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、 2记载有进行起重磁铁的励磁以及消磁的起重磁铁驱动 电路。这些起重磁铁驱动电路具有H电桥电路部，该H电桥电路部包括4 个开关元件以及4个二极管，并控制起重磁铁的励磁和消磁。在专利文献1 记载的起重磁铁驱动电路中，使用有触点开关作为H电桥电路部的4个开 关元件，在专利文献2记载的起重磁铁驱动电路中，使用无触点开关作为 H电桥电路部的4个开关元件。
在这里，所说的有触点开关是有机械地接触的触点的开关，是继电器 等机械式开关。所说的无触点开关是没有机械地接触的触点的开关，是三 极管等半导体开关。
专利文献h日本特开2000-143138号公报；
专利文献2:日本特开2006-311633号公报。
但是，在起重磁铁驱动电路，进行起重磁铁的励磁及消磁时，H电桥 电路部的开关元件进行开关动作。关于这一点，H电桥电路部的开关元件 优选为如专利文献2所记载的起重磁铁驱动电路那样开关速度较快的无触 点开关。但是，由于无触点开关的内部阻抗较大，因此将无触点开关用于 H电桥电路部中的开关元件时发热较大。
另外，由于起重磁铁驱动电路搭载在室外使用的设备上，因此考虑到 阳光直射和设备内发热等时，期望起重磁铁驱动电路的发热小。关于这一点，H电桥电路部的开关元件优选为如专利文献1记载的起重磁铁驱动电
路那样内部阻抗较小的有触点开关。但是，由于有触点开关的开关速度较
慢，因此当将有触点开关使用在H电桥电路部的开关元件上时，起重磁铁 的励磁及消磁的控制性降低。例如，为了持续吸住铁片，需要进行向起重 磁铁供给的电压的恒压控制或电流的恒流控制，但这些控制性降低。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种不损失起重磁铁的控制性而能够实 现低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及消磁，具有H电 桥电路部，该H电桥电路部包括第1及第2开关元件，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和第2开关元件之间的节 点与起重磁铁的一端相连接；第3及第4的开关元件，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3及第4开关元件之间的节点 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 开关元件并联连接，所述H电桥电路部对起重磁铁的励磁和消磁进行控制， 所述起重磁铁驱动电路在进行起重磁铁的励磁时，在第1及第4开关元件 导通后，第1及第4开关元件中的某一个进行开关动作，在第1 第4开关 元件中至少进行开关动作的开关元件是无触点开关，其他的开关元件的至 少一个是有触点开关。
根据该起重磁铁驱动电路，在进行起重磁铁的励磁时，使第1及第4 开关元件导通后，使第1及第4开关元件中的某一个进行开关动作，因此 要求较快的开关速度的开关元件只有一个。由于至少该开关元件使用开关 速度比较快的无触点开关、其他的开关元件使用内部阻抗比较小的有触点 开关，因此能够不损失起重磁铁的控制性而实现低发热。
上述H电桥电路部还具有与第1及第4开关元件中的、进行开关动作 的开关元件并联连接的第5开关元件，第5开关元件优选为有触点开关。
根据该结构，在第1和第4开关元件中的进行开关动作的开关元件不 进行开关动作而处于断开状态的情况下，能够使第5开关元件进行开关动 作。另外，根据该结构，由于作为第5开关元件使用与第1和第4开关元件中的进行开关动作的开关元件不同的有触点开关，因此即使在相同的环 境条件下，也能够降低第5开关元件不进行开关动作而成为断开状态的概 率。其结果，可以实现可靠性。
另外，优选为，上述H电桥电路部还具有与第1及第4开关元件中的 进行开关动作的开关元件串联连接的断路器。
根据该结构，在第1和第4开关元件中的进行开关动作的开关元件不 进行开关动作而成为短路状态的情况下，能够通过断路器切断过电流。其 结果，可以实现可靠性。
另外，优选为，上述的H电桥电路部还具有与第1 第4开关元件中 的使用了有触点开关的开关元件并联连接的能量吸收部。
有触点的开关在导通状态和非导通状态的切换时，有时会产生电弧放 电，并产生大的电弧电压。但是根据该结构，能够通过能量吸收部吸收不 需要的电弧电压，提高起重磁铁的控制性。
根据本发明，在起重磁铁驱动电路中，能够不损失起重磁铁的控制性 而实现低发热。
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示出的起重磁铁驱动电路中的励磁动作模式下的电流 的流向的图。
图3是表示图1示出的起重磁铁驱动电路中的励磁动作模式下的电流 的流向的图。
图4是表示图1示出的起重磁铁驱动电路中的消磁动作模式下的电流 的流向的图。
图5是表示图1示出的起重磁铁驱动电路中的残留磁性的消磁动作模 式下的电流的流向的图。
图6是表示本发明的第2实施方式的起重磁铁驱动电路的电路图。 图7是表示本发明的第3实施方式的起重磁铁驱动电路的电路图。
