起重磁鐵驅動電路的製作方法

2023-05-26 04:51:31

專利名稱：起重磁鐵驅動電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及進行起重磁鐵的勵磁和消磁的起重磁鐵驅動電路。
背景技術：
一般，我們知道在貨物裝卸作業或建設作業等中用於提起鐵片的起重磁鐵 (lifting magnet) 0作為起重磁鐵，除了作為工廠等的設備之外，還有搭載在車輛上的。在使用起重磁鐵時對起重磁鐵進行勵磁，並使其吸住鐵片而提起。並且，在放下鐵片時對起重磁鐵進行消磁。在專利文獻1記載有進行起重磁鐵的勵磁和消磁的起重磁鐵驅動電路。該起重磁鐵驅動電路具有H電橋電路部，包括4個電晶體和4個二極體、並控制起重磁鐵勵磁和消磁；以及能量吸收部，與該H電橋電路部並聯連接，在進行起重磁鐵的消磁時吸收在起重磁鐵中積蓄的能量。該能量吸收部具有開關元件和阻抗元件的串聯電路，並通過使開關元件導通，來由阻抗元件吸收在起重磁鐵中積蓄的能量。專利文獻1 日本特開2007-119160號公報。但是，在專利文獻1記載的起重磁鐵驅動電路中，由於能量吸收部連接在高電位側電源和低電位側電源之間，因此在能量吸收部的開關元件有異常動作時，有阻抗元件發熱的可能性，有可能得不到期望的性能。例如，在不能使開關元件導通時，不能進行起重磁鐵的消磁，起重磁鐵的兩端電壓會持續上升。於是，有時開關元件因過電壓而成為短路狀態。其結果，由於能量吸收部連接在高電位側電源和低電位側電源之間，因此存在阻抗元件中流過常時電流、發熱變大的問題。

發明內容
因此，本發明的目的在於，提供一種可降低能量吸收部的發熱的起重磁鐵驅動電路。本發明其他的起重磁鐵驅動電路，進行起重磁鐵的勵磁和消磁，具有H電橋電路部和能量吸收部，所述H電橋電路部，控制起重磁鐵的勵磁和消磁，具有第1及第2電晶體，在高電位側電源和低電位側電源之間依次被串聯連接，第1及第2電晶體之間的節點與起重磁鐵的一端相連接；第3及第4電晶體，在高電位側電源和低電位側電源之間依次被串聯連接，第3及第4電晶體之間的節點與起重磁鐵的另一端相連接；第1 第4整流元件， 分別與第1 第4電晶體並聯連接，所述能量吸收部，具有連接在高電位側電源和低電位側電源之間、彼此串聯連接的阻抗元件和電容元件，在進行起重磁鐵的消磁時，吸收積蓄在起重磁鐵的能量。根 據該起重磁鐵驅動電路，能量吸收部具有與阻抗元件串聯連接的電容元件，因此，在阻抗元件不流過常時電流，不需要對阻抗元件串聯地設置開關元件。另外，根據該起重磁鐵驅動電路，通過能量吸收部的阻抗元件和電容元件的串聯電路能夠進行起重磁鐵的消磁。這時候，由於起重磁鐵的感應成分和電容元件發生共振，因此能夠縮短起重磁鐵的兩端電壓的放電時間，其結果，能夠縮短起重磁鐵2的消磁時間，能夠將鐵片快速釋放。另外，根據該起重磁鐵驅動電路，能量吸收部是阻抗元件和電容元件的串聯電路， 因此通過阻抗元件和電容元件能夠分擔起重磁鐵的能量的消磁。其結果，能夠降低電容元件積蓄的能量，能夠縮小電容元件。上述能量吸收部也可以還具有與阻抗元件並聯連接、具有從低電位側電源向高電位側電源的整流功能的吸收部用整流元件。根據該結構，如上所述，為了進行起重磁鐵的殘留磁性的消磁，在起重磁鐵中流過反向電流時，能夠使用吸收部用整流元件，因此能夠抑制因阻抗元件產生的損失，並能高效地進行起重磁鐵的殘留磁性的消磁。另外，本發明的起重磁鐵驅動電路，進行起重磁鐵的勵磁和消磁，具有H電橋電路部，對所述起重磁鐵的勵磁和消磁進行控制，該H電橋電路部具有第1及第2電晶體，在高電位側電源和低電位側電源之間依次被串聯連接，所述第1及第2電晶體之間的節點與所述起重磁鐵的一端相連接；第3及第4電晶體，在所述高電位側電源和所述低電位側電源之間依次被串聯電連接，所述第3及第4電晶體之間的節點與所述起重磁鐵的另一端相連接；以及第1 第4整流元件，分別與所述第1 第4電晶體並聯連接，以及能量吸收部，具有阻抗元件，並且在進行所述起重磁鐵的消磁時，吸收被積蓄在所述起重磁鐵的能量，所述阻抗元件連接在以下位置中的某一個上與所述H電橋電路部的所述第1電晶體的所述高電位側電源相連接的端子和與所述第3電晶體的所述高電位側電源相連接的端子之間，以及與所述H電橋電路部的所述第2電晶體的所述低電位側電源相連接的端子和與所述第4 電晶體的所述低電位側電源相連接的端子之間。根據該起重磁鐵驅動電路，例如，能量吸收部的阻抗元件連接在H電橋電路部的與第1電晶體的高電位側電源相連接的端子和與第3電晶體的高電位側電源相連接的端子之間時，在起重磁鐵的兩端間，通過H電橋電路部的第1及第3電晶體來連接，在高電位側電源和低電位側電源之間，通過H電橋電路部的第3及第4電晶體來連接。從而，即使因起重磁鐵的兩端電壓上升、而第1及第3電晶體因過電壓而成為短路狀態，也能夠由第4電晶體防止常時電流流過阻抗元件。