JP5410002B2 - Lifting magnet control system - Google Patents

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本発明は、リフティングマグネット制御システムに関するものである。   The present invention relates to a lifting magnet control system.

リフティングマグネットは、建設作業等において鉄片などの吊荷を持ち上げて運搬するために用いられ、油圧ショベルといった車両のアームの先端に装備されている。リフティングマグネットを使用する際には、或る向きに電流を流してリフティングマグネットを励磁し、吊荷を吸着させて持ち上げる。そして、吊荷を釈放する際には、逆向きに電流を流してリフティングマグネットを消磁する。   Lifting magnets are used to lift and carry suspended loads such as iron pieces in construction work and the like, and are installed at the tip of a vehicle arm such as a hydraulic excavator. When using a lifting magnet, current is passed in a certain direction to excite the lifting magnet, and the suspended load is attracted and lifted. Then, when releasing the suspended load, the lifting magnet is demagnetized by passing a current in the opposite direction.

このような励磁電流および釈放電流をリフティングマグネットに供給するための従来のシステム構成を図7に示す。同図に示すリフティングマグネット制御システム100は、誘導交流発電機102と、誘導交流発電機102から出力される交流電力を直流電力に変換する直流変換部104と、直流変換部104から出力された直流電力の向きを制御しつつマグネット106へ供給するHブリッジ回路108と、マグネット106に蓄えられたエネルギを回生するための大容量コンデンサ116とを備えている。また、リフティングマグネット制御システム100は、誘導交流発電機102から出力される交流電圧を該発電機102の界磁電流を制御することにより調整する自動電圧調整器(AVR:Automatic Voltage Regulator)110と、Hブリッジ回路108を駆動するブリッジドライバ112へ供給される直流電源電圧を誘導発電機102からの交流電圧より生成する電源モジュール114とを更に備えている。この制御システム100が車両に搭載される場合、該車両はエンジンにより駆動される油圧ポンプ、及び該油圧ポンプにより駆動される油圧モータを備えており、誘導発電機102は、この油圧モータによって駆動される。   FIG. 7 shows a conventional system configuration for supplying such excitation current and release current to the lifting magnet. The lifting magnet control system 100 shown in FIG. 1 includes an induction AC generator 102, a DC conversion unit 104 that converts AC power output from the induction AC generator 102 into DC power, and a DC output that is output from the DC conversion unit 104. An H bridge circuit 108 that supplies power to the magnet 106 while controlling the direction of electric power, and a large-capacity capacitor 116 for regenerating energy stored in the magnet 106 are provided. The lifting magnet control system 100 includes an automatic voltage regulator (AVR) 110 that adjusts the AC voltage output from the induction AC generator 102 by controlling the field current of the generator 102; And a power supply module 114 that generates a DC power supply voltage supplied to the bridge driver 112 that drives the H-bridge circuit 108 from an AC voltage from the induction generator 102. When the control system 100 is mounted on a vehicle, the vehicle includes a hydraulic pump driven by an engine and a hydraulic motor driven by the hydraulic pump, and the induction generator 102 is driven by the hydraulic motor. The

特許文献1には、リフティングマグネットを装備した自走式作業機械が開示されている。この自走式作業機械は、前述したリフティングマグネット制御システム100と同様のシステムを備えている。なお、この自走式作業機械においては、発電機から出力された交流電圧を、トランジスタおよび発電機のリーケージインダクタンスを利用したチョッパ制御方式により調整している。
特開2004−299818号公報
Patent Document 1 discloses a self-propelled working machine equipped with a lifting magnet. This self-propelled working machine includes a system similar to the lifting magnet control system 100 described above. In this self-propelled working machine, the AC voltage output from the generator is adjusted by a chopper control method using the leakage inductance of the transistor and the generator.
JP 2004-299818 A

昨今、建設現場等においては油圧ショベルの後端旋回半径をより小さくすることが求められており、また、運転室からの視認性の向上も求められている。従って、油圧ショベルの運転室の後方に搭載されることが多いリフティングマグネット駆動システムには、更なる小型化が望まれている。本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、リフティングマグネットを装備した車両に搭載され、より小型化が可能なリフティングマグネット駆動システムを提供することを目的とする。   Recently, in construction sites and the like, it is required to make the rear end turning radius of the hydraulic excavator smaller, and also to improve the visibility from the cab. Therefore, further downsizing is desired for a lifting magnet drive system that is often mounted behind the cab of a hydraulic excavator. The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a lifting magnet drive system that is mounted on a vehicle equipped with a lifting magnet and can be further reduced in size.

上記した課題を解決するために、本発明によるリフティングマグネット制御システムは、リフティングマグネットを装備した車両に搭載されるリフティングマグネット制御システムであって、永久磁石同期発電機と、永久磁石同期発電機から供給された交流電力を直流電力へ変換し、該直流電力を正側出力端と負側出力端との間に提供する直流変換部と、複数のトランジスタを含んで構成され、直流電力の向きを制御してリフティングマグネットへ該直流電力を供給するHブリッジ回路部と、正側出力端と負側出力端との間に電気的に接続され、直流電力の向きが切り替わる際にリフティングマグネットに蓄積されたエネルギを吸収する抵抗器と、抵抗器と直列に接続されたスイッチ素子と、抵抗器及びスイッチ素子に対して並列に接続された容量素子と、スイッチ素子における導通状態を制御する制御部と、正側出力端とHブリッジ回路部とを互いに接続する第1の配線と、負側出力端とHブリッジ回路部とを互いに接続する第2の配線とを備え、スイッチ素子及び抵抗器が、第1の配線と第2の配線との間に電気的に接続されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a lifting magnet control system according to the present invention is a lifting magnet control system mounted on a vehicle equipped with a lifting magnet, and is supplied from a permanent magnet synchronous generator and a permanent magnet synchronous generator. DC power is converted to DC power and the DC power is provided between the positive output terminal and the negative output terminal, and a plurality of transistors are included to control the direction of the DC power. The H bridge circuit section that supplies the DC power to the lifting magnet is electrically connected between the positive output terminal and the negative output terminal, and is stored in the lifting magnet when the direction of the DC power is switched. a resistor for absorbing the energy, resistor and a switch connected elements in series, connected in parallel to the resistor and a switch element The capacitive element, the control unit that controls the conduction state in the switch element, the first wiring that connects the positive output terminal and the H bridge circuit unit to each other, and the negative output terminal and the H bridge circuit unit are connected to each other. And a switch element and a resistor are electrically connected between the first wiring and the second wiring .

このリフティングマグネット制御システムは、発電機として、永久磁石(PM:Permanent Magnet)同期発電機を備えている。PM同期発電機は、界磁に永久磁石を用いるので発電効率が高く、同じ定格出力を有する誘導発電機と比較して小型に構成することができる。従って、リフティングマグネット制御システムの小型化に寄与できる。   This lifting magnet control system includes a permanent magnet (PM) synchronous generator as a generator. Since the PM synchronous generator uses a permanent magnet for the field, the power generation efficiency is high, and the PM synchronous generator can be made smaller than an induction generator having the same rated output. Therefore, it can contribute to size reduction of the lifting magnet control system.

