JP4554346B2 - Magnetizer - Google Patents
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Description
本発明は、整流回路により充電される充電コンデンサに、着磁用スイッチング素子及び着磁コイルで構成される直列回路が並列に接続され、着磁用スイッチング素子のオン制御に応答して充電コンデンサの充電電圧により着磁コイルに供給される着磁電流により着磁磁界を発生するようになった着磁器に関するものである。 In the present invention, a series circuit composed of a magnetizing switching element and a magnetizing coil is connected in parallel to a charging capacitor charged by a rectifier circuit, and the charging capacitor is connected in response to on-control of the magnetizing switching element. The present invention relates to a magnetizer that generates a magnetizing magnetic field by a magnetizing current supplied to a magnetizing coil by a charging voltage.
図３は、この種の従来の典型的な回路を示すもので、商用電源電圧の位相を制御する位相制御回路１と、これにより入力電力を調整された昇圧トランス３の昇圧電圧を整流する整流回路２と、その整流出力電圧で充電される充電コンデンサＣ１と、この充電コンデンサに並列に接続され、かつ着磁用スイッチング素子であるＳＣＲ１及び着磁コイルＬ１による直列回路で構成される。これにより、ＳＣＲ１を点弧パルスで導通させて着磁コイルＬ１に着磁電流を供給し、充電コンデンサＣ１の充電電圧が略ゼロになる時点から着磁コイルＬ１に発生する逆起電力でフライホイールダイオードＤ１に循環電流を流している。
FIG. 3 shows a conventional typical circuit of this type. The
一方、特許文献１により、直流電源と直列に接続されたオン／オフが可能なスイッチング手段と、直流電源と並列に接続され、スイッチング手段が非導通状態になると直流電源より電荷を充電される一方、スイッチング手段が導通状態になると負荷である着磁用コイルに対して充電された電荷を放電して励磁電流を流す充放電手段と、励磁電流がピーク値に至った後にスイッチング手段をオフ制御し、着磁用コイルへの通電を遮断する電流遮断制御手段と、通電遮断時に発生する逆起電力を充放電手段に回生する回生回路を備えた着磁装置が、周知である。
この特許文献１による着磁装置によれば、フライホイールダイオードの循環電流によりコイルを無駄に発熱させるのを回避して、逆起電力のエネルギ分を回生可能にしているが、着磁電流の通電途中でオフ制御する必要があるために、保持電流を下廻ると消弧する通常のＳＣＲに代えて、オフ制御可能なスイッチング素子を用いる必要がある。したがって、現状では着磁電流が十ｋＡオーダの大電流になると、IGBT等のオンオフ制御可能なスイッチング素子を並列に多数接続し、さらに耐圧的にもスイッチング素子の保護回路が必要になる。
According to the magnetizing apparatus according to
本発明は、このような点に鑑みて、整流出力電圧で充電される充電コンデンサの充電電圧により、着磁用スイッチング素子のオン制御で着磁コイルに着磁電流を供給するようになった冒頭に述べた類の着磁器において、着磁電流をそのピーク値の近辺で遮断することなく、着磁用コイル及び充電コンデンサに共振電流の最初の半波を着磁電流とし、残留エネルギを回生できる着磁器を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention provides a magnetizing current supplied to a magnetizing coil by on-control of a magnetizing switching element by a charging voltage of a charging capacitor charged with a rectified output voltage. In the magnetizer of the kind described above, the residual energy can be regenerated by using the first half wave of the resonance current as the magnetizing current in the magnetizing coil and the charging capacitor without interrupting the magnetizing current in the vicinity of the peak value. An object is to provide a magnetizer.
