起重磁铁驱动电路的制作方法

专利名称：起重磁铁驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及进行起重磁铁的励磁和消磁的起重磁铁驱动电路。
背景技术：
一般，我们知道在货物装卸作业或建设作业等中用于提起铁片的起重
磁铁(lifting magnet)。作为起重磁铁，除了作为工厂等的设备之外，还有 搭载在车辆上的。在使用起重磁铁时对起重磁铁进行励磁，并使其吸住铁 片而提起。并且，在放下铁片时对起重磁铁进行消磁。
在专利文献1记载有进行起重磁铁的励磁和消磁的起重磁铁驱动电路。 该起重磁铁驱动电路具有H电桥电路部，包括4个晶体管和4个二极管、 并控制起重磁铁励磁和消磁；以及能量吸收部，与该H电桥电路部并联连 接，在进行起重磁铁的消磁时吸收在起重磁铁中积蓄的能量。
该能量吸收部具有开关元件和阻抗元件的串联电路，并通过使开关元 件导通，来由阻抗元件吸收在起重磁铁中积蓄的能量。
专利文献1:日本特开2007-119160号公报。
但是，在专利文献1记载的起重磁铁驱动电路中，由于能量吸收部连 接在高电位侧电源和低电位侧电源之间，因此在能量吸收部的开关元件有 异常动作时，有阻抗元件发热的可能性，有可能得不到期望的性能。
例如，在不能使开关元件导通时，不能进行起重磁铁的消磁，起重磁 铁的两端电压会持续上升。于是，有时开关元件因过电压而成为短路状态。 其结果，由于能量吸收部连接在高电位侧电源和低电位侧电源之间，因此 存在阻抗元件中流过常时电流、发热变大的问题。

发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种可降低能量吸收部的发热的起重 磁铁驱动电路。本发明的起重磁铁驱动电路，进行起重磁铁的励磁和消磁，具有
H电桥电路部，对所述起重磁铁的励磁和消磁进行控制，该H电桥电 路部具有第1及第2晶体管，在高电位侧电源和低电位侧电源之间依次 被串联连接，所述第1及第2晶体管之间的节点与所述起重磁铁的一端相 连接；第3及第4晶体管，在所述高电位侧电源和所述低电位侧电源之间 依次被串联电连接，所述第3及第4晶体管之间的节点与所述起重磁铁的 另一端相连接；以及第1 第4整流元件，分别与所述第1 第4晶体管并 联连接，以及能量吸收部，具有阻抗元件，并且在进行所述起重磁铁的消 磁时，吸收被积蓄在所述起重磁铁的能量，所述阻抗元件连接在以下位置 中的某一个上与所述H电桥电路部的所述第1晶体管的所述高电位侧电 源相连接的端子和与所述第3晶体管的所述高电位侧电源相连接的端子之 间，以及与所述H电桥电路部的所述第2晶体管的所述低电位侧电源相连 接的端子和与所述第4晶体管的所述低电位侧电源相连接的端子之间。
根据该起重磁铁驱动电路，例如，能量吸收部的阻抗元件连接在H电 桥电路部的与第1晶体管的高电位侧电源相连接的端子和与第3晶体管的 高电位侧电源相连接的端子之间时，在起重磁铁的两端间，通过H电桥电 路部的第1及第3晶体管来连接，在高电位侧电源和低电位侧电源之间， 通过H电桥电路部的第3及第4晶体管来连接。从而，即使因起重磁铁的 两端电压上升、而第1及第3晶体管因过电压而成为短路状态，也能够由 第4晶体管防止常时电流流过阻抗元件。
另一方面，例如，在能量吸收部的阻抗元件连接在H电桥电路部的与 第2晶体管的低电位侧电源相连接的端子和与第4晶体管的低电位侧电源 相连接的端子之间的情况下，在起重磁铁的两端间，通过H电桥电路部的 第2及第4晶体管来连接，在高电位侧电源和低电位侧电源之间，通过H 电桥电路部的第3及第4晶体管来连接。从而，因起重磁铁的两端电压上 升、第2及第4晶体管由于过电压而成为短路状态，也能够由第3晶体管 防止常时电流流过阻抗元件。
所述能量吸收部还可以具有在高电位侧电源和低电位侧电源之间连接 的电容元件。
根据该结构，通过能量吸收部的阻抗元件和电容元件的串联电路能够进行起重磁铁的消磁。这时候，由于起重磁铁的感应成分和电容元件而发 生共振，因此能够縮短起重磁铁的两端的电压的放电时间。其结果，能够 縮短起重磁铁的消磁时间，可快速释放铁片。
这里，电容元件起到积蓄来自起重磁铁的能量的作用。起重磁铁的尺 寸有多种，因此，与大的起重磁铁相符地选择电容元件时，电容元件就会 大。但是，根据该结构，由于通过阻抗元件与电容元件的串联电路能够进 行起重磁铁的消磁，因此通过阻抗元件和电容元件能够分担起重磁铁的能 量的消磁。其结果，能够降低电容元件积蓄的能量，能够縮小电容元件。
进一步，根据该结构，能够由阻抗元件、H电桥电路、起重磁铁形成 闭环，且可不使用电容元件而进行起重磁铁的两端电压的放电。其结果， 在进行大的起重磁铁的消磁时，在仅以阻抗元件降低起重磁铁的保持能量 后，通过阻抗元件和电容元件的串联电路能够进行起重磁铁的消磁。从而， 能够不依赖起重磁铁的大小，使电容元件进一步縮小。
另外，所述能量吸收部还可以具有吸收部用整流元件，该吸收部用整 流元件与阻抗元件并联连接、并具有从第1晶体管侧向第3晶体管侧或从 第4晶体管侧向第2晶体管侧的整流功能。
起重磁铁由于磁滞特性而具有残留磁性。为了进行残留磁性的消磁， 需要在起重磁铁中流过反向电流。根据该结构，在起重磁铁流过反向电流 时，能够使用吸收部用整流元件，因此能够抑制由阻抗元件引起的损失， 且能高效地进行起重磁铁的残留磁性的消磁。
