JP2019187378A - 作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】走行車両側における電力供給の負担を軽減しつつ、電力によって作業装置を簡単に作動させることができるようにする。【解決手段】作業機は、ＰＴＯ軸からの動力により回転するロータと、ロータに設けられたロータコイルと、ロータコイルに励磁電流が付加された場合に発電を行うステータコイルとを有する第１発電機と、第１発電機で発電した電力によって作動する作業装置と、作業装置で消費されなかった余剰電力をロータコイルに付加する励磁電流に変換する変換装置と、を備えている。【選択図】図６

Description

本発明は、作業機に関する。

従来、散布物の散布等を行う散布装置として、特許文献１が知られている。特許文献１の散布装置は、散布物を収容する収容部と、散布物を散布する第１回転体を有する第１散布部と、散布物を散布する第２回転体を有する第２散布部と、第１散布部及び第２散布部を作動させるモータとを備えている。この散布装置は、トラクタ等の走行車両によって牽引される構成となっている。

特許第６２１４８０６号

さて、特許文献１の散布装置では、モータによって第１散布部及び第２散布部を作動させることができる。モータを駆動するにあたっては電力が必要であるが、例えば、走行車両側からの電力を用いてモータを駆動した場合、例えば、走行車両側のバッテリ等の電力を消費することになり、バッテリのみの電力で散布装置等を作動させることは困難である。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、走行車両側における電力供給の負担を軽減しつつ、電力によって作業装置を簡単に作動させることができる作業機を提供することを目的とする。

この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。
作業機は、ＰＴＯ軸からの動力により回転するロータと、前記ロータに設けられたロータコイルと、前記ロータコイルに励磁電流が付加された場合に発電を行うステータコイルとを有する第１発電機と、前記第１発電機で発電した電力によって作動する作業装置と、前記作業装置で消費されなかった余剰電力を前記ロータコイルに付加する励磁電流に変換する変換装置と、を備えている。

作業機は、原動機の動力によって発電する第２発電機と、前記第２発電機で発電した電力を蓄電可能な第１蓄電装置とを有し、且つ前記作業装置を牽引する走行車両を備え、前記変換装置は、入力された電力を前記励磁電流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第２発電機及び前記第１蓄電装置のいずれかの電力を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力する第１位置と前記余剰電流を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力する第２位置とに切換可能な第１スイッチと、を有している。

前記第１スイッチは、前記第１発電機の発電停止時に前記第１位置に切り換え、前記第１発電機の発電中に前記第２位置に切り換える。
前記第１スイッチは、前記第１発電機の発電中であって前記余剰電力が予め定められた予定電力未満である場合に前記第１位置に切り換え、前記予定電力以上である場合に前記第２位置に切り換える。

前記変換装置は、入力された電力を前記励磁電流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記余剰電力を蓄電可能な第２蓄電装置と、前記第２蓄電装置の電力を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力する第３位置と前記余剰電流を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力する第４位置とに切換可能な第２スイッチと、を有している。
前記第２スイッチは、前記第１発電機の発電停止時に前記第３位置に切り換え、前記第１発電機の発電中に前記第４位置に切り換える。

前記第２スイッチは、前記第１発電機の発電中であって前記余剰電力が予め定められた予定電力未満である場合に前記第３位置に切り換え、前記予定電力以上である場合に前記第４位置に切り換える。
前記作業装置は、播種装置、散布装置のいずれかである。
前記走行車両は、前記トラクタであり、前記作業装置は、播種装置、散布装置のいずれかである。

前記第１発電機は、出力電圧が６０Ｖ以下である。

本発明によれば、走行車両側における電力供給の負担を軽減しつつ、電力によって作業装置を簡単に作動させることができる。

作業機の全体構成を示す側面図である。 作業機の後部を示す平面図である。 エンジンと変速装置を含む動力伝達系を示す図である。 散布装置の背面図である。 散布装置を連結したトラクタの後部を示す側面図である。 第１実施形態における作業機の発電システムを示す図である。 第２実施形態における作業機の発電システムを示す図である。 図７の作業機の発電システムの変形例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
先ず、本発明に係る作業機１について説明する。
図１は作業機１の全体の側面図を示しており、図２は作業機１の後部の平面図を示している。

作業機１は、走行車両２と作業装置（インプルメント等）３とを備えている。
走行車両２は、作業装置３を牽引しながら走行する車両である。本実施形態の場合、走行車両２はトラクタであるため、以下、走行車両２をトラクタ２として説明する。但し、走行車両２は、トラクタに限定されず、コンバインや田植機等の農業車両であっても、建設車両等であってもよい。また、走行車両２は、ピックアップトラックであってもよい、また、作業装置３は、走行車両２により牽引されることなく独立して走行可能なものであってもよい。

先ず、トラクタ（走行車両）２の全体構成について説明する。
トラクタ２は、車体４と、走行装置５と、連結装置６と、を備えている。本発明の実施形態において、車体４に搭載された運転席７に着座した運転者の前側（図１の左側）を前方、運転者の後側（図１の右側）を後方、運転者の左側（図１の手前側）を左方、運転者の右側（図１の奥側）を右方として説明する。また、前後方向Ｋ１（図１参照）に直交する方向である水平方向Ｋ２（図２参照）を車両幅方向として説明する。