标号说明1、 1A、 IB 起重磁铁驱动电路
2 起重磁铁
3 直流变换部
3a正侧输出端(高电位侧电源)
3b负侧输出端(低电位侧电源)
31a 31f 二极管
4、 4A、 4B H电桥电路部
41a 41d第1 第4开关元件
42a 42d第1 第4 二极管(第1 第4整流元件)
43 断路器
44 第5开关元件
45b、 45c、 45d吸收电路(权利要求书中记载的能量吸收部) 46b、 46c、 46d 阻抗元件 47b、 47c、 47d 电容元件 48b、 48c、 48d 二极管
5 消磁用能量吸收部 51 电容元件
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外，在各 图中对相同或者相当的部分附加相同的标号。 [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、以及消磁用能量吸收部5。
直流变换部3将由三相交流电源ACG提供的交流电压VAd VAC3变 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提供给正侧输出端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起作用，负侧输出端 3b作为低电位侧电源而起作用。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变换为直流电压的方式。另外，直流变换部3不一定 必须设置。这种情况下，从电池或直流发电机等向正侧输出端3a和负侧输 出端3b之间供给直流电压。
本实施方式的直流变换部3由包含6个二极管31a 31f的电桥电路构 成，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构成的组相互并联连接。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 的一相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的另一相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的其他一相电 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 用了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，通过未图示的 相位控制电路以规定的控制角度对晶闸管进行相位控制。
H电桥电路部4对起重磁铁2的励磁及消磁进行控制。H电桥电路部4 由H电桥电路构成，所述H电桥电路包含第1 第4开关元件41a 41d、 以及在该第1 第4开关元件41a 41d各自的漏源极之间电连接的第l 第4 二极管(第1 第4整流元件)42a 42d。
具体地说，第1开关元件41a的一端与直流变换部3的正侧输出端3a 相连接，第1开关元件41a的另一端与第2开关元件41b的一端相连接。 第2开关元件41b的另一端与直流变换部3的负侧输出端3b相连接。另一 方面，第3开关元件41c的一端与直流变换部3的正侧输出端3a相连接， 第3开关元件41c的另一端与第4开关元件41d的一端相连接。第4开关 元件41d的另一端与直流变换部3的负侧输出端3b相连接。另外，第l 第4 二极管42a 42d的正极分别与第1 第4开关元件41a 41d的另一端 相连接，第1 第4 二极管42a 42d的负极分别与第1 第4开关元件41a 41d的一端相连接。并且，第l开关元件41a的另一端和第2幵关元件41b 的一端与起重磁铁2的一端相连接，第3开关元件41c的另一端和第4开 关元件41d的一端与起重磁铁2的另一端相连接。
第1 第4开关元件41a 41d的各个控制端子与未图示的控制电路相 连接，第1 第4开关元件41a 41d各个的一端与另一端之间的导通状态 通过由该控制电路提供的控制电流(或者控制电压)来控制。
在本实施方式中，第1和第2开关元件41a、41d中的第1开关元件41a 是无触点开关，其他的第2 第4开关元件41b 41d是有触点开关。
作为无触点开关，可使用没有机械地接触的触点的开关即三极管等半 导体开关。无触点开关由于内部阻抗较大而发热大，但另一方面具有开关 速度较快的特点。
另一方面，作为有触点开关，可使用具有机械地接触的触点的开关即 继电器等机械式开关。有触点开关的开关速度较慢，但另一方面具有由于 内部阻抗较小而发热小的特点。
消磁用能量吸收部5是在进行起重磁铁2的消磁时用于吸收积蓄在起 重磁铁2中的能量的电路部分。消磁用能量吸收部5连接在直流变换部3 的正侧输出端3a和负侧输出端3b之间。消磁用能量吸收部5具有电容元 件51。
接着，参照图2 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 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 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开关元件41a和第4开关元件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开 关元件41a、起重磁铁2、第4开关元件41d以及直流变换部3的负侧输出
