型半导体开关导通，则另一方的反向导通型半导体开关也导通。同样，如果配置在电桥电路的对角线上的2个反向导通型半导体开关的一方的反向导通型半导体开关断开，则另一方的反向导通型半导体开关也断开。例如，如果反向导通型半导体开关U导通，则反向导通型半导体开关Y也导通，如果反向导通型半导体开关U断开，则反向导通型半导体开关Y也断开。这些关于反向导通型半导体开关V及X也相同。
此外，当配置在电桥电路的2个对角线中的一方的对角线上的2个反向导通型半导体开关是导通时，配置在另一方的对角线上的2个反向导通型半导体开关为断开。例如，当反向导通型半导体开关U及Y是导通时，反向导通型半导体开关V及X为断开。
图2是表示第1实施方式的开关模式和通电模式(与开关模式对应的部分的通电模式)的例子的图。具体而言，图2表示向栅极端子GU、GV、GX及GY输入的导通信号(栅极信号)、电容器C的两端的电压VC及MERS400的输出电流IL与时间的关系的例子。这里，本实施方式的所谓开关模式，是向图2所示的“U－Y栅极(栅极端子GU及GY)”及“V－X栅极(栅极端子GV及GX)”输入的栅极信号的导通及断开的模式。此外，所谓通电模式，是图2所示的“MERS400的输出电流IL”的模式，是一次通电加热时间(1脉冲通电)中的模式。
在图2中，所谓U－Y栅极，表示向栅极端子GU及GY输入的导通信号(栅极信号)。此外，所谓V－X栅极，表示向栅极端子GV及GX输入的导通信号(栅极信号)。在U－Y栅极的波形上升的期间中，反向导通型半导体开关U及Y(半导体开关SU及SY)为导通，在U－Y栅极的波形下降的期间中，反向导通型半导体开关U及Y(半导体开关SU及SY)为断开。同样，在V－X栅极的波形上升的期间中，反向导通型半导体开关V及X(半导体开关SV及SX)为导通，在V－X栅极的波形下降的期间中，反向导通型半导体开关V及X(半导体开关SV及SX)为断开。
在以下的说明中，根据需要将向栅极端子GU及GY输入导通信号(栅极信号)、反向导通型半导体开关U及Y导通称作“U－Y栅极导通”。另一方面，根据需要将没有向栅极端子GU及GY输入导通信号(栅极信号)而反向导通型半导体开关U及Y断开称作“U－Y栅极断开”。
此外，根据需要将向栅极端子GV及GX输入导通信号(栅极信号)、反向导通型半导体开关V及X导通称作“V－X栅极导通”。另一方面，根据需要将不向栅极端子GV及GX输入导通信号(栅极信号)、反向导通型半导体开关V及X断开称作“V－X栅极断开”。
以下，说明图2所示的动作。
<图2所示的动作>
图2所示的例子中的开关模式，是在将配置在电桥电路的对角线中的一方的对角线上的2个反向导通型半导体开关(U及Y，或V及X)的导通及断开进行1次后、将配置在另一方的对角线上的2个反向导通型半导体开关(V及X，或U及Y)的导通及断开进行1次的模式。
这里，每当将反向导通型半导体开关U、V、X及Y的导通及断开进行3次，就将反向导通型半导体开关U、V、X及Y的导通时间及断开时间变更。如果具体地说明，则如图2所示，将反向导通型半导体开关U、V、X及Y的1次的导通及断开的周期以T1、T2、T3、T1、T2…的顺序反复变更。
此外，相同的周期T1、T2及T3中的配置在一方的对角线上的2个反向导通型半导体开关(U及Y，或V及X)的导通时间及断开时间、与配置在另一方的对角线上的2个反向导通型半导体开关(V及X，或U及Y)的导通时间及断开时间相同。
如图2所示，反向导通型半导体开关U、V、X及Y的1次的导通及断开的周期(T1、T2及T3)对应于MERS400的输出电流IL的周期。即，反向导通型半导体开关U、V、X及Y的1次的导通及断开的频率与MERS400的输出电流IL的频率(通电频率)对应。这在图3及图4所示的例子中也相同。
在本实施方式中，采用基于从MERS400的输出端观察负荷侧(电阻点焊接机800侧、通电加工装置侧)时的电感和电容器C的电容(电容量)的共振频率以下的频率作为该通电频率。通过这样，可以如专利文献3及专利文献7所记载那样进行软开关。此外，由于不需要使用大电容量的电压源电容器，所以能够使电容器C的电容变小。这些在图3及图4所示的例子中也相同。
此外，使得频率f1(＝1/T1)成为上述共振频率，使得频率f2(＝1/T2)成为比频率f1低，使得f3(＝1/T3)比频率f2低。即，使得成为f1>f2>f3。这在图3及图4所示的例子中也相同。
接着，参照图1及图2，对图2所示的例子中的MERS400的动作进行说明。
[频率f1(＝共振频率)的期间t1]
(1a)U－Y栅极：导通，V－X栅极：断开
如果V－X栅极断开，U－Y栅极导通，则MERS400的输出电流IL流过变流器700、反向导通型半导体开关U、电容器C及反向导通型半导体开关Y的顺序的路径，将电容器C充电。因而，MERS400的输出电流IL减小(接近于0(零))，电容器C的两端的电压VC上升。如果电容器C的充电完成，则MERS400的输出电流IL成为0(零)，并且电容器C的两端的电压VC表示最大值。
在电容器C的充电完成后，电容器C的放电开始，MERS400的输出电流IL流过电容器C、反向导通型半导体开关U、变流器700及反向导通型半导体开关Y的顺序的路径。因而，MERS400的输出电流IL从0(零)起增加(从0(零)成为正值)，电容器C的两端的电压VC减小。如果电容器C的放电完成，则MERS400的输出电流IL呈现正的最大值，并且电容器C的两端的电压VC成为最小值(0(零))。
(2a)U－Y栅极：断开，V－X栅极：导通
频率f1是上述共振频率。因而，控制部500在如以上那样电容器C的两端的电压VC成为0(零)的时点，将U－Y栅极断开并将V－X栅极导通。如果这样，则MERS400的输出电流IL流过变流器700、反向导通型半导体开关V、电容器C及反向导通型半导体开关X的顺序的路径，电容器C被充电。因而，MERS400的输出电流IL减小(接近于0(零))，电容器C的两端的电压VC上升。如果电容器C的充电完成，则MERS400的输出电流IL成为0(零)，并且电容器C的两端的电压VC呈现最大值。
在电容器C的充电完成后，电容器C的放电开始，MERS400的输出电流IL流过电容器C、反向导通型半导体开关V、变流器700及反向导通型半导体开关X的顺序的路径。因而，MERS400的输出电流IL从0(零)起增加(从0(零)成为负值)，电容器C的两端的电压VC减小。如果电容器C的放电完成，则MERS400的输出电流IL呈现负的最大值，并且电容器C的两端的电压VC成为最小值(0(零))。
频率f1是上述共振频率。因而，控制部500在如以上那样电容器C的两端的电压VC成为0(零)的时点，将U－Y栅极导通并将V－X栅极断开。通过以上的上述(1a)及上述(2a)的动作，周期T1(1周期)的动作结束。接着，如果上述(1a)的动作、上述(2a)的动作被交替地进行2次，则期间t1的动作结束。
如以上那样，在将U－Y栅极及V－X栅极导通/断开的定时，电容器C的两端的电压VC成为0(零)，所以实现了软开关。
[频率f2(<共振频率f1)的期间t2]
(1b)U－Y栅极：导通，V－X栅极：断开
如果V－X栅极断开，U－Y栅极导通，则MERS400的输出电流IL流过变流器700、反向导通型半导体开关U、电容器C及反向导通型半导体开关Y的顺序的路径，电容器C被充电。因而，MERS400的输出电流IL减小(接近于0(零))，电容器C的两端的电压VC上升。如果电容器C的充电完成，则MERS400的输出电流IL成为0(零)，并且电容器C的两端的电压VC呈现最大值。
在电容器C的充电完成后，电容器C的放电开始，MERS400的输出电流IL流过电容器C、反向导通型半导体开关U、变流器700及反向导通型半导体开关Y的顺序的路径。因而，MERS400的输出电流IL从0(零)增加(从0(零)成为正值)，电容器C的两端的电压VC减小。如果电容器C的放电完成，则MERS400的输出电流IL呈现最大值，并且电容器C的两端的电压VC成为最小值(0(零))。
由于频率f2比上述共振频率f1低(由周期T2比周期T1长)，所以即使电容器C的放电完成，控制部500也不将U－Y栅极断开，而U－Y栅极为导通的状态，V－X栅极是断开的状态。因而，MERS400的输出电流IL在反向导通型半导体开关Y、二极管DX及变流器700的顺序的路径，二极管DV、反向导通型半导体开关U及变流器700的顺序的路径中并联地流动、回流。该MERS400的输出电流IL按照由负荷的电阻和电感器决定的时间常数减小(接近于0(零))。
(2b)U－Y栅极：断开，V－X栅极：导通
控制部500如果经过频率f2的2倍的倒数的时间(周期T2的1/2倍的时间)，则将U－Y栅极断开并将V－X栅极导通。此时，由于电容器C的两端的电压VC是0(零)，所以实现软开关。
如果U－Y栅极被断开并且V－X栅极被导通，则MERS400的输出电流IL在变流器700、反向导通型半导体开关V、电容器C及反向导通型半导体开关X的顺序的路径中流动，电容器C被充电。因而，MERS400的输出电流IL减小(接近于0(零))，电容器C的两端的电压VC上升。如果电容器C的充电完成，则MERS400的输出电流IL成为0(零)，并且电容器C的两端的电压VC呈现最大值。
在电容器C的充电完成后，电容器C的放电开始，MERS400的输出电流IL流过电容器C、反向导通型半导体开关V、变流器700及反向导通型半导体开关X的顺序的路径。因而，MERS400的输出电流IL从0(零)起增加(从0(零)成为负值)，电容器C的两端的电压VC减小。如果电容器C的放电完成，则MERS400的输出电流IL呈现负的最大值，并且电容器C的两端的电压VC成为最小值(0(零))。
由于频率f2比上述共振频率f1低，所以即使电容器C的放电完成，控制部500也不将V－X栅极断开，V－X栅极是导通的状态，U－Y栅极是断开的状态。因而，MERS400的输出电流IL在反向导通型半导体开关V、变流器700及二极管DU的顺序的路径、和反向导通型半导体开关X、二极管DY及变流器700的顺序的路径中并联地流动、回流。该MERS400的输出电流IL按照根据负荷的电阻和电感器决定的时间常数而减小(接近于0(零))。