車体４は、車体フレーム８と、クラッチハウジング９と、ミッションケース１０とを有している。車体フレーム８は、車体４の前後方向に延びている。車体フレーム８には、原動機１１が搭載されている。本実施形態の場合、原動機１１は内燃機関である。詳しくは、原動機１１はエンジンであり、より詳しくはディーゼルエンジンである。以下、原動機１１がエンジン１１であるとして説明する。

エンジン１１は、車体フレーム８に搭載されて車体４の前部に配置されている。クラッチハウジング９は、エンジン１１の後部に連設されており、クラッチを収容している。ミッションケース１０は、クラッチハウジング９の後部に連結されて後方に延びている。ミッションケース１０は、後述する変速装置１３や後輪デフ装置１４等を収容している。
走行装置５は、車体４の前部に設けられた前輪５Ｆと、車体４の後部に設けられた後輪５Ｒとを有している。前輪５Ｆは、車体フレーム８に支持されている。後輪５Ｒは、後輪デフ装置１４の出力軸に支持されている。走行装置５は、本実施形態の場合はタイヤ型であるが、クローラ型であってもよい。

連結装置６は、圃場等に対する作業（農作業）を行う作業装置３をトラクタ２の後部に連結するための装置である。本実施形態の場合、連結装置６は３点リンク機構を含んでいる。連結装置６の構成は、作業装置３を走行車両２の後部に連結可能な構成であれば特に限定されない。例えば、走行車両２がピックアップトラックの場合、連結装置６は３点リンク機構以外の機構によって作業装置３を連結する。

走行車両２は、当該走行車両に搭載された電装品等を制御する制御部であるＥＣＵ（Electric Control Unit）を備えている。このＥＣＵ（以下、「車両側ＥＣＵ」という）は、ＣＰＵやＥＥＰＲＯＭ等を備えるマイクロプロセッサ等により構成されている。車両側ＥＣＵと電装品等とはＣＡＮ（Controller Area Network）等の回線を介して通信可能に接続されている。

トラクタ２は、当該トラクタ２を駆動するエンジン１１からの動力を、作業装置等に伝達するためのＰＴＯ軸１９を備えている。ＰＴＯ軸１９は、ミッションケース１０から後方に向けて突出している。
図３は、エンジン１１と変速装置１３の動力伝達系を示している。
図３に示すように、変速装置１３は、主軸（推進軸）１３ａと、主変速部１３ｂと、副変速部１３ｃと、シャトル部１３ｄと、ＰＴＯ動力伝達部１３ｅとを備えている。推進軸１３ａは、変速装置１３のハウジングケースに回転自在に支持され、当該推進軸１３ａには、エンジン１１のクランク軸からの動力が伝達される。主変速部１３ｂは、複数のギア及び当該ギアの接続を変更するシフタを有している。主変速部１３ｂは、複数のギアの接続（噛合）をシフタで適宜変更することによって、推進軸１３ａから入力された回転速度を変更して出力する（変速する）。

副変速部１３ｃは、主変速部１３ｂと同様に、複数のギア及び当該ギアの接続を変更するシフタを有している。副変速部１３ｃは、複数のギアの接続（噛合）をシフタで適宜変更することによって、主変速部１３ｂから入力された回転速度を変更して出力する（変速する）。
シャトル部１３ｄは、シャトル軸１６と、前後進切替部１７とを有している。シャトル軸１６には、副変速部１３ｃから出力された動力がギア等を介して伝達される。シャトル軸１６には、後輪デフ装置１４が設けられている。後輪デフ装置１４には、後輪を支持する後車軸が回転自在に支持されている。前後進切換部１７は、例えば、油圧クラッチや電動クラッチ等のクラッチで構成され、当該クラッチの入切によってシャトル軸１６の回転方向、即ち、トラクタ２の前進及び後進を切り換える。

ＰＴＯ動力伝達部１３ｅは、ＰＴＯクラッチ１８とＰＴＯ軸１９とを有している。ＰＴＯ軸１９は、回転自在に支持され、推進軸１３ａからの動力が伝達可能である。ＰＴＯ軸１９は、ＰＴＯ推進軸１９ａと、ＰＴＯ出力軸１９ｂとを有している。ＰＴＯ推進軸１９ａは、ＰＴＯ変速部２０を介してＰＴＯ出力軸１９ｂに接続されている。
ＰＴＯ変速部２０は、ＰＴＯ変速レバー等の操作部によって、ＰＴＯ推進軸１９ａの回転速度を変更してＰＴＯ出力軸１９ｂに伝達することができる。ＰＴＯ変速部２０は、制御部（車両側ＥＣＵ）からの制御信号に基づいて操作部を操作可能な電磁ソレノイドや電動モータ等の変速アクチュエータを備えている。