ここで、例えば図7に示した従来のシステムにおいて単に誘導発電機をPM同期発電機に換装すると、次の問題点が生じる。すなわち、油圧ショベルなどの車両においては、エンジン回転数が増加すると油圧が上昇し、油圧モータによって駆動される発電機の回転数も増加する。誘導発電機では回転数の増加に対し界磁電流を減少させて出力電圧を抑えることができるが、PM同期発電機では界磁の大きさを調整できないので出力電圧が回転数に比例して上昇してしまう。しかし、図7に示したシステムでは、エネルギ回生用の大容量コンデンサ116がこの電圧に耐えられず、回転数が制限されてしまうので、実用に供することは難しい。   Here, for example, if the induction generator is simply replaced with a PM synchronous generator in the conventional system shown in FIG. 7, the following problems arise. That is, in a vehicle such as a hydraulic excavator, when the engine speed increases, the hydraulic pressure increases, and the rotational speed of the generator driven by the hydraulic motor also increases. With an induction generator, the output voltage can be suppressed by decreasing the field current as the rotational speed increases, but with the PM synchronous generator, the field voltage cannot be adjusted, so the output voltage increases in proportion to the rotational speed. Resulting in. However, in the system shown in FIG. 7, the large-capacitance capacitor 116 for energy regeneration cannot withstand this voltage, and the rotational speed is limited, so that it is difficult to put it to practical use.

これに対し、上記したリフティングマグネット制御システムにおいては、直流電力の向きが切り替わる際にリフティングマグネットに蓄積されたエネルギを抵抗器によって吸収している。これにより、発電機の出力電圧の増加による影響を低減できるので、発電機としてPM同期発電機を用いることが可能となり、また、特許文献1記載のチョッパ制御回路といった電圧調整手段を削減でき、リフティングマグネット制御システムを好適に小型化できる。また、PM同期発電機を用いることによって、図7に示した自動電圧調整器を削減でき、システムを更に簡素化できる。   On the other hand, in the above-described lifting magnet control system, the energy stored in the lifting magnet is absorbed by the resistor when the direction of the DC power is switched. As a result, the influence of an increase in the output voltage of the generator can be reduced, so that a PM synchronous generator can be used as the generator, and voltage adjusting means such as a chopper control circuit described in Patent Document 1 can be reduced. The magnet control system can be suitably downsized. Moreover, by using a PM synchronous generator, the automatic voltage regulator shown in FIG. 7 can be reduced, and the system can be further simplified.

また、このリフティングマグネット制御システムは、次のように動作できる。すなわち、励磁電流が停止されてリフティングマグネットに蓄積エネルギが生じると、スイッチ素子を制御部が導通させるまでの時間、蓄積エネルギによる電流が容量素子へ流れる。そして、制御部によってスイッチ素子が導通すると、蓄積エネルギによる電流の殆どが抵抗器によって消費される。このように、上記したリフティングマグネット制御システムによれば、直流電力の向きが切り替わる際にリフティングマグネットに蓄積されたエネルギを好適に吸収できる。 In addition, lifting magnet control system of this is, can operate in the following manner. That is, when the exciting current is stopped and accumulated energy is generated in the lifting magnet, the current due to the accumulated energy flows to the capacitive element for a time until the control unit is made conductive by the switch element. When the switch element is turned on by the control unit, most of the current due to the stored energy is consumed by the resistor. Thus, according to the above-described lifting magnet control system, the energy accumulated in the lifting magnet can be suitably absorbed when the direction of the DC power is switched.

また、リフティングマグネット制御システムは、抵抗器、スイッチ素子、及び容量素子を含む回路部分とHブリッジ回路部との間に流れる電流の向き及び大きさを測定する電流測定部、並びに正側出力端と負側出力端との間の電位差を測定する電位差測定部のうち少なくとも一方の測定部を更に備え、制御部は、電流の向き及び大きさ、並びに電位差のうち少なくとも一方の測定結果に基づいて、スイッチ素子における導通状態を制御することを特徴としてもよい。これにより、蓄積エネルギによる電流の発生タイミングや解消タイミングを精度良く知ることができるので、容量素子の両端電圧が過大となる前に、制御部がスイッチ素子を導通させて蓄積エネルギによる電流を抵抗器へ流すことができる。   In addition, the lifting magnet control system includes a current measuring unit that measures the direction and magnitude of a current flowing between a circuit portion including a resistor, a switch element, and a capacitive element, and an H bridge circuit unit, and a positive output terminal. It further includes at least one measurement unit of a potential difference measurement unit that measures a potential difference with the negative output terminal, and the control unit is based on the measurement result of at least one of the direction and magnitude of the current and the potential difference, It is good also as controlling the conduction state in a switch element. As a result, the generation timing and cancellation timing of the current due to the stored energy can be accurately known, so that the control unit makes the switch element conductive before the voltage across the capacitor element becomes excessive, and the current due to the stored energy is Can be flowed to.

本発明によれば、リフティングマグネットを装備した車両に搭載され、より小型化が可能なリフティングマグネット駆動システムを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lifting magnet drive system which is mounted in the vehicle equipped with the lifting magnet and can be reduced in size can be provided.

以下、添付図面を参照しながら本発明によるリフティングマグネット制御システムの実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明において、トランジスタとはバイポーラ型トランジスタ及び電界効果トランジスタ(FET)の双方を含むものとする。トランジスタがFETである場合、ベースをゲート、コレクタをドレイン、エミッタをソースとそれぞれ読み替えるものとする。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a lifting magnet control system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the following description, a transistor includes both a bipolar transistor and a field effect transistor (FET). When the transistor is an FET, the base is read as the gate, the collector as the drain, and the emitter as the source.

図1は、本実施形態に係るリフティングマグネット制御システムが搭載される作業機械であるリフティングマグネット車両の構成を示す斜視図である。図1に示すように、リフティングマグネット車両(以下、マグネット車両)1は、油圧ショベル(ベースマシン)のアーム12の先端に、鋼材などの吊荷90を磁力により吸着して捕獲するリフティングマグネット(以下、マグネット)10を搭載して構成されている。また、マグネット車両1は、マグネット10の位置や励磁動作および釈放動作を操作する操作者を収容する運転室14を備えている。   FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of a lifting magnet vehicle that is a work machine on which the lifting magnet control system according to the present embodiment is mounted. As shown in FIG. 1, a lifting magnet vehicle (hereinafter referred to as a magnet vehicle) 1 is a lifting magnet (hereinafter referred to as a lifting magnet) that attracts and captures a suspended load 90 such as a steel material by a magnetic force at the tip of an arm 12 of a hydraulic excavator (base machine). , Magnet) 10 is mounted. Further, the magnet vehicle 1 includes a cab 14 for accommodating an operator who operates the position of the magnet 10, the excitation operation, and the release operation.