控制部500如果经过频率f2的2倍的倒数的时间(周期T2的1/2倍的时间)，则将V－X栅极断开并将U－Y栅极导通。此时，由于电容器C的两端的电压VC是0(零)，所以实现了软开关。
通过以上的上述(1b)及上述(2b)的动作，周期T2(1周期)的动作结束。接着，如果将上述(1b)的动作、上述(2b)的动作交替地进行2次，则期间t2的动作结束。
[频率f3(<频率f2<共振频率f1)的期间t3]
在期间t3中，MERS400的输出电流IL回流的时间变得比期间t2长。
(1c)U－Y栅极：导通，V－X栅极：断开
如果V－X栅极断开，U－Y栅极导通，则MERS400的输出电流IL流过变流器700、反向导通型半导体开关U、电容器C及反向导通型半导体开关Y的顺序的路径，电容器C被充电。因而，MERS400的输出电流IL减小(接近于0(零))，电容器C的两端的电压VC上升。如果电容器C的充电完成，则MERS400的输出电流IL成为0(零)，并且电容器C的两端的电压VC呈现最大值。
在电容器C的充电完成后，电容器C的放电开始，MERS400的输出电流IL流过电容器C、反向导通型半导体开关U、变流器700及反向导通型半导体开关Y的顺序的路径。因而，MERS400的输出电流IL从0(零)增加(从0(零)成为正值)，电容器C的两端的电压VC减小。如果电容器C的放电完成，则MERS400的输出电流IL呈现最大值，并且电容器C的两端的电压VC成为最小值(0(零))。
由于频率f3变得比上述共振频率f1低(周期T3比周期T1长)，所以即使电容器C的放电完成，控制部500也不将U－Y栅极断开，U－Y栅极是导通的状态，V－X栅极是断开的状态。因而，MERS400的输出电流IL在反向导通型半导体开关Y、二极管DX及变流器700的顺序的路径，二极管DV、反向导通型半导体开关U及变流器700的顺序的路径中并联地流动而回流。该MERS400的输出电流IL按照由负荷的电阻和电感器决定的时间常数减小(接近于0(零))。
(2c)U－Y栅极：断开，V－X栅极：导通
控制部500如果经过频率f3的2倍的倒数的时间(周期T3的1/2倍的时间)，则将U－Y栅极断开并将V－X栅极导通。此时，由于电容器C的两端的电压VC是0(零)，所以实现软开关。
如果U－Y栅极被断开并且V－X栅极被导通，则这样MERS400的输出电流IL流过变流器700、反向导通型半导体开关V、电容器C及反向导通型半导体开关X的顺序的路径，电容器C被充电。因而，MERS400的输出电流IL减小(接近于0(零))，电容器C的两端的电压VC上升。如果电容器C的充电完成，则MERS400的输出电流IL成为0(零)，并且电容器C的两端的电压VC呈现最大值。
在电容器C的充电完成后，电容器C的放电开始，MERS400的输出电流IL流过电容器C、反向导通型半导体开关V、变流器700及反向导通型半导体开关X的顺序的路径。因而，MERS400的输出电流IL从0(零)增加(从0(零)成为负值)，电容器C的两端的电压VC减小。如果电容器C的放电完成，则MERS400的输出电流IL表示负的最大值，并且电容器C的两端的电压VC成为最小值(0(零))。
由于频率f3比上述共振频率f1低，所以即使电容器C的放电完成，控制部500也不将V－X栅极断开，V－X栅极是导通的状态，U－Y栅极是断开的状态。因而，MERS400的输出电流IL在反向导通型半导体开关V、变流器700及二极管DU的顺序的路径，和反向导通型半导体开关X、二极管DY及变流器700的顺序的路径中并联地流动、回流。该MERS400的输出电流IL按照由负荷的电阻和电感器决定的时间常数减小(接近于0(零))。
控制部500如果经过了频率f3的2倍的倒数的时间(周期T3的1/2倍的时间)，则将V－X栅极断开并将U－Y栅极导通。此时，由于电容器C的两端的电压VC是0(零)，所以实现了软开关。
通过以上的上述(1c)及上述(2c)的动作，周期T3(1周期)的动作结束。接着，如果交替地进行2次上述(1c)的动作、上述(2c)的动作，则期间t3的动作结束。
在1次的电阻点焊接时，将以上的期间t1、t2及t3的动作至少执行1次。在期间t1、t2及t3的动作被进行2次以上的情况下，期间t1、t2及t3的动作以该顺序被反复执行。
如以上这样，在图2中，在一次短时间的通电加热时间内(所谓1脉冲通电内)，使U－Y栅极和V－X栅极的各自的栅极信号以共振周期T1(＝1/f1)以上的周期的一半的时间导通及断开。此时，进行控制，以使得当栅极端子GU及GY(U－Y栅极)导通时栅极端子GV及GX(V－X栅极)为断开，并且当栅极端子GU及GY(U－Y栅极)为断开时栅极端子GV及GX(V－X栅极)为导通。如果这样，以共振频率f1以下的频率，能够用软开关通电。通过将栅极信号的周期在一次短时间的通电加热时间内(1脉冲通电内)改变，如果脉冲列的通电频率(1/T1，1/T2，1/T3)是共振频率f1以下(或不到)的频率，则能够在一次短时间的通电加热时间内(1脉冲通电内)改变通电频率。在图2中，以形成随着时间的经过而降低通电频率的通电模式的情况为例进行了说明。但是，通过将反向导通型半导体开关U、V、X及Y的栅极信号的导通及断开的时间(栅极信号的周期)匹配于通电模式而控制，也能够实现在一次短时间的通电加热时间内随着时间的经过而提高通电频率的通电模式。进而，还能够实现在一次短时间的通电加热时间内组合了提高和降低通电频率的通电模式。
通过以上，控制部500能够控制MERS400，以使得在电阻点焊接机800(通电加工装置)的一次通电加热时间内(通电加工时间内)包含输出电流的通电频率相互不同的第1通电频率及第2通电频率。此外，控制部500除了上述的通电频率的控制以外，还能够控制MERS400，以使得在电阻点焊接机800(通电加工装置)的一次通电加热时间内(通电加工时间内)包含输出电流的有效值相互不同的第1有效值及第2有效值。
<图3、图4所示的动作>
图3及图4是表示第1实施方式的开关模式的另一例的图。具体地讲，图3表示向栅极端子GU、GV、GX及GY输入的导通信号(栅极信号)与时间的关系。
图3所示的例子中的开关模式是将反向导通型半导体开关U及Y的导通及断开、以及反向导通型半导体开关V及X的导通及断开交替地各进行1次的操作以图2所示的周期T3、周期T2及周期T1的顺序连续地反复进行的模式。
如图3所示，也可以每当进行1次反向导通型半导体开关U、V、X及Y的导通及断开，就将反向导通型半导体开关U、V、X及Y的导通时间及断开时间变更。
图3所示的开关模式中的MERS400的动作例如可以通过在<图2所示的动作>中，将上述(1a)及上述(2a)的重复、上述(1b)及上述(2b)的重复、以及上述(1c)及上述(2c)的重复省略，并使动作的次序为上述(1c)、上述(2c)、上述(1b)、上述(2b)、上述(1a)、上述(2a)来实现，所以这里省略其详细的说明。
此外，作为图3的进一步的变形例，也可以使相同周期T3、T2、T1中的反向导通型半导体开关V及X的导通时间(反向导通型半导体开关U及Y的断开时间)与反向导通型半导体开关U及Y的导通时间(反向导通型半导体开关V及X的断开时间)不同。在此情况下，也可以使反向导通型半导体开关V及X的导通时间(反向导通型半导体开关U及Y的断开时间)和反向导通型半导体开关U及Y的导通时间(反向导通型半导体开关V及X的断开时间)的某一方为一定。但是，为了实现上述软开关，优选的是使反向导通型半导体开关U、V、X及Y的导通时间为共振频率f1的2倍的倒数的时间(＝T1/2)以上的时间。
此外，也可以使反向导通型半导体开关V及X的导通时间(反向导通型半导体开关U及Y的断开时间)和反向导通型半导体开关U及Y的导通时间(反向导通型半导体开关V及X的断开时间)的某一方为一定，关于图2也是相同的。使相同周期中的反向导通型半导体开关V及X的导通时间(反向导通型半导体开关U及Y的断开时间)与反向导通型半导体开关U及Y的导通时间(反向导通型半导体开关V及X的断开时间)不同的动作，例如可以通过在<图2所示的动作>中进行上述(2a)的动作和上述(1c)的动作来实现，所以这里省略其详细的说明。
如图4所示的例子的开关模式那样，在将反向导通型半导体开关U及Y的导通及断开、以及反向导通型半导体开关V及X的导通及断开交替地各进行1次时，也可以使配置在一方的对角线上的2个反向导通型半导体开关(U及Y，或V及X)的导通时间(断开时间)与配置在另一方的对角线上的2个反向导通型半导体开关(V及X，或U及Y)的导通时间(断开时间)不同。
图4所示的开关模式中的MERS400的动作通过将<图2所示的动作>中的上述(1c)及上述(2b)的动作反复进行来实现，所以这里省略其详细的说明。
作为图4所示的例子的进一步的变形例，例如也可以在图2及图3中，使配置在一方的对角线上的2个反向导通型半导体开关(U及Y，或V及X)的导通时间(断开时间)与配置在另一方的对角线上的2个反向导通型半导体开关(V及X，或U及Y)的导通时间(断开时间)不同。
开关模式并不仅限定于图2至图4所示的例子。
例如，在图2所示的例子中，在将反向导通型半导体开关U、V、X及Y的导通及断开各进行3次后，将反向导通型半导体开关U、V、X及Y的导通时间及断开时间变更，再将反向导通型半导体开关U、V、X及Y的导通及断开各进行3次，再然后，使反向导通型半导体开关U、V、X及Y的导通及断开为3次的状态，将反向导通型半导体开关U、V、X及Y的导通时间及断开时间变更。
但是，在各周期中，可以使进行上述反向导通型半导体开关U、V、X及Y的导通及断开的次数(3次)为1次以上的任意的次数。在各周期中，使进行上述的反向导通型半导体开关U、V、X及Y的导通及断开的次数(3次)为1次的开关模式是图3所示的例子。
即，只要交替地反复进行配置在对角线上的一方的2个反向导通型半导体开关(U及Y，或V及X)的1次的导通及断开和另一方的2个反向导通型半导体开关(V及X，或U及Y)的1次的导通及断开就可以。如果这样，则只要是在进行1次的电阻点焊接的期间中，进行将配置在对角线上的2个反向导通型半导体开关(U及Y，或V及X)的至少某一方的导通时间及断开时间的至少某一方变更、和使配置在对角线上的一方的2个反向导通型半导体开关(U及Y，或V及X)与另一方的2个反向导通型半导体开关(V及X，或U及Y)的1个循环(通电频率的倒数的时间)中的导通时间不同中的至少某一方的开关模式，那么任何开关模式都可以。