ＰＴＯクラッチ１８は、推進軸１３ａの動力をＰＴＯ軸１９に伝達する接続状態と、推進軸１３ａの動力をＰＴＯ軸１９に伝達しない切断状態とに切換可能なクラッチである。具体的には、ＰＴＯクラッチ１８は、推進軸１３ａとＰＴＯ推進軸１９ａとの間に設けられている。ＰＴＯクラッチ１８は、油圧クラッチや電動クラッチ等で構成され、当該クラッチの入切によって、推進軸１３ａの動力（エンジン１１の動力）をＰＴＯ軸１９に伝達する状態と、推進軸１３ａの動力をＰＴＯ軸１９に伝達しない状態とを切り換えることができる。

ＰＴＯ出力軸１９ｂの中途部には、動力分岐部２１が設けられている。動力分岐部２１は、ＰＴＯ出力軸１９ｂに伝達された回転動力を、ＰＴＯ出力軸１９ｂと接続された入力軸２４から出力する第１経路２１ａと、第１発電機１５に伝達する第２経路２１ｂとに分岐する。動力分岐部２１は、複数の歯車２５１、２５２、２５３、２５４で構成されている。但し、動力分岐部２１は、歯車を含む伝達機構には限定されず、他の伝達機構（例えば、プーリとベルトを含む機構、スプロケットとチェーンを含む機構等）であってもよい。

第２経路２１ｂに設けられた第１発電機１５は、インバータ２２を介してモータ２３と接続されている。モータ２３は、電動モータ（電動機）であり、第１発電機１５からの動力（電力）によって駆動（回転）する。インバータ２２は、モータ２３の回転速度（回転数）を変更する変速装置として機能する。第１発電機１５からの動力によって駆動するモータ２３の数は、１つであっても２つ以上であってもよい。本実施形態の場合、第１発電機１５からの動力によって駆動するモータ２３の数は２つである。以下、２つのモータ２３を、それぞれ第１モータ２３１、第２モータ２３２という。

次に、作業装置３について説明する。
作業装置３は、農作業を行う装置である。言い換えれば、作業装置３は、圃場に対して作業を行う装置である。作業装置３は、発電機ユニット１２が装着されたトラクタ２から供給される電力により駆動する。作業装置３は、６０Ｖ以下の低電圧で作動可能なものが好適に使用される。具体的には、作業装置３としては、圃場に散布物を散布する散布装置、圃場に種を播く播種装置、刈り取った作物（牧草等）を集めて成形する成形装置（ベーラ）等が好適に使用される。散布装置としては、圃場に肥料を散布する肥料散布装置（スプレッダ）や、圃場に薬剤（薬液）を散布する薬剤散布装置（スプレーヤ）等が使用される。播種装置としては、例えば、種子を条播きするドリルシーダ等のシーダや、一定間隔で種を播くプランタ等が使用される。本実施形態の場合、作業装置３は散布装置であるため、以下、作業装置３が散布装置３であるとして説明をする。

図１、図２に示すように、散布装置３は、収容部３１と散布部３２とを備えている。
収容部３１は、圃場に散布される散布物（肥料、農薬等）を収容する。
収容部３１は、略逆角錐形のホッパから構成されている。ホッパは、第１ホッパ３１Ａと第２ホッパ３１Ｂとを含む。第１ホッパ３１Ａは、車両幅方向の一方側（左側）に配置されている。第２ホッパ３１Ｂは、車両幅方向の他方側（右側）に配置されている。但し、ホッパの数は限定されない。収容部３１は、上端部に散布物の投入口を有し、下端部に散布物を取り出す取出口を有している。取出口の数は限定されないが、本実施形態の場合、後述する回転体（ディスク）４０の数に応じて設定されている。具体的には、回転体４０の数が２つであり、取出口の数も２つである。なお、回転体４０の数が２つであり、取出口の数が１つであってもよい。

散布部３２は、作業装置３の作業部であって、回転することにより農作業を行う。散布部３２は、収容部３１に収容された散布物を散布する。図１、図４に示すように、散布部３２は、収容部３１の下方に設けられている。散布部３２は、少なくとも２つ以上の散布部を含んでいる。少なくとも２つ以上の散布部は、全ての散布部の散布方向が異なることが好ましいが、散布方向が同じ散布部を含んでいてもよい。

図２に示すように、散布部３２は、第１散布部３２１と第２散布部３２２とを含む。即ち、本実施形態の場合、散布部３２の数は２つである。但し、散布部３２の数は、２つには限定されず、３つ以上であってもよい。散布部３２の数と回転体４０の数は同じである。第１散布部３２１と第２散布部３２２とは、車両幅方向に並んで設けられている。以下、２つの散布部（第１散布部３２１、第２散布部３２２）について説明する。

第１散布部３２１は、車両幅方向の一方側（左側）に配置されている。第２散布部３２２は、車両幅方向の他方側（右側）に配置されている。図２、図４に示すように、第１散布部３２１は、第１回転体４１０と第１シャッタ装置４１１とを有している。
第１回転体４１０は、円板状であって、縦方向（上下方向）に延びる中心軸４０ａ回りに回転する。第１回転体４１０の上面には、複数の回転翼（羽根部材）４０ｂが取り付けられている。回転翼４０ｂは、第１回転体４１０と共に中心軸４０ａ回りに回転する。複数の回転翼４０ｂは、周方向に間隔をあけて配置されており、中心軸４０ａの近傍から径外方向に向けて延びている。第１回転体４１０は、中心軸４０ａ回りに回転することによって、第１取出口３１１から落下してきた散布物を、回転翼４０ｂに当てて外方（径外方向）に向けて放射状に飛散させる。