マグネット車両1に搭載されたリフティングマグネット制御システム(以下、マグネット制御システム)2は、マグネット10に電力を供給するマグネット制御盤3と、マグネット制御盤3に三相交流電力を供給するPM同期発電機4と、マグネット制御盤3に直流電源電圧を供給するバッテリー(蓄電池)5とを備えている。マグネット車両1は、該車両1のエンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプからの油圧により駆動される油圧モータとを搭載しており、PM同期発電機4は、この油圧モータによって駆動される。   A lifting magnet control system (hereinafter referred to as a magnet control system) 2 mounted on the magnet vehicle 1 includes a magnet control panel 3 that supplies power to the magnet 10 and a PM synchronous generator that supplies three-phase AC power to the magnet control panel 3. 4 and a battery (storage battery) 5 for supplying a DC power supply voltage to the magnet control panel 3. The magnet vehicle 1 is equipped with a hydraulic pump driven by the engine of the vehicle 1 and a hydraulic motor driven by the hydraulic pressure from the hydraulic pump, and the PM synchronous generator 4 is driven by the hydraulic motor. The

図2は、本実施形態によるマグネット制御システム2の構成を示すブロック図である。マグネット制御システム2は、上述したようにマグネット制御盤3、PM同期発電機4、及びバッテリー5を備えている。マグネット制御盤3は、マグネット駆動回路31およびブリッジドライバ32を有しており、マグネット駆動回路31はPM同期発電機4からの三相交流電源電圧VAC1〜VAC3を受け、ブリッジドライバ32はバッテリー5から直流電源電圧VBATを受ける。マグネット駆動回路31は、マグネット10に電力(励磁電流I、釈放電流I)を供給する回路であり、マグネット10を流れる電流の向きを制御するHブリッジ回路部を含む。ブリッジドライバ32はこのHブリッジ回路部を駆動する回路であり、直流電源電圧VBATは一定(例えばDC24V)である。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the magnet control system 2 according to the present embodiment. As described above, the magnet control system 2 includes the magnet control panel 3, the PM synchronous generator 4, and the battery 5. The magnet control panel 3 has a magnet drive circuit 31 and a bridge driver 32. The magnet drive circuit 31 receives the three-phase AC power supply voltages V AC1 to V AC3 from the PM synchronous generator 4, and the bridge driver 32 is a battery. 5 receives DC power supply voltage VBAT . The magnet drive circuit 31 is a circuit that supplies power (excitation current I 1 , release current I 2 ) to the magnet 10, and includes an H bridge circuit unit that controls the direction of the current flowing through the magnet 10. The bridge driver 32 is a circuit that drives the H-bridge circuit unit, and the DC power supply voltage V BAT is constant (for example, DC 24V).

図3は、マグネット駆動回路31の構成を示す回路図である。同図を参照すると、マグネット駆動回路31は、直流変換部33、Hブリッジ回路部34、エネルギ吸収部35、制御部36、電流測定部37、及び電位差測定部38を備える。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the magnet drive circuit 31. Referring to the figure, the magnet drive circuit 31 includes a DC conversion unit 33, an H bridge circuit unit 34, an energy absorption unit 35, a control unit 36, a current measurement unit 37, and a potential difference measurement unit 38.

直流変換部33は、PM同期発電機4から供給された交流電源電圧VAC1〜VAC3を直流電源電圧VDCへ変換するための回路部分である。直流変換部33は、正側出力端33i及び負側出力端33jを有しており、生成した直流電源電圧VDCを正側出力端33iと負側出力端33jとの間に提供する。なお、正側出力端33i及び負側出力端33jのそれぞれは、リフティングマグネット10へ電力を供給するための配線である正側電源ライン33g及び負側電源ライン33hのそれぞれと電気的に接続されている。 The DC converter 33 is a circuit portion for converting the AC power supply voltages V AC1 to V AC3 supplied from the PM synchronous generator 4 into the DC power supply voltage V DC . The DC converter 33 has a positive output end 33i and a negative output end 33j, and provides the generated DC power supply voltage VDC between the positive output end 33i and the negative output end 33j. Each of the positive output terminal 33i and the negative output terminal 33j is electrically connected to the positive power supply line 33g and the negative power supply line 33h, which are wirings for supplying power to the lifting magnet 10. Yes.

本実施形態の直流変換部33は、6個のダイオード33a〜33fを含むブリッジ回路によって構成されており、三相全波整流を行う。直流変換部は、これ以外にも例えばサイリスタを用いた純ブリッジ回路や、ダイオード及びサイリスタを用いた混合ブリッジ回路によって構成されてもよい。直流変換部が純ブリッジ回路や混合ブリッジ回路によって構成される場合、サイリスタは、図示しない位相制御回路によって所定の制御角で位相制御される。   The DC converter 33 of the present embodiment is configured by a bridge circuit including six diodes 33a to 33f, and performs three-phase full-wave rectification. In addition to this, the DC conversion unit may be configured by, for example, a pure bridge circuit using a thyristor or a mixed bridge circuit using a diode and a thyristor. In the case where the DC conversion unit is configured by a pure bridge circuit or a mixed bridge circuit, the thyristor is phase-controlled at a predetermined control angle by a phase control circuit (not shown).

Hブリッジ回路部34は、マグネット10へ供給される電流の向きを制御するための回路部分である。Hブリッジ回路部34は、4つのトランジスタ34a〜34dと、該4つのトランジスタ34a〜34dそれぞれの電流端子間(コレクタ−エミッタ間またはソース−ドレイン間)に電気的に接続された4つのダイオード(整流素子)34e〜34hと、マグネット10へ電流を供給するための配線18a及び18bが接続される端子34i及び34jとを含むHブリッジ回路によって構成されている。   The H bridge circuit unit 34 is a circuit part for controlling the direction of the current supplied to the magnet 10. The H bridge circuit section 34 includes four transistors 34a to 34d and four diodes (rectifiers) electrically connected between current terminals (between the collector and the emitter or between the source and drain) of the four transistors 34a to 34d. (Elements) 34e to 34h and terminals 34i and 34j to which wires 18a and 18b for supplying current to the magnet 10 are connected.

具体的には、トランジスタ34aの一方の電流端子は正側電源ライン33gに電気的に接続されており、トランジスタ34aの他方の電流端子は端子34iに電気的に接続されている。トランジスタ34bの一方の電流端子は端子34iに電気的に接続されており、トランジスタ34bの他方の電流端子は負側電源ライン33hに電気的に接続されている。トランジスタ34cの一方の電流端子は正側電源ライン33gに電気的に接続されており、トランジスタ34cの他方の電流端子は端子34jに電気的に接続されている。トランジスタ34dの一方の電流端子は端子34jに電気的に接続されており、トランジスタ34dの他方の電流端子は負側電源ライン33hに電気的に接続されている。また、ダイオード34e〜34hのアノードは、それぞれトランジスタ34a〜34dの他方の電流端子に電気的に接続されており、ダイオード34e〜34hのカソードは、それぞれトランジスタ34a〜34dの一方の電流端子に電気的に接続されている。   Specifically, one current terminal of the transistor 34a is electrically connected to the positive power supply line 33g, and the other current terminal of the transistor 34a is electrically connected to the terminal 34i. One current terminal of the transistor 34b is electrically connected to the terminal 34i, and the other current terminal of the transistor 34b is electrically connected to the negative power supply line 33h. One current terminal of the transistor 34c is electrically connected to the positive power supply line 33g, and the other current terminal of the transistor 34c is electrically connected to the terminal 34j. One current terminal of the transistor 34d is electrically connected to the terminal 34j, and the other current terminal of the transistor 34d is electrically connected to the negative power supply line 33h. The anodes of the diodes 34e to 34h are electrically connected to the other current terminals of the transistors 34a to 34d, respectively, and the cathodes of the diodes 34e to 34h are electrically connected to one of the current terminals of the transistors 34a to 34d, respectively. It is connected to the.