一山,i
顺3b。
接着，使第1开关元件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开关元件41d以及第2二极管42b。之后，再一次使 第l开关元件41a导通。由此，如图2所示，流过励磁电流Il。
这样，通过开关第1开关元件41a，起重磁铁2被励磁，能够吸附铁片等并提起。通过调整该第1开关元件41a的开关的比例，能够进行对起重 磁铁2施加的电压的恒压控制和电流的恒流控制，从而能够持续吸附铁片。
这里，由于第1开关元件41a是开关速度较快的无触点开关，因此能 够提高对起重磁铁2施加的电压的恒压控制和电流的恒流控制的控制性。
另外，通过调整第1开关元件41a的开关的比例，能够调整施加在起 重磁铁2上的电压，并能够调整积蓄在起重磁铁2中的能量。由此，例如 可以调整吸附铁片的强度。在本实施方式，由于第1开关元件41a的开关 速度较快，因此也能够提高这种调整的控制性。
另外，第4开关元件41d不进行开关动作，因此，要求的开关速度较 低。由于在该第4开关元件41d使用内部阻抗较小的有触点开关，因此能 够降低发热。
(起重磁铁的消磁动作模式)
使H电桥电路部4的第1开关元件41a和第4开关元件41d不导通， 使起重磁铁2的两端电压反转。由此，如图4所示，消磁电流I3流过起重 磁铁2、第3 二极管42c、消磁用能量吸收部5的电容元件51以及第2 二 极管42b，积蓄在起重磁铁2的能量转移到电容元件51，并且积蓄在电容 元件51中。
由此，起重磁铁2被消磁，并能够释放吸附的铁片等。 (起重磁铁的残留磁性的消磁动作模式)
这里，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开关元件41b和第3开关元件41c导通。由此，如图5所示， 残留磁性的消磁电流14流过消磁用能量吸收部5的电容元件51、第3开关 元件41c、起重磁铁2以及第2开关元件41b。即，由于积蓄在电容元件51 中的电荷，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 14。
由此，起重磁铁2完全被消磁，而能够释放吸附的铁片等。在进行该 残留磁性的消磁时，由于第2和第3开关元件41b、 41c不进行开关动作， 因此要求的开关速度比较低。由于在该第2和第3开关元件41b、 41c使用 内部阻抗比较小的有触点开关元件，因此可降低发热。
这样，根据第1实施方式的起重磁铁驱动电路1，在进行起重磁铁2的励磁时，例如使第1和第4开关元件41a、41d导通后使第1开关元件41a 进行开关动作，因此要求比较快的开关速度的只有第1开关元件41a—个。 由于至少在该第1开关元件41a上使用开关速度比较快的无触点开关、在 其他的第2 第4开关元件41b 41d使用内部阻抗比较小的有触点开关， 因此能够不损失起重磁铁2的控制性而实现低发热。 [第2实施方式]
图6是表示有关本发明的第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，在起重磁铁驱动电路1中代替H电桥电 路部4而具有H电桥电路部4A的结构上，与第l实施方式不同。
H电桥电路部4A，在H电桥电路部4还具有断路器43和第5开关元 件44的结构上，与H电桥电路部4不同。
断路器43连接在直流变换部3的正侧输出端3a和第1开关元件41a 之间。作为断路器43，例如使用熔丝。
第5开关元件44相对于第1开关元件41a和断路器43的串联电路并 联连接。第5开关元件44是与第1开关元件41a的无触点开关不同的有触 点开关。
在涉及第2实施方式的起重磁铁驱动电路1A，也能够得到与第1实施 方式的起重磁铁驱动电路1相同的优点。
另外，根据第2实施方式的起重磁铁驱动电路1A，由于H电桥电路部 4A具有与第1开关元件41a并联连接的第5开关元件44，因此能够在第1 开关元件41a不进行开关动作而处于断开状态的情况下，使第5开关元件 44进行开关动作。另外，由于在第5开关元件44使用与第l开关元件41a 不同的有触点开关，因此即使在相同的环境条件下，也能够降低第5开关 元件44不进行开关动作而处于断开状态的概率。其结果，可以实现可靠性。
另外，根据第2实施方式的起重磁铁驱动电路1A，由于H电桥电路部 4A具有与第1开关元件41a串联连接的断路器43，因此在第1开关元件 41a不进行开关动作而处于短路状态的情况下，能够通过断路器43切断过 电流。其结果，可以实现可靠性。
图7是表示有关本发明第3实施方式的起重磁铁驱动电路的电路图。图7示出的起重磁铁驱动电路1B，在起重磁铁驱动电路1A中代替H电桥 电路部4A而具有H电桥电路部4B的结构上，与第2实施方式不同。
H电桥电路部4B，在H电桥电路部4A中还具有吸收电路(权利要求 书中记载的能量吸收部)45b、 45c、 45d的结构上与H电桥电路部4A不同。 吸收电路45b、 45c、 45d分别与第2 第4开关元件41b 41d并联连接。