另外，本发明其他的起重磁铁驱动电路，进行起重磁铁的励磁和消磁， 具有H电桥电路部和能量吸收部，所述H电桥电路部，控制起重磁铁的励 磁和消磁，具有第1及第2晶体管，在高电位侧电源和低电位侧电源之 间依次被串联连接，第1及第2晶体管之间的节点与起重磁铁的一端相连 接；第3及第4晶体管，在高电位侧电源和低电位侧电源之间依次被串联 连接，第3及第4晶体管之间的节点与起重磁铁的另一端相连接；第1 第 4整流元件，分别与第1 第4晶体管并联连接，所述能量吸收部，具有连 接在高电位侧电源和低电位侧电源之间、彼此串联连接的阻抗元件和电容 元件，在进行起重磁铁的消磁时，吸收积蓄在起重磁铁的能量。
根据该起重磁铁驱动电路，能量吸收部具有与阻抗元件串联连接的电容元件，因此，在阻抗元件不流过常时电流，不需要对阻抗元件串联地设 置开关元件。
另外，根据该起重磁铁驱动电路，通过能量吸收部的阻抗元件和电容 元件的串联电路能够进行起重磁铁的消磁。这时候，由于起重磁铁的感应 成分和电容元件发生共振，因此能够縮短起重磁铁的两端电压的放电时间，
其结果，能够縮短起重磁铁2的消磁时间，能够将铁片快速释放。
另外，根据该起重磁铁驱动电路，能量吸收部是阻抗元件和电容元件 的串联电路，因此通过阻抗元件和电容元件能够分担起重磁铁的能量的消 磁。其结果，能够降低电容元件积蓄的能量，能够縮小电容元件。
上述能量吸收部也可以还具有与阻抗元件并联连接、具有从低电位侧 电源向高电位侧电源的整流功能的吸收部用整流元件。
根据该结构，如上所述，为了进行起重磁铁的残留磁性的消磁，在起 重磁铁中流过反向电流时，能够使用吸收部用整流元件，因此能够抑制因 阻抗元件产生的损失，并能高效地进行起重磁铁的残留磁性的消磁。
另外，本发明另一个起重磁铁驱动电路，进行起重磁铁的励磁和消磁， 具有H电桥电路部和能量吸收部，所述H电桥电路部控制所述起重磁铁的 励磁和消磁，该H电桥电路部具有第1及第2晶体管，在高电位侧电源 和低电位侧电源之间依次被串联连接，第1以及第2晶体管之间的节点与 起重磁铁的一端相连接；第3及第4晶体管，在高电位侧电源和低电位侧 电源之间依次被串联连接，第3及第4晶体管之间的节点与起重磁铁的另 一端相连接；以及第1 第4整流元件，分别与第1 第4晶体管并联连接 所述能量吸收部，具有阻抗元件，该阻抗元件与H电桥电路部的第3整流 元件串联、并且与第3整流元件一起同第3晶体管并联，或者，与H电桥 电路部的第4整流元件串联、并且与第4整流元件一起同第4晶体管并联， 所述能量吸收部在进行起重磁铁的消磁时吸收积蓄在所述起重磁铁重的能
根据该起重磁铁驱动电路，例如，在能量吸收部的阻抗元件与H电桥 电路部的第3整流元件串联、并且与第3整流元件一起同第3晶体管并联 连接时，在起重磁铁的两端间，通过H电桥电路部的第1晶体管以及第3 整流元件来连接，在高电位侧电源和低电位侧电源之间，通过H电桥电路部的第3整流元件以及第4晶体管来连接。从而，即使因起重磁铁的两端 电压上升、而第1晶体管以及第3整流元件因过电压而成为短路状态，也 能够由第4晶体管防止常时电流流过阻抗元件。
另一方面，例如，在能量吸收部的阻抗元件与H电桥电路部的第4整 流元件串联、并且与第4整流元件一起同第4晶体管并联连接的情况下， 在起重磁铁的两端间，通过H电桥电路部的第2晶体管以及第4整流元件 来连接，在高电位侧电源和低电位侧电源之间，通过H电桥电路部的第3 晶体管以及第4整流元件来连接。从而，即使因起重磁铁的两端电压上升、 而第2晶体管以及第4整流元件因过电压而成为短路状态，也能够由第3 晶体管防止常时电流流过阻抗元件。
所述能量吸收部还可以具有在高电位侧电源和低电位侧电源之间连接 的电容元件。
根据该结构，通过能量吸收部的阻抗元件和电容元件的串联电路能够 进行起重磁铁的消磁。这时候，由于起重磁铁的感应成分和电容元件发生 共振，因此能够縮短起重磁铁的两端的电压的放电时间。其结果，能够縮 短起重磁铁的消磁时间，可快速释放铁片。
根据本发明，在起重磁铁驱动电路中能够降低能量吸收部的发热。


图1是表示本发明的第1实施方式的起重磁铁驱动电路的电路图。 图2是表示图1所示的起重磁铁驱动电路的励磁动作模式下的电流的 流向的图。
图3是表示图1所示的起重磁铁驱动电路的励磁动作模式下的电流的 流向的图。
图4是表示图1所示的起重磁铁驱动电路的消磁动作模式下的电流的 流向的图。
图5是表示图1所示的起重磁铁驱动电路的残留磁性的消磁动作模式 下的电流的流向的图。
图6是表示本发明第2实施方式的起重磁铁驱动电路的电路图。
图7是表示图6所示的起重磁铁驱动电路的励磁动作模式下的电流的流向的图。
图8是表示图6所示的起重磁铁驱动电路的励磁动作模式下的电流的 流向的图。
图9是表示图6所示的起重磁铁驱动电路的消磁动作模式下的电流的 流向的图。
图10是表示图6所示的起重磁铁驱动电路的消磁动作模式下的电流的 流向的图。
图11是表示图6所示的起重磁铁驱动电路的残留磁性的消磁动作模式 下的电流的流向的图。
图12是表示基于只具有电容元件的能量吸收部的起重磁铁的两端电压 的放电时间的图。
图13是表示基于第2实施方式的能量吸收部的起重磁铁的两端电压的 放电时间的图。