各トランジスタ34a〜34dのベースはブリッジドライバ32(図2参照)と電気的に接続されており、各トランジスタ34a〜34dにおけるコレクタ−エミッタ間の導通状態は、ブリッジドライバ32から提供される制御電流Sa〜Sdによって制御される。例えば、トランジスタ34a及び34dのベース端子に制御電流Sa,Sdが提供されると、正方向の励磁電流Iが、トランジスタ34a、端子34i、マグネット10、端子34j、及びトランジスタ34dの順に流れる。また、トランジスタ34b及び34cのベース端子に制御電流Sb,Scが提供されると、逆方向の釈放電流(消磁電流)Iが、トランジスタ34c、端子34j、マグネット10、端子34i、及びトランジスタ34bの順に(すなわち、励磁電流Iとは逆向きに)流れる。 The bases of the transistors 34a to 34d are electrically connected to the bridge driver 32 (see FIG. 2). The conduction state between the collector and the emitter in each of the transistors 34a to 34d is a control current Sa provided from the bridge driver 32. Controlled by ~ Sd. For example, when the control current Sa to the base terminal of the transistor 34a and 34d, Sd are provided, the exciting current I 1 in the positive direction, the transistor 34a, the terminal 34i, the magnet 10, through the terminal 34j, and the order of the transistor 34d. The control current Sb to the base terminal of the transistor 34b and 34c, the Sc is provided, opposite the direction of release current (demagnetizing current) I 2 is, transistor 34c, the terminal 34j, magnet 10, the terminal 34i, and the transistor 34b sequentially flows (i.e., in the opposite direction to the exciting current I 1).

エネルギ吸収部35は、マグネット10への励磁電流Iが釈放電流Iへ切り替わる際にマグネット10に蓄積されたエネルギを吸収するための回路部分である。エネルギ吸収部35は、npn型のトランジスタ35a、ダイオード(整流素子)35b、抵抗器35c、及びコンデンサ(容量素子)35dを有する。なお、ダイオード35bは必要に応じて配置され、省略することも可能である。 The energy absorption part 35 is a circuit part for absorbing the energy accumulated in the magnet 10 when the excitation current I 1 to the magnet 10 is switched to the release current I 2 . The energy absorption unit 35 includes an npn transistor 35a, a diode (rectifier element) 35b, a resistor 35c, and a capacitor (capacitor element) 35d. The diode 35b is arranged as necessary and can be omitted.

トランジスタ35a及び抵抗器35cは、正側電源ライン33gと負側電源ライン33hとの間に電気的に接続されており、且つ互いに直列に接続されている。具体的には、トランジスタ35aのコレクタ端子が正側電源ライン33gに電気的に接続されており、トランジスタ35aのエミッタ端子が抵抗器35cの一端に電気的に接続されている。また、抵抗器35cの他端は、負側電源ライン33hに電気的に接続されている。トランジスタ35aのコレクタ端子及びエミッタ端子には、それぞれダイオード35bのカソード及びアノードが電気的に接続されている。トランジスタ35aのベース端子には、後述する制御部36から制御電流Seが提供され、この制御電流Seによってトランジスタ35aの導通状態が制御される。また、コンデンサ35dは、トランジスタ35a及び抵抗器35cに対して並列に接続されている。コンデンサ35dとしては、従来のエネルギ回生用の大容量コンデンサと比較して、その容量が格段に小さく、高耐圧のものが用いられる。   The transistor 35a and the resistor 35c are electrically connected between the positive power supply line 33g and the negative power supply line 33h, and are connected in series with each other. Specifically, the collector terminal of the transistor 35a is electrically connected to the positive power supply line 33g, and the emitter terminal of the transistor 35a is electrically connected to one end of the resistor 35c. The other end of the resistor 35c is electrically connected to the negative power supply line 33h. The cathode and anode of the diode 35b are electrically connected to the collector terminal and the emitter terminal of the transistor 35a, respectively. A control current Se is supplied from a control unit 36 described later to the base terminal of the transistor 35a, and the conduction state of the transistor 35a is controlled by the control current Se. The capacitor 35d is connected in parallel to the transistor 35a and the resistor 35c. As the capacitor 35d, a capacitor having a significantly smaller capacity and a higher withstand voltage is used as compared with a conventional large capacity capacitor for energy regeneration.

電流測定部37は、Hブリッジ回路部34とエネルギ吸収部35との間の正側電源ライン33gを通ってエネルギ吸収部35へ向かう電流の向き及び大きさを測定する。電流測定部37は、測定結果である電流の向き及び大きさを示す電流信号Siを制御部36へ提供する。電位差測定部38は、正側電源ライン33gと負側電源ライン33hとの間の電位差を測定するための回路部分である。電位差測定部38は、測定結果である電位差を示す電位差信号Svを制御部36へ提供する。なお、本実施形態のマグネット駆動回路31は電流測定部37及び電位差測定部38の双方を備えているが、マグネット駆動回路31は、電流測定部37及び電位差測定部38のうち一方のみを備えても良い。   The current measuring unit 37 measures the direction and magnitude of the current flowing toward the energy absorbing unit 35 through the positive power supply line 33g between the H bridge circuit unit 34 and the energy absorbing unit 35. The current measuring unit 37 provides the control unit 36 with a current signal Si indicating the direction and magnitude of the current as a measurement result. The potential difference measuring unit 38 is a circuit portion for measuring a potential difference between the positive power supply line 33g and the negative power supply line 33h. The potential difference measuring unit 38 provides the control unit 36 with a potential difference signal Sv indicating a potential difference as a measurement result. The magnet drive circuit 31 of the present embodiment includes both the current measurement unit 37 and the potential difference measurement unit 38, but the magnet drive circuit 31 includes only one of the current measurement unit 37 and the potential difference measurement unit 38. Also good.