吸收电路45b具有阻抗元件46b、电容元件47b以及二极管48b。阻抗 元件46b与电容元件47b串联连接，阻抗元件46b与二极管48b并联连接。 具体地说，二极管48b的正极与阻抗元件46b及电容元件47b之间的节点 连接，二极管48b的负极与阻抗元件46b的另一端连接。
同样，吸收电路45c具有阻抗元件46c、电容元件47c以及二极管48c。 阻抗元件46c与电容元件47c串联连接，阻抗元件46c与二极管48c并联 连接。具体地说，二极管48c的正极与阻抗元件46c及电容元件47c之间 的节点连接，二极管48c的负极与阻抗元件46c的另一端连接。
同样，吸收电路45d具有阻抗元件46d、电容元件47d以及二极管48d。 阻抗元件46d与电容元件47d串联连接，阻抗元件46d与二极管48d并联 连接。具体地说，二极管48d的正极与阻抗元件46d及电容元件47d之间 的节点连接，二极管48d的负极与阻抗元件46d的另一端连接。
在该第3实施方式的起重磁铁驱动电路1B，也能够得到与第2实施方 式的起重磁铁驱动电路1A相同的优点。
在本实施方式中，由于第2 第4开关元件41b 41d是有触点开关， 因此在导通状态和非导通状态的切换时，有时会产生电弧放电，并产生大 的电弧电压。
但是，根据第3实施方式的起重磁铁驱动电路1B，由于H电桥电路部 4B具有分别与第2 第4幵关元件41b 41d并联连接的吸收电路45b、45c、 45d，因此通过这些吸收电路45b、 45c、 45d，分别能够吸收在第2 第4 开关元件41b 41d产生的不需要的电弧电压，并能够提高起重磁铁2的控 制性。
另外，本发明不限于上述的实施方式，可有各种变形。在进行起重磁 铁2的励磁时，也可以使第4开关元件41d代替第1开关元件41a迸行开关动作。这种情况下，在第4开关元件41d使用无触点开关，在第l开关 元件41a使用有触点开关。
另外，在作为无触点开关而使用IGBT的情况下，搭载2个IGBT的IC 在市场上有销售，使用这种IC时可实现低价格化。此时，不仅是第l开关 元件41a，第2 第4开关元件41b 41d中的任一个也可以使用IGBT。
另夕卜，直流变换部3的二极管31a 31f、 H电桥电路部4的第1 第4 二极管42a 42d、以及能量吸收部45b、 45c、 45d中的二极管48b、 48c、 48d只要具有单向整流功能，则也可以用二极管以外的元件代替。
在本实施方式，作为能量吸收部45b、 45c、 45d而例示了 CRD型吸收 电路，但能量吸收部45b、 45c、 45d不限于本实施方式。例如，也可以是 仅由电容元件(C)构成的吸收电路，也可以是由电容元件和阻抗元件(R) 的组合构成的吸收电路。
权利要求
1、一种起重磁铁驱动电路，进行起重磁铁的励磁及消磁，其特征在于，具有H电桥电路部，该H电桥电路部，包括第1及第2开关元件，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开关元件之间的节点与所述起重磁铁的一端相连接；第3及第4开关元件，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开关元件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开关元件并联连接，该H电桥电路部对所述起重磁铁的励磁及消磁进行控制，在进行所述起重磁铁的励磁时，在所述第1及第4开关元件导通后，所述第1及第4开关元件中的某一个进行开关动作，在所述第1～第4开关元件中，至少进行所述开关动作的开关元件是无触点开关，其他的开关元件的至少一个是有触点开关。
2、 如权利要求1所述的起重磁铁驱动电路，其特征在于，所述H电桥电路部还具有与所述第1及第4开关元件中的进行所述开 关动作的开关元件并联连接的第5开关元件， 所述第5开关元件是有触点开关。
3、 如权利要求l所述的起重磁铁驱动电路，其特征在于，所述H电桥电路部还具有与第1及第4开关元件中的进行所述开关动 作的开关元件串联连接的断路器。
4、 如权利要求l所述的起重磁铁驱动电路，其特征在于，所述的H电桥电路部还具有与第1 第4开关元件中的使用了有触点 开关的开关元件并联连接的能量吸收部。
全文摘要
本发明提供一种不损失起重磁铁的控制性而能够实现低发热的起重磁铁驱动电路。本发明一个实施方式的起重磁铁驱动电路(1)具有H电桥电路部(4)，该H电桥电路部包括第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；以及第1～第4整流元件(42a～42b)；在进行起重磁铁(2)的励磁时，第1及第4开关元件(41a)、(41d)中的某一个进行开关动作，第1～第4开关元件(41a～41d)中至少进行动作的开关元件是无触点开关，其他的开关元件是有触点开关。
文档编号B66C1/08GK101525105SQ200910126928
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月5日 优先权日2008年3月5日
发明者原章文 申请人:住友重机械工业株式会社