另一方面，例如，在能量吸收部的阻抗元件連接在H電橋電路部的與第2電晶體的低電位側電源相連接的端子和與第4電晶體的低電位側電源相連接的端子之間的情況下， 在起重磁鐵的兩端間，通過H電橋電路部的第2及第4電晶體來連接，在高電位側電源和低電位側電源之間，通過H電橋電路部的第3及第4電晶體來連接。從而，因起重磁鐵的兩端電壓上升、第2及第4電晶體由於過電壓而成為短路狀態，也能夠由第3電晶體防止常時電流流過阻抗元件。所述能量吸收部還可以具有在高電位側電源和低電位側電源之間連接的電容元件。根據該結構，通過能量吸收部的阻抗元件和電容元件的串聯電路能夠進行起重磁鐵的消磁。這時候，由於起重磁鐵的感應成分和電容元件而發生共振，因此能夠縮短起重磁鐵的兩端的電壓的放電時間。其結果，能夠縮短起重磁鐵的消磁時間，可快速釋放鐵片。這裡，電容元件起到積蓄來自起重磁鐵的能量的作用。起重磁鐵的尺寸有多種，因此，與大的起重磁鐵相符地選擇電容元件時，電容元件就會大。但是，根據該結構，由於通過阻抗元件與電容元件的串聯電路能夠進行起重磁鐵的消磁，因此通過阻抗元件和電容元件能夠分擔起重磁鐵的能量的消磁。其結果，能夠降低電容元件積蓄的能量，能夠縮小電容元件。進一步，根據該結構，能夠由阻抗元件、H電橋電路、起重磁鐵形成閉環，且可不使用電容元件而進行起重磁鐵的兩端電壓的放電。其結果，在進行大的起重磁鐵的消磁時，在僅以阻抗元件降低起重磁鐵的保持能量後，通過阻抗元件和電容元件的串聯電路能夠進行起重磁鐵的消磁。從而，能夠不依賴起重磁鐵的大小，使電容元件進一步縮小。另外，所述能量吸收部還可以具有吸收部用整流元件，該吸收部用整流元件與阻抗元件並聯連接、並具有從第1電晶體側向第3電晶體側或從第4電晶體側向第2電晶體側的整流功能。起重磁鐵由於磁滯特性而具有殘留磁性。為了進行殘留磁性的消磁，需要在起重磁鐵中流過反向電流。根據該結構，在起重磁鐵流過反向電流時，能夠使用吸收部用整流元件，因此能夠抑制由阻抗元件引起的損失，且能高效地進行起重磁鐵的殘留磁性的消磁。另外，本發明另一個起重磁鐵驅動電路，進行起重磁鐵的勵磁和消磁，具有H電橋電路部和能量吸收部，所述H電橋電路部控制所述起重磁鐵的勵磁和消磁，該H電橋電路部具有第1及第2電晶體，在高電位側電源和低電位側電源之間依次被串聯連接，第1以及第2電晶體之間的節點與起重磁鐵的一端相連接；第3及第4電晶體，在高電位側電源和低電位側電源之間依次被串聯連接，第3及第4電晶體之間的節點與起重磁鐵的另一端相連接；以及第1 第4整流元件，分別與第1 第4電晶體並聯連接所述能量吸收部，具有阻抗元件，該阻抗元件與H電橋電路部的第3整流元件串聯、並且與第3整流元件一起同第3 電晶體並聯，或者，與H電橋電路部的第4整流元件串聯、並且與第4整流元件一起同第4電晶體並聯，所述能量吸收部在進行起重磁鐵的消磁時吸收積蓄在所述起重磁鐵重的能量。根據該起重磁鐵驅動電路，例如，在能量吸收部的阻抗元件與H電橋電路部的第3 整流元件串聯、並且與第3整流元件一起同第3電晶體並聯連接時，在起重磁鐵的兩端間， 通過H電橋電路部的第1電晶體以及第3整流元件來連接，在高電位側電源和低電位側電源之間，通過H電橋電路部的第3整流元件以及第4電晶體來連接。從而，即使因起重磁鐵的兩端電壓上升、而第1電晶體以及第3整流元件因過電壓而成為短路狀態，也能夠由第4 電晶體防止常時電流流過阻抗元件。另一方面，例如，在能量吸收部的阻抗元件與H電橋電路部的第4整流元件串聯、 並且與第4整流元件一起同第4電晶體並聯連接的情況下，在起重磁鐵的兩端間，通過H電橋電路部的第2電晶體以及第4整流元件來連接，在高電位側電源和低電位側電源之間，通過H電橋電路部的第3電晶體以及第4整流元件來連接。從而，即使因起重磁鐵的兩端電壓上升、而第2電晶體以及第4整流元件因過電壓而成為短路狀態，也能夠由第3電晶體防止常時電流流過阻抗元件。所述能量吸收部還可以具有在高電位側電源和低電位側電源之間連接的電容元件。根據該結構，通過能量吸收部的阻抗元件和電容元件的串聯電路能夠進行起重磁鐵的消磁。這時候，由於起重磁鐵的感應成分和電容元件發生共振，因此能夠縮短起重磁鐵的兩端的電壓的放電時間。其結果，能夠縮短起重磁鐵的消磁時間，可快速釋放鐵片。根據本發明，在起重磁鐵驅動電路中能夠降低能量吸收部的發熱。