关于前者，在图2所示的例子中，将配置在对角线上的2个反向导通型半导体开关(U及Y，或V及X)的导通时间及断开时间变更，以成为周期T1、周期T2、周期T3的顺序。关于后者，在图4所示的例子中，相对于使配置在对角线上的一方的2个反向导通型半导体开关U及Y的1循环((T3+T2)/2的时间)中的导通时间为T/2，使另一方的2个反向导通型半导体开关V及X的循环((T3+T2)/2的时间)中的导通时间为T2/2。
进而，在一次通电内包含通电休止那样的通电模式中，也能够在途中切换通电频率。此外，通过将向MERS400投入的电源输出(例如，从交流电源100输出的电流或电压的有效值)切换，能够容易地实现在一次通电内与通电频率独立地切换从MERS400输出的电流值。
此外，在本实施方式中，将配置在对角线上的一方的2个反向导通型半导体开关(U及Y，或V及X)的1次的导通及断开和配置在另一方的2个反向导通型半导体开关(V及X，或U及Y)的1次的导通及断开交替地反复进行。但是，也可以将配置在对角线上的一方的2个反向导通型半导体开关(U及Y，或V及X)的多次的导通及断开和配置在另一方的2个反向导通型半导体开关(V及X，或U及Y)的多次的导通及断开交替地反复进行。
此外，也可以使连续地进行配置在对角线上的一方的2个反向导通型半导体开关(U及Y，或V及X)与另一方的2个反向导通型半导体开关(V及X，或U及Y)的导通及断开的次数不同。但是，即使是这样的情况，也在一次短时间的通电加热时间内(1脉冲通电内)变更通电频率。
<通电模式的设定>
例如进行模拟实验来确定与焊接条件对应的适当的通电模式，该焊接条件由影响进行电阻点焊接所形成的焊接接头的品质的规定的1个或多个因子所决定，将所确定的通电模式存储到控制部500中。将这样确定通电模式的处理对多个焊接条件分别进行，将关于多个焊接条件的各自的通电模式存储到控制部500中。例如可以举出金属板的材质、焊接部的大小、材质、厚度、温度变化等作为上述因子。
图5是表示第1实施方式的通电模式的一例的图。
图5表示在一次短时间的通电加热时间内(1脉冲通电内)变更通电频率的情况下的通电模式的一例。在图5所示的通电模式中，如果是共振频率f1以下的频率，则通电频率可以任意地设定。因而，只要使用具有与需要的最大的通电频率对应的共振频率的电路结构，就能够进行任意的通电频率下的通电。
在电阻点焊接时，如果输入上述焊接条件，则控制部500从多个通电模式中选择并读出与该焊接条件对应的通电模式。控制部500在进行一次通电加热(电阻点焊接)的期间中决定基于所读出的通电模式的开关模式，按照所决定的开关模式，对反向导通型半导体开关U、V、X及Y输出导通信号(栅极信号)。控制部500进行遵循这样的开关模式的反向导通型半导体开关U、V、X及Y的控制，直到用于电阻点焊接的通电模式(一次通电加热时间(1脉冲通电))结束。
如以上说明，在本实施方式中，通过按照通电模式控制反向导通型半导体开关U、V、X及Y的导通及断开，在一次短时间的通电加热时间内(1脉冲通电)内控制MERS400的输出电流IL的频率(通电频率)。将这样被控制的从MERS400输出的输出电流IL经由变流器700向焊接电极E1及E2输出。
并且，在本实施方式中，仅通过对于单一的电源的电源控制信号的控制，就能够在一次短时间的通电加热时间内(1脉冲通电内)独立地控制通电频率及通电电流的通电。由此，例如能够匹配于金属板M1及M2的材质及形状，将通电后的材料特性包括通电区域而在短时间中控制。因而，能够进行焊接部的电流分布以及热分布的控制，能够使接头强度提高。如果将本实施方式的电源装置用于电阻点焊接，则能够进行焊接金属的特性、形状及硬度分布的控制等，能够实现接头强度的提高。
在本实施方式中，以将能够在短时间中供给大电流的电源装置应用到电阻点焊接机中的情况(通电加热装置是电阻点焊接机800的情况)为例进行了说明。但是，也能够用与上述本实施方式完全相同的结构的电源装置来实现在一次短时间的通电加热时间内通过通电加热不使导体材料熔化而加热接合的电源装置。此外，不以多个导体材料的接合为目的、例如钢材的通电加热装置那样的用来进行1个以上的导体材料的加热的电源装置也能够用与上述本实施方式同样的结构的电源装置来实现。
以上说明的本发明的第1实施方式的控制部500的处理可以通过计算机执行程序来实现。此外，记录有上述程序的计算机可读取的记录媒体及上述程序等的计算机程序产品也能够作为本发明的实施方式应用。例如可以使用软盘、硬盘、光盘、光磁盘、CD－ROM、磁带、非易失性的存储卡、ROM等作为记录媒体。
[第2实施方式]
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。在电阻点焊接中发生飞溅的情况下，由于上侧焊接电极、金属板(工件)及下侧焊接电极之间的阻抗变化，所以如果能够直接检测该阻抗的变化，则能够更可靠地抑制飞溅的发生。该阻抗的变化作为焊接电流(流到上侧焊接电极、金属板(工件)及下侧焊接电极中的电流)的变化而呈现。
此外，由于在发生飞溅时，上侧焊接电极及下侧焊接电极中的焊接电流的分布较大地变化，所以通过检测该焊接电流的分布，能够抑制飞溅的发生。
在以上那样的本发明者们想到的构想下，在以下说明的本发明的第2实施方式中，在上侧焊接电极及下侧焊接电极的至少某一方的侧方的多个区域中，检测通过流过焊接电流而发生的磁通量，根据检测到的磁通量控制焊接电流。
图6是表示第2实施方式的电阻点焊接***1A的结构的一例的图。
电阻点焊接***1A具有交流电源110、整流器210、直流电抗器310、MERS410、控制部510、交流电感器610、变流器710、电阻点焊接机810、电压检测部910和线圈C1～C4。
另外，在图7A及图7B中，线圈C4被上侧焊接电极E1遮挡而看不到。此外，为了表述的方便，将线圈C1及C3的一部分的区域的图示省略，并将线圈C1～C3的拉出部分的图示省略。
在图6中，MERS410的输入侧的连接关系是以下这样的。
整流器210的输入端和交流电源110被相互连接。整流器210的输出端的一个和直流电抗器310的一端被相互连接。整流器210的输出端的另一个和MERS410的直流端子c被相互连接。直流电抗器310的另一端和MERS410的直流端子b被相互连接。
MERS410的输出侧的连接关系是以下这样的。
MERS410的交流端子d和交流电感器610的一端被相互连接。交流电感器610的另一端和变流器710的输入端的一个被相互连接。MERS410的交流端子a和变流器710的输入端的另一个被相互连接。变流器710的输出端的一个和上侧焊接电极E10被相互连接，另一个与下侧焊接电极E20被相互连接。
交流电源110输出交流电力。交流电源110既可以是单相交流电源，也可以是三相交流电源。
整流器210将从交流电源110输出的交流电力整流成为直流电力。在交流电源110是单相交流电源的情况下，整流器210具备单相整流电路。另一方面，在交流电源110是三相交流电源的情况下，整流器210具备三相整流电路。
直流电抗器310使经过了整流器210的直流电力平滑化。
MERS410是磁能再生双向电流开关的一例，使从整流器210经由直流电抗器310输入的直流电力如后述那样成为交流电力而输出。
关于MERS410的动作的详细情况后述。
变流器710将从MERS410经由交流电感器610输出的交流电流对应于(变流器710的)绕数比而变换为大电流，向电阻点焊接机810的上侧焊接电极E10及下侧焊接电极E20输出。在不需要大电流的情况下，也可以没有变流器710。
电阻点焊接机810一边从板面被相互重叠的多片金属板M1及M2的重叠部的表侧及背侧、即从图6的A方向及B方向，以将金属板M10及M20夹入的方式将作为上侧焊接电极的一例的上侧焊接电极E10及作为下侧焊接电极的一例的下侧焊接电极E20加压，一边通电。并且，通过由该通电在金属板M10及M20中产生的焦耳热，将这些金属板M10及M20间接合。关于电阻点焊接机810，可以使用周知的结构。可以采用能够应用电阻点焊接的各种作为为电阻电焊接的对象的金属板M10及M20的材质、板厚及片数。
线圈C1～C4检测流到上侧焊接电极E10、金属板M10、金属板M20及下侧焊接电极E20中的焊接电流所产生的磁通(磁场)。在以下的说明中，将流到上侧焊接电极E10、金属板M10、金属板M20及下侧焊接电极E20中的焊接电流根据需要而简单称作焊接电流。此外，设焊接电流的大小是有效值。但是，也可以将焊接电流的大小例如用波高值规定。
图7A及图7B是表示第2实施方式的线圈C1～C4的配置的一例的图。
具体地讲，图7A是将金属板M10、上侧焊接电极E10及线圈C1～C4从配置有上侧焊接电极E10的一侧沿着金属板M10的法线方向观察的图。图7B是将金属板M10、金属板M20、上侧焊接电极E10、下侧焊接电极E20及线圈C1～C4沿着图7A的箭头线A观察的图。在图7B中，线圈C4被上侧焊接电极E1遮挡而看不到。
线圈C1～C4分别在由焊接电流产生的磁通贯穿的状态下，被相对于沿着上侧焊接电极E10的侧周面的周向(图7A所示的实线的两箭头线的方向)的第1～第4位置202～205(将上侧焊接电极E10的侧周面沿着轴201进行4等分的位置)配置。即，线圈C1～C4相对于焊接电极E10配置在焊接电极E10与焊接电极E20成同轴的中心轴线的周围上的相互不同的位置。
具体而言，在图7A及图7B所示的例子中，线圈C1～C4全部相同。此外，如图7A所示，线圈C1～C4被配置在为以上侧焊接电极E1的轴201为轴的4次对称的关系的位置。此外，线圈C1～C4被配置在线圈C1～C4的轴(穿过线圈C1～C4的线圈面的中心的轴)的方向(虚线的两箭头线的方向)与以上侧焊接电极E10的轴201为中心的圆的切线的方向一致的位置。这里，线圈C1～C4优选的是在不给电阻点焊接带来障碍的范围中配置在距上侧焊接电极E10及金属板M10尽可能近的位置。