图14是表示本发明第3实施方式的起重磁铁驱动电路的电路图。 图15是表示图14所示的起重磁铁驱动电路的励磁动作模式下的电流 的流向的图。
图16是表示图14所示的起重磁铁驱动电路的励磁动作模式下的电流 的流向的图。
图17是表示图14所示的起重磁铁驱动电路的消磁动作模式下的电流 的流向的图。
图18是表示图14所示的起重磁铁驱动电路的残留磁性的消磁动作模 式下的电流的流向的图。
图19是表示本发明第4实施方式的起重磁铁驱动电路的电路图。 图20是表示本发明第5实施方式的起重磁铁驱动电路的电路图。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明优选的实施方式进行详细的说明。另外，在各 图中对相同或者相当的部分标注相同的标号。 [第1实施方式]
图1是表示本发明的第1实施方式的起重磁铁驱动电路的电路图。图1所示的起重磁铁驱动电路1是进行起重磁铁驱动电路2的励磁和消磁的电 路，包括直流变换部3、 H电桥电路部4以及能量吸收部5。
直流变换部3将三相交流电源ACG提供的交流电压VAd VAC3转换 为直流电压VDc。直流变换部3具有正侧输出端3a和负侧输出端3b，将所 生成的直流电源电压VDc供应到正侧输出端3a和负侧输出端3b之间。在 本实施方式中，正侧输出端3a作为高电位侧电源而发挥作用，负侧输出端 3b作为低电位侧电源而发挥作用。另外，直流变换部3也可以是将来自单 相交流电源的交流电压转换为直流电压的方式。另外，直流变换部3未必 必须设置。这种情况下，从电池或直流发电机等将直流电压供应到正侧输 出端3a和负侧输出端3b之间。
本实施方式的直流变换部3由包含6个二极管31a 31f的桥电路构成， 并进行三相全波整流。具体地说，在二极管31a 31f中，二极管31a和31b 串联连接，二极管31c和31d串联连接，二极管31e和31f串联连接。另外， 由二极管31a和31b构成的组、由二极管31c和31d构成的组、以及由二 极管31e和31f构成的组彼此并联连接。并且，这些二极管的组的负极侧 的一端与正侧输出端3a电连接，正极侧的另一端与负侧输出端3b电连接。
另外，在二极管31a和二极管31b之间电连接有从三相交流电源ACG 中的一相的电源端子延伸的交流电源线lla。在二极管31c和二极管31d之 间电连接有从三相交流电源ACG中的其他一相的电源端子延伸的交流电 源线llb。在二极管31e和二极管31f之间电连接有从三相交流电源ACG 的又一其他相的电源端子延伸的交流电源线llc。另外，直流变换部也可以 由这以外的、例如使用晶闸管的纯电桥电路或使用了二极管和晶闸管的混 合电桥电路构成。在直流变换部由纯电桥电路或混合电桥电路构成的情况 下，晶闸管被未图示的相位控制电路以规定的控制角度进行相位控制。
H电桥电路部4对起重磁铁2的励磁和消磁进行控制。H电桥电路部4 由H桥电路构成，该H桥电路包括第l 第4n型晶体管41a 41d、以及 在该第1 第4晶体管41a 41d各自的漏极源极之间电连接的第1 第4 二极管(第1 第4整流元件)42a 42d。
具体地说，第1晶体管41a的漏极与直流变换部3的正侧输出端3a连 接，第1晶体管41a的源极与第2晶体管41b的漏极连接。第2晶体管41b的源极与直流变换部3的负侧输出端3b连接。另一方面，第3晶体管41c 的漏极经由能量吸收部5，与直流变换部3的正侧输出端3a连接，第3晶 体管41c的源极与第4晶体管41d的漏极连接。第4晶体管41d的源极与 直流变换部3的负侧输出端3b连接。另外，第1 第4 二极管42a 42d 的正极分别与第1 第4晶体管41a 41d的源极连接，第1 第4 二极管 42a 42d的负极分别与第1 第4晶体管41a 41d的漏极连接。并且第1 晶体管41a的源极和第2晶体管41b的漏极与起重磁铁2的一端连接，第3 晶体管41c的源极和第4晶体管41d的漏极与起重磁铁2的另一端连接。
第1 第4晶体管41a 41d各自的栅极与未图示的控制电路连接，第 1 第4晶体管41a 41d各自的漏极源极之间的导通状态由该控制电路提 供的控制电流(或者控制电压)来控制。
能量吸收部5是在进行起重磁铁2的消磁时用于吸收在起重磁铁2积 存的能量的电路部分。能量吸收部5连接在直流变换部3的正侧输出端3a 和H电桥电路部4的第3晶体管41c的漏极之间，即H电桥电路部4的第 1晶体管41a的漏极和第3晶体管41c的漏极之间。能量吸收部5包括阻抗 元件51和二极管(吸收部用整流元件)52。
阻抗元件51和二极管52并联连接，这些并联电路连接在H电桥电路 部4的第1晶体管41a的漏极和第3晶体管41c的漏极之间。具体地说， 二极管52的正极与第1晶体管41a的漏极连接，二极管52的负极与第3 晶体管41c的漏极连接。另外，二极管52根据需要来配置，也可以省略。
接下来，参照图2 图5对第1实施方式的起重磁铁驱动电路1的动 作进行说明。图2 图5是表示图1所示的起重磁铁驱动电路的各动作模式 下的电流的流向的图。
(起重磁铁的励磁动作模式)
使H电桥电路部4的第1晶体管41a和第4晶体管41d导通。由此， 如图2所示，励磁电流II流过直流变换部3的正侧输出端3a、第1晶体管 41a、起重磁铁2、第4晶体管42d以及直流变换部3的负侧输出端3b。