圖1是表示本發明的第1實施方式的起重磁鐵驅動電路的電路圖。圖2是表示圖1所示的起重磁鐵驅動電路的勵磁動作模式下的電流的流向的圖。圖3是表示圖1所示的起重磁鐵驅動電路的勵磁動作模式下的電流的流向的圖。圖4是表示圖1所示的起重磁鐵驅動電路的消磁動作模式下的電流的流向的圖。圖5是表示圖1所示的起重磁鐵驅動電路的殘留磁性的消磁動作模式下的電流的流向的圖。圖6是表示本發明第2實施方式的起重磁鐵驅動電路的電路圖。圖7是表示圖6所示的起重磁鐵驅動電路的勵磁動作模式下的電流的流向的圖。圖8是表示圖6所示的起重磁鐵驅動電路的勵磁動作模式下的電流的流向的圖。圖9是表示圖6所示的起重磁鐵驅動電路的消磁動作模式下的電流的流向的圖。圖10是表示圖6所示的起重磁鐵驅動電路的消磁動作模式下的電流的流向的圖。圖11是表示圖6所示的起重磁鐵驅動電路的殘留磁性的消磁動作模式下的電流的流向的圖。圖12是表示基於只具有電容元件的能量吸收部的起重磁鐵的兩端電壓的放電時間的圖。圖13是表示基於第2實施方式的能量吸收部的起重磁鐵的兩端電壓的放電時間的圖。圖14是表示本發明第3實施方式的起重磁鐵驅動電路的電路圖。圖15是表示圖14所示的起重磁鐵驅動電路的勵磁動作模式下的電流的流向的圖。圖16是表示圖14所示的起重磁鐵驅動電路的勵磁動作模式下的電流的流向的圖。圖17是表示圖14所示的起重磁鐵驅動電路的消磁動作模式下的電流的流向的圖。圖18是表示圖14所示的起重磁鐵驅動電路的殘留磁性的消磁動作模式下的電流的流向的圖。圖19是表示本發明第4實施方式的起重磁鐵驅動電路的電路圖。圖20是表示本發明第5實施方式的起重磁鐵驅動電路的電路圖。
具體實施方式
下面參照附圖對本發明優選的實施方式進行詳細的說明。另外，在各圖中對相同或者相當的部分標註相同的標號。[第1實施方式]圖1是表示本發明的第1實施方式的起重磁鐵驅動電路的電路圖。圖1所示的起重磁鐵驅動電路1是進行起重磁鐵驅動電路2的勵磁和消磁的電路，包括直流變換部3、H 電橋電路部4以及能量吸收部5。直流變換部3將三相交流電源ACG提供的交流電壓Vaci Vac3轉換為直流電壓VDC。 直流變換部3具有正側輸出端3a和負側輸出端3b，將所生成的直流電源電壓Vdc供應到正側輸出端3a和負側輸出端3b之間。在本實施方式中，正側輸出端3a作為高電位側電源而發揮作用，負側輸出端3b作為低電位側電源而發揮作用。另外，直流變換部3也可以是將來自單相交流電源的交流電壓轉換為直流電壓的方式。另外，直流變換部3未必必須設置。 這種情況下，從電池或直流發電機等將直流電壓供應到正側輸出端3a和負側輸出端3b之間。本實施方式的直流變換部3由包含6個二極體31a 31f的橋電路構成，並進行三相全波整流。具體地說，在二極體31a 31f中，二極體31a和31b串聯連接，二極體31c 和31d串聯連接，二極體31e和31f串聯連接。另外，由二極體31a和31b構成的組、由二極體31c和31d構成的組、以及由二極體31e和31f構成的組彼此並聯連接。並且，這些二極體的組的負極側的一端與正側輸出端3a電連接，正極側的另一端與負側輸出端3b電連接。另外，在二極體31a和二極體31b之間電連接有從三相交流電源ACG中的一相的電源端子延伸的交流電源線11a。在二極體31c和二極體31d之間電連接有從三相交流電源ACG中的其他一相的電源端子延伸的交流電源線lib。在二極體31e和二極體31f之間電連接有從三相交流電源ACG的又一其他相的電源端子延伸的交流電源線11c。另外，直流變換部也可以由這以外的、例如使用晶閘管的純電橋電路或使用了二極體和晶閘管的混合電橋電路構成。在直流變換部由純電橋電路或混合電橋電路構成的情況下，晶閘管被未圖示的相位控制電路以規定的控制角度進行相位控制。H電橋電路部4對起重磁鐵2的勵磁和消磁進行控制。H電橋電路部4由H橋電路構成，該H橋電路包括第1 第4η型電晶體41a 41d、以及在該第1 第4電晶體41a 41d各自的漏極源極之間電連接的第1 第4 二極體(第1 第4整流元件)42a 42d。具體地說，第1電晶體41a的漏極與直流變換部3的正側輸出端3a連接，第1電晶體41a的源極與第2電晶體41b的漏極連接。第2電晶體41b的源極與直流變換部3的負側輸出端3b連接。另一方面，第3電晶體41c的漏極經由能量吸收部5，與直流變換部3 的正側輸出端3a連接，第3電晶體41c的源極與第4電晶體41d的漏極連接。第4電晶體 41d的源極與直流變換部3的負側輸出端3b連接。另外，第1 第4 二極體42a 42d的正極分別與第1 第4電晶體41a 41d的源極連接，第1 第4 二極體42a 42d的負極分別與第1 第4電晶體41a 41d的漏極連接。並且第1電晶體41a的源極和第2電晶體41b的漏極與起重磁鐵2的一端連接，第3電晶體41c的源極和第4電晶體41d的漏極與起重磁鐵2的另一端連接。第1 第4電晶體41a 41d各自的柵極與未圖示的控制電路連接，第1 第4電晶體41a 41d各自的漏極源極之間的導通狀態由該控制電路提供的控制電流(或者控制電壓)來控制。能量吸收部5是在進行起重磁鐵2的消磁時用於吸收在起重磁鐵2積存的能量的電路部分。能量吸收部5連接在直流變換部3的正側輸出端3a和H電橋電路部4的第3 電晶體41c的漏極之間，即H電橋電路部4的第1電晶體41a的漏極和第3電晶體41c的漏極之間。能量吸收部5包括阻抗元件51和二極體(吸收部用整流元件)52。