(57)【要約】【課題】リフティングマグネットを装備した車両に搭載され、エンジン回転数が低い場合でもリフティングマグネットに吊荷を吸着させ得るリフティングマグネット制御システムを提供する。【解決手段】リフティングマグネット制御システム２は、リフティングマグネット１０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２は、同期交流発電機４と、同期交流発電機４から供給された交流電力を直流電力へ変換する直流変換部、および直流電力の向きを制御してリフティングマグネット１０へ該直流電力を供給するＨブリッジ回路部を含むマグネット駆動回路３１と、複数のトランジスタを駆動するブリッジドライバ３２と、ブリッジドライバ３２に直流電源電圧ＶＢＡＴを供給するバッテリー５とを備えている。【選択図】図２
2008214082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
同期交流発電機と、
前記同期交流発電機から供給された交流電力を直流電力へ変換する直流変換部と、
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、
前記複数のトランジスタを駆動するブリッジドライバと、
前記ブリッジドライバに直流電源電圧を供給する蓄電池と
を備え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。
【請求項２】
前記直流変換部、前記Ｈブリッジ回路部、及び前記ブリッジドライバを搭載するマグネット制御盤を備え、
前記マグネット制御盤が、前記同期交流発電機が誘導交流発電機に換装された際に該誘導交流発電機の出力電圧を調整する自動電圧調整器を搭載するためのスペースを有することを特徴とする、請求項１に記載のリフティングマグネット制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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８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ーを回生するためのコンデンサ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が低い場合にこの交流電圧を昇圧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交流発電機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、誘導交流発電機１０２は、この油圧モータによって駆動される。
【０００４】
なお、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においては、発電機から出力された交流電圧が低い場合に、昇圧チョッパ回路により該交流電圧を昇圧している。
【特許文献１】特開２００４−２９９８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したように、車両に搭載される従来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、誘導交流発電機を備えている。しかし、車両のエンジンの回転数が或る一定値より低下すると、誘導交流発電機からの出力電圧は急激に低下する傾向がある。従って、エンジン回転数が低下した場合には吊荷を吸着させ続けることが難しく、また、ブリッジドライバの電源電圧を誘導交流発電機からの交流電力を利用して生成しているので、エンジン回転数が低下するとブリッジドライバが動作できなくなり、吸着動作が不可能となる。故に、夜間の作業などでも吊荷を運搬するためにはエンジン回転数を下げることが出来ず、エンジン回転数が低くても吊荷の運搬が可能なリフティングマグネット制御システムが望まれている。
【０００６】
本発明は、上記した問題点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、エンジン回転数が低い場合でもリフティングマグネットに吊荷を吸着させ得るリフティングマグネット制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、同期交流発電機と、同期交流発電機から供給された交流電力を直流電力へ変換する直流変換部と、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、複数のトランジスタを駆動するブリッジドライバと、ブリッジドライバに直流電源電圧を供給する蓄電池とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このリフティングマグネット制御システムにおいては、発電機として、同期交流発電機を備えている。同期交流発電機の出力電圧は、車両のエンジン回転数の低下に比例して低下する傾向がある。従って、誘導交流発電機のように出力電圧が急激に低下するようなことがなく、エンジン回転数が多少低下しても吸着力を維持することができる。また、蓄電池からの電源電圧をブリッジドライバに供給しているので、エンジン回転数が低下してもブリッジドライバの動作には影響しない。すなわち、このリフティングマグネット制御システムによれば、エンジン回転数が低い場合でもリフティングマグネットに吊荷を吸着させることができるので、エンジン回転数の低下による吊荷の落下を防ぎ、また、夜間にエンジン回転数を低くして静かに作業することも可能となる。
【０００９】
また、リフティングマグネット制御システムは、直流変換部、Ｈブリッジ回路部、及びブリッジドライバを搭載するマグネット制御盤を備え、マグネット制御盤が、同期交流発電機が誘導交流発電機に換装された際に該誘導交流発電機の出力電圧を調整する自動電圧調整器を搭載するためのスペースを有することを特徴としてもよい。これにより、同期交流発電機が誘導交流発電機に換装された際にもこのリフティングマグネット制御システムを流用することができ、汎用性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１０】
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、エンジン回転数が低い場合でもリフティングマグネットに吊荷を吸着させ得るリフティングマグネット制御システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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同期交流発電機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、同期交流発電機４は、この油圧モータによって駆動される。同期交流発電機４は、界磁として永久磁石を有する、いわゆる永久磁石（ＰＭ：Permanent Magnet）同期発電機である。
【００１４】
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、同期交流発電機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は同期交流発電機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Ｉ１、釈放電流Ｉ２）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。
【００１５】
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。
【００１６】
直流変換部３３は、同期交流発電機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。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。生成された直流電源電圧ＶＤＣは、正側電源ライン３３ｇ及び負側電源ライン３３ｈに提供される。なお、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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Ｉ１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）Ｉ２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Ｉ１とは逆向きに）流れる。
【００２０】
エネルギ吸収部３５は、マグネット１０への励磁電流Ｉ１が釈放電流Ｉ２へ切り替わる際にマグネット１０に蓄積されたエネルギー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、抵抗素子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。
【００２１】
トランジスタ３５ａ及び抵抗素子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素子３５ｃの一端に電気的に接続されている。また、抵抗素子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。また、コンデンサ３５ｄは、トランジスタ３５ａ及び抵抗素子３５ｃに対して並列に接続されている。なお、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、Ｄ１，Ｄ２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の抵抗素子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、同期交流発電機４が誘導交流発電機に換装された際に、誘導交流発電機の出力電圧を調整するために設置される。