本発明は、この目的を達成するために、請求項１により、商用電源電圧を入力とする整流回路の整流出力電圧により充電される充電コンデンサに、着磁用ＳＣＲ及び着磁コイルで構成される直列回路が並列に接続され、着磁用ＳＣＲのオン制御に応答して充電コンデンサの充電電圧で着磁コイルに着磁電流を供給することにより周期的に着磁磁界を発生するようになった着磁器において、整流回路及充電コンデンサ間に充電用ＳＣＲを介在させると共に、充電コンデンサに、回生用コイル及び回生用ＳＣＲで構成される回生用直列回路を並列に接続し、それぞれスイッチング素子としての充電用ＳＣＲ、着磁用ＳＣＲ及び回生用ＳＣＲに、これらのＳＣＲをオン制御するスイッチング制御回路を付属させることにより、充電用ＳＣＲのオン制御により整流出力電圧で充電コンデンサを充電させ、次いでその充電終了後の充電用ＳＣＲの非導通状態で着磁用ＳＣＲをオン制御し、続いてこのオン制御時点から着磁コイルと充電コンデンサＣとによる着磁用共振電流の半周期の経過後の着磁用ＳＣＲの非導通状態で回生用ＳＣＲをオン制御することにより、半周期中の前記着磁コイルにより充電コンデンサに充電されている逆電圧を回生用コイルと充電コンデンサとによる回生用共振電流によりその半周期中に正電圧として充電コンデンサに回生させて回生用ＳＣＲを非導通状態にすることを特徴とする。
In order to achieve this object, the present invention comprises, according to
充電用ＳＣＲ、着磁用ＳＣＲ及び回生用ＳＣＲは、周知のようにそれぞれオン制御で導通し、その導通電流が保持電流を下廻ると自動的に非導通状態になるスイッチング素子である。充電用ＳＣＲのオン制御により整流出力電圧で充電コンデンサを充電し、その充電後の充電用ＳＣＲの非導通状態で、着磁用ＳＣＲをオン制御して充電コンデンサの充電電圧により着磁コイルと充電コンデンサとによる着磁用共振電流を着磁コイルに供給する。この共振電流の半周期の経過後の着磁用ＳＣＲの非導通状態で、回生用ＳＣＲをオン制御して、着磁中に着磁コイルにより充電コンデンサに充電され、かつ着磁時の電圧極性に対する逆電圧を回生用コイルと充電コンデンサとによる回生用共振電流により、再反転して正電圧として充電コンデンサに回生する。この回生用共振電流の半周期の経過後に回生用ＳＣＲは非導通状態になる。 As is well known, the charging SCR, the magnetizing SCR, and the regenerative SCR are each a switching element that is turned on by ON control, and is automatically turned off when the conduction current falls below the holding current. The charging capacitor is charged with the rectified output voltage by the on-control of the charging SCR , and the magnetization SCR is turned on by the charging SCR in the non-conducting state after charging, and the magnetizing coil is charged by the charging voltage of the charging capacitor. A resonance current for magnetization by the capacitor is supplied to the magnetizing coil. The regenerative SCR is turned on in the non-conducting state of the magnetizing SCR after the half period of this resonance current has elapsed , and the charging capacitor is charged by the magnetizing coil during the magnetizing, and the voltage polarity at the time of magnetizing The reverse voltage is re-inverted by the regenerative resonance current generated by the regenerative coil and the charging capacitor and regenerated as a positive voltage to the charging capacitor. The regenerative SCR becomes non-conductive after a half cycle of the regenerative resonance current.
請求項１の発明によれば、充電用、着磁用及び回生用スイッチング素子にＳＣＲを採用し、着磁電流を着磁コイルと充電コンデンサとによる共振電流とすると共に、その半周期の経過時点で、着磁コイルにより充電コンデンサに充電されている逆電圧を回生用コイルと充電コンデンサとによる共振電流により反転して充電コンデンサに回生することにより、フライホイールダイオードを介して循環させていた電流を、オンオフ双方の制御パルスで制御する特殊なスイッチング素子を用いることなく、商用電源の整流出力である大電流の着磁電流を前提にしても簡単な回路構成で回生可能になり、省電力化が実現される。また、着磁電流が、ピーク電流から低減する共振周波数の半周期にわたり供給されることにより、ピーク電流に達した時点で遮断する方式に比べて、急激な電流変化に起因する渦電流の発生も抑制できる。その際、請求項２の発明により、整流出力電圧が商用電源に対応した整脈波状であっても充電用ＳＣＲを着磁直前までオン制御することにより、充電コンデンサの充電電圧の放電を補充しつつ着磁時には脈波状整流出力電圧で容易にオフ制御される。 According to the first aspect of the present invention, the SCR is adopted for the charging, magnetization, and regenerative switching elements, and the magnetization current is set as the resonance current by the magnetization coil and the charging capacitor, and the half-cycle has elapsed. Thus, the reverse voltage charged to the charging capacitor by the magnetizing coil is reversed by the resonance current generated by the regenerative coil and the charging capacitor and regenerated to the charging capacitor, so that the current circulated through the flywheel diode can be obtained. Without using a special switching element that is controlled by both ON and OFF control pulses, it is possible to regenerate with a simple circuit configuration even on the premise of a large magnetizing current that is a rectified output of a commercial power supply , thus saving power. Realized. In addition, since the magnetizing current is supplied over a half cycle of the resonance frequency that is reduced from the peak current, eddy currents are also generated due to a sudden current change compared to the method of cutting off when the peak current is reached. Can be suppressed. In this case, according to the second aspect of the invention, even when the rectified output voltage is in the form of a rhythmic wave corresponding to the commercial power supply, the charging SCR is turned on until just before magnetization, thereby supplementing the discharge of the charging voltage of the charging capacitor. While being magnetized, it is easily turned off by the pulse wave rectified output voltage.