阻抗元件51和二極體52並聯連接，這些並聯電路連接在H電橋電路部4的第1 電晶體41a的漏極和第3電晶體41c的漏極之間。具體地說，二極體52的正極與第1電晶體41a的漏極連接，二極體52的負極與第3電晶體41c的漏極連接。另外，二極體52根據需要來配置，也可以省略。接下來，參照圖2 圖5對第1實施方式的起重磁鐵驅動電路1的動作進行說明。 圖2 圖5是表示圖1所示的起重磁鐵驅動電路的各動作模式下的電流的流向的圖。(起重磁鐵的勵磁動作模式)使H電橋電路部4的第1電晶體41a和第4電晶體41d導通。由此，如圖2所示， 勵磁電流Il流過直流變換部3的正側輸出端3a、第1電晶體41a、起重磁鐵2、第4電晶體 42d以及直流變換部3的負側輸出端3b。接下來，使第1電晶體41a不導通。由此，如圖3所示，回流電流12流過起重磁鐵 2、第4電晶體41d以及第2 二極體42b。之後，再一次使第1電晶體41a導通。由此，如圖 2所示，流過勵磁電流II。這樣，通過對第1電晶體41a進行開關，起重磁鐵2被勵磁，能夠吸附鐵片等而提起。另外，通過調整第1電晶體41a的開關的比例，能夠調整施加給起重磁鐵2的電壓，並能夠調整積蓄在起重磁鐵2中的能量。由此，例如可調整鐵片吸附的強度。(起重磁鐵的消磁動作模式)使H電橋電路部4的第1電晶體41a和第4電晶體41d為非導通，並使起重磁鐵2 的兩端電壓反轉。之後，使第1電晶體41a導通。由此，如圖4所示，回流電流即消磁電流 13流過起重磁鐵2、第3 二極體42c、能量吸收部5的阻抗元件51、以及第1電晶體41a，積蓄在起重磁鐵2的能量被阻抗元件51消耗。由此，起重磁鐵2能夠被消磁，並釋放吸附的鐵片等。(起重磁鐵的殘留磁性的消磁動作模式)在這裡，起重磁鐵2由於磁滯特性而具有殘留磁性。因此，使H電橋電路部4的第 1電晶體41a為非導通，並且使第2電晶體41b和第3電晶體41c導通。由此，如圖5所示， 殘留磁性的消磁電流14流過直流變換部3的正側輸出端3a、能量吸收部5的二極體52、第 3電晶體41c、起重磁鐵2、第2電晶體41b、直流變換部3的負側輸出端3b。S卩，在起重磁鐵 2中流過與消磁電流13反向的殘留磁性的消磁電流14。由此，起重磁鐵2能夠完全被消磁，並釋放吸附的鐵片等。這樣，根據第1實施方式的起重磁鐵驅動電路1，例如在起重磁鐵2的兩端之間通過H電橋電路部4的第1和第3電晶體41a、41c連接，在直流變換部3的正側輸出端(高電位側電源)3a和負側輸出端(低電位側電源)3b之間通過H電橋電路部4的第3及第4 電晶體41c、41d來連接。從而，即使因起重磁鐵2的兩端電壓的上升、而第1和第3電晶體41a、41c由於過電壓成為短路狀態，也能夠由第4電晶體41d防止常時電流流過阻抗元件 51。因此，根據第1實施方式的起重磁鐵驅動電路1，可降低在異常動作時的能量吸收部5 的發熱。另外，根據第1實施方式的起重磁鐵驅動電路1，由於能量吸收部5具有與阻抗元件51並聯連接的二極體(吸收部用整流元件)52，因此，在進行起重磁鐵2的殘留磁性的消磁時，殘留磁性的消磁電流14經由二極體52而流過，能夠抑制由阻抗元件51引起的損失， 並能夠高效地進行起重磁鐵2的殘留磁性的消磁。[第2實施方式]圖6是表示本發明的第2實施方式的起重磁鐵驅動電路的電路圖。圖6所示的起重磁鐵驅動電路IA在代替起重磁鐵驅動電路1中的能量吸收部5而具有能量吸收部5A的結構上，與第1實施方式不同。能量吸收部5A在能量吸收部5中還具有電容元件53的結構上，與能量吸收部5不同，電容元件53連接在直流變換部3的正側輸出端(高電位側電源)3a和負側輸出端(低電位輸出端)3b之間。接下來，參照圖7 11對第2實施方式的起重磁鐵驅動電路IA的動作進行說明。 圖7 11是表示圖6所示的起重磁鐵驅動電路的各動作模式下的電流的流向的圖。[起重磁鐵的勵磁動作模式]與第1實施方式的起重磁鐵驅動電路IA相同，使H電橋電路部4中的第1電晶體 41a和第4電晶體41d導通。由此，如圖7所示，勵磁電流Il流過直流變換部3的正側輸出端3a、第1電晶體41a、起重磁鐵2、第4電晶體42d、直流變換部3的負側輸出端3b。接下來，使第1電晶體41a為非導通。由此，如圖8所示，回流電流12流過起重磁鐵2、第4電晶體41d、第2 二極體42b。之後，再一次使第1電晶體41a導通。由此，如圖7 所示，流過勵磁電流II。這樣，通過對第1電晶體41a進行開關，起重磁鐵2被勵磁，能夠吸附鐵片等並提起。另外，通過調整第1電晶體41a的開關的比例，能夠調整施加在起重磁鐵2的電壓，並能夠調整積蓄在起重磁鐵2中的能量。由此，例如可調整鐵片吸附的強度。(起重磁鐵的第1消磁動作模式)與第1實施方式的起重磁鐵驅動電路IA相同，使H電橋電路部4的第1電晶體41a 和第4電晶體41d為非導通，並使起重磁鐵2的兩端電壓反轉。