如图7B所示，只要以线圈C1～C4的相对靠下侧的区域位于加压及通电中的上侧焊接电极E10的侧方的方式配置，也可以并不一定线圈C1～C4的全部的区域位于加压及通电中的上侧焊接电极E10的侧方。即，只要以线圈C1～C4的至少一部分的区域位于加压及通电中的上侧焊接电极E10的侧方的方式配置就可以。
此外，在图7B中，仅对于线圈C1及C3表示线圈的卷绕开始和卷绕结束的部分被引出的状况。但是，关于线圈C2及C4也与线圈C1及C3同样，当然线圈的卷绕开始和卷绕结束的部分被引出。此外，在图7A及图7B中，举出例示了各线圈C1～C4的绕数是“1”的情况。但是，各线圈C1～C4的绕数也可以是“2”以上。如上述那样，这里假设各线圈C1～C4相同，所以各线圈C1～C4的绕数相同。
回到图6的说明，通过焊接电流所产生的磁通(磁场)将各线圈C1～C4贯穿，电压检测部910按照线圈C1～C4单独地检测在各线圈C1～C4中产生的感应电动势。在图6中，为了表述的方便而省略详细的图示，但电压检测部910与各线圈C1～C4的卷绕开始和卷绕结束的部分电气地相互连接。
控制部510以由电压检测部910检测到的各线圈C1～C4的感应电动势为输入，控制MERS410的动作。控制部510的硬件例如通过使用具备CPU、ROM、RAM、HDD及各种接口的信息处理装置及专用的硬件实现。
控制部510具有磁通量分布导出部511、焊接电流分布导出部512、判定部513和电路控制部514作为其功能。以下说明各部的功能的一例。
磁通量分布导出部511根据由电压检测部910检测到的各线圈C1～C4的感应电动势和各线圈C1～C4的绕数，导出各线圈C1～C4的磁通量Φ。
焊接电流分布导出部512根据各线圈C1～C4的磁通量Φ，例如如以下这样导出上侧焊接电极E10的与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流(基于各线圈C1～C4的磁通量Φ的焊接电流)。
即，焊接电流分布导出部512根据各线圈C1～C4的磁通量Φ导出磁通密度B，根据磁通密度B和空气的透磁率μair导出磁场H，根据磁场H，通过安培法则导出与上侧焊接电极E10的各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流。在以下的说明中，将上侧焊接电极E10的区域中的与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流根据需要而称作与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流。
图8A及图8B是概念性地表示第2实施方式的与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流的关系的一例的图。图8A表示不需要使焊接电流的大小比当前值减小的情况下的、与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流的关系的一例。图8B表示需要使焊接电流的大小比当前值减小的情况下的、与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流的关系的一例。
在图8A及图8B中，点301a及301b表示与线圈C1对应的区域的焊接电流。点302a及302b表示与线圈C2对应的区域的焊接电流。点303a及303b表示与线圈C3对应的焊接电流。点304a及304b表示与线圈C4对应的区域的焊接电流。
此外，在图8A及图8B中，目标焊接电流Is是将金属板M1及M2点焊接时的焊接电流的目标值。上限焊接电流Iu是与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流的上限值。下限焊接电流Id是与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流的下限值。例如，可以在发生飞溅的情况或看到发生飞溅的征兆的情况下预先调查与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流的大小呈现怎样的值，根据调查的焊接电流的大小决定上限焊接电流Iu和下限焊接电流Id。
判定部513根据由焊接电流分布导出部512导出的、与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流的大小，判定是否需要使焊接电流的大小比当前值降低。
例如，判定部513判定是否与线圈C1～C4对应的区域的焊接电流的大小的至少1个从由上限焊接电流Iu和下限焊接电流Id决定的范围ΔI偏离。在本实施方式中，这样判定在与上侧焊接电极E10的轴垂直的区域(例如，在图7A中表示上侧焊接电极E10的圆形的区域)中是否发生了焊接电流(比预先设定的范围大的)分布。也可以不使用下限焊接电流Id，而判定部513判定是否与线圈C1～C4对应的区域的焊接电流的大小的至少1个超过了上限焊接电流Iu。
电路控制部514如果成为开始对金属板M10及M20的通电的定时，则以与目标焊接电流Is对应的动作频率控制MERS410。
然后，如果由判定部513判定为与线圈C1～C4对应的焊接电流的大小的至少1个从由上限焊接电流Iu和下限焊接电流Id决定的范围ΔI脱离，则电路控制部514控制MERS410的动作，以使焊接电流的大小比当前值小相当于与从该范围ΔI的偏离量对应的值。
这里，在与线圈C1～C4对应的区域的焊接电流中的2个以上的焊接电流的大小从由上限焊接电流Iu和下限焊接电流Id所决定的范围ΔI脱离的情况下，电路控制部514在该2个以上的焊接电流中，确定从上限焊接电流Iu或下限焊接电流Id的偏离量的绝对值最大的焊接电流。电路控制部514使MERS410的动作频率变高，以使当前的焊接电流的大小减小相当于与所确定的焊接电流的偏离量的绝对值对应的值。
在图8B所示的例子中，与线圈C1对应的区域的焊接电流(点301b)和与线圈C3对应的焊接电流(点303b)从由上限焊接电流Iu和下限焊接电流Id决定的范围ΔI脱离。与线圈C1对应的区域的焊接电流(点301b)从上限焊接电流Iu的脱离量的绝对值(例如，从与线圈C1对应的焊接电流减去上限焊接电流Iu后的值的绝对值)比与线圈C3对应的焊接电流(点303b)从下限焊接电流Id的脱离量的绝对值(例如，从与线圈C3对应的区域的焊接电流减去下限焊接电流Id后的值的绝对值)大。
因而，电路控制部514使MERS410的动作频率变高，以使当前的焊接电流的大小减小对应于与线圈C1对应的区域的焊接电流(点301b)从上限焊接电流Iu的脱离量的绝对值的值。
另一方面，在由判定部513判定为与线圈C1～C4对应的区域的焊接电流的大小的全部是由上限焊接电流Iu和下限焊接电流Id决定的范围ΔI内的情况下，电路控制部514继续以与目标焊接电流Is对应的动作频率控制MERS410的动作。
图9A及图9B是表示第2实施方式的焊接电流的波形的一例的图。图9A表示MERS410的动作频率的变更前的焊接电流的波形的一例。图9B表示MERS410的动作频率的变更后的焊接电流的波形的一例。
在图9A中，表示MERS410的动作频率(即，焊接电流的频率)是1kHz的情况，在图9B中，表示MERS410的动作频率(即，焊接电流的频率)是1.7kHz的情况。如图9A及图9B所示，通过将MERS410的动作频率从1kHz变更为1.7kHz，焊接电流的波高值从12kA弱减小到10.5kA左右。
接着，说明MERS410的结构的一例。
如图6所示，MERS410是磁能再生双向电流开关的一例，包括电桥电路和电容器C。
电桥电路由在2个路径中分别各配置有2个的4个反向导通型半导体开关U、V、X及Y构成。电容器C被配置在电桥电路的2个路径之间。
具体而言，电桥电路包括作为从交流端子a经由直流端子b到达交流端子d的路径的第1路径、和作为从交流端子a经由直流端子c到达交流端子d的路径的第2路径。
在第1路径中，在交流端子d与直流端子b之间配置有反向导通型半导体开关V(第4反向导通型半导体开关)，在直流端子b与交流端子a之间配置有反向导通型半导体开关U(第1反向导通型半导体开关)。
在第2路径中，在交流端子d与直流端子c之间配置有反向导通型半导体开关Y(第3反向导通型半导体开关)，在直流端子c与交流端子a之间配置有反向导通型半导体开关X(第2反向导通型半导体开关)。电容器C被配置在直流端子b与直流端子c之间。
这样，在交流端子a与交流端子d之间，反向导通型半导体开关U及X被并联地连接，反向导通型半导体开关V及Y被并联地连接。此外，在交流端子a与交流端子d之间，反向导通型半导体开关U及V被串联地连接，反向导通型半导体开关X及Y被串联地连接。
反向导通型半导体开关U、V、X及Y分别在栅极端子GU、GV、GX及GY中没有被输入导通信号的开关断开时，使电流仅在一方向上导通，在栅极端子GU、GV、GX及GY中输入了导通信号的开关导通时，使电流在两方向上导通。即，逆导通半导体开关U、V、X及Y在开关断开时使电流在发射极端子及集电极端子间的一方向上导通，而在开关导通时使电流在发射极端子及集电极端子间的两方向上导通。
在以下的说明中，将“各反向导通型半导体开关U、V、X及Y开关断开时使电流流动的方向”根据需要而称作“顺方向”，将在开关断开时不使电流流动的方向根据需要而称作“反方向”。此外，在以下的说明中，将“顺方向及反方向的相对于电路的连接方向”根据需要而称作“开关极性”。
此外，各反向导通型半导体开关U、V、X及Y分别配置为，使开关的极性成为以下这样。在交流端子a与交流端子d之间，并联连接的反向导通型半导体开关U和反向导通型半导体开关X具有相互反方向的开关极性。同样，在交流端子a与交流端子d之间，并联连接的反向导通型半导体开关V和反向导通型半导体开关Y也具有相互反方向的开关极性。
此外，在交流端子a与交流端子d之间，串联连接的反向导通型半导体开关U和反向导通型半导体开关V具有相互反方向的开关极性。同样，在交流端子a与交流端子d之间，串联连接的反向导通型半导体开关X和反向导通型半导体开关Y也具有相互反方向的开关极性。
由此，反向导通型半导体开关U和反向导通型半导体开关Y具有相互顺方向的开关极性，反向导通型半导体开关V和反向导通型半导体开关X也具有相互顺方向的开关极性。此外，反向导通型半导体开关U及Y的开关极性和反向导通型半导体开关V及X的开关极性为相互反方向。