【００２５】
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。
【００２６】
まず、或る時刻ｔ０において、同期交流発電機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ｔ１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Ｉ１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。
【００２７】
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ｔ２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。
【００２８】
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）。
【００２９】
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Ｐ１）。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を介して抵抗素子３５ｃへ流れ、抵抗素子３５ｃにおいて消費されつつ、次第に減衰する。
【００３０】
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Ｐ２）。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。
【００３１】
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Ｐ３）、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。
【００３２】
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Ｐ４）。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。
【００３３】
その後、時刻ｔ３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Ｉ２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。
【００３４】
消磁が終了したのち、時刻ｔ４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。
【００３５】
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、同期交流発電機４を備えている。ここで、図６（ａ）は、同期交流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り、図６（ｂ）は、同期交流発電機をマグネット制御システムの発電機として使用した場合における、マグネット印加電圧の特性の一例を示すグラフである。なお、図６（ａ）及び（ｂ）において、横軸は発電機の回転数［ｒｐｍ］を表している。図６（ａ）に示すように、同期交流発電機の出力電圧は回転数に比例している。従って、マグネット印加電圧は、図６（ｂ）のように或る回転数（図では約１４００ｒｐｍ）以下の低回転域において回転数に比例する。なお、該回転数以上の高回転域においては、ブリッジドライバ３２（図１参照）によるＰＷＭ制御によってマグネット印加電圧の実効値が一定（図では２００［Ｖ］）に制御される。
【００３６】
これに対し、誘導交流発電機の場合、図７（ａ）に示すように、回転数が或る値（図では約１２００ｒｐｍ）を下回ると、出力電圧が急激に低下する傾向がある。従って、エンジン回転数が低下した場合には吊荷を吸着させ続けることが難しくなる。また、従来の制御システムでは、図８に示したようにブリッジドライバ１１２用の直流電源電圧を発電機１０２からの電力を利用して生成しているため、発電機１０２の出力電圧が或る値以下になると直流電源電圧を生成できなくなる。このため、発電機１０２の出力電圧が或る値以下になるとブリッジドライバ１１２が動作できなくなり、図７（ｂ）に示すように、マグネット印加電圧が０［Ｖ］付近まで低下してしまい吸着動作が不可能となる。また、エンジン回転数が低いときに自動電圧調整器を用いてマグネット印加電圧を昇圧する方式では、低回転数で動作させ続けると、発電機に過度の界磁電流が流れ続けるので発電機の寿命が短くなってしまう。
【００３７】
本実施形態によるマグネット制御システム２によれば、同期交流発電機４を備えているのでエンジン回転数が低下しても図７（ａ），（ｂ）のように発電機の出力電圧が急激に低下するようなことはなく、また、ブリッジドライバ３２への直流電源電圧もバッテリー５から供給されるので、或る程度低いエンジン回転域までマグネット印加電圧が有意な大きさに維持され、吸着力を維持することができる。すなわち、このマグネット制御システム２によれば、エンジン回転数が低い場合でもマグネット１０に吊荷９０を吸着させることができるので、エンジン回転数の低下による吊荷９０の落下を防ぎ、また、夜間にエンジン回転数を低くして静かに作業することも可能となる。また、自動電圧調整器が不要となるほか、油圧モータ等の駆動機構も低速で動作させ得るので、部品の消耗を抑え、システムの寿命を延ばすことができる。
【００３８】
また、低いエンジン回転数で吸着動作を行えることは、次の点でも好ましい。油圧ショベルなどの車両においては、エンジン回転数が低下すると油圧も低くなる。従って、図１に示したアーム１２の動作が緩やかになり、不慣れな操作者でもアーム１２を容易に操作できる。更に、エンジン回転数を低く抑えて作業を継続できるので、燃費を抑えることができる。
【００３９】
また、図４に示したように、マグネット制御盤３は、自動電圧調整器を搭載するためのスペースＫを有することが好ましい。これにより、同期交流発電機４が誘導交流発電機に換装された際にもこのマグネット制御システム２を流用することができ、汎用性を高めることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、エネルギ吸収部３５（図３参照）に抵抗素子３５ｃを用いている。従来、マグネットに蓄えられたエネルギーは図８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。一方、同期交流発電機は、図６（ａ）に示したようにエンジン回転数に比例した電圧を出力するので、エンジン回転数が高くなると回生用コンデンサに耐圧性が要求される。従って、従来のマグネット制御システムでは、図７（ａ）に示したようにエンジン回転数が高くなっても出力電圧を抑えられる誘導交流発電機が一般に採用されていた。
【００４１】
これに対し、本実施形態ではこのような大容量コンデンサに代えて抵抗素子３５ｃ（図３参照）が用いられているので、発電機からのより高い出力電圧に耐えることができる。すなわち、本実施形態のマグネット制御システム２によれば、エンジン回転数に比例して出力電圧が上昇する同期交流発電機４を発電機として好適に採用できる。
【００４２】
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、同期交流型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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】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２】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。
【図３】マグネット駆動回路の構成を示す回路図である。
【図４】マグネット制御盤の内部を示す側面図である。
【図５】（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。
【図６】（ａ）同期交流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）同期交流発電機をマグネット制御システムの発電機として使用した場合における、マグネット印加電圧の特性の一例を示すグラフである。
【図７】（ａ）誘導交流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）誘導交流発電機をマグネット制御システムの発電機として使用した場合における、マグネット印加電圧の特性の一例を示すグラフである。
【図８】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示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
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…同期交流発電機、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、Ｉ１…励磁電流、Ｉ２…釈放電流、ＶＡＣ１〜ＶＡＣ３…三相交流電源電圧、ＶＢＡＴ…直流電源電圧。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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