之後，使第1電晶體41a導通。由此，如圖9所示，回流電流即消磁電流I3a流過起重磁鐵2、第3 二極體42c、能量吸收部5A的阻抗元件51、第1電晶體41a，積蓄在起重磁鐵2中的能量被阻抗元件51消耗。由此，起重磁鐵2能夠被消磁，並使起重磁鐵2兩端的電壓下降。(起重磁鐵的第2消磁動作模式)接下來，使第1電晶體41a為非導通，由此，如圖10所示，回流電流即消磁電流I3b 流過起重磁鐵2、第3 二極體42c、能量吸收部5的阻抗元件51、電容元件53、第2 二極體 42b，積蓄在起重磁鐵2的一部分能量被阻抗元件51消耗，並且其他的能量積蓄在電容元件 53。此時，通過起重磁鐵2的感應成分和電容元件53來產生共振，快速進行起重磁鐵 2的兩端電壓的放電。
由此，起重磁鐵2能夠被消磁，並釋放吸附的鐵片等。(起重磁鐵的殘留磁性的消磁動作模式)在這裡，如上所述，起重磁鐵2由於磁滯特性而具有殘留磁性。因此，使H電橋電路部4中的第2電晶體41b和第3電晶體41c導通。由此，如圖11所示，殘留磁性的消磁電流14流過能量吸收部5A的電容元件53、二極體52、第3電晶體41c、起重磁鐵2、第2電晶體41b。即，通過在電容元件53積蓄的電荷，在起重磁鐵2中流過與消磁電流I3a、I3b反向的殘留磁性的消磁電流14。由此，起重磁鐵2能夠完全被消磁，並釋放吸附的鐵片等。這樣，在第2實施方式的起重磁鐵驅動電路IA中也是，例如，在起重磁鐵2的兩端之間通過H電橋電路部4中的第1和第3電晶體41a、41c來連接，在直流變換部3的正側輸出端(高電位側電源)3a和負側輸出端(低電位側電源)3b之間通過H電橋電路部中的第3及第4電晶體41c、41d來連接。從而，即使因起重磁鐵2的兩端電壓的上升而第1和第3電晶體41a、41c由於過電壓而成為短路狀態，也能夠由第4電晶體41d防止常時電流流過阻抗元件51。因此，根據第2實施方式的起重磁鐵驅動電路IA可降低在異常動作時的能量吸收部5A的發熱。另外，在第2實施方式的起重磁鐵驅動電路IA中，由於能量吸收部5A也具有與阻抗元件51並聯連接的二極體(吸收部用整流元件)52，因此，進行起重磁鐵2的殘留磁性的消磁時，殘留磁性的消磁電流14經由二極體52而流過，能夠抑制由阻抗元件51引起的的損失，並能夠高效地進行起重磁鐵2的殘留磁性的消磁。並且，根據第2實施方式的起重磁鐵驅動電路IA能夠得到如下的優點。通過能量吸收部5A中的阻抗元件51和電容元件53的串聯電路能夠進行起重磁鐵2的消磁。此時，由於通過起重磁鐵2的感應成分和電容元件53來產生共振，因此能夠縮短起重磁鐵2的兩端電壓的放電時間。結果，能夠縮短起重磁鐵2的消磁時間，並能夠更快地釋放鐵片。這裡，電容元件起到積蓄來自起重磁鐵2的能量的作用。由於起重磁鐵的尺寸有多種，因此當與大的起重磁鐵相對應地選擇電容元件時，電容元件就會大。但是，根據第2 實施方式的起重磁鐵驅動電路1A，通過阻抗元件51和電容元件53的串聯電路能夠進行起重磁鐵2的消磁，因此，能夠通過阻抗元件51和電容元件53分擔起重磁鐵2的能量的消磁來進行。結果，能夠降低電容元件53積蓄的能量，並能夠縮小電容元件53。並且，根據第2實施方式的起重磁鐵驅動電路1A，可由阻抗元件51、H電橋電路4 以及起重磁鐵2形成閉環，並能夠不使用電容元件53來進行起重磁鐵2的兩端電壓的放電。結果，在進行大的起重磁鐵2的消磁時，在僅由阻抗元件51降低起重磁鐵2的保持能量後，通過阻抗元件51和電容元件53的串聯電路能夠進行起重磁鐵的消磁。從而，能夠不依賴起重磁鐵2的大小，進一步縮小電容元件53。下面，對基於起重磁鐵驅動電路IA的能量吸收部5A的起重磁鐵2的兩端電壓的放電時間進行驗證。在專利文獻1記載的能量吸收部和如第1實施方式的能量吸收部5那樣只具有阻抗元件的能量吸收部中，很明顯時間常數大、起重磁鐵2的兩端電壓的放電時間長。另外， 如專利文獻1所記載的其他的能量吸收部那樣，只具有電容元件的能量吸收部也是時間常數大，起重磁鐵2的兩端電壓的放電時間變長。圖12是表示基於只具有電容元件的能量吸收部的起重磁鐵的兩端電壓的放電時間的圖。在圖12(a)中示出基於只具有電容元件的能量吸收部5X的起重磁鐵2的兩端電壓的放電時間的仿真結果，在圖12(b)中示出圖12(a)的仿真電路圖。在圖12(b)中，起重磁鐵2的尺寸是1500/標稱17kW、額定電流是75A，線圈電感是4H。另外，能量吸收部5X並聯有10個18000 μ F的電容元件。根據圖12(a)可知，到起重磁鐵2的放電電流大致變為OA為止的時間、即起重磁鐵2的兩端電壓的放電時間約為650ms。另一方面，圖13是表示基於第2實施方式的能量吸收部的起重磁鐵的兩端電壓的放電時間的圖。圖13(a)示出了基於第2實施方式的能量吸收部5A的起重磁鐵2的兩端電壓的放電時間的仿真結果，圖13(b)示出了圖13(a)的仿真電路圖。