接下来，使第1晶体管41a不导通。由此，如图3所示，回流电流I2 流过起重磁铁2、第4晶体管41d以及第2二极管42b。之后，再一次使第 l晶体管41a导通。由此，如图2所示，流过励磁电流Il。这样，通过对第1晶体管41a进行开关，起重磁铁2被励磁，能够吸 附铁片等而提起。另外，通过调整第1晶体管41a的开关的比例，能够调 整施加给起重磁铁2的电压，并能够调整积蓄在起重磁铁2中的能量。由 此，例如可调整铁片吸附的强度。 (起重磁铁的消磁动作模式)
使H电桥电路部4的第1晶体管41a和第4晶体管41d为非导通，并 使起重磁铁2的两端电压反转。之后，使第l晶体管41a导通。由此，如 图4所示，回流电流即消磁电流I3流过起重磁铁2、第3二极管42c、能 量吸收部5的阻抗元件51、以及第1晶体管41a，积蓄在起重磁铁2的能 量被阻抗元件51消耗。
由此，起重磁铁2能够被消磁，并释放吸附的铁片等。 (起重磁铁的残留磁性的消磁动作模式)
在这里，起重磁铁2由于磁滞特性而具有残留磁性。因此，使H电桥 电路部4的第1晶体管41a为非导通，并且使第2晶体管41b和第3晶体 管41c导通。由此，如图5所示，残留磁性的消磁电流I4流过直流变换部 3的正侧输出端3a、能量吸收部5的二极管52、第3晶体管41c、起重磁 铁2、第2晶体管41b、直流变换部3的负侧输出端3b。 B卩，在起重磁铁2 中流过与消磁电流I3反向的残留磁性的消磁电流I4。
由此，起重磁铁2能够完全被消磁，并释放吸附的铁片等。
这样，根据第1实施方式的起重磁铁驱动电路1，例如在起重磁铁2 的两端之间通过H电桥电路部4的第1和第3晶体管41a、 41c连接，在直 流变换部3的正侧输出端(高电位侧电源)3a和负侧输出端(低电位侧电 源)3b之间通过H电桥电路部4的第3及第4晶体管41c、 41d来连接。 从而，即使因起重磁铁2的两端电压的上升、而第1和第3晶体管41a、 41c 由于过电压成为短路状态，也能够由第4晶体管41d防止常时电流流过阻 抗元件51。因此，根据第1实施方式的起重磁铁驱动电路1，可降低在异 常动作时的能量吸收部5的发热。
另外，根据第1实施方式的起重磁铁驱动电路1，由于能量吸收部5 具有与阻抗元件51并联连接的二极管(吸收部用整流元件)52，因此，在 进行起重磁铁2的残留磁性的消磁时，残留磁性的消磁电流14经由二极管52而流过，能够抑制由阻抗元件51引起的损失，并能够高效地进行起重磁铁2的残留磁性的消磁。[第2实施方式]
图6是表示本发明的第2实施方式的起重磁铁驱动电路的电路图。图6所示的起重磁铁驱动电路1A在代替起重磁铁驱动电路1中的能量吸收部5而具有能量吸收部5A的结构上，与第1实施方式不同。
能量吸收部5A在能量吸收部5中还具有电容元件53的结构上，与能量吸收部5不同，电容元件53连接在直流变换部3的正侧输出端(高电位侧电源)3a和负侧输出端(低电位输出端)3b之间。
接下来，参照图7 11对第2实施方式的起重磁铁驱动电路1A的动作进行说明。图7 11是表示图6所示的起重磁铁驱动电路的各动作模式下的电流的流向的图。
与第1实施方式的起重磁铁驱动电路1A相同，使H电桥电路部4中的第1晶体管41a和第4晶体管41d导通。由此，如图7所示，励磁电流II流过直流变换部3的正侧输出端3a、第1晶体管41a、起重磁铁2、第4晶体管42d、直流变换部3的负侧输出端3b。
接下来，使第1晶体管41a为非导通。由此，如图8所示，回流电流12流过起重磁铁2、第4晶体管41d、第2二极管42b。之后，再一次使第l晶体管41a导通。由此，如图7所示，流过励磁电流Il。
这样，通过对第1晶体管41a进行开关，起重磁铁2被励磁，能够吸附铁片等并提起。另外，通过调整第1晶体管41a的开关的比例，能够调整施加在起重磁铁2的电压，并能够调整积蓄在起重磁铁2中的能量。由此，例如可调整铁片吸附的强度。
(起重磁铁的第1消磁动作模式)
与第1实施方式的起重磁铁驱动电路1A相同，使H电桥电路部4的第1晶体管41a和第4晶体管41d为非导通，并使起重磁铁2的两端电压反转。之后，使第l晶体管41a导通。由此，如图9所示，回流电流即消磁电流I3a流过起重磁铁2、第3二极管42c、能量吸收部5A的阻抗元件51、第l晶体管41a，积蓄在起重磁铁2中的能量被阻抗元件51消耗。由此，起重磁铁2能够被消磁，并使起重磁铁2两端的电压下降。(起重磁铁的第2消磁动作模式)
接下来，使第1晶体管41a为非导通，由此，如图10所示，回流电流即消磁电流I3b流过起重磁铁2、第3 二极管42c、能量吸收部5的阻抗元件51、电容元件53、第2二极管42b，积蓄在起重磁铁2的一部分能量被阻抗元件51消耗，并且其他的能量积蓄在电容元件53。
此时，通过起重磁铁2的感应成分和电容元件53来产生共振，快速进行起重磁铁2的两端电压的放电。
由此，起重磁铁2能够被消磁，并释放吸附的铁片等。(起重磁铁的残留磁性的消磁动作模式)
在这里，如上所述，起重磁铁2由于磁滞特性而具有残留磁性。因此，使H电桥电路部4中的第2晶体管41b和第3晶体管41c导通。由此，如图11所示，残留磁性的消磁电流14流过能量吸收部5A的电容元件53、二极管52、第3晶体管41c、起重磁铁2、第2晶体管41b。即，通过在电容元件53积蓄的电荷，在起重磁铁2中流过与消磁电流I3a、 13b反向的残留磁性的消磁电流14。