図１及び図２により本発明の実施の形態による着磁器を説明する。この着磁器は、図３を基に既述したように、着磁電流量に応じて昇圧トランス３の入力電力を調整するために商用電源の電圧を位相制御する位相制御回路１と、昇圧トランス３の交流出力電圧を整流する整流回路２と、その脈波状の整流出力電圧で充電される充電コンデンサＣ１と、この充電コンデンサに並列に接続され、かつ着磁用スイッチング素子であるＳＣＲ１及び着磁コイルＬ１で構成される直列回路とを備えると共に、整流回路２及び充電コンデンサＣ１間に充電用スイッチング素子であるＳＣＲ３が接続され、その出力側のカソード側において、充電コンデンサＣ１に、回生用コイルＬ２及び回生用スイッチング素子であるＳＣＲ２で構成される回生用直列回路が並列に接続されている。ＳＣＲ１〜３には、これらのスイッチング素子を所定のタイミングで点弧させるオン制御パルスとしての点弧パルスを出力するスイッチング制御回路５が付属している。
A magnetizer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As described above with reference to FIG. 3, the magnetizer includes a
この着磁器は、例えば周期的に例えば１０ｋＡ程度の着磁電流パルスを着磁コイルＬ１に供給して、このコイル内に順に搬送されてくる磁石に着磁する。また、回生用コイルＬ２のインダクタンスは、充電コンデンサＣ１との共振周波数の周期により、着磁周期を大幅に長くせず、かつ構造的に嵩張らないように、着磁コイルＬ１のインダクタンスよりも小さく設定されている。 For example, the magnetizer periodically supplies a magnetizing current pulse of, for example, about 10 kA to the magnetizing coil L1, and magnetizes the magnets sequentially conveyed into the coil. Further, the inductance of the regenerative coil L2 is set smaller than the inductance of the magnetizing coil L1 so that the magnetizing period is not significantly lengthened and structurally bulky due to the period of the resonance frequency with the charging capacitor C1. Has been.
このように構成された着磁器の動作を図２を参照して説明する。着磁用ＳＣＲ１が点弧パルスＰ１でオン制御されることにより、着磁コイルＬ１には、図３につき前述したように、商用電源電圧に対する位相制御パルスＰ４で入力電力を調整された整流回路２の整流出力電圧により充電された充電コンデンサＣ１の充電電圧により着磁電流が供給される。この着磁電流は、着磁コイルＬ１と充電コンデンサＣ１との共振電流として供給され、その共振周波数の着磁電流が略ゼロになる半周期Ｔ１を経過する時点でＳＣＲ１は消弧する。商用電源電圧の位相を制御する位相制御回路１と、これにより入力電力を調整された昇圧トランス３の昇圧電圧を整流する
The operation of the magnetizer constructed as described above will be described with reference to FIG. As the magnetizing
この間、充電コンデンサＣ１の充電電圧は徐々に放電し、ピーク電流に達した時点で着磁コイルＬ１に発生する逆電圧で充電される。即ち、放電開始時の正の充電電圧が、着磁コイルＬ１等の電力損失による減衰を伴って逆電圧として充電コンデンサＣ１に保持される。 During this time, the charging voltage of the charging capacitor C1 is gradually discharged and charged with the reverse voltage generated in the magnetizing coil L1 when the peak current is reached. That is, the positive charging voltage at the start of discharging is held in the charging capacitor C1 as a reverse voltage with attenuation due to power loss of the magnetizing coil L1 and the like.
次いで、回生用ＳＣＲ２が点弧パルスＰ２でオン制御されると、充電コンデンサＣ１には、回生用コイルＬ２との共振により、所定量の減衰を伴って、その半周期Ｔ２の間に正電圧が充電され、したがって着磁電流に対して９０°位相の進んだ着磁コイルＬ１の逆電圧により一旦充電コンデンサＣ１に充電された逆電圧が、回生用コイルＬ２により再度反転されて正電圧に回生される。その際、同様に、共振周波数の半周期Ｔ２に達して回生電流が略ゼロになる時点で、ＳＣＲ２は消弧して充電コンデンサＣ１に回生電圧が保持される。即ち、充電電圧により惹起される共振周波数の減衰振動中、その最初の半波が着磁電流として利用され、残りの振動エネルギは回生される。 Next, when the regenerative SCR 2 is turned on by the ignition pulse P2, the charging capacitor C1 is caused to resonate with the regenerative coil L2, and a positive voltage is applied during the half cycle T2 with a predetermined amount of attenuation. The reverse voltage once charged in the charging capacitor C1 by the reverse voltage of the magnetizing coil L1 that is charged and thus advanced in phase by 90 ° with respect to the magnetizing current is inverted again by the regenerative coil L2 and regenerated to the positive voltage. The At that time, similarly, when the half period T2 of the resonance frequency is reached and the regenerative current becomes substantially zero, the SCR 2 is extinguished and the regenerative voltage is held in the charging capacitor C1. That is, during the damped oscillation of the resonance frequency caused by the charging voltage, the first half wave is used as the magnetizing current, and the remaining vibration energy is regenerated.