在圖13(b)中，起重磁鐵2的尺寸與圖12的仿真相同。另外，能量吸收部5A具有兩個10 Ω的阻抗元件並聯連接的阻抗元件51、二極體52、以及電容元件53，該電容元件53是將2個18000 μ F的電容元件串聯連接之後，再將兩個這樣的串聯電路並聯連接的。根據圖13(a)，到起重磁鐵2的放電電流大致成為OA為止的時間、即起重磁鐵2的兩端電壓的放電時間大約為450ms，與圖12示出的僅具有電容元件的能量吸收部5X比較， 可知時間變短。這是由於通過起重磁鐵2的感應成分和電容元件53而產生共振的緣故。[第3實施方式]圖14是表示本發明第3實施方式的起重磁鐵驅動電路的電路圖。圖14示出的起重磁鐵驅動電路IB在代替起重磁鐵驅動電路1中的能量吸收部5而具有能量吸收部5B的結構上，與第1實施方式不同。能量吸收部5B連接在直流變換部3的正側輸出端(高電位側電源)3a和負側輸出端(低電位側電源)3b之間。能量吸收部5B具有阻抗元件51、二極體52以及電容元件 53。阻抗元件51和電容元件53在直流變換部3的正側輸出端3a和負側輸出端3b之間被串聯連接，二極體52與阻抗元件51並聯連接。在本實施方式中，二極體52的正極與直流變換部3的正側輸出端段3a連接，二極體52的負極與電容元件53連接。另外，根據需要來配置二極體52，也可以省略。接下來，參照圖15 18，對第3實施方式的起重磁鐵驅動電路IB的動作進行說明。圖15 18是表示圖14所示的起重磁鐵驅動電路的各動作模式下的電流的流向的圖。[起重磁鐵的勵磁動作模式]使H電橋電路部4的第1電晶體41a和第4電晶體41d導通。由此，如圖15所示， 勵磁電流Il流過直流變換部3的正側輸出端3a、第1電晶體41a、起重磁鐵2、第4電晶體 42d、直流變換部3的負側輸出端3b。接下來，使第4電晶體41d為非導通。由此，如圖16所示，回流電流12流過起重磁鐵2、第3 二極體42c、第1電晶體41a。之後，再一次使第4電晶體41d導通。由此，如圖 15所示，流過勵磁電流II。這樣，通過對第4電晶體41d進行開關，起重磁鐵2能夠被勵磁，並吸附鐵片等並提起。另外，通過調整第4電晶體41d的開關的比例，能夠調整施加在起重磁鐵2的電壓，並能夠調整積蓄在起重磁鐵2中的能量。由此，例如可調整鐵片吸附的強度。在本實施方式中對第4電晶體41d進行了開關，但也可以如第1及第2實施方式， 代替第4電晶體41d而對第1電晶體41a進行開關。(起重磁鐵的消磁動作模式)使H電橋電路部4中的第1電晶體41a和第4電晶體41d為非導通，並使起重磁鐵2的兩端電壓反轉。由此，如圖17所示，回流電流即消磁電流13流過起重磁鐵2、第3 二極體42c、能量吸收部5B中的阻抗元件51、電容元件53、第2電晶體42b，積蓄在起重磁鐵 2中的能量的一部分被阻抗元件51消耗，並且其他的能量積蓄在電容元件53中。此時通過起重磁鐵2的感應成分和電容元件53來產生共振，快速進行起重磁鐵2 的兩端電壓的放電。由此，起重磁鐵2能夠被消磁，並釋放吸附的鐵片等。(起重磁鐵的殘留磁性的消磁動作模式)這裡，如上所述，起重磁鐵2由於磁滯特性而具有殘留磁性。因此，使H電橋電路部4的第2電晶體41b和第3電晶體41c導通。由此，如圖18所示，殘留磁性的消磁電流 14流過能量吸收部5B的電容元件53、二極體52、第3電晶體41c、起重磁鐵2、第2電晶體 41b。S卩，由於積蓄在電容元件53中的電荷，在起重磁鐵2中流過與消磁電流13反向的殘留磁性的消磁電流14。由此，起重磁鐵2能夠完全被消磁，並釋放吸附的鐵片等。這樣，根據第3實施方式的起重磁鐵驅動電路1B，由於能量吸收部5B具有與阻抗元件51串聯連接的電容元件53，因此，常時電流不流過阻抗元件51，而不需要對阻抗元件 51設置串聯的開關元件。因此，根據第3實施方式的起重磁鐵驅動電路IB能夠降低能量吸收部5B的發熱。另外，根據第3實施方式的起重磁鐵驅動電路1B，通過能量吸收部5B的阻抗元件 51和電容元件53的串聯電路，能夠進行起重磁鐵2的消磁。此時，由於通過起重磁鐵2的感應成分和電容元件53來產生共振，因此，能夠縮短起重磁鐵2的兩端電壓的放電時間。結果，能夠縮短起重磁鐵2的消磁時間，可快速地釋放鐵片。另外，根據第3實施方式的起重磁鐵驅動電路1B，由於能量吸收部5B是阻抗元件 51和電容元件53的串聯電路，因此，通過阻抗元件51和電容元件53能夠分擔起重磁鐵IB 的能量的消磁。結果，能夠降低電容元件53積蓄的能量，並縮小電容元件53。另外，根據第3實施方式的起重磁鐵驅動電路1B，由於能量吸收部5A具有與阻抗元件51並聯連接的二極體(吸收部用整流元件)52，因此，在進行起重磁鐵2的殘留磁性的消磁時，殘留磁性的消磁電流14經由二極體52而流過，能夠抑制由阻抗元件51引起的損失，並能夠高效地進行起重磁鐵2的殘留磁性的消磁。[第4實施方式]圖19是表示本發明第4實施方式的起重磁鐵驅動電路的電路圖。