由此，起重磁铁2能够完全被消磁，并释放吸附的铁片等。
这样，在第2实施方式的起重磁铁驱动电路1A中也是，例如，在起重磁铁2的两端之间通过H电桥电路部4中的第1和第3晶体管41a、 41c来连接，在直流变换部3的正侧输出端(高电位侧电源)3a和负侧输出端
(低电位侧电源)3b之间通过H电桥电路部中的第3及第4晶体管41 c、41d来连接。从而，即使因起重磁铁2的两端电压的上升而第1和第3晶体管41a、 41c由于过电压而成为短路状态，也能够由第4晶体管41d防止常时电流流过阻抗元件51。因此，根据第2实施方式的起重磁铁驱动电路1A可降低在异常动作时的能量吸收部5A的发热。
另外，在第2实施方式的起重磁铁驱动电路1A中，由于能量吸收部5A也具有与阻抗元件51并联连接的二极管(吸收部用整流元件)52，因此，进行起重磁铁2的残留磁性的消磁时，残留磁性的消磁电流I4经由二极管52而流过，能够抑制由阻抗元件51引起的的损失，并能够高效地进行起重磁铁2的残留磁性的消磁。并且，根据第2实施方式的起重磁铁驱动电路1A能够得到如下的优点。
通过能量吸收部5A中的阻抗元件51和电容元件53的串联电路能够进行起重磁铁2的消磁。此时，由于通过起重磁铁2的感应成分和电容元件53来产生共振，因此能够縮短起重磁铁2的两端电压的放电时间。结果，能够缩短起重磁铁2的消磁时间，并能够更快地释放铁片。
这里，电容元件起到积蓄来自起重磁铁2的能量的作用。由于起重磁铁的尺寸有多种，因此当与大的起重磁铁相对应地选择电容元件时，电容元件就会大。但是，根据第2实施方式的起重磁铁驱动电路1A，通过阻抗元件51和电容元件53的串联电路能够进行起重磁铁2的消磁，因此，能够通过阻抗元件51和电容元件53分担起重磁铁2的能量的消磁来进行。结果，能够降低电容元件53积蓄的能量，并能够縮小电容元件53。
并且，根据第2实施方式的起重磁铁驱动电路1A，可由阻抗元件51、H电桥电路4以及起重磁铁2形成闭环，并能够不使用电容元件53来进行起重磁铁2的两端电压的放电。结果，在进行大的起重磁铁2的消磁时，在仅由阻抗元件51降低起重磁铁2的保持能量后，通过阻抗元件51和电容元件53的串联电路能够进行起重磁铁的消磁。从而，能够不依赖起重磁铁2的大小，进一步縮小电容元件53。
下面，对基于起重磁铁驱动电路1A的能量吸收部5A的起重磁铁2的两端电压的放电时间进行验证。
在专利文献1记载的能量吸收部和如第1实施方式的能量吸收部5那样只具有阻抗元件的能量吸收部中，很明显时间常数大、起重磁铁2的两端电压的放电时间长。另外，如专利文献1所记载的其他的能量吸收部那样，只具有电容元件的能量吸收部也是时间常数大，起重磁铁2的两端电压的放电时间变长。
图12是表示基于只具有电容元件的能量吸收部的起重磁铁的两端电压的放电时间的图。在图12 (a)中示出基于只具有电容元件的能量吸收部5X的起重磁铁2的两端电压的放电时间的仿真结果，在图12 (b)中示出图12 (a)的仿真电路图。在图12 (b)中，起重磁铁2的尺寸是1500/标称17kW、额定电流是75A，线圈电感是4H。另外，能量吸收部5X并联有10个1800(HiF的电容元件。
根据图12 (a)可知，到起重磁铁2的放电电流大致变为0A为止的时间、即起重磁铁2的两端电压的放电时间约为650ms。
另一方面，图13是表示基于第2实施方式的能量吸收部的起重磁铁的两端电压的放电时间的图。图13 (a)示出了基于第2实施方式的能量吸收部5A的起重磁铁2的两端电压的放电时间的仿真结果，图13 (b)示出了图13 (a)的仿真电路图。在图13 (b)中，起重磁铁2的尺寸与图12的仿真相同。另外，能量吸收部5A具有两个10Q的阻抗元件并联连接的阻抗元件51、 二极管52、以及电容元件53，该电容元件53是将2个18000pF的电容元件串联连接之后，再将两个这样的串联电路并联连接的。
根据图13 (a),到起重磁铁2的放电电流大致成为0A为止的时间、即起重磁铁2的两端电压的放电时间大约为450ms,与图12示出的仅具有电容元件的能量吸收部5X比较，可知时间变短。这是由于通过起重磁铁2的感应成分和电容元件53而产生共振的缘故。
图14是表示本发明第3实施方式的起重磁铁驱动电路的电路图。图14示出的起重磁铁驱动电路1B在代替起重磁铁驱动电路1中的能量吸收部5而具有能量吸收部5B的结构上，与第1实施方式不同。
能量吸收部5B连接在直流变换部3的正侧输出端(高电位侧电源)3a和负侧输出端(低电位侧电源)3b之间。能量吸收部5B具有阻抗元件51、二极管52以及电容元件53。
阻抗元件51和电容元件53在直流变换部3的正侧输出端3a和负侧输出端3b之间被串联连接，二极管52与阻抗元件51并联连接。在本实施方式中，二极管52的正极与直流变换部3的正侧输出端段3a连接，二极管52的负极与电容元件53连接。另外，根据需要来配置二极管52，也可以省略。