第１シャッタ装置４１１は、シャッタと電動モータ（図示略）とを有している。シャッタは、収容部３１の一方の取出口（第１取出口）３１１に取り付けられており、移動することによって第１取出口３１１の面積（開度）を変更することができる。電動モータは、ステッピングモータ等であり、シャッタと連結されている。第１シャッタ装置４１１は、電動モータの駆動によりシャッタを移動させることによって、第１取出口３１１の開度を変更する。これにより、第１散布部３２１による散布物の散布量が調整される。

図４に示すように、第２散布部３２２は、第２回転体４２０と第２シャッタ装置４２１とを有している。第２回転体４２０の構成は、第１回転体４１０と同様であるため、説明を省略する。第２シャッタ装置４２１の構成は、シャッタが収容部３１の他方の取出口（第２取出口）３１２に取り付けられていること以外は、第１シャッタ装置と同じである。第２シャッタ装置４２１は、第２取出口３１２の開度を変更することにより、第２散布部３２２による散布物の散布量を調整することができる。

図２に示すように、第１回転体４１０と第２回転体４２０とは、車両幅方向に並んで設けられている。図２及び図３に示すように、第１回転体４１０は、第１モータ２３１の回転動力により回転し、第２回転体４２０は、第２モータ２３２の回転動力により回転する。第１回転体４１０と第２回転体４２０とは、互いに異なる方向に回転する。
本実施形態の場合、図２中の黒矢印で示すように、平面視において、第１回転体４１０が時計回り方向に回転し、第２回転体４２０が反時計回り方向に回転する。

第１回転体４１０は、収容部３１の第１取出口３１１の下方に配置されている。第１取出口３１１から落下してきた散布物は、回転する第１回転体４１０によって散布される。第２回転体４２０は、収容部３１の第２取出口３１２の下方に配置されている。第２取出口３１２から落下してきた散布物は、回転する第２回転体４２０によって散布される。
本実施形態の場合、第１散布部３２１と第２散布部３２２の散布方向はそれぞれ異なっている。第１散布部３２１の散布方向は、車両幅方向の一方及び後方である。第２散布部３２２の散布方向は、車両幅方向の他方及び後方である。図２の白抜き矢印に示すように、本実施形態の場合、第１散布部３２１の主な散布方向は左方及び左後方、第２散布部３２２の主な散布方向は右方及び右後方である。尚、白抜き矢印で示した方向は、主たる散布方向であり、実際には白抜き矢印で示した方向を含む扇形状に拡がって散布される。

図５に示すように、第１発電機１５は、取付フレーム２６を介して走行車両２の後部に取付けられている。第１発電機１５のコネクタ（出力端子）１３７と、作業装置３に設けたコネクタ（入力端子）１０６とは、電力供給ケーブル９５Ａにより接続されている。コネクタ１０６に入力された電力は、インバータ２２に供給され、当該インバータ２２の制御によってモータ２３（第１モータ２３１、第２モータ２３２）が駆動する。つまり、第１発電機１５によって発電した電力によって、作業装置３のモータ２３が駆動する。

図６は、作業機に設けた発電システムのブロック図を示している。発電システムについて詳しく説明する。
図６に示すように、発電システムは、第１発電機１５と、第２発電機８００とを備えている。第１発電機１５は、上述したように走行車両２の後部に外付けされた発電機であり、第２発電機８００は、走行車両２の内蔵された発電機である。

まず、第２発電機８００について説明する。第２発電機８００は、エンジン１１のクランク軸からの動力によって発電を行う発電機であって、例えば、オルタネータである。第２発電機８００には、当該第２発電機８００で発電した電力を蓄電可能な第１蓄電装置８０１が接続されている。第１蓄電装置８０１は、例えば、走行車両２に設置されたバッテリであり、第２発電機８００で発電した電力を蓄電する。第２発電機８００及び第１蓄電装置８０１は、電力ラインＬ１を介して走行車両２に設けられた電装品８０５に接続されている。電装品８０５は、第２発電機８００及び／又は第１蓄電装置８０１の電力によって作動する部品であり、走行車両２等を制御するＣＰＵ等の制御装置、様々な状態を検出するセンサ、油圧アクチュエータ等を作動させる電磁弁、モニタ等の表示装置等である。

なお、電力ラインＬ１には、イグニッションスイッチ８０２が設けられている。イグニッションスイッチ８０２をＯＮすると、第２発電機８００に第１蓄電装置８０１からの電力（励磁電流）が出力され、当該第２発電機８００が発電する。イグニッションスイッチ８０２をＯＦＦすると、第２発電機８００への励磁電流の出力が停止され、当該第２発電機８００の発電が停止する。