圖19示出的起重磁鐵驅動電路IC在代替起重磁鐵驅動電路1的能量吸收部5而具有能量吸收部5C的結構上，與第1實施方式不同。起重磁鐵驅動電路IC的其他結構，與起重磁鐵驅動電路1相同。能量吸收部5C在能量吸收部5中不具有二極體52、只具有阻抗元件51這點上與能量吸收部5不同。阻抗元件51與在H電橋電路部4中的第3整流元件42c串聯連接，並且與第3整流元件42c —起與第3電晶體41c並聯連接。在該起重磁鐵驅動電路IC中也與起重磁鐵驅動電路1相同，在起重磁鐵2的勵磁、消磁以及殘留磁性的消磁時，以所述起重磁鐵2的勵磁動作模式、消磁動作模式、殘留磁性的消磁動作模式來進行動作(參考圖2 5)。在這裡，在起重磁鐵驅動電路IC的起重磁鐵2的殘留磁性的消磁動作模式中，在直流變換部3的正側輸出端3a、能量吸收部5C 中的第3電晶體41c、起重磁鐵2、第2電晶體41b、直流變換部3的負側輸出端3b中流過殘留磁性的消磁電流14這一點，與圖5所示的起重磁鐵驅動電路1的起重磁鐵2的殘留磁性的消磁動作模式不同。結果，在起重磁鐵2進行殘留磁性的消磁時，殘留磁性的消磁電流 14經由第3電晶體41c而流過，能夠抑制由阻抗元件51產生的損失，並能夠高效地進行起重磁鐵2的殘留磁性的消磁。這樣，根據第4實施方式的起重磁鐵驅動電路1C，不具有能量吸收部5中的二極體 52，而能夠得到與第1實施方式的起重磁鐵驅動電路1同樣的優點。即，根據第4實施方式的起重磁鐵驅動電路1C，例如在能量吸收部5C的阻抗元件 51，在起重磁鐵2兩端之間經由H電橋電路部4中的第1電晶體41a和第3整流元件42c來連接，在直流變換部3的正側輸出端(高電位側電源)3a和負側輸出端(低電位側電源)3b 之間經由H電橋電路部4中的第3整流元件42c和第4電晶體41d來連接。從而，即使因起重磁鐵2的兩端電壓上升、而第1電晶體41a和第3整流元件42c因過電壓而成為短路狀態，也能夠由第4電晶體41d防止常時電流流過阻抗元件51。因此，根據第4實施方式的起重磁鐵驅動電路1C，可降低在異常動作時的能量吸收部5C的發熱。[第5實施方式]圖20是表示本發明第5實施方式的起重磁鐵驅動電路的電路圖。圖20示出的起重磁鐵驅動電路ID在代替起重磁鐵驅動電路IC中的能量吸收部5C而具有能量吸收部5D 的結構上，與第4實施方式不同。起重磁鐵驅動電路ID的其他結構與起重磁鐵IC相同。能量吸收部5D在能量吸收部5C中還具有電容元件53的結構上，與能量吸收部5C 不同。電容元件53連接在直流變換部3的正側輸出端(高電位側電源)3a和負側輸出端 (低電位側電源)3b之間。該起重磁鐵驅動電路ID也與起重磁鐵驅動電路IA相同，在起重磁鐵2的勵磁、消磁以及殘留磁性的消磁時，以所述起重磁鐵2的勵磁動作模式、第1及第2消磁動作模式、 殘留磁性的消磁動作模式來進行動作(參照圖7 11)。這裡，在基於起重磁鐵驅動電路 ID的起重磁鐵2的殘留磁性的消磁動作模式下，殘留磁性的消磁電流14流過能量吸收部 5D的電容元件53、第3電晶體41c、起重磁鐵2、第2電晶體41b這一點，與基於圖11所示的起重磁鐵驅動電路IA的起重磁鐵2的殘留磁性的消磁動作模式不同。結果，在進行起重磁鐵2的殘留磁性的消磁時，殘留磁性消磁電流14經由第3電晶體41c而流過，能夠抑制由阻抗元件51產生的損失，並能夠高效地進行起重磁鐵2的殘留磁性的消磁。這樣，根據第5實施方式的起重磁鐵驅動電路1D，不具有在能量吸收部5A中的二極體52，而能夠得到與第2實施方式的起重磁鐵驅動電路IA相同的優點。即，根據第5實施方式的起重磁鐵驅動電路1D，例如，能量吸收部5D中的阻抗元件51，在起重磁鐵2的兩端之間經由H電橋電路部4中的第1電晶體41a和第3整流元件42c來連接，在直流變換部3的正側輸出端(高電位側電源)3a和負側輸出端(低電位側電源)3b之間經由H電橋電路部4中的第3整流元件42c和第4電晶體42d來連接。從而， 即使因起重磁鐵2的兩端電壓上升、而第1電晶體41a和第3整流元件42c因過電壓而成為短路狀態，也能夠由第4電晶體41d防止常時電流流過阻抗元件51。因此，根據第4實施方式的起重磁鐵驅動電路1C，可降低在異常動作時的能量吸收部5C的發熱。另外，通過能量吸收部5D中的阻抗元件51和電容元件53的串聯電路，能夠進行起重磁鐵2的消磁。此時，由於通過起重磁鐵2的感應成分和電容元件53來產生共振，因此能夠縮短起重磁鐵2的兩端電壓的放電時間。結果，能夠縮短起重磁鐵2的消磁時間，可快速地釋放鐵片。另外，根據第5實施方式的起重磁鐵驅動電路1D，由於通過阻抗元件51和電容元件53的串聯電路能夠進行起重磁鐵2的消磁，因此通過阻抗元件51和電容元件53能夠分擔起重磁鐵2的能量的消磁。結果，能夠降低電容元件53積蓄的能量，並能夠縮小電容元件53。