接下来，参照图15 18，对第3实施方式的起重磁铁驱动电路1B的动作进行说明。图15 18是表示图14所示的起重磁铁驱动电路的各动作模式下的电流的流向的图。使H电桥电路部4的第1晶体管41a和第4晶体管41d导通。由此，如图15所示，励磁电流II流过直流变换部3的正侧输出端3a、第1晶体管41a、起重磁铁2、第4晶体管42d、直流变换部3的负侧输出端3b。
接下来，使第4晶体管41d为非导通。由此，如图16所示，回流电流12流过起重磁铁2、第3二极管42c、第l晶体管41a。之后，再一次使第4晶体管41d导通。由此，如图15所示，流过励磁电流Il。
这样，通过对第4晶体管41d进行开关，起重磁铁2能够被励磁，并吸附铁片等并提起。另外，通过调整第4晶体管41d的开关的比例，能够调整施加在起重磁铁2的电压，并能够调整积蓄在起重磁铁2中的能量。由此，例如可调整铁片吸附的强度。
在本实施方式中对第4晶体管41d进行了开关，但也可以如第1及第2实施方式，代替第4晶体管41d而对第1晶体管41a进行开关。(起重磁铁的消磁动作模式)
使H电桥电路部4中的第1晶体管41a和第4晶体管41d为非导通，并使起重磁铁2的两端电压反转。由此，如图17所示，回流电流即消磁电流I3流过起重磁铁2、第3二极管42c、能量吸收部5B中的阻抗元件51、电容元件53、第2晶体管42b,积蓄在起重磁铁2中的能量的一部分被阻抗元件51消耗，并且其他的能量积蓄在电容元件53中。
此时通过起重磁铁2的感应成分和电容元件53来产生共振，快速进行起重磁铁2的两端电压的放电。
由此，起重磁铁2能够被消磁，并释放吸附的铁片等。(起重磁铁的残留磁性的消磁动作模式)
这里，如上所述，起重磁铁2由于磁滞特性而具有残留磁性。因此，使H电桥电路部4的第2晶体管41b和第3晶体管41c导通。由此，如图18所示，残留磁性的消磁电流I4流过能量吸收部5B的电容元件53、 二极管52、第3晶体管41c、起重磁铁2、第2晶体管41b。 gp，由于积蓄在电容元件53中的电荷，在起重磁铁2中流过与消磁电流13反向的残留磁性的消磁电流I4。
由此，起重磁铁2能够完全被消磁，并释放吸附的铁片等。
这样，根据第3实施方式的起重磁铁驱动电路1B,由于能量吸收部5B具有与阻抗元件51串联连接的电容元件53，因此，常时电流不流过阻抗元件51，而不需要对阻抗元件51设置串联的开关元件。因此，根据第3实施方式的起重磁铁驱动电路1B能够降低能量吸收部5B的发热。
另外，根据第3实施方式的起重磁铁驱动电路1B，通过能量吸收部5B的阻抗元件51和电容元件53的串联电路，能够进行起重磁铁2的消磁。此时，由于通过起重磁铁2的感应成分和电容元件53来产生共振，因此，能够缩短起重磁铁2的两端电压的放电时间。结果，能够缩短起重磁铁2的消磁时间，可快速地释放铁片。
另外，根据第3实施方式的起重磁铁驱动电路1B，由于能量吸收部5B是阻抗元件51和电容元件53的串联电路，因此，通过阻抗元件51和电容元件53能够分担起重磁铁1B的能量的消磁。结果，能够降低电容元件53积蓄的能量，并缩小电容元件53。
另外，根据第3实施方式的起重磁铁驱动电路1B，由于能量吸收部5A具有与阻抗元件51并联连接的二极管(吸收部用整流元件)52，因此，在进行起重磁铁2的残留磁性的消磁时，残留磁性的消磁电流14经由二极管52而流过，能够抑制由阻抗元件51引起的损失，并能够高效地进行起重磁铁2的残留磁性的消磁。
图19是表示本发明第4实施方式的起重磁铁驱动电路的电路图。图19示出的起重磁铁驱动电路1C在代替起重磁铁驱动电路1的能量吸收部5而具有能量吸收部5C的结构上，与第1实施方式不同。起重磁铁驱动电路1C的其他结构，与起重磁铁驱动电路l相同。
能量吸收部5C在能量吸收部5中不具有二极管52、只具有阻抗元件51这点上与能量吸收部5不同。阻抗元件51与在H电桥电路部4中的第3整流元件42c串联连接，并且与第3整流元件42c —起与第3晶体管41c并联连接。
在该起重磁铁驱动电路1C中也与起重磁铁驱动电路1相同，在起重磁铁2的励磁、消磁以及残留磁性的消磁时，以所述起重磁铁2的励磁动作模式、消磁动作模式、残留磁性的消磁动作模式来进行动作(参考图2 5)。在这里，在起重磁铁驱动电路1C的起重磁铁2的残留磁性的消磁动作模式中，在直流变换部3的正侧输出端3a、能量吸收部5C中的第3晶体管41c、 起重磁铁2、第2晶体管41b、直流变换部3的负侧输出端3b中流过残留 磁性的消磁电流14这一点，与图5所示的起重磁铁驱动电路1的起重磁铁 2的残留磁性的消磁动作模式不同。结果，在起重磁铁2进行残留磁性的消 磁时，残留磁性的消磁电流I4经由第3晶体管41c而流过，能够抑制由阻 抗元件51产生的损失，并能够高效地进行起重磁铁2的残留磁性的消磁。 这样，根据第4实施方式的起重磁铁驱动电路1C，不具有能量吸收部 5中的二极管52，而能够得到与第1实施方式的起重磁铁驱动电路1同样 的优点。
艮P，根据第4实施方式的起重磁铁驱动电路1C，例如在能量吸收部5C 的阻抗元件51，在起重磁铁2两端之间经由H电桥电路部4中的第1晶体 管41a和第3整流元件42c来连接，在直流变换部3的正侧输出端(高电 位侧电源)3a和负侧输出端(低电位侧电源)3b之间经由H电桥电路部4 中的第3整流元件42c和第4晶体管41d来连接。从而，即使因起重磁铁2 的两端电压上升、而第1晶体管41a和第3整流元件42c因过电压而成为 短路状态，也能够由第4晶体管41d防止常时电流流过阻抗元件51。因此， 根据第4实施方式的起重磁铁驱动电路1C，可降低在异常动作时的能量吸 收部5C的发热。