図３及び図６に示すように、第１発電機１５は、例えば、出力電圧が７５Ｖより低く（７５Ｖ未満）である発電機である。低電圧指令（ＬＶＤ：Low Voltage Directive）（2014/35/EU）では、直流７５Ｖ〜１５００Ｖの電圧範囲で使用する電気機器に対して、本規定に適合した安全性が要求されるが、第１発電機１５の出力電圧を７５Ｖより低くすることで、ＬＶＤで定められた電圧範囲よりも低く、より安全な電圧範囲で使用することができる。

また、第１発電機１５は、出力電圧が６０Ｖ以下であることが好ましい。出力電圧が６０Ｖ以下の第１発電機１５を使用することによって、絶縁対策を必要としない。また、安全性に優れており、消費電力を削減することもできる。さらに、第１発電機１５を小型化、軽量化することもできる。
第１発電機１５は、ロータ（回転子）７００と、ロータコイル（フィールドコイル）７０１と、レギュレータ７０２と、ステータコイル７０３と、整流部７０４とを有している。ロータ７００は、第１発電機１５のハウジングケースに回転自在に支持されていて、ＰＴＯ軸１９からの動力が分岐される動力分岐部２１の歯車２５４の回転動力によって回転する。

ロータコイル７０１は、回転側のコイルであって、ロータ７００に巻き回されたコイルである。レギュレータ７０２は、例えば、複数のスイッチング素子を有するＩＣチップで構成され、ロータコイル７０１に励磁する励磁電流を制御する。ステータコイル７０３は、固定側の３相のコイルであって、ハウジングケース内において、ロータコイル７０１の外側に設けられている。ステータコイル７０３は、ロータコイル７０１に励磁電流が付加された状態でロータコイル７０１が回転すると、三相交流の誘導起電力を発生して発電をする。整流部７０４は、ダイオード等から構成されていて、ロータコイル７０１で発生した三相交流の誘導起電力を整流する。

図６に示すように、第１発電機１５は、ロータコイル７０１に励磁する励磁電流を入力する入力端子７１０が設けられている。第１発電機１５の入力端子７１０には、ケーブル等を介して変換装置７２０が接続されている。変換装置７２０は、作業装置３で消費されなかった余剰電力をロータコイル７０１に付加する励磁電流に変換する装置である。
変換装置７２０は、第１入力端子７１１と、第２入力端子７１２と、出力端子７１３とを有している。第１入力端子７１１は、走行車両２側に設けられた電力ラインＬ１が接続されている。第２入力端子７１２は、余剰電流が入力される端子であって、当該第２入力端子７１２には、例えば、インバータ２２及びモータ２３のいずれかに接続された電力ラインＬ２が接続されている。出力端子７１３には、当該出力端子７１３と入力端子７１０とを接続する電力ラインＬ３が接続されている。

変換装置７２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１と、第１スイッチ７２２とを有している。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１は、入力された電力を励磁電流に変換して、変換した励磁電流（変換励磁電流）を出力端子７１３に接続された電力ラインＬ４に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１は、例えば、発電に必要な励磁電流として定格励磁電流が定められている場合に、当該変換電流を定格励磁電流に設定する。

第１スイッチ７２２は、リレースイッチ、半導体スイッチ等で構成されている。第１スイッチ７２２は、電力ラインＬ５、Ｌ６を介して第１入力端子７１１及び第２入力端子７１２に接続されている。第１スイッチ７２２は、第１位置７２２ａと、第２位置７２２ｂとに切り換え可能である。第１位置７２２ａは、走行車両２側から第１入力端子７１１に入力された電力をＤＣ／ＤＣコンバータ７２１に出力する位置である。第２位置７２２ｂは、作業装置３側から第２入力端子７１２に入力された余剰電流をＤＣ／ＤＣコンバータ７２１に出力する位置である。

第１スイッチ７２２の切換は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１又はＤＣ／ＤＣコンバータ７２１とは別に変換装置７２０に設けられたコントローラ（図示省略）により行う。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１及びコントローラのいずれかは、第２入力端子７１２に入力された電流（余剰電流）を監視する。第１発電機１５の発電が停止していて、余剰電流が零である場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１及びコントローラのいずれかは、第１スイッチ７２２を第１位置７２２ａに切り換える。具体的には、イグニッションスイッチ８０２がＯＦＦである場合は、エンジン１１が始動しておらず、ロータ７００が回転することがないため、第１発電機１５は発電停止中であることから、第１スイッチ７２２は、第１位置７２２ａで保持されている。

このような状態から、イグニッションスイッチ８０２をＯＮすると、エンジン１１が始動してロータ７００の回転が開始する。また、イグニッションスイッチ８０２をＯＮすると、第２発電機８００で発電した電力及び第１蓄電装置８０１の電力（車両側電力）は、第１電力ラインＬ１、電力ラインＬ５及び第１スイッチ７２２を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１に入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１に車両側電力が入力されると、当該ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１は、車両側電力をロータコイル７０１の励磁に必要な励磁電流に変え、当該ロータコイル７０１には励磁電流が出力される。これにより、第１発電機１５は発電する。