制御部36は、電流信号Si及び電位差信号Svに基づいて、エネルギ吸収部35のトランジスタ35aにおける導通状態を制御する。制御部36は、Hブリッジ回路部34からエネルギ吸収部35へ向かう電流が生じたとき、或いは、電位差信号Svが所定値以上となったときに、制御電流Seを出力してトランジスタ35aのコレクタ−エミッタ間を導通させる。また、制御部36は、トランジスタ35aが導通している状況において、電流信号Siが所定値以下となったとき、或いは電位差信号Svが所定値以下となったときに、制御電流Seの出力を停止してトランジスタ35aのコレクタ−エミッタ間を不通にする。   The control unit 36 controls the conduction state in the transistor 35a of the energy absorbing unit 35 based on the current signal Si and the potential difference signal Sv. The control unit 36 outputs a control current Se when a current from the H-bridge circuit unit 34 to the energy absorption unit 35 is generated, or when the potential difference signal Sv is equal to or greater than a predetermined value. Conduction between emitters. In addition, the control unit 36 stops the output of the control current Se when the current signal Si becomes equal to or lower than a predetermined value or when the potential difference signal Sv becomes equal to or lower than the predetermined value in a state where the transistor 35a is conductive. Thus, the collector-emitter of the transistor 35a is disconnected.

ここで、マグネット制御盤3内部の部品配置について説明する。図4は、マグネット制御盤3の内部を示す側面図である。マグネット制御盤3は、金属製の筐体39を有しており、この筐体39の中に上述したマグネット駆動回路31及びブリッジドライバ32を内蔵している。同図において、Aは冷却ファン、Bはダイオードモジュール(この中に直流変換部33のダイオード33a〜33fが収められている)、Cはエネルギ吸収部35のトランジスタ35a、D,DはIGBTモジュール(この中にHブリッジ回路部34のトランジスタ34a〜34dが収められている)、Eはブリッジドライバ32を含むCPU基板、Fはエネルギ吸収部35の抵抗器35c、Gは制御部36を含む配線基板、H及びIはマグネット10への電流及び電圧を検出するための検出回路、Jは端子台である。そして、Kは自動電圧調整器を取り付けるためのスペースであり、本実施形態では何も設置されない。自動電圧調整器は、PM同期発電機4が誘導発電機に換装された際に、誘導発電機の出力電圧を調整するために設置される。 Here, the arrangement of components inside the magnet control panel 3 will be described. FIG. 4 is a side view showing the inside of the magnet control panel 3. The magnet control panel 3 has a metal case 39, and the magnet drive circuit 31 and the bridge driver 32 described above are built in the case 39. In the figure, A is a cooling fan, B is diode module (diode 33a~33f DC converter 33 in this is contained), C is the transistor 35a of the energy absorbing portion 35, D 1, D 2 are IGBT Module (in which the transistors 34a to 34d of the H-bridge circuit unit 34 are housed), E is a CPU board including the bridge driver 32, F is a resistor 35c of the energy absorption unit 35, and G includes a control unit 36 A wiring board, H and I are detection circuits for detecting current and voltage to the magnet 10, and J is a terminal block. K is a space for mounting the automatic voltage regulator, and nothing is installed in this embodiment. The automatic voltage regulator is installed to adjust the output voltage of the induction generator when the PM synchronous generator 4 is replaced with the induction generator.

続いて、マグネット駆動回路31の動作について説明する。図5は、(a)マグネット10の両端に印加される電圧、(b)Hブリッジ回路部34とエネルギ吸収部35との間の正側電源ライン33gにおける電流量、及び(c)正側電源ライン33gと負側電源ライン33hとの間の電位差の、それぞれ時間波形を示すグラフである。なお、図5(b)における電流量については、Hブリッジ回路部34からエネルギ吸収部35への電流の向きを正としている。   Next, the operation of the magnet drive circuit 31 will be described. 5 shows (a) a voltage applied to both ends of the magnet 10, (b) an amount of current in the positive power supply line 33g between the H bridge circuit section 34 and the energy absorbing section 35, and (c) a positive power supply. It is a graph which shows a time waveform of the potential difference between the line 33g and the negative power supply line 33h, respectively. 5B, the direction of the current from the H bridge circuit unit 34 to the energy absorption unit 35 is positive.

まず、或る時刻tにおいて、PM同期発電機4が駆動されることにより、三相の交流電源電圧VAC1〜VAC3が発生する。これらの交流電源電圧VAC1〜VAC3は、直流変換部33によって直流電源電圧VDCに変換され、Hブリッジ回路部34に提供される(図5(c)参照)。続いて、時刻tにおいて、マグネット10を励磁する。すなわち、ブリッジドライバ32がHブリッジ回路部34のトランジスタ34a及び34dを導通させる。これにより、トランジスタ34a、マグネット10、トランジスタ34dの順に励磁電流Iが流れる(図5(b)参照)。つまり、Hブリッジ回路部34の端子34iと端子34jとの間に励磁電圧Vが出力される(図5(a)参照)。これにより、マグネット10が励磁され、鉄片等を吸着して持ち上げることができる。 First, at a certain time t 0 , the PM synchronous generator 4 is driven to generate three-phase AC power supply voltages V AC1 to V AC3 . These AC power supply voltages V AC1 to V AC3 are converted into the DC power supply voltage V DC by the DC conversion unit 33 and provided to the H bridge circuit unit 34 (see FIG. 5C). Then, at time t 1, to excite the magnet 10. That is, the bridge driver 32 makes the transistors 34a and 34d of the H bridge circuit section 34 conductive. Accordingly, the transistor 34a, the magnet 10, the exciting current I 1 flows in the order of the transistor 34d (see Figure 5 (b)). That is, the excitation voltage V is output between the terminal 34i and the terminal 34j of the H bridge circuit unit 34 (see FIG. 5A). Thereby, the magnet 10 is excited and can attract and lift an iron piece or the like.

続いて、マグネット10から鉄片等を解放するための動作に移る。まず、時刻tにおいて、マグネット10の励磁を解除する。すなわち、ブリッジドライバ32がHブリッジ回路部34のトランジスタ34a及び34dを不通とする。このとき、マグネット10に蓄積されたエネルギにより、マグネット10の両端(すなわち端子34iと端子34jとの間)に逆起電力による電圧が生じる(図5(a)のQ部分)。同時に、この逆起電力に起因する電流(図5(b)のR部分)が、ダイオード34f、マグネット10、及びダイオード34gを流れる。 Subsequently, the operation moves to release iron pieces from the magnet 10. First, at time t 2, to release the excitation of the magnet 10. That is, the bridge driver 32 disables the transistors 34a and 34d of the H bridge circuit unit 34. At this time, due to the energy accumulated in the magnet 10, a voltage due to the back electromotive force is generated at both ends of the magnet 10 (that is, between the terminals 34i and 34j) (Q portion in FIG. 5A). At the same time, a current (R portion in FIG. 5B) resulting from the back electromotive force flows through the diode 34f, the magnet 10, and the diode 34g.

このとき、エネルギ吸収部35のトランジスタ35aを制御部36が導通させるまでの微小な時間、蓄積エネルギによる電流はエネルギ吸収部35のコンデンサ35dへ流れる。そして、コンデンサ35dの両端電圧が上昇することにより、正側電源ライン33gと負側電源ライン33hとの間の電位差が上昇する(図5(c)のS部分)。   At this time, the current due to the accumulated energy flows to the capacitor 35d of the energy absorption unit 35 for a very short time until the control unit 36 conducts the transistor 35a of the energy absorption unit 35. As the voltage across the capacitor 35d increases, the potential difference between the positive power line 33g and the negative power line 33h increases (S portion in FIG. 5C).