另外，根據第5實施方式的起重磁鐵驅動電路1D，能夠由阻抗元件51、H電橋電路 4、起重磁鐵2形成閉環，並能夠不使用電容元件53而進行起重磁鐵2的兩端電壓的放電。 結果，在進行大的起重磁鐵2的消磁時，在僅由阻抗元件51降低起重磁鐵2的保持能量後， 能夠通過阻抗元件51和電容元件53的串聯電路進行起重磁鐵的消磁。從而，能夠不依賴起重磁鐵2的大小，而進一步縮小電容元件53。另外，本發明是不限於上述實施方式，也能夠進行各種變形。例如，H電橋電路部4 的第1 第4電晶體41a 41d也可以代替場效應電晶體而使用雙極電晶體，並且，只要具有開關功能，也可用電晶體以外的元件來代替使用。另外，直流變換部3中的二極體31a 31f、H電橋電路部4中的第1 第4 二極體42a 42d、以及能量吸收部5、5A、5B中的二極體52隻要具有單向整流功能，也可用二極體以外的元件代替。另外，在第1及第2實施方式中，能量吸收部5、5A的阻抗元件51和二極體52的並聯電路，在H電橋電路部4中被設置在直流變換部3的正側輸出端3a側，但也可以設置在直流變換部3的負側輸出端3b側。具體地說，能量吸收部5、5A的阻抗元件51和二極體52的並聯電路也可以連接在直流變換部3的負側輸出端3b和H電橋電路部4中的第4電晶體41d的源極之間、即H電橋電路部4中的第2電晶體41b的源極和第4電晶體41d的源極之間。此時，二極體52的正極與第4電晶體41d的源極連接，二極體52的負極與第2電晶體41b的源極連接。根據這樣的結構，例如能量吸收部5、5A的阻抗元件51，在起重磁鐵2兩端之間經由H電橋電路部4中的第2和第4電晶體41b、41d來連接，在直流變換部3的正側輸出端 (高電位側電源)3a和負側輸出端(低電位側電源)3b之間經由H電橋電路部4中的第3 及第4電晶體41c、41d來連接。從而，即使因起重磁鐵2的兩端電壓上升、而第2和第4電晶體41b、41d因過電壓成為短路狀態，也能夠由第3電晶體41c防止常時電流流過阻抗元件51。因此，可降低在異常動作時的能量吸收部5、5A的發熱。另外，在第4和第5實施方式中，能量吸收部5C、5D的阻抗元件51與H電橋電路部4中的第3整流元件42c串聯連接，並且與第3整流元件42c —起與第3電晶體41c並聯連接，但也可以與H電橋電路部4中的第4整流元件42d串聯連接，並且與第4整流元件42d 一起與第4電晶體41d並聯連接。 根據這樣的結構，例如，能量吸收部5C、5D的阻抗元件51，在起重磁鐵2兩端間經由H電橋電路部4中的第2電晶體41b和第4整流元件41d來連接，在直流變換部3的正側輸出端(高電位側電源)3a和負側輸出端(低電位側電源)3b之間經由H電橋電路部4中的第3電晶體41c和第4整流元件41d來連接。從而，即使因起重磁鐵2的兩端電壓上升、 而第2電晶體41b和第4整流元件42d因過電壓成為短路狀態，也能夠由第3電晶體41c 防止常時電流流過阻抗元件51。因此，可降低在異常動作時的能量吸收部5C、5D的發熱。
權利要求
1.一種起重磁鐵驅動電路，進行起重磁鐵的勵磁和消磁，其特徵在於，具有H電橋電路部，對所述起重磁鐵的勵磁和消磁進行控制，該H電橋電路部具有第1及第2電晶體，在高電位側電源和低電位側電源之間依次被串聯連接，所述第1及第2電晶體之間的節點與所述起重磁鐵的一端相連接；第3及第4電晶體，在所述高電位側電源和所述低電位側電源之間依次被串聯連接，所述第3及第4電晶體之間的節點與所述起重磁鐵的另一端相連接；以及第1 第4整流元件，分別與所述第1 第4電晶體並聯連接，以及能量吸收部，具有連接在所述高電位側電源和所述低電位側電源之間、彼此串聯連接的阻抗元件和電容元件，在進行所述起重磁鐵的消磁時，吸收被積蓄在所述起重磁鐵的能量。
2.如權利要求1所述的起重磁鐵驅動電路，其特徵在於，所述能量吸收部還具有吸收部用整流元件，該吸收部用整流元件與所述阻抗元件並聯連接、並具有從所述低電位側電源向所述高電位側電源的整流功能。
全文摘要
本發明提供的能降低能量吸收部的發熱的起重磁鐵驅動電路(1)，具備H電橋電路部，對起重磁鐵的勵磁和消磁進行控制，該H電橋電路部具有第1及第2電晶體，在高電位側電源和低電位側電源之間依次被串聯連接，第1及第2電晶體之間的節點與起重磁鐵的一端相連接；第3及第4電晶體，在高電位側電源和低電位側電源之間依次被串聯連接，第3及第4電晶體之間的節點與起重磁鐵的另一端相連接；以及第1～第4整流元件，分別與第1～第4電晶體並聯連接，以及能量吸收部，具有連接在高電位側電源和低電位側電源之間、彼此串聯連接的阻抗元件和電容元件，在進行起重磁鐵的消磁時，吸收被積蓄在起重磁鐵的能量。
文檔編號B66C1/08GK102303809SQ201110241189
公開日2012年1月4日 申請日期2009年3月12日 優先權日2008年3月12日
發明者原章文 申請人:住友重機械工業株式會社