ここで、第１発電機１５において、エンジン１１の回転数（ロータ７００の回転数）が所定の回転数に達すると、第１発電機１５による発電量が、作業装置３［モータ２３（第１モータ２３１、第２モータ２３２］の回転に必要な必要発電量に達する。第１発電機１５による発電量（発電電力）が必要発電量を超えると、作業装置３（モータ２３）で消費されなかった余剰電力は、電力ラインＬ２を介して変換装置７２０に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１及びコントローラのいずれかは、余剰電流が変換装置７２０に供給されると、第１スイッチ７２２を第２位置７２２ｂに切り換える。即ち、第１スイッチ７２２は、第１発電機１５の発電中に第２位置７２２ｂに切り換えられる。

これによれば、作業装置３（モータ２３）で消費されなかった余剰電力が、電力ラインＬ６及び第１スイッチ７２２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ７２１に入力される。余剰電力が入力されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１は、余剰電力をロータコイル７０１の励磁電流に変えて、電力ラインＬ４、Ｌ３に出力する。余剰電力により得られた励磁電流が、第１入力端子７１０を経てレギュレータ７０２に入力され、ロータコイル７０１は、余剰電力により得られた励磁電流により励磁される。つまり、第１スイッチ７２２が第２位置７２２ｂに切り換えられた場合は、車両側電力ではなく余剰電力によって、ロータコイル７０１に励磁電流が付与される。

なお、第１スイッチ７２２は、第１発電機１５の発電中であって余剰電力が予め定められた予定電力未満である場合には、第１位置７２２ａに切り換わり、余剰電力が予定電力以上である場合には、第２位置７２２ｂに切り換えてもよい。詳しくは、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１及びコントローラのいずれかは、予定電力を記憶している。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１及びコントローラのいずれかは、監視している余剰電力が予定電力以上になった場合、第１スイッチ７２２を第２位置７２２ｂに切り換え、監視している余剰電流が予定電力未満になった場合、第１スイッチ７２２を第１位置７２２ａに切り換える。

作業機１は、ＰＴＯ軸１９からの動力により回転するロータ７００と、ロータ７００に設けられたロータコイル７０１と、ロータコイル７０１に励磁電流が付加された場合に発電を行うステータコイル７０３とを有する第１発電機１５と、第１発電機１５で発電した電力によって作動する作業装置３と、作業装置３で消費されなかった余剰電力をロータコイル７０１に付加する励磁電流に変換する変換装置７２０と、を備えている。これによれば、第１発電機１５で発電した電力のうち、作業装置３で消費されなかった余剰電力を励磁電流に変換して、変換後の励磁電流をロータコイル７０１に付加することができる。したがって、第１発電機１５によって発電を行う場合に、例えば、トラクタ等の走行車両側から励磁電流のための電力を取らなくても発電することができ、走行車両側の負担を軽減することができる。

作業機１は、原動機１１の動力によって発電する第２発電機８００と、第２発電機８００で発電した電力を蓄電可能な第１蓄電装置８０１とを有し、且つ作業装置３を牽引する走行車両２を備え、変換装置７２０は、入力された電力を励磁電流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ７２１と、第２発電機８００及び第１蓄電装置８０１のいずれかの電力をＤＣ／ＤＣコンバータ７２１に出力する第１位置７２２ａと余剰電流をＤＣ／ＤＣコンバータ７２１に出力する第２位置７２２ｂとに切換可能な第１スイッチ７２２と、を有している。これによれば、第２発電機８００で発電した電力を用いてＤＣ／ＤＣコンバータ７２１によって励磁電流（第１励磁電流）を生成したり、第１発電機１５で発電した電力のうち余剰電力を用いてＤＣ／ＤＣコンバータ７２１によって励磁電流（第２励磁電流）を生成することができる。また、第１励磁電流及び第２励磁電流の生成を第１スイッチ７２２で切り換えることができる。

作業機１は、第１スイッチ７２２は、第１発電機１５の発電停止時に第１位置７２２ａに切り換え、第１発電機１５の発電中に第２位置７２２ｂに切り換える。これによれば、第１発電機１５の発電停止時には、第１励磁電流によって発電を開始する一方で、発電を行った後は、第２励磁電流によって発電を継続することができる。
第１スイッチ７２２は、第１発電機１５の発電中であって余剰電力が予め定められた予定電力未満である場合に第１位置７２２ａに切り換え、予定電力以上である場合に第２位置７２２ｂに切り換える。これによれば、第１発電機１５が発電した電力のうち、余剰電力が定電力未満である場合には、第１励磁電流によって発電を行い、余剰電力が定電力以上である場合には、第２励磁電流によって発電を行うことができる。
［第２実施形態］
図７は、第２実施形態における作業機の発電システムの変形例を示している。第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成は説明を省略する。第２実施形態における作業機の発電システムも作業機が備えているものとして説明を進める。

図７に示すように、作業機の発電システムは、変換装置８５０を備えている。変換装置８５０は、上述した実施形態で示した変換装置７２０とは異なり、走行車両２の電力ラインＬ１は接続されていない。一方で、変換装置８５０は、変換装置７２０と同様に、電源ラインＬ２等を介して作業装置３には接続されている。変換装置８５０も変換装置７２０と同様に、作業装置３で消費されなかった余剰電力をロータコイル７０１に付加する励磁電流に変換する装置である。