图6所示的开关极性也可以在反向导通型半导体开关U及Y与反向导通型半导体开关V及X之间相反地构成。
此外，在反向导通型半导体开关U、V、X及Y中可以考虑各种结构，但在本实施方式中，设通过半导体开关SU、SV、SX及SY与二极管DU、DV、DX及DY的并联连接构成。即，反向导通型半导体开关U、V、X及Y分别具有二极管DU、DV、DX及DY的1个、和并联地连接在该二极管上的半导体开关SU、SV、SX及SY的1个。
此外，半导体开关SU、SV、SX及SY的各自的栅极端子GU、GV、GX及GY分别被与控制部510连接。栅极端子GU、GV、GX及GY接受将半导体开关SU、SV、SX及SY导通的导通信号(栅极信号)的输入作为从控制部510向MERS410的控制信号。在被输入导通信号的期间中，半导体开关SU、SV、SX及SY为导通状态，使电流在两方向上导通。但是，在没有被输入导通信号的情况下，半导体开关SU、SV、SX及SY为断开状态，使电流在哪个方向上都不导通。由此，在半导体开关SU、SV、SX及SY的断开时，使电流仅在并联地连接在半导体开关SU、SV、SX及SY上的二极管DU、DV、DX及DY的导通方向上导通。
此外，MERS410中包含的反向导通型半导体开关并不限定于反向导通型半导体开关U、V、X及Y。即，反向导通型半导体开关只要是呈现上述动作的结构就可以，例如也可以是功率MOS FET、反向导通型GTO闸流晶体管等，也可以是IGBT等的半导体开关与二极管的并联连接。
此外，如果使用二极管DU、DV、DX及DY说明反向导通型半导体开关U、V、X及Y的开关极性，则为以下这样。即，顺方向(在开关断开时导通的方向)是各二极管DU、DV、DX及DY的导通方向，反方向(在开关断开时不导通的方向)是各二极管DU、DV、DX及DY的非导通方向。此外，并联连接的二极管彼此(DU及DX，或DV及DY)的导通方向是相互反方向，串联连接的二极管彼此(DU及DV，或DX及DY)的导通方向也是相互反方向。此外，二极管DU及DY的导通方向是相互顺方向，同样，二极管DV及DX的导通方向也是相互顺方向。由此，二极管DU及DY和二极管DV及DX的导通方向是相互反方向。
如以上说明，各反向导通型半导体开关U、V、X及Y配置为，使顺方向为以下这样。即，如果设反向导通型半导体开关U及反向导通型半导体开关Y为第1对，设反向导通型半导体开关V及反向导通型半导体开关X为第2对，则第1对的反向导通型半导体开关U及反向导通型半导体开关Y配置为，使顺方向为相同方向，第2对的反向导通型半导体开关V及反向导通型半导体开关X配置为，使顺方向为相同方向。
第1对和第2对配置为，使顺方向为相互反方向。因而，在电桥电路中配置在对角线上的反向导通型半导体开关(U及Y，或V及X)配置为，使各顺方向为同方向。
(MERS410的动作)
在MERS410中，如果配置在电桥电路的对角线上的2个反向导通型半导体开关中的一方的反向导通型半导体开关导通，则另一方的反向导通型半导体开关也导通。同样，如果配置电桥电路的对角线上的2个反向导通型半导体开关的一方的反向导通型半导体开关断开，则另一方的反向导通型半导体开关也断开。例如，如果反向导通型半导体开关U导通，则反向导通型半导体开关Y也导通，如果反向导通型半导体开关U断开，则反向导通型半导体开关Y也断开。这些关于反向导通型半导体开关V及X也相同。
此外，当配置在电桥电路的2个对角线中的一方的对角线上的2个反向导通型半导体开关是导通时，配置在另一方的对角线上的2个反向导通型半导体开关为断开。例如，当反向导通型半导体开关U及Y是导通时，反向导通型半导体开关V及X为断开。
在MERS410中，通过反向导通型半导体开关(U及Y，或V及X)的导通及断开的控制，能够将焊接电流的频率及波形进行各种变更，在此说明用来得到图9A及图9B所示的焊接电流的波形的MERS410的动作的一例。
图9A及图9B所示的例子中的开关模式，是仅将配置在电桥电路的对角线中的一方的对角线上的2个反向导通型半导体开关U及Y导通及断开、不将配置在另一方的对角线上的2个反向导通型半导体开关V及X导通(为断开的原状)的模式。
图10是说明得到图9A及图9B所示的焊接电流时的MERS410的动作的一例的图。
在本实施方式中，使得MERS410的动作频率f1(＝1/T1)比基于从MERS410的输出端观察负荷侧时的电感及电容器C的电容(电容量)的共振频率低。由此，能够实现软开关。此外，由于不需要使用大电容量的电压源电容器，所以能够使电容器C的电容变小。
在图10中，所谓U－Y栅极，表示向栅极端子GU及GY输入的导通信号(栅极信号)。此外，所谓V－X栅极，表示向栅极端子GV及GX输入的导通信号(栅极信号)。在U－Y栅极的波形上升的期间中，反向导通型半导体开关U及Y(半导体开关SU及SY)为导通。
在以下的说明中，根据需要将向栅极端子GU及GY输入导通信号(栅极信号)、反向导通型半导体开关U及Y导通的动作称作“U－Y栅极导通”。另一方面，根据需要将没有向栅极端子GU及GY输入导通信号(栅极信号)、反向导通型半导体开关U及Y断开的动作称作“U－Y栅极断开”。
此外，根据需要将向栅极端子GV及GX输入导通信号(栅极信号)、反向导通型半导体开关V及X导通的动作称作“V－X栅极导通”。另一方面，根据需要将没有向栅极端子GV及GX输入导通信号(栅极信号)、反向导通型半导体开关V及X断开的动作称作“V－X栅极断开”。
以下，参照图10说明图9A及图9B所示的例子中的MERS410的动作。
(1)U－Y栅极：导通，V－X栅极：断开
在U－Y栅极导通的定时，由于在其紧接着之前的期间中，V－X栅极及U－Y栅极都断开，所以通过经由直流电抗器310输入的直流输入电流，电容器C被充电。因而，电容器C的两端的电压VC呈现最大值。
如果U－Y栅极导通，则电容器C的放电开始，MERS410的输出电流IL流过电容器C、反向导通型半导体开关U、变流器710及反向导通型半导体开关Y的顺序的路径。因而，MERS410的输出电流IL从0(零)起增加，电容器C的两端的电压VC减小。如果电容器C的放电完成，则MERS410的输出电流IL呈现正的最大值，并且电容器C的两端的电压VC为最小值(0(零))。
由于MERS410的动作频率f1比上述共振频率低，所以即使电容器C的放电完成，控制部510也不将U－Y栅极断开，U－Y栅极是导通的状态。因而，MERS410的输出电流IL并行地流到反向导通型半导体开关U、变流器710及二极管DV的顺序的路径、和反向导通型半导体开关Y、二极管DX及变流器710的顺序的路径中，并回流。该MERS410的输出电流IL随着由负荷的电阻和电感器决定的时间常数而减少(接近于0(零))。
(2)U－Y栅极：断开，V－X栅极：断开
控制部510如果经过MERS410的动作频率f1的2倍的倒数的时间(周期T1的1/2倍的时间)，则将U－Y栅极断开。此时，由于电容器C的两端的电压VC是0(零)，所以实现软开关。
此外，在将U－Y栅极断开的定时，如果上述回流没有结束(如果MERS410的输出电流IL没有成为0(零))则，MERS410的输出电流IL在二极管DV、电容器C及二极管Dx的顺序的路径中流动，将电容器C充电，所以迅速地减小而成为0(零)。
然后，通过经由直流电抗器310输入的直流输入电流，将电容器C充电。因而，电容器C的两端的电压VC上升。
控制部510如果经过了MERS410的动作频率f1的2倍的倒数的时间(周期T1的1/2倍的时间)，则将U－Y栅极导通。此时，由于MERS410的输出电流IL是0(零)，所以实现软开关。
通过上述(1)及上述(2)的动作，周期T1(1周期)的动作结束。通过反复进行这样的动作，能得到图9A及图9B所示的焊接电流的波形。
接着，对第2实施方式的电阻点焊接***1A的动作进行说明。图11是表示第2实施方式的电阻点焊接***1A的通电加工处理的流程的流程图。在图11所示的处理中，基于与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流控制MERS410的动作频率。
将相互重叠的金属板M10及M20设置到电阻点焊接机810的上侧焊接电极E10及下侧焊接电极E20之间，一边以用上侧焊接电极E10及下侧焊接电极E20将金属板M10及M20夹入的方式加压，一边开始通电处理(步骤S101)。这里，电路控制部514进行控制，以使MERS410的动作频率为f0。
接着，电压检测部910测量通过由焊接电流产生的磁通将各线圈C1～C4贯穿而在各线圈C1～C4中产生的感应电动势ei(i是1～4的整数)(步骤S103)。
接着，磁通量分布导出部511例如基于以下的(式1)，根据由电压检测部910检测出的各线圈C1～C4的感应电动势和各线圈C1～C4的绕数，导出各线圈C1～C4的磁通量Φi(步骤S105)。在式(1)中，ni是线圈的绕数。
ei＝－ni·dΦi/dt (式1)
接着，焊接电流分布导出部512例如基于以下的(式2)，根据由磁通量分布导出部511导出的各线圈C1～C4的磁通量Φi，导出上侧焊接电极E10的与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流Ii(i是1～4的整数)(基于各线圈C1～C4的磁通量Φi的焊接电流)(步骤S107)。在式(2)中，dl是微小长度，μ是透磁率，Si是线圈C1～C4的面积。
Ii＝∫Φi·dl/(μ·Si) (式2)
接着，判定部513判定由焊接电流分布导出部512导出的与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流Ii的大小是否包含在预先设定的上限焊接电流Iu与下限焊接电流Id之间的范围ΔI中(步骤S109)。
接着，在判定部513判断为焊接电流Ii的大小包含在预先设定的范围ΔI中的情况下，电路控制部514不变更MERS410的动作频率f0而使通电处理继续(步骤S111)。