この状態で、充電用ＳＣＲ３が着磁用点弧パルスＰ１の発生直前で終端するゲート幅の点弧パルスＰ３でオン制御されることにより、充電コンデンサＣ１は、回生電圧を補充し、さらにその後の放電も補充するように、整流出力電圧で充電期間Ｔ３にわたり充電される。次いで、充電期間Ｔ３の終端でオン制御パルスＰ３が消滅することにより、脈波状整流出力電圧の低下時点で充電用ＳＣＲ３は消弧する。したがって、回生動作中、充電用ＳＣＲ３は非導通状態であり、また点弧パルスＰ１により次の着磁が行われる間、補充された電圧は充電コンデンサＣ１に保持される。
In this state, the charging capacitor C1 is replenished with the regenerative voltage by the charging SCR3 being turned on by the ignition pulse P3 having a gate width that ends immediately before the generation of the magnetizing ignition pulse P1, and then the regenerative voltage is further supplemented. The battery is charged with the rectified output voltage over the charging period T3 so as to supplement the discharge. Next, when the on-control pulse P3 disappears at the end of the charging period T3, the charging
尚、前述の実施の形態において、充電用ＳＣＲ３は、整流出力電圧のリップル成分を少なくすることを前提に、幅の狭いパルスで点弧し、着磁の直前で整流回路の入力を一時的に遮断して消弧させることもできる。
In the above-described embodiment, the charging
２ 整流回路
Ｃ１ 充電コンデンサ
Ｌ１ 着磁コイル
Ｌ２ 回生用コイル
ＳＣＲ１ 着磁用ＳＣＲ
ＳＣＲ２ 回生用ＳＣＲ
ＳＣＲ３ 充電用ＳＣＲ
2 Rectifier circuit C1 Charging capacitor L1 Magnetizing coil L2 Regenerative coil SCR1 Magnetizing SCR
SCR2 Regenerative SCR
SCR3 SCR for charging
Claims (2)
前記整流回路及び前記充電コンデンサ間に充電用ＳＣＲを介在させると共に、前記充電コンデンサに、回生用コイル及び回生用ＳＣＲで構成される回生用直列回路を並列に接続し、
それぞれスイッチング素子としての前記充電用ＳＣＲ、前記着磁用ＳＣＲ及び前記回生用ＳＣＲに、これらのＳＣＲをオン制御するスイッチング制御回路を付属させることにより、前記充電用ＳＣＲのオン制御により前記整流出力電圧で前記充電コンデンサを充電させ、次いでその充電終了後の前記充電用ＳＣＲの非導通状態で前記着磁用ＳＣＲをオン制御し、続いてこのオン制御時点から前記着磁コイルと前記充電コンデンサＣとによる着磁用共振電流の半周期の経過後の前記着磁用ＳＣＲの非導通状態で前記回生用ＳＣＲをオン制御することにより、前記半周期中の前記着磁コイルで前記充電コンデンサに充電されている逆電圧を前記回生用コイルと前記充電コンデンサとによる回生用共振電流によりその半周期中に正電圧として前記充電コンデンサに回生させて前記回生用ＳＣＲを非導通状態にすることを特徴とする着磁器。 A series circuit composed of a magnetizing SCR and a magnetizing coil is connected in parallel to the charging capacitor charged by the rectified output voltage of the rectifying circuit that receives the commercial power supply voltage, and responds to on-control of the magnetizing SCR. In a magnetizer that generates a magnetizing magnetic field periodically by supplying a magnetizing current to a magnetizing coil with a charging voltage of a charging capacitor,
A charging SCR is interposed between the rectifier circuit and the charging capacitor, and a regenerative series circuit composed of a regenerative coil and a regenerative SCR is connected in parallel to the charging capacitor,
Each of the charging SCR, the magnetizing SCR, and the regenerative SCR as a switching element is provided with a switching control circuit that controls the SCR, so that the rectified output voltage can be controlled by turning on the charging SCR. Then, the charging capacitor is charged, and then the magnetization SCR is turned on in the non-conducting state of the charging SCR after the charging is completed . Subsequently, the magnetizing coil, the charging capacitor C, wherein by turning on controlling the regenerative SCR, said charged in the charging capacitor in the magnetizing coils during a half cycle in magnetizing the non-conductive state of the magnetizing SCR after the elapse of a half period of the resonant current by the regenerative resonance current by a reverse voltage is to said charging capacitor and said regenerative coil during that half cycle the charge and a positive voltage A magnetizer, which comprises the regenerative SCR nonconductive by regenerated to the capacitor.
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