変換装置８５０は、第２入力端子７１２と、出力端子７１３とを有している。第２入力端子７１２及び出力端子７１３の構成は、第１実施形態と同様である。
変換装置８５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０と、第２蓄電装置８７０と、第２スイッチ８８０とを有している。ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０は、入力された電力を励磁電流に変換して、変換した励磁電流（変換励磁電流）を電力ラインＬ４に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０は、例えば、発電に必要な励磁電流として定格励磁電流が定められている場合に、当該変換電流を定格励磁電流に設定する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０は、余剰電力が大きく、励磁電流の生成に余裕がある場合には、電力ラインＬ８に余剰電力を出力する。

第２蓄電装置８７０は、例えば、バッテリである。第２蓄電装置８７０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０に接続された電力ラインＬ８に接続されていて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０から出力された余剰電力を蓄電可能である。なお、図７に示すように、電力ラインＬ８に充電用の充電器を接続してもよいが、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０が充電用の充電器を兼用してもよい。

第２スイッチ８８０は、リレースイッチ、半導体スイッチ等で構成されている。第２スイッチ８８０は、電力ラインＬ６を介して第２入力端子７１２に接続されている。また、第２スイッチ８８０は、電力ラインＬ９を介して第２蓄電装置８７０に接続されている。したがって、第２スイッチ８８０には、第２蓄電装置８７０に蓄電された余剰電力が供給可能である。

第２スイッチ８８０は、第３位置８８０ａと、第４位置８８０ｂとに切り換え可能である。第３位置８８０ａは、第２蓄電装置８７０の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ８６０に出力する位置である。第４位置８８０ｂは、作業装置３側から第２入力端子７１２に入力された余剰電流をＤＣ／ＤＣコンバータ８６０に出力する位置である。
第２スイッチ８８０の切換は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０又はＤＣ／ＤＣコンバータ８６０とは別に変換装置８５０に設けられたコントローラ（図示省略）により行う。ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０及びコントローラのいずれかは、第２入力端子７１２に入力された電流（余剰電流）を監視する。第１発電機１５の発電が停止していて、余剰電流が零である場合（第１発電機１５は発電停止中である場合）、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０及びコントローラのいずれかは、第２スイッチ８８０を第３位置８８０ａに保持する。したがって、第２蓄電装置８７０の電力は、電力ラインＬ９を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０に供給され、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０に供給された電力は、励磁電流に変換されて、電力ラインＬ４に出力される。つまり、ロータコイル７０１は、第２蓄電装置８７０で蓄電された余剰電力により得られた励磁電流により励磁される。

このような状態から、イグニッションスイッチ８０２をＯＮすると、エンジン１１が始動してロータ７００の回転が開始し、第１発電機１５は発電する。第１発電機１５において、エンジン１１の回転数（ロータ７００の回転数）が所定の回転数に達すると、第１発電機１５による発電量が、作業装置３［モータ２３（第１モータ２３１、第２モータ２３２］の回転に必要な必要発電量に達する。第１発電機１５による発電量（発電電力）が必要発電量を超えると、作業装置３（モータ２３）で消費されなかった余剰電力は、電力ラインＬ２を介して変換装置８５０に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０及びコントローラのいずれかは、余剰電流が変換装置８５０に供給されると、第２スイッチ８８０を第４位置８８０ｂに切り換える。即ち、第２スイッチ８８０は、第１発電機１５の発電中に第４位置８８０ｂに切り換えられる。

これによれば、作業装置３（モータ２３）で消費されなかった余剰電力が、電力ラインＬ６及び第２スイッチ８８０を介してＤＣ／ＤＣコンバータ８６０に入力される。余剰電力が入力されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０は、余剰電力をロータコイル７０１の励磁電流に変えて、電力ラインＬ４に出力する。余剰電力により得られた励磁電流は、ロータコイル７０１に励磁される。また、作業装置３の余剰電力が大きい場合には、余剰電力が電力ラインＬ８にも出力され、第２蓄電装置８７０に余剰電力を蓄電することができる。

なお、第２スイッチ８８０は、第１発電機１５の発電中であって余剰電力が予め定められた予定電力未満である場合には、第３位置８８０ａに切り換わり、余剰電力が予定電力以上である場合には、第４位置８８０ｂに切り換えてもよい。詳しくは、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０及びコントローラのいずれかは、予定電力を記憶している。ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０及びコントローラのいずれかは、監視している余剰電力が予定電力以上になった場合、第２スイッチ８８０を第４位置８８０ｂに切り換え、監視している余剰電流が予定電力未満になった場合、第２スイッチ８８０を第３位置８８０ａに切り換える。

また、図８に示すように、電力ラインＬ９にイグニッションスイッチ８０２と連動する連動スイッチ８８５を設けてもよい。連動スイッチ８８５は、イグニッションスイッチ８０２がＯＦＦである場合、ＯＦＦであり、第２スイッチ８８０が第３位置８８０ａであってもＤＣ／ＤＣコンバータ８６０に第２蓄電装置８７０に蓄電された余剰電力は供給されない。また、連動スイッチ８８５は、イグニッションスイッチ８０２がＯＮである場合、ＯＮであり、第２スイッチ８８０が第３位置８８０ａである場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６０に第２蓄電装置８７０に蓄電された余剰電力が供給される。このように、連動スイッチ８８５を設けることで、第２蓄電装置８７０の電力消費を抑えることができる。