另一方面，在判定部513判断为焊接电流Ii的大小不包含在预先设定的范围ΔI中的情况下，电路控制部514使MERS410的动作频率变化(步骤S113)。通过使MERS410的动作频率增大，使焊接电流的大小比当前值减小(步骤S115)。例如，电路控制部514控制MERS410的动作，以使焊接电流的大小比当前值小相当于与从范围ΔI的脱离量对应的值。例如，电路控制部514将对频率f0乘以对应于从范围ΔI的脱离量预先设定的系数k的值设定为变更后的动作频率(kf0)，以使MERS410的动作频率成为kf0的方式进行控制。
接着，电路控制部514判定是否从通电开始起经过了预先设定的通电处理时间(设定时间)(步骤S117)。电路控制部514在判定为经过了设定时间的情况下，将MERS410的动作停止而结束通电处理(步骤S119)，将本流程图的处理结束。另一方面，电路控制部514在判定为没有经过设定时间的情况下，再次回到上述步骤S103，继续本流程图的处理。
接着，对第2电阻点焊接***1A的另一通电加工处理的流程进行说明。图12是表示第2实施方式的电阻点焊接***1A的另一通电加工处理的流程的流程图。在图12所示的处理中，基于各线圈C1～C4的电动势控制MERS410的动作频率。
将相互重叠的金属板M10及M20设置到电阻点焊接机810的上侧焊接电极E10及下侧焊接电极E20之间，一边以用上侧焊接电极E10及下侧焊接电极E20将金属板M10及M20夹入的方式加压，一边开始通电处理(步骤S201)。这里，电路控制部514进行控制，以使MERS410的动作频率成为f0。
接着，电压检测部910测量通过由焊接电流产生的磁通将各线圈C1～C4贯穿而在各线圈C1～C4中产生的感应电动势ei(步骤S203)。
接着，判定部513判定由电压检测部910测量出的各线圈C1～C4的感应电动势ei的大小是否包含在预先设定的上限电动势eu与下限电动势ed之间的范围Δe中(步骤S205)。例如，可以预先调查在发生飞溅的情况、或看到了发生飞溅的征兆的情况下，各线圈C1～C4的感应电动势ei的大小呈现怎样的值，根据调查出的感应电动势的大小决定上限电动势eu和下限电动势ed。也可以不使用下限电动势ed，而是判定部513判定由电压检测部910测量出的各线圈C1～C4的感应电动势ei的大小是否超过上限电动势eu。
接着，在判定部513判断为感应电动势ei的大小包含在预先设定的范围Δe中的情况下，电路控制部514不变更MERS410的动作频率f0而继续通电处理(步骤S207)。
另一方面，在判定部513判定为感应电动势ei的大小不包含在预先设定的范围Δe中的情况下，电路控制部514使MERS410的动作频率变化(步骤S209)。通过使MERS410的动作频率增大，使焊接电流的大小比当前值减小(步骤S211)。例如，电路控制部514控制MERS410的动作，以使焊接电流的大小比当前值小相当于与从范围Δe的脱离量对应的值。例如，电路控制部514将对频率f0乘以相应于从范围Δe的脱离量而预先设定的系数k所得到的值，设定为变更后的动作频率(kf0)，以使MERS410的动作频率成为kf0的方式进行控制。
接着，电路控制部514判定是否从通电开始起经过了预先设定的通电处理时间(设定时间)(步骤S213)。在电路控制部514判定为经过了设定时间的情况下，将MERS410的动作停止，结束通电处理(步骤S215)，结束本流程图的处理。另一方面，电路控制部514在判定为没有经过设定时间的情况下，再次回到上述步骤S203，继续本流程图的处理。
接着，对第2电阻点焊接***1A的其他另一通电加工处理的流程进行说明。图13是表示第2实施方式的电阻点焊接***1A的另一通电加工处理的流程的流程图。在图13所示的处理中，基于将各线圈C1～C4贯穿的磁通来控制MERS410的动作频率。
将相互重叠的金属板M10及M20电阻设置到点焊接机810的上侧焊接电极E10及下侧焊接电极E20之间，一边以用上侧焊接电极E10及下侧焊接电极E20将金属板M10及M20夹入的方式加压，一边开始通电处理(步骤S301)。这里，电路控制部514进行控制，以使MERS410的动作频率成为f0。
接着，电压检测部910测量通过由焊接电流产生的磁通将各线圈C1～C4贯穿而在各线圈C1～C4中产生的感应电动势ei(步骤S303)。
接着，磁通量分布导出部511例如基于以下的(式3)，根据由电压检测部910检测出的各线圈C1～C4的感应电动势和各线圈C1～C4的绕数，导出各线圈C1～C4的磁通量Φi(步骤S305)。在式(3)中，ni是线圈的绕数。
ei＝－ni·dΦi/dt (式3)
接着，判定部513判定由磁通量分布导出部511导出的各线圈C1～C4的磁通量Φi的大小是否包含在预先设定的上限磁通量Φu与下限磁通量Φd之间的范围ΔΦ中(步骤S307)。例如，可以预先调查在发生飞溅的情况、或看到了发生飞溅的征兆的情况下，各线圈C1～C4的磁通量Φi的大小呈现怎样的值，根据调查出的磁通量的大小决定上限磁通量Φu和下限磁通量Φd。也可以不使用下限磁通量Φd，而是判定部513判定由磁通量分布导出部511导出的各线圈C1～C4的磁通量Φi的大小是否超过上限磁通量Φu。
接着，在判定部513判定为磁通量Φi的大小包含在预先设定的范围ΔΦ中的情况下，电路控制部514不将MERS410的动作频率f0变更而使通电处理继续(步骤S309)。
另一方面，在判定部513判断为磁通量Φi的大小不包含在预先设定的范围ΔΦ中的情况下，电路控制部514使MERS410的动作频率变化(步骤S311)。通过使MERS410的动作频率增大，使焊接电流的大小比当前值减小(步骤S313)。例如，电路控制部514控制MERS410的动作，以使焊接电流的大小比当前值小相当于与从范围ΔΦ的脱离量对应的值。例如，电路控制部514将对频率f0乘以对应于从范围ΔΦ的脱离量而预先设定的系数k而得到的值设定为变更后的动作频率(kf0)，进行控制以使MERS410的动作频率成为kf0。
接着，电路控制部514判定是否从通电开始起经过了预先设定的通电处理时间(设定时间)(步骤S315)。电路控制部514在判定为经过了设定时间的情况下，将MERS410的动作停止而结束通电处理(步骤S317)，将本流程图的处理结束。另一方面，电路控制部514在判定为没有经过设定时间的情况下，再次回到上述步骤S303，继续本流程图的处理。
接着，对第2电阻点焊接***1A的其他另一通电加工处理的流程进行说明。图14是表示第2实施方式的电阻点焊接***1A的另一通电加工处理的流程的流程图。在图14所示的处理中，基于各线圈C1～C4的电动势的差的最大值控制MERS10的动作频率。
将相互重叠的金属板M10及M20电阻设置到点焊接机810的上侧焊接电极E10及下侧焊接电极E20之间，一边以用上侧焊接电极E10及下侧焊接电极E20将金属板M10及M20夹入的方式加压，一边开始通电处理(步骤S401)。这里，电路控制部514进行控制，以使MERS410的动作频率成为f0。
接着，电压检测部910测量通过由焊接电流产生的磁通将各线圈C1～C4贯穿而在各线圈C1～C4中产生的感应电动势ei(步骤S403)。
接着，判定部513计测或运算由电压检测部910测量出的各线圈C1～C4的4个感应电动势ei中的2个感应电动势ei的电压差的最大值eσ(步骤S405)。
接着，判定部513判定电压差的最大值eσ的大小是否超过了预先设定的上限电压差阈值eσc(步骤S407)。例如，可以预先调查在发生飞溅的情况、或看到了发生飞溅的征兆的情况下各线圈C1～C4的感应电动势ei间的电压差的大小呈现怎样的值，根据调查出的感应电动势的大小来决定电压差阈值eσc。
接着，在判定部513判定为电压差的最大值eσ的大小不超过电压差阈值eσc的情况下，电路控制部514不将MERS410的动作频率f0变更而使通电处理继续(步骤S409)。
另一方面，在判定部513判断为电压差的最大值eσ的大小超过了电压差阈值eσc的情况下，电路控制部514使MERS410的动作频率变化(步骤S411)。通过使MERS410的动作频率增大，使焊接电流的大小比当前值减小(步骤S413)。例如，电路控制部514控制MERS410的动作，以使焊接电流的大小变得比当前值小与电压差的最大值eσ的大小和电压差阈值eσc的差对应的值。例如，电路控制部514将对频率f0乘以对应于电压差的最大值eσ的大小与电压差阈值eσc的差而预先设定的系数k的值设定为变更后的动作频率(kf0)，进行控制以使MERS410的动作频率成为kf0。
接着，电路控制部514判定是否从通电开始起经过了预先设定的通电处理时间(设定时间)(步骤S415)。电路控制部514在判定为经过了设定时间的情况下，将MERS410的动作停止而结束通电处理(步骤S417)，将本流程图的处理结束。另一方面，电路控制部514在判定为没有经过设定时间的情况下，再次回到上述步骤S403，继续本流程图的处理。
如以上这样，在本实施方式中，在上侧焊接电极E10的侧方，以由流到上侧焊接电极E10、金属板M10、金属板M20及下侧焊接电极E20中的焊接电流产生的磁通贯穿的状态、以在环绕上侧焊接电极E10的方向上具有间隔的方式配置多个线圈C1～C4。例如，根据从线圈C1～C4的感应电动势导出的磁通量Φ，导出与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流。在与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流的大小的至少1个从由上限焊接电流Iu和下限焊接电流Id决定的范围ΔI脱离的情况下，使MERS410的动作频率变大，以使焊接电流的大小变小相当于与最大的脱离量对应的值。因而，能够将上侧焊接电极E10、金属板M10、金属板M20及下侧焊接电极E20之间的阻抗的变化作为与上侧焊接电极E10的轴垂直的区域中的焊接电流的分布来直接捕捉。由此，与检测加压力并控制加压力的情况相比，能够更迅速且可靠地检测飞溅的发生。此外，可以设定由上限焊接电流Iu和下限焊接电流Id决定的范围ΔI，以便检测发生飞溅的征兆。