图20是表示本发明第5实施方式的起重磁铁驱动电路的电路图。图20 示出的起重磁铁驱动电路1D在代替起重磁铁驱动电路1C中的能量吸收部 5C而具有能量吸收部5D的结构上，与第4实施方式不同。起重磁铁驱动 电路1D的其他结构与起重磁铁1C相同。
能量吸收部5D在能量吸收部5C中还具有电容元件53的结构上，与 能量吸收部5C不同。电容元件53连接在直流变换部3的正侧输出端(高 电位侧电源)3a和负侧输出端(低电位侧电源)3b之间。
该起重磁铁驱动电路1D也与起重磁铁驱动电路1A相同，在起重磁铁 2的励磁、消磁以及残留磁性的消磁时，以所述起重磁铁2的励磁动作模式、 第1及第2消磁动作模式、残留磁性的消磁动作模式来进行动作(参照图7 11)。这里，在基于起重磁铁驱动电路1D的起重磁铁2的残留磁性的消磁动作模式下，残留磁性的消磁电流14流过能量吸收部5D的电容元件53、 第3晶体管41c、起重磁铁2、第2晶体管41b这一点，与基于图ll所示 的起重磁铁驱动电路1A的起重磁铁2的残留磁性的消磁动作模式不同。结 果，在进行起重磁铁2的残留磁性的消磁时，残留磁性消磁电流I4经由第 3晶体管41c而流过，能够抑制由阻抗元件51产生的损失，并能够高效地 进行起重磁铁2的残留磁性的消磁。
这样，根据第5实施方式的起重磁铁驱动电路1D，不具有在能量吸收 部5A中的二极管52，而能够得到与第2实施方式的起重磁铁驱动电路1A 相同的优点。
艮P，根据第5实施方式的起重磁铁驱动电路1D,例如，能量吸收部 5D中的阻抗元件51，在起重磁铁2的两端之间经由H电桥电路部4中的 第1晶体管41a和第3整流元件42c来连接，在直流变换部3的正侧输出 端(高电位侧电源)3a和负侧输出端(低电位侧电源)3b之间经由H电桥 电路部4中的第3整流元件42c和第4晶体管42d来连接。从而，即使因 起重磁铁2的两端电压上升、而第1晶体管41a和第3整流元件42c因过 电压而成为短路状态，也能够由第4晶体管41d防止常时电流流过阻抗元 件51。因此，根据第4实施方式的起重磁铁驱动电路1C，可降低在异常动 作时的能量吸收部5C的发热。
另外，通过能量吸收部5D中的阻抗元件51和电容元件53的串联电 路，能够进行起重磁铁2的消磁。此时，由于通过起重磁铁2的感应成分 和电容元件53来产生共振，因此能够縮短起重磁铁2的两端电压的放电时 间。结果，能够縮短起重磁铁2的消磁时间，可快速地释放铁片。
另外，根据第5实施方式的起重磁铁驱动电路1D，由于通过阻抗元件 51和电容元件53的串联电路能够进行起重磁铁2的消磁，因此通过阻抗元 件51和电容元件53能够分担起重磁铁2的能量的消磁。结果，能够降低 电容元件53积蓄的能量，并能够縮小电容元件53。
另外，根据第5实施方式的起重磁铁驱动电路1D，能够由阻抗元件 51、 H电桥电路4、起重磁铁2形成闭环，并能够不使用电容元件53而进 行起重磁铁2的两端电压的放电。结果，在进行大的起重磁铁2的消磁时， 在仅由阻抗元件51降低起重磁铁2的保持能量后，能够通过阻抗元件51和电容元件53的串联电路进行起重磁铁的消磁。从而，能够不依赖起重磁 铁2的大小，而进一步縮小电容元件53。
另外，本发明是不限于上述实施方式，也能够进行各种变形。例如， H电桥电路部4的第1 第4晶体管41a 41d也可以代替场效应晶体管而 使用双极晶体管，并且，只要具有开关功能，也可用晶体管以外的元件来 代替使用。另外，直流变换部3中的二极管31a 31f、 H电桥电路部4中 的第1 第4 二极管42a 42d、以及能量吸收部5、 5A、 5B中的二极管52 只要具有单向整流功能，也可用二极管以外的元件代替。
另外，在第1及第2实施方式中，能量吸收部5、 5A的阻抗元件51 和二极管52的并联电路，在H电桥电路部4中被设置在直流变换部3的正 侧输出端3a侧，但也可以设置在直流变换部3的负侧输出端3b侧。
具体地说，能量吸收部5、 5A的阻抗元件51和二极管52的并联电路 也可以连接在直流变换部3的负侧输出端3b和H电桥电路部4中的第4 晶体管41d的源极之间、即H电桥电路部4中的第2晶体管41b的源极和 第4晶体管41d的源极之间。此时，二极管52的正极与第4晶体管41d的 源极连接，二极管52的负极与第2晶体管41b的源极连接。
根据这样的结构，例如能量吸收部5、 5A的阻抗元件51，在起重磁铁 2两端之间经由H电桥电路部4中的第2和第4晶体管41b、 41d来连接， 在直流变换部3的正侧输出端(高电位侧电源)3a和负侧输出端(低电位 侧电源)3b之间经由H电桥电路部4中的第3及第4晶体管41c、 41d来 连接。从而，即使因起重磁铁2的两端电压上升、而第2和第4晶体管41b、 41d因过电压成为短路状态，也能够由第3晶体管41c防止常时电流流过阻 抗元件51。因此，可降低在异常动作时的能量吸收部5、 5A的发热。