変換装置８５０は、入力された電力を励磁電流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ８６０と、余剰電力を蓄電可能な第２蓄電装置８７０と、第２蓄電装置８７０の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ８６０に出力する第３位置８８０ａと余剰電流をＤＣ／ＤＣコンバータ８６０に出力する第４位置８８０ｂとに切換可能な第２スイッチ８８０と、を有している。これによれば、余剰電力を第２蓄電装置８７０に蓄電することができ、第２蓄電装置８７０に蓄電した電力（余剰電力）を用いて励磁電流（第３励磁電流）を生成することができる。第１発電機１５で発電中の余剰電流で励磁電流（第２励磁電流）を生成するか、第２蓄電装置８７０で蓄電した電力で励磁電流（第３励磁電流）を生成するかを第２スイッチ８８０で切り換えることができる。

第２スイッチ８８０は、第１発電機の発電停止時に第３位置８８０ａに切り換え、第１発電機の発電中に第４位置８８０ｂに切り換える。これによれば、第１発電機１５の発電停止時には、第３励磁電流によって発電を開始する一方で、発電を行った後は、第２励磁電流によって発電を継続することができる。
第２スイッチ８８０は、第１発電機の発電中であって余剰電力が予め定められた予定電力未満である場合に第３位置８８０ａに切り換え、予定電力以上である場合に第４位置８８０ｂに切り換える。これによれば、第１発電機１５が発電した電力のうち、余剰電力が定電力未満である場合には、第３励磁電流によって発電を行い、余剰電力が定電力以上である場合には、第２励磁電流によって発電を行うことができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 作業機
２ 走行車両
３ 作業装置
１１ 原動機
１５ 第１発電機
３２ 散布部
３２１ 第１散布部
３２２ 第２散布部
４０ 回転体（ディスク）
４１０ 第１回転体
４２０ 第２回転体
７００ ロータ（回転子）
７０１ ロータコイル（フィールドコイル）
７０２ レギュレータ
７０３ ステータコイル
７１０ 入力端子
７１１ 第１入力端子
７１２ 第２入力端子
７１３ 出力端子
７２０ 変換装置
７２１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７２２ 第１スイッチ
７２２ａ 第１位置
７２２ｂ 第２位置
８００ 第２発電機
８０１ 第１蓄電装置
８５０ 変換装置
８６０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
８７０ 第２蓄電装置
８８０ 第２スイッチ
８８０ａ 第３位置
８８０ｂ 第４位置

Claims (10)

1. ＰＴＯ軸からの動力により回転するロータと、前記ロータに設けられたロータコイルと、前記ロータコイルに励磁電流が付加された場合に発電を行うステータコイルとを有する第１発電機と、
   前記第１発電機で発電した電力によって作動する作業装置と、
   前記作業装置で消費されなかった余剰電力を前記ロータコイルに付加する励磁電流に変換する変換装置と、
   を備えている作業機。
2. 原動機の動力によって発電する第２発電機と、前記第２発電機で発電した電力を蓄電可能な第１蓄電装置とを有し、且つ前記作業装置を牽引する走行車両を備え、
   前記変換装置は、
   入力された電力を前記励磁電流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記第２発電機及び前記第１蓄電装置のいずれかの電力を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力する第１位置と前記余剰電流を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力する第２位置とに切換可能な第１スイッチと、
   を有している請求項１に記載の作業機。
3. 前記第１スイッチは、前記第１発電機の発電停止時に前記第１位置に切り換え、前記第１発電機の発電中に前記第２位置に切り換える請求項２に記載の作業機。
4. 前記第１スイッチは、前記第１発電機の発電中であって前記余剰電力が予め定められた予定電力未満である場合に前記第１位置に切り換え、前記予定電力以上である場合に前記第２位置に切り換える請求項２に記載の作業機。
5. 前記変換装置は、
   入力された電力を前記励磁電流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記余剰電力を蓄電可能な第２蓄電装置と、
   前記第２蓄電装置の電力を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力する第３位置と前記余剰電流を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力する第４位置とに切換可能な第２スイッチと、
   を有している請求項１に記載の作業機。
6. 前記第２スイッチは、前記第１発電機の発電停止時に前記第３位置に切り換え、前記第１発電機の発電中に前記第４位置に切り換える請求項５に記載の作業機。
7. 前記第２スイッチは、前記第１発電機の発電中であって前記余剰電力が予め定められた予定電力未満である場合に前記第３位置に切り換え、前記予定電力以上である場合に前記第４位置に切り換える請求項５に記載の作業機。
8. 前記作業装置は、播種装置及び散布装置のいずれかである請求項１〜７のいずれかに記載の作業機。
9. 前記走行車両は、トラクタであり、前記作業装置は、播種装置及び散布装置のいずれかである請求項２〜４のいずれかに記載の作業機。
10. 前記第１発電機は、出力電圧が６０Ｖ以下である請求項１〜９のいずれかに記載の作業機。

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