在本实施方式中，举各线圈C1～C4相同、并且具有以上侧焊接电极E10的轴201为轴的4次对称的关系的情况为例进行了说明。但是，在本实施方式中，只要将2个以上(优选的是3个以上)的线圈在上侧焊接电极E10的侧方以由焊接电流产生的磁通贯穿的状态、以沿着环绕上侧焊接电极E10的方向具有间隔的方式配置，并不一定需要这样。线圈的数量也可以不是4，也可以各线圈的大小、朝向及绕数的至少1个不同，各线圈也可以不为以上侧焊接电极E10的轴201为轴的旋转对称的关系。
在以上那样的情况下，可以根据线圈的线圈面的大小、位置及朝向，按照每个线圈C1～C4来设定对线圈C1～C4的感应电动势乘以的修正系数。例如，在线圈的大小不同的情况下，可以分别使用基准的大小的线圈和实际使用的线圈，除了线圈的大小以外，在相同条件下进行电阻点焊接，测量该线圈的感应电动势，将测量出的线圈的感应电动势的比作为上述修正系数。在线圈的朝向不同、或不为旋转对称的关系的情况下，也能够与线圈的大小不同的情况同样地设定修正系数。
此外，在本实施方式中，举将线圈C1～C4相对于上侧焊接电极E10配置的情况为例进行了说明。但是，也可以除了将线圈C1～C4相对于上侧焊接电极E10配置以外或取而代之，将线圈C1～C4相对于下侧焊接电极E20配置。在相对于上侧焊接电极E10配置的线圈和相对于下侧焊接电极E20配置的线圈中，既可以设线圈的数量、大小、朝向及绕数的全部相同，也可以设它们的至少1个不同。此外，相对于下侧焊接电极E20配置的各线圈也可以不为以下侧焊接电极E20的轴为轴的旋转对称的关系。此外，也可以代替线圈C1～C4而使用霍尔元件等的其他的磁场计测设备来计测由焊接电流产生的磁场。
此外，在本实施方式中，以导出与各线圈C1～C4对应的区域的焊接电流、判定是否导出的焊接电流的大小的至少1个从范围ΔI脱离的情况为例进行了说明。除此以外，例如也可以判定是否各线圈C1～C4的磁通量Φ的至少1个从预先设定的范围脱离了。该范围例如可以预先调查在发生飞溅的情况、或看到了发生飞溅的征兆的情况下各线圈C1～C4的磁通量Φ呈现怎样的值，根据调查的磁通量Φ来设定。在这样的情况下，例如，按照每个线圈C1～C4预先设定磁通量Φ的从预先设定的范围的脱离量与焊接电流的大小的变更量(减小量)的关系。可以根据关于呈现不在预先设定的范围内的磁通量Φ的线圈设定的上述关系，决定焊接电流的大小的变更量，根据所决定的变更量来变更MERS410的动作频率。除此以外，也可以基于在各线圈C1～C4中产生的感应电动势或在各线圈C1～C4中产生的感应电动势的差的最大值来变更MERS410的动作频率。
此外，在本实施方式中，举使用MERS410变更焊接电流的大小的情况为例进行了说明。如果使用MERS410，则如上述那样可以实现软开关、或使响应速度变宽、或生成各种各样的波形，所以是优选的。但是，只要是能够变更焊接电流的大小(对上侧焊接电极E10、金属板M10、金属板M20及下侧焊接电极E20赋予的电力)的电源电路，并不一定需要使用MERS。例如，也可以使用能够变更频率从而变更电流的大小的周知的逆变器电路。此外，只要进行使用闸流晶体管的相位控制，也可以使用单相交流电源电路。进而，也可以使用直流电源电路。这是因为，只要在上侧焊接电极E1的内部产生焊接电流的分布，即使是直流电流，如上述那样，贯穿各线圈C1～C4的磁通量也在时间上变化。
[第3实施方式]
接着，对本发明的第3实施方式进行说明。在上述第2实施方式中，以将线圈C1～C4配置在金属板M10的上方(或金属板M20的下方)的情况为例进行了说明。相对于此，在本实施方式中，使2个线圈环绕金属板M10及M20。这样，在本实施方式和上述第2实施方式中，主要是线圈的数量、结构及配置不同。因而，在本实施方式的说明中，关于与上述第2实施方式相同的部分，赋予与赋予给图6～图14的标号相同的标号等，省略详细的说明。
图15A及图15B是表示线圈C5及C6的配置的一例的图。
具体而言，图15A是将金属板M10、上侧焊接电极E10，线圈C5及线圈C6从配置有上侧焊接电极E10的一侧沿着金属板M10的法线方向观察的图。图15B是将金属板M10、金属板M20、上侧焊接电极E10、下侧焊接电极E20、线圈C5及线圈C6沿着图15A的箭头线D观察的图。在图15B中，线圈C6被线圈C5和上侧焊接电极E1遮挡而看不到。
线圈C5及C6分别以由焊接电流产生的磁通贯穿的状态，对应于上侧焊接电极E10及下侧焊接电极E20的侧周面的沿着周向的第5及第6位置206及207(将上侧焊接电极E10及下侧焊接电极E20的侧周面沿着轴201进行2等分的位置)，与金属板M10及M2具有间隔而被环绕(卷绕)到金属板M1及M2上。
具体而言，在图15A及图15B所示的例子中，线圈C5及C6是相同的。此外，如图15A所示，线圈C5及C6被配置在成为以上侧焊接电极E10的轴201(该轴201与下侧焊接电极E20的轴一致)为轴的2次对称的关系的位置。这里，线圈C5及C6优选的是配置在尽可能距上侧焊接电极E10及下侧焊接电极E20近的位置。
线圈C5及C6的绕数如图15A及图15B所示，也可以不是“1”，也可以是“2”以上，如上述第2实施方式中说明那样。此外，也可以是线圈的数量、大小、朝向及绕数的至少1个不同，也可以是各线圈不在旋转对称的位置。但是，使得至少2个线圈被配置在夹着上侧焊接电极E10及下侧焊接电极E20相互对置的位置。如果配置在夹着上侧焊接电极E10及下侧焊接电极E20相互对置的位置，则也可以除了线圈C5及C6以外或取而代之，以与线圈C5及C6分别正交的方式使线圈相对于金属板M1及M2环绕(卷绕)。
关于其他，在上述第2实施方式的说明中，只是起因于线圈的数量从“4”成为“2”的结构及动作不同，所以省略详细的说明。
即使如以上这样，也能够得到与上述第2实施方式同样的效果。
此外，在本实施方式中，也能够采用在第2实施方式中说明的各种各样的变形例。
以上说明的本发明的第2及第3实施方式中的控制部510进行的处理可以通过计算机执行程序来实现。此外，记录有上述程序的计算机可读取的记录媒体及上述程序等的计算机程序产品也能够作为本发明的实施方式应用。例如可以使用软盘、硬盘、光盘、光磁盘、CD－ROM、磁带、非易失性的存储卡、ROM等作为记录媒体。
[第4实施方式]
接着，对本发明的第4实施方式进行说明。与上述第1实施方式相比，有关第4实施方式的电阻点焊接***1B在电阻点焊接机800具备压力调节部900这一点上不同。因此，关于结构等援用在上述第1实施方式中说明的图及关联的记载而使用相同的标号，省略说明。
本实施方式的电阻点焊接***及电阻点焊接方法的特征在于，在对重叠的金属板的高频电流的通电中，向金属板与金属板的接触区域施加压力，使该压力逐渐变高，直到通电结束。
本实施方式的点焊接接头是通过本实施方式的电阻点焊接方法形成的点焊接接头，其特征在于，在金属板与金属板的接触区域的外周部形成有熔融凝固组织。
图16是表示第4实施方式的电阻点焊接***的结构的一例的图。压力调节部900使焊接电极E1及E2将板面相互重叠的多个金属板M1及M2夹持的夹持力增减。例如，压力调节部900使焊接电极E1及E2从图16的A方向及B方向夹持金属板M1及M2的夹持力增减。
在图17A中表示第4实施方式的通电模式。此外，在图17B中表示焊接电极E1及E2对于金属板M1及M2的加压或电极推入量的模式的协同作用。
将重叠的金属板M1及M2用焊接电极E1及E2夹着，以压力P0加压。使夹持金属板M1及M2的夹持力从加压开始时点t0起逐渐增大，在t1(>t0)的时点，开始对于焊接电极E1及E2的电流值(有效值)I的高频的通电，继续通电直到t2(>t1)(参照图17A)。这里，在从t1到t2的期间中，使夹持金属板M1及M2的夹持力、即将重叠的金属板M1及M2的接触区域加压的压力从t1时点的P0'逐渐增大到P1。在通电结束(t2)后，将压力P1保持直到t3(>t2)，在使金属板M1及M2的熔融部的凝固完成后，结束点焊接。
在图17B中，将从t1到t2的期间中的从P0'到P1的加压或电极推入量的模式用点线表示，但该期间的加压模式并不限定于直线。也可以是向上凸的曲线，也可以是向下凸的曲线，也可以使加压力以台阶状增大。
在本实施方式中，在将高频电流向焊接电极通电的期间中逐渐提高焊接电极E1及E2的加压力或变位是重要的。如图19A及图19B所示，将重叠的金属板M1及M2的接触区域1c用焊接电极E1及E2夹着加压，通过逐渐提高该加压力或变位量，金属板M1及M2间的接触直径逐渐增大。为了使金属板M1及M2间的接触直径增大，需要焊接电极E1及E2的各自的前端形状成为凸状。通常，能够适当地使用通常使用的市售的R电极、DR电极。
在高频通电中，由于电流集中于金属板间的接触区域的外周，所以在金属板间的接触直径变大的过程中，通过接触区域的外周发热熔融而熔融部扩大。该熔融部的扩大、即熔融部的外径的扩大带来CTS的提高。关于该熔融部的动态与CTS的提高的关联在后面说明。
在图18A中表示本实施方式的另一通电模式。此外，在图18B中表示与图18A所示的通电模式协同作用的加压模式。基本上与图17A及图17B所示的协同作用相同，但将重叠的金属板M1及M2以压力P2加压，原样保持直到通电开始的t1。
在将夹持金属板M1及M2的夹持力以压力P2保持直到t1后，开始对于焊接电极E1及E2的电流值(有效值)I的高频的通电，继续通电直到t(参照图18A)。在从t1到t2的期间中，使将重叠的金属板M1及M2的接触区域加压的压力从t1时点的P2增大到P3，在通电结束(t3)后，将压力P3保持直到t4，在完成金属板M1及M2的熔融部的凝固后，结束点焊接。
在图18B中，将t1至t2的期间中的从P2到P3的加压模式用点线表示，但该期间中的加压模式并不限定于直线。也可以是向上凸的曲线，也可以是向下凸的曲线，也可以使加压力以台阶状增大。在图17A、图17B、图18A及图18B中，为了使金属板M1及M2彼此接触而进行从t0到t1的加压处理。此外，为了使焊接后的金属板M1及M2在加压下冷却而进行从t2到t3的加压处理。
在图17A、图17B、图18A及图18中，表示了流到金属板M1及M2中的高频电流的频率为一定的情况，但高频电流的频率也可以在通电中考虑金属板的接触区域的外周部处的发热量而变更。流到金属板M1及M2中的高频电流的频率的变更通过使用控制部500控制MERS400来进行。通过变更高频电流的频率，能够调整熔融区域的范围、发热分布等的特性。