另外，在第4和第5实施方式中，能量吸收部5C、 5D的阻抗元件51 与H电桥电路部4中的第3整流元件42c串联连接，并且与第3整流元件 42c —起与第3晶体管41c并联连接，但也可以与H电桥电路部4中的第4 整流元件42d串联连接，并且与第4整流元件42d —起与第4晶体管41d 并联连接。
根据这样的结构，例如，能量吸收部5C、 5D的阻抗元件51，在起重 磁铁2两端间经由H电桥电路部4中的第2晶体管41b和第4整流元件41d来连接，在直流变换部3的正侧输出端(高电位侧电源)3a和负侧输出端 (低电位侧电源)3b之间经由H电桥电路部4中的第3晶体管41c和第4 整流元件41d来连接。从而，即使因起重磁铁2的两端电压上升、而第2 晶体管41b和第4整流元件42d因过电压成为短路状态，也能够由第3晶 体管41c防止常时电流流过阻抗元件51。因此，可降低在异常动作时的能 量吸收部5C、 5D的发热。
权利要求
1、一种起重磁铁驱动电路，进行起重磁铁的励磁和消磁，其特征在于，具有H电桥电路部，对所述起重磁铁的励磁和消磁进行控制，该H电桥电路部具有第1及第2晶体管，在高电位侧电源和低电位侧电源之间依次被串联连接，所述第1及第2晶体管之间的节点与所述起重磁铁的一端相连接；第3及第4晶体管，在所述高电位侧电源和所述低电位侧电源之间依次被串联电连接，所述第3及第4晶体管之间的节点与所述起重磁铁的另一端相连接；以及第1～第4整流元件，分别与所述第1～第4晶体管并联连接，以及能量吸收部，具有阻抗元件，并且在进行所述起重磁铁的消磁时，吸收被积蓄在所述起重磁铁的能量，所述阻抗元件连接在以下位置中的某一个上与所述H电桥电路部的所述第1晶体管的所述高电位侧电源相连接的端子和与所述第3晶体管的所述高电位侧电源相连接的端子之间，以及与所述H电桥电路部的所述第2晶体管的所述低电位侧电源相连接的端子和与所述第4晶体管的所述低电位侧电源相连接的端子之间。
2、 如权利要求l所述的起重磁铁驱动电路，其特征在于， 所述能量吸收部还具有连接在所述高电位侧电源和所述低电位侧电源之间的电容元件。
3、 如权利要求1或2所述的起重磁铁驱动电路，其特征在于，所述能量吸收部还具有吸收部用整流元件，该吸收部用整流元件与所 述阻抗元件并联连接、并具有从所述第1晶体管侧向所述第3晶体管侧或 从所述第4晶体管侧向所述第2晶体管侧的整流功能。
4、 一种起重磁铁驱动电路，进行起重磁铁的励磁和消磁，其特征在于， 具有-H电桥电路部，对所述起重磁铁的励磁和消磁进行控制，该H电桥电 路部具有第1及第2晶体管，在高电位侧电源和低电位侧电源之间依次 被串联连接，所述第1及第2晶体管之间的节点与所述起重磁铁的一端相 连接；第3及第4晶体管，在所述高电位侧电源和所述低电位侧电源之间依次被串联连接，所述第3及第4晶体管之间的节点与所述起重磁铁的另 一端相连接；以及第1 第4整流元件，分别与所述第1 第4晶体管并联 连接，以及能量吸收部，具有连接在所述高电位侧电源和所述低电位侧电源之间、 彼此串联连接的阻抗元件和电容元件，在进行所述起重磁铁的消磁时，吸 收被积蓄在所述起重磁铁的能量。
5、 如权利要求4所述的起重磁铁驱动电路，其特征在于， 所述能量吸收部还具有吸收部用整流元件，该吸收部用整流元件与所述阻抗元件并联连接、并具有从所述低电位侧电源向所述高电位侧电源的 整流功能。
6、 一种起重磁铁吸收电路，进行起重磁铁的励磁和消磁，其特征在于， 具有H电桥电路部，对所述起重磁铁的励磁和消磁进行控制，该H电桥电 路部具有第1及第2晶体管，在高电位侧电源和低电位侧电源之间依次 被串联连接，所述第1及第2晶体管之间的节点与所述起重磁铁的一端相 连接；第3及第4晶体管，在所述高电位侧电源和所述低电位侧电源之间 依次被串联连接，所述第3及第4晶体管之间的节点与所述起重磁铁的另 一端相连接；以及第1 第4整流元件，分别与所述第1 第4晶体管并联 连接，以及能量吸收部，具有阻抗元件，并在进行所述起重磁铁的消磁时，吸收 被积蓄在所述起重磁铁的能量，所述阻抗元件连接成与所述H电桥电路 部的所述第3整流元件串联、并且与所述第3整流元件一起同所述第3晶 体管并联；或者，与所述H电桥电路部的所述第4整流元件串联、并且与 所述第4整流元件一起同所述第4晶体管并联。
7、 如权利要求6所述的起重磁铁驱动电路，其特征在于， 所述能量吸收部还具有连接在所述高电位侧电源和所述低电位侧电源之间的电容元件。
全文摘要
本发明提供的能降低能量吸收部的发热的起重磁铁驱动电路(1)，具有H电桥电路部(4)和能量吸收部(5)，所述H电桥电路部(4)，对起重磁铁(2)的励磁和消磁进行控制，包括第1及第2开关元件(41a)、(41b)，在高电位侧电源和低电位侧电源之间依次串联连接；第3及第4开关元件(41c)、(41d)，在高电位侧电源和低电位侧电源之间串联连接；及第1～第4整流元件(42a～42d)，所述能量吸收部(5)，具有连接在H电桥电路部(4)的第1晶体管(41a)的高电位侧电源连接的端子和与第3晶体管(41c)的高电位侧电源连接的端子之间的阻抗元件(51)，在进行起重磁铁(2)的消磁时，吸收被积蓄在起重磁铁(2)的能量。
文档编号B66C1/00GK101531326SQ20091012655
公开日2009年9月16日 申请日期2009年3月12日 优先权日2008年3月12日
发明者原章文 申请人:住友重机械工业株式会社