蓄積エネルギによる電流が正側電源ライン33gを流れると、この電流はHブリッジ回路部34からエネルギ吸収部35へ向かうので、正側電源ライン33gにおける電流の向きが逆転する。制御部36は、Hブリッジ回路部34からエネルギ吸収部35へ向かう電流が生じたことを電流信号Siによって認識することにより、蓄積エネルギによる電流が正側電源ライン33gを流れていることを認識する(図5(b)の点P)。そして、制御部36は、制御電流Seを出力してトランジスタ35aのコレクタ−エミッタ間を導通させる。これにより、蓄積エネルギによる電流は、トランジスタ35aを介して抵抗器35cへ流れ、抵抗器35cにおいて消費されつつ、次第に減衰する。 When the current due to the stored energy flows through the positive power supply line 33g, the current flows from the H bridge circuit section 34 to the energy absorption section 35, so that the direction of the current in the positive power supply line 33g is reversed. The control unit 36 recognizes that the current from the H bridge circuit unit 34 to the energy absorption unit 35 is generated by the current signal Si, thereby recognizing that the current due to the stored energy flows through the positive power supply line 33g. (Point P 1 in FIG. 5B). Then, the control unit 36 outputs a control current Se to conduct between the collector and emitter of the transistor 35a. As a result, the current due to the stored energy flows to the resistor 35c via the transistor 35a, and is gradually attenuated while being consumed in the resistor 35c.

或いは、蓄積エネルギによる電流がコンデンサ35dへ流れることによりコンデンサ35dの両端電圧が上昇することから、制御部36は、正側電源ライン33gと負側電源ライン33hとの間の電位差が所定値Vth1以上となることによっても、(すなわち電位差測定部38からの電位差信号Svが所定値以上となることによっても、)蓄積エネルギによる電流が正側電源ライン33gを流れていることを認識できる(図5(c)の点P)。制御部36は、このような場合に、制御電流Seを出力してトランジスタ35aのコレクタ−エミッタ間を導通させてもよい。 Alternatively, since the voltage between both ends of the capacitor 35d increases due to the current due to the stored energy flowing to the capacitor 35d, the control unit 36 determines that the potential difference between the positive power line 33g and the negative power line 33h is a predetermined value V th1. Also by the above, it can be recognized that the current due to the stored energy is flowing through the positive power supply line 33g (that is, even if the potential difference signal Sv from the potential difference measuring unit 38 becomes a predetermined value or more) (FIG. 5). (C) point P 2 ). In such a case, the control unit 36 may output a control current Se to make the collector-emitter of the transistor 35a conductive.

続いて、Hブリッジ回路部34からエネルギ吸収部35へ向かう電流の大きさ(電流信号Si)が所定値Ith2以下になると(図5(b)の点P)、制御部36は、蓄積エネルギによる電流が十分に減衰したことを認識する。そして、制御部36は、制御電流Seの出力を停止してトランジスタ35aのコレクタ−エミッタ間を不通にする。なお、所定値Ith2は、0[A]にできるだけ近い値であることが好ましい。 Subsequently, when the magnitude of the current (current signal Si) from the H-bridge circuit unit 34 toward the energy absorption unit 35 becomes equal to or less than the predetermined value Ith2 (point P 3 in FIG. 5B), the control unit 36 stores data. Recognize that the current due to energy is sufficiently attenuated. Then, the control unit 36 stops the output of the control current Se and disconnects between the collector and the emitter of the transistor 35a. The predetermined value I th2 is preferably a value as close as possible to 0 [A].

或いは、正側電源ライン33gと負側電源ライン33hとの間の電位差が所定値Vth3以下となることによっても、(すなわち電位差測定部38からの電位差信号Svが所定値以下となることによっても、)蓄積エネルギによる電流が十分に減衰したことを認識できる(図5(c)の点P)。制御部36は、このような場合に、制御電流Seの出力を停止してトランジスタ35aのコレクタ−エミッタ間を不通にしてもよい。 Alternatively, also by the potential difference between the positive power supply line 33g and the negative side power line 33h is equal to or less than a predetermined value V th3, (i.e., by the potential difference signal Sv from the potentiometric unit 38 is equal to or less than the predetermined value )) It can be recognized that the current due to the stored energy is sufficiently attenuated (point P 4 in FIG. 5C). In such a case, the control unit 36 may stop the output of the control current Se and disconnect between the collector and the emitter of the transistor 35a.

その後、時刻tにおいて、マグネット10を消磁する。すなわち、ブリッジドライバ32がHブリッジ回路部34のトランジスタ34b及び34cを導通させる。これにより、トランジスタ34c、マグネット10、及びトランジスタ34bの順に釈放電流Iが流れる(図5(b)参照)。つまり、Hブリッジ回路部34の端子34iと端子34jとの間に釈放(消磁)電圧−Vが出力される(図5(a)参照)。これにより、マグネット10が消磁され、吸着していた鉄片等を解放することができる。 Then, at time t 3, to demagnetize the magnet 10. That is, the bridge driver 32 makes the transistors 34b and 34c of the H bridge circuit section 34 conductive. Thus, the transistor 34c, the magnet 10, and the order of the transistor 34b release current I 2 flows (see Figure 5 (b)). That is, the release (demagnetization) voltage −V is output between the terminal 34 i and the terminal 34 j of the H-bridge circuit unit 34 (see FIG. 5A). Thereby, the magnet 10 is demagnetized and the iron piece etc. which were adsorbed can be released.

消磁が終了したのち、時刻tにおいてHブリッジ回路部34のトランジスタ34b及び34cを不通とする。このとき、マグネット10に蓄積されたエネルギにより、マグネット10の両端(すなわち端子34iと端子34jとの間)に逆起電力による電圧が生じる(図5(a)のT部分)。同時に、この逆起電力に起因する電流(図5(b)のU部分)が、ダイオード34h、マグネット10、及びダイオード34eを流れる。この蓄積エネルギによる電流は、上述した動作と同様にして、エネルギ吸収部35によって吸収される。 After demagnetization is complete, the non-delivery of the transistors 34b and 34c of the H-bridge circuit portion 34 at time t 4. At this time, due to the energy accumulated in the magnet 10, a voltage due to the back electromotive force is generated at both ends of the magnet 10 (that is, between the terminals 34i and 34j) (T portion in FIG. 5A). At the same time, a current (the U portion in FIG. 5B) resulting from the counter electromotive force flows through the diode 34h, the magnet 10, and the diode 34e. The current due to the stored energy is absorbed by the energy absorbing unit 35 in the same manner as the above-described operation.