流到金属板M1及M2中的高频电流的频率没有被特别限定，但优选的是能够效率良好地进行由表皮效应带来的电流集中的15kHz以上，另一方面，为了不使电源容量过大，优选的是100kHz以下。
将重叠的金属板M1及M2的接触区域加压的压力没有被特别限定。考虑金属板M1及M2的强度、厚度、部件形状等而适当设定，以使焊接的部分接触。
这里，在本实施方式中，对形成在金属板M1及M2的接触区域的外周部的熔融部的动态与CTS的提高的关联进行说明。
在图20A至图20D中，示意地表示在金属板M1及M2的接触区域的外周部上形成的熔融部(黑色的部分)扩大的过程。这是图17A、图17B、图18A及图18B所示的从时间t1到t2或t3发生的现象。图20A表示通电初期的熔融部2(黑色的部分)，图20B及图20C表示熔融部(黑色的部分)扩大的途中的熔融部2a及2b(黑色的部分)，图20D表示扩大后的熔融部最终凝固的凝固组织3(黑色的部分)。
将重叠后的金属板M1及M2用焊接电极E1及E2夹着，形成接触区域1c，向接触区域1c通电高频电流。如果向接触区域1c通电高频电流，则通过电流的表皮效应，接触区域1c的端部发热，该端部熔融，在接触区域1c的外周部生成熔融部2。
在生成熔融部2后，如图17B及图18B所示，如果使向接触区域1c施加的压力逐渐增大，则如图20B所示，熔融部2的外径扩大，在接触区域1c的外周部形成外径扩大后的熔融部2a。
如果使向接触区域1c施加的压力进一步增大，则熔融部2a的外径进一步扩大，如图20C所示，在接触区域1c的外周部形成外径进一步扩大的熔融部2b。
此外，如果一边提高向接触区域1c施加的压力一边通电，则熔融部2如图20D所示，不仅外径扩大，而且通过向内侧的导热而内径缩小，与金属板M1及M2的熔接面积增大。
这样，如果使向接触区域1c施加的压力增大直到通电结束，则熔融部2b的外径进一步扩大，并且与金属板M1及M2的熔接面积增大而凝固。结果如图20D所示，能够得到在金属板M1及M2间的接触区域1c的外周部具有与金属板M1及M2的熔接面积较大、并且外周的长度较长的熔融凝固组织3的焊接接头。
因而，在本实施方式中，能够得到TSS提高、并且CTS显著提高的点焊接接头。
实施例
接着，对本发明的实施例进行说明，但实施例中的条件是为了确认本发明的实施可能性及效果而采用的一条件例，本发明并不限定于这一条件例。只要不脱离本发明的主旨而达到本发明的目的，本发明可以采用各种的条件。
(实施例1)
以表1所示的钢板的组合，利用图18A及图18B所示的通电模式和加压模式的协同作用，在表2所示的焊接条件下进行点焊接。测量通过该点焊接在钢板与钢板的接触区域的外周部形成的熔核的外径，并测量TSS和CTS。在点焊接电极中，使用Cu－Cr合金、电极前端直径8mm、电极前端的曲率半径40mm的R型电极。这里，设图17A、图17B、图18A及图18B中的t0为0(s)。将结果一起表示在表2中。
[表1]
[表2]
在本实施方式中，说明了使用MERS作为电源装置的例子。如果使用MERS，则如上述那样，能够实现软开关、使响应速度变快、生成各种波形，所以是优选的。但是，如果不需要变更焊接电流的大小、频率等，则并不一定需要使用MERS。例如，也可以代替MERS而使用能够将电阻点焊接机通电的周知的电源装置。
根据以上说明的本实施方式，能够提供十字拉伸力(CTS)显著提高的点焊接接头。由此，本实施方式在使用点焊接作为组装手段的产业、例如汽车产业中可利用性较高。
在以上说明的第4实施方式中，采用以下技术方案。
(1)有关本实施方式的点焊接方法在重叠的钢板的点焊接方法中，使用前端为凸状的形状的电极，将重叠的钢板加压，接着，将高频电流通电，在通电中将钢板与钢板的接触区域加压，将该加压力逐渐提高直到通电结束，在结束通电后，使加压力为零。
(2)在上述(1)的点焊接方法中，在上述高频电流的通电中变更高频电流的频率。
(3)在上述(1)或(2)的点焊接方法中，上述高频电流的频率是15kHz以上100kHz以下。
(4)一种由上述(1)至(3)的任1种点焊接方法形成的点焊接接头，在钢板与钢板的接触区域的外周部形成有熔融凝固组织。
以上说明的本发明的各实施方式都只不过是表示实施本发明时的具体化的例子的，不是由它们限定性地解释本发明的技术范围的。即，本发明能够不脱离其技术思想或其主要的特征而以各种的形式实施。
产业上的利用可能性
根据有关本发明的一技术方案的电源装置，由于能够使通电加工装置进行与被加工件的材质及形状对应的适当的加工条件下的通电加工，所以能够使被加工件的特性(例如如果是电阻点焊接，则能够使焊接部的接头强度等)提高。
标号说明
1、1A、1B：电阻点焊接***
100、110：交流电源
200、210：整流器
300、310：直流电抗器
400、410：MERS
500、510：控制部
511：磁通量分布导出部
512：焊接电流分布导出部
513：判定部
514：电路控制部
600、610：交流电感器
700、710：变流器
800、810：电阻点焊接机
900：压力调节部
910：电压检测部
C1～C6：线圈
E1、E2、E10、E20：焊接电极
M1、M2、M10、M20：金属板
1c：接触区域
2、2a、2b：熔融部
3：熔融凝固组织

Claims (13)

1.一种电源装置，向将被加工件通电加工的通电加工装置供给输出电流，其特征在于，具备：
第1电源；
磁能再生开关，接受从上述第1电源供给的电流，变换为上述输出电流；以及
控制部，在上述通电加工装置进行的一次通电加工时间内，控制上述磁能再生开关，以使上述输出电流的通电频率包含相互不同的第1通电频率及第2通电频率。
2.如权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
上述一次通电加工时间为1秒以下。
3.如权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，
上述通电加工中的上述通电频率是由从上述磁能再生开关的输出端观察的上述通电加工装置侧的电感与上述磁能再生开关所具有的电容器的电容所决定的共振频率以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的电源装置，其特征在于，
上述磁能再生开关具有：
电桥电路，将第1反向导通型半导体开关和第4反向导通型半导体开关以使开关断开时的导通方向为相互相反方向地串联配置在第1路径中，并且将第2反向导通型半导体开关和第3反向导通型半导体开关以使开关断开时的导通方向为相互相反方向地串联配置在第2路径中，并且上述第1反向导通型半导体开关和上述第3反向导通型半导体开关的开关断开时的导通方向相互相同；以及
电容器，被连接在上述第1路径的区域中的上述第1反向导通型半导体开关与上述第4反向导通型半导体开关之间的区域、和上述第2路径的区域中的上述第2反向导通型半导体开关与上述第3反向导通型半导体开关之间的区域之间；
并且，上述磁能再生开关被配置在上述第1电源与上述通电加工装置之间；
上述控制部，
控制上述第1反向导通型半导体开关及上述第3反向导通型半导体开关、和上述第2反向导通型半导体开关及上述第4反向导通型半导体开关的至少某一方的导通时间和断开时间，由此在上述一次通电加工时间内控制上述通电频率，
或者，控制上述第1反向导通型半导体开关及上述第3反向导通型半导体开关、和上述第2反向导通型半导体开关及上述第4反向导通型半导体开关的至少某一方的导通时间、断开时间和从上述第1电源供给的电流，由此在上述一次通电加工时间内分别控制上述通电频率和上述输出电流的电流值。
5.一种接合***，其特征在于，具备：
权利要求1～4中任一项所述的电源装置；以及
作为上述通电加工装置的接合装置，将从上述电源装置输出的上述输出电流向作为上述被加工件的多个被通电件间的接触区域通电，将上述接触区域通电加热，从而将上述多个被通电件间接合。
6.如权利要求5所述的接合***，其特征在于，
上述接合装置具备：
第1电极；
第2电极，与上述第1电极对置地配置，将上述多个被通电件夹持在与上述第1电极之间；以及
多个线圈，在上述第1电极、上述多个被通电件和上述第2电极中流动的从上述电源装置输出的上述输出电流所产生的磁通贯穿该多个线圈；
上述控制部控制上述磁能再生开关，以使从上述电源装置输出的上述输出电流的上述通电频率与上述磁通在上述多个线圈中产生的电动势相应地变化。
7.如权利要求6所述的接合***，其特征在于，
上述多个线圈针对上述第1电极和上述第2电极中的至少某一方，被配置在与这些第1电极及第2电极间为同轴的中心轴线的周围上的相互不同的位置。
8.如权利要求6或7所述的接合***，其特征在于，
上述控制部在判定为由上述多个线圈产生的电动势的至少1个从预先设定的范围偏离的情况下，控制上述磁能再生开关，以使上述输出电流增减相当于与从上述预先设定的范围的偏离量对应的值。
9.如权利要求6所述的接合***，其特征在于，
上述多个线圈隔着上述第1电极及上述第2电极相互对置，被卷绕在上述多个被通电件上。
10.如权利要求5～9中任一项所述的接合***，其特征在于，
上述接合装置具备压力调节部，该压力调节部使夹持上述多个被通电件间的夹持力增减。
11.一种通电加工方法，其特征在于，具有：
准备工序，准备与被加工件对应的通电加工条件；以及
通电加工工序，根据上述通电加工条件，在上述被加工件的一次通电加工时间内，对上述被加工件赋予具有第1通电频率的输出电流，还对上述被加工件赋予具有与上述第1通电频率不同的第2通电频率的输出电流。
12.如权利要求11所述的通电加工方法，其特征在于，
上述通电加工工序具有与电动势的变化相应地使上述输出电流增减的工序，该电动势是基于被赋予上述被加工件的上述输出电流所产生的磁通的电动势。
13.如权利要求11或12所述的通电加工方法，其特征在于，
上述通电加工工序具有：
夹持作为上述被加工件的多个被通电件而形成接触区域的工序；
对上述接触区域通电上述输出电流而进行通电加热的工序；以及
使被赋予上述多个被通电件的夹持力增减的工序。
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