本実施形態に係るマグネット制御システム2が奏する効果について説明する。このマグネット制御システム2は、発電機として、PM同期発電機4を備えている。PM同期発電機4は、界磁に永久磁石を用いるので発電効率が高く、同じ定格出力を有する誘導発電機と比較して小型に構成することができる。例えば、定格回転数1800rpmで定格出力20kVAを発生する或る誘導発電機(精工社製YD−18502)の外形寸法は、本体部分の長さが567mm、直径が380mmといった大きさであるのに対し、定格回転数2000rpmで定格出力20kVAを発生する或るPM同期発電機(富士電機モータ製YH553725a)の外形寸法は、本体部分の長さが461mm、直径が272mmと格段に小さい。従って、発電機としてPM同期発電機4を用いることにより、マグネット制御システム2の小型化に寄与できる。   The effect which the magnet control system 2 concerning this embodiment shows is explained. The magnet control system 2 includes a PM synchronous generator 4 as a generator. Since the PM synchronous generator 4 uses a permanent magnet for the field, the power generation efficiency is high, and the PM synchronous generator 4 can be configured smaller than an induction generator having the same rated output. For example, the external dimensions of a certain induction generator (YD-18502 manufactured by Seiko Co., Ltd.) that generates a rated output of 20 kVA at a rated rotational speed of 1800 rpm are 567 mm and a diameter of 380 mm. The external dimensions of a certain PM synchronous generator (YH553725a manufactured by Fuji Electric Motor), which generates a rated output of 20 kVA at a rated rotational speed of 2000 rpm, are remarkably small, with the body portion having a length of 461 mm and a diameter of 272 mm. Therefore, by using the PM synchronous generator 4 as a generator, it is possible to contribute to miniaturization of the magnet control system 2.

また、従来のシステムにおいて誘導発電機をPM同期発電機に換装するだけだと、次の問題が生じる。すなわち、油圧ショベルなどの車両においては、エンジン回転数が増加すると油圧が上昇し、油圧モータによって駆動される発電機の回転数も増加する。誘導発電機では回転数の増加に対し界磁電流を減少させて出力電圧を抑えることができるが、PM同期発電機では界磁の大きさを調整できないので出力電圧が回転数に比例して上昇してしまう。   Moreover, if the induction generator is simply replaced with a PM synchronous generator in the conventional system, the following problem occurs. That is, in a vehicle such as a hydraulic excavator, when the engine speed increases, the hydraulic pressure increases, and the rotational speed of the generator driven by the hydraulic motor also increases. With an induction generator, the output voltage can be suppressed by decreasing the field current as the rotational speed increases, but with the PM synchronous generator, the field voltage cannot be adjusted, so the output voltage increases in proportion to the rotational speed. Resulting in.

ここで、図6(a)及び(b)は、それぞれPM同期発電機及び誘導発電機の一般的な出力電圧特性の一例を示すグラフである。なお、図6(a),(b)において、横軸は発電機の回転数[rpm]を表している。図6(b)に示すように、誘導発電機の出力電圧は自動電圧調整器等によって所定値(図では約220V)に制限できる。これに対し、図6(a)に示すように、PM同期発電機の出力電圧は回転数の増加に比例して上昇する。   Here, FIGS. 6A and 6B are graphs showing examples of general output voltage characteristics of the PM synchronous generator and the induction generator, respectively. In FIGS. 6A and 6B, the horizontal axis represents the rotational speed [rpm] of the generator. As shown in FIG. 6B, the output voltage of the induction generator can be limited to a predetermined value (about 220 V in the figure) by an automatic voltage regulator or the like. On the other hand, as shown in FIG. 6A, the output voltage of the PM synchronous generator rises in proportion to the increase in the rotational speed.

従来、マグネットに蓄えられたエネルギは図7に示したコンデンサ116を用いて回生することが一般的であった。このようなコンデンサ116としては比較的大容量のコンデンサが用いられるが、大容量のコンデンサの耐圧性を高めると、高コストとなり且つ大型化してしまう。また、この大容量コンデンサが発電機の出力電圧に耐えられない場合、発電機の回転数が制限されてしまい、その結果、車両のエンジン回転数が制限されてしまうので、実用に供することは難しい。   Conventionally, the energy stored in the magnet is generally regenerated using the capacitor 116 shown in FIG. A capacitor having a relatively large capacity is used as the capacitor 116. However, if the withstand voltage of the large capacity capacitor is increased, the cost is increased and the size is increased. In addition, when this large-capacity capacitor cannot withstand the output voltage of the generator, the rotational speed of the generator is limited, and as a result, the engine rotational speed of the vehicle is limited, making it difficult to put to practical use. .

これに対し、本実施形態のマグネット制御システム2においては、蓄積エネルギを抵抗器35cによって吸収している。これにより、PM同期発電機4の出力電圧の増加による影響を低減できるので、発電機としてPM同期発電機を採用することが可能となり、マグネット制御システム2を好適に小型化できる。また、発電機としてPM同期発電機4を用いることによって自動電圧調整器を削減できるので、システムを更に簡素化できる。   On the other hand, in the magnet control system 2 of this embodiment, the stored energy is absorbed by the resistor 35c. Thereby, since the influence by the increase in the output voltage of PM synchronous generator 4 can be reduced, it becomes possible to employ | adopt PM synchronous generator as a generator and the magnet control system 2 can be reduced in size suitably. Moreover, since the automatic voltage regulator can be reduced by using the PM synchronous generator 4 as a generator, the system can be further simplified.

また、PM同期発電機は界磁に永久磁石を用いているため、界磁電流を必要とする誘導発電機よりも発電効率が高い。従って、マグネット車両1の燃費が向上する。また、より大きな油圧をアーム12の動作に割り振れるので、アーム12の動作を早くできる。これにより、リフティングマグネット10の操作者がより効率よく作業を行うことができる。   Further, since the PM synchronous generator uses a permanent magnet for the field, the power generation efficiency is higher than that of the induction generator that requires a field current. Therefore, the fuel efficiency of the magnet vehicle 1 is improved. In addition, since a larger hydraulic pressure can be allocated to the operation of the arm 12, the operation of the arm 12 can be accelerated. Thereby, the operator of the lifting magnet 10 can perform work more efficiently.

また、本実施形態のように、マグネット制御システム2は、抵抗器35cと直列に接続されたスイッチ素子(トランジスタ35a)と、抵抗器35c及びトランジスタ35aに対して並列に接続されたコンデンサ35dと、トランジスタ35aにおける導通状態を制御する制御部36とを更に備えることが好ましい。これにより、直流電力の向きが切り替わる際にリフティングマグネット10に蓄積されたエネルギを好適に吸収できる。   Further, as in the present embodiment, the magnet control system 2 includes a switch element (transistor 35a) connected in series with the resistor 35c, a capacitor 35d connected in parallel to the resistor 35c and the transistor 35a, It is preferable to further include a control unit 36 that controls the conduction state of the transistor 35a. Thereby, when the direction of direct-current power switches, the energy accumulate | stored in the lifting magnet 10 can be absorbed suitably.

また、本実施形態のように、マグネット制御システム2は、電流測定部37及び電位差測定部38のうち少なくとも一方の測定部を備え、制御部36は、電流測定部37によって測定される電流の向き及び大きさ、並びに電位差測定部38によって検出される電位差のうち少なくとも一方の測定結果に基づいて、トランジスタ35aにおける導通状態を制御することが好ましい。これにより、蓄積エネルギによる電流の発生タイミングや解消タイミングを精度良く知ることができるので、コンデンサ35dの両端電圧が過大となる前に、制御部36がトランジスタ35aを導通させて蓄積エネルギによる電流を抵抗器35cへ流すことができる。   Further, as in the present embodiment, the magnet control system 2 includes at least one of the current measurement unit 37 and the potential difference measurement unit 38, and the control unit 36 determines the direction of the current measured by the current measurement unit 37. It is preferable to control the conduction state of the transistor 35a based on the measurement result of at least one of the difference in magnitude, the magnitude, and the potential difference detected by the potential difference measurement unit 38. As a result, the generation timing and the cancellation timing of the current due to the stored energy can be known with high accuracy. Therefore, before the voltage at both ends of the capacitor 35d becomes excessive, the control unit 36 conducts the transistor 35a to resist the current due to the stored energy. Can flow to the vessel 35c.

本発明によるリフティングマグネット制御システムは、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では発電機として三相交流発電機を例示しているが、本発明の発電機としては、PM同期発電機であれば相数に関係なく様々な発電機を適用可能である。   The lifting magnet control system according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other modifications are possible. For example, in the above embodiment, a three-phase AC generator is exemplified as the generator. However, as the generator of the present invention, various generators can be applied regardless of the number of phases as long as it is a PM synchronous generator. .

マグネット車両の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a magnet vehicle. マグネット制御システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a magnet control system. マグネット駆動回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of a magnet drive circuit. マグネット制御盤の内部を示す側面図である。It is a side view which shows the inside of a magnet control board. (a)マグネットの両端に印加される電圧、(b)Hブリッジ回路部とエネルギ吸収部との間の正側電源ラインにおける電流量、及び(c)正側電源ラインと負側電源ラインとの間の電位差の、それぞれ時間波形を示すグラフである。(A) the voltage applied to both ends of the magnet, (b) the amount of current in the positive power supply line between the H bridge circuit section and the energy absorption section, and (c) the positive power supply line and the negative power supply line It is a graph which shows each time waveform of the potential difference between. (a)PM同期発電機の一般的な出力電圧特性の一例を示すグラフである。(b)誘導発電機の一般的な出力電圧特性の一例を示すグラフである。(A) It is a graph which shows an example of the general output voltage characteristic of PM synchronous generator. (B) It is a graph which shows an example of the general output voltage characteristic of an induction generator. 励磁電流および釈放電流をマグネットに供給するための従来のシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the conventional system structure for supplying an exciting current and a release current to a magnet.

符号の説明Explanation of symbols

1…リフティングマグネット車両、2…リフティングマグネット制御システム、3…マグネット制御盤、4…PM同期発電機、5…バッテリー、10…リフティングマグネット、12…アーム、14…運転室、31…マグネット駆動回路、32…ブリッジドライバ、33…直流変換部、34…ブリッジ回路部、35…エネルギ吸収部、36…制御部、37…電流測定部、38…電位差測定部、39…筐体、90…吊荷、I…励磁電流、I…釈放電流、VAC1〜VAC3…三相交流電源電圧、VBAT…直流電源電圧。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lifting magnet vehicle, 2 ... Lifting magnet control system, 3 ... Magnet control panel, 4 ... PM synchronous generator, 5 ... Battery, 10 ... Lifting magnet, 12 ... Arm, 14 ... Driver's cab, 31 ... Magnet drive circuit, 32 ... Bridge driver, 33 ... DC conversion unit, 34 ... Bridge circuit unit, 35 ... Energy absorption unit, 36 ... Control unit, 37 ... Current measurement unit, 38 ... Potential difference measurement unit, 39 ... Housing, 90 ... Suspended load, I 1 ... excitation current, I 2 ... release current, V AC1 to V AC3 ... three-phase AC power supply voltage, V BAT ... DC power supply voltage.

Claims (2)

リフティングマグネットを装備した車両に搭載されるリフティングマグネット制御システムであって、
永久磁石同期発電機と、
前記永久磁石同期発電機から供給された交流電力を直流電力へ変換し、該直流電力を正側出力端と負側出力端との間に提供する直流変換部と、
複数のトランジスタを含んで構成され、前記直流電力の向きを制御して前記リフティングマグネットへ該直流電力を供給するHブリッジ回路部と、
前記正側出力端と前記負側出力端との間に電気的に接続され、前記直流電力の向きが切り替わる際に前記リフティングマグネットに蓄積されたエネルギを吸収する抵抗器と
前記抵抗器と直列に接続されたスイッチ素子と、
前記抵抗器及び前記スイッチ素子に対して並列に接続された容量素子と、
前記スイッチ素子における導通状態を制御する制御部と、
前記正側出力端と前記Hブリッジ回路部とを互いに接続する第1の配線と、
前記負側出力端と前記Hブリッジ回路部とを互いに接続する第2の配線と
を備え
前記スイッチ素子及び前記抵抗器が、前記第1の配線と前記第2の配線との間に電気的に接続されていることを特徴とする、リフティングマグネット制御システム。
A lifting magnet control system mounted on a vehicle equipped with a lifting magnet,
A permanent magnet synchronous generator,
A DC converter that converts AC power supplied from the permanent magnet synchronous generator into DC power and provides the DC power between a positive output end and a negative output end;
An H-bridge circuit unit configured to include a plurality of transistors and control the direction of the DC power to supply the DC power to the lifting magnet;
A resistor that is electrically connected between the positive output end and the negative output end and absorbs energy stored in the lifting magnet when the direction of the DC power is switched ;
A switch element connected in series with the resistor;
A capacitive element connected in parallel to the resistor and the switch element;
A control unit for controlling a conduction state in the switch element;
A first wiring that connects the positive output end and the H-bridge circuit section to each other;
A second wiring for connecting the negative output end and the H-bridge circuit section to each other ;
The lifting magnet control system, wherein the switch element and the resistor are electrically connected between the first wiring and the second wiring .
前記抵抗器、前記スイッチ素子、及び前記容量素子を含む回路部分と前記Hブリッジ回路部との間に流れる電流の向き及び大きさを測定する電流測定部、並びに前記正側出力端と前記負側出力端との間の電位差を測定する電位差測定部のうち少なくとも一方の測定部を更に備え、
前記制御部は、前記電流の向き及び大きさ、並びに前記電位差のうち少なくとも一方の測定結果に基づいて、前記スイッチ素子における導通状態を制御することを特徴とする、請求項に記載のリフティングマグネット制御システム。
A current measuring unit for measuring the direction and magnitude of a current flowing between the circuit portion including the resistor, the switch element, and the capacitive element and the H-bridge circuit unit; and the positive output terminal and the negative side It further comprises at least one measurement unit of a potential difference measurement unit that measures a potential difference with the output terminal,
2. The lifting magnet according to claim 1 , wherein the control unit controls a conduction state of the switch element based on a measurement result of at least one of the direction and magnitude of the current and the potential difference. Control system.
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