JP2002163968A - 直流駆動用電磁リレーの酸化膜除去方法 - Google Patents

直流駆動用電磁リレーの酸化膜除去方法

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JP2002163968A
JP2002163968A JP2000359236A JP2000359236A JP2002163968A JP 2002163968 A JP2002163968 A JP 2002163968A JP 2000359236 A JP2000359236 A JP 2000359236A JP 2000359236 A JP2000359236 A JP 2000359236A JP 2002163968 A JP2002163968 A JP 2002163968A
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Hiroaki Hayashi
弘昭 林
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 直流駆動用電磁リレーの初期接触抵抗を低減
させる直流駆動用電磁リレーの酸化膜除去方法を提供す
る。 【解決手段】 直流駆動用電磁リレー1の接点回路1b
の両端間にアーク発生用電源4から直流電圧を印加して
いる状態で、直流駆動用電磁リレー1の励磁用コイル1
aにコイル励磁電源2から交流の励磁電圧を印加するこ
とにより、固定接点1dと可動接点1cとを断続的に開
閉させて、固定接点1dと可動接点1cとの間にアーク
を発生させ、励磁用コイル1aに励磁電圧を印加してか
ら一定時間後に、接点回路1bの両端間に印加している
直流電圧の極性を反転させて、固定接点1dと可動接点
1cとの間にアークを発生させ、アークの発生によっ
て、固定接点1dと可動接点1cとの各表面の酸化膜を
除去する

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流駆動用電磁リ
レーの酸化膜除去方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の直流駆動用電磁リレーの酸化膜除
去方法としては、固定接点と可動接点とからなる接点回
路の両端間に電源を接続し、励磁用コイルに交流の励磁
電圧を印加して、固定接点と可動接点とを断続的に開閉
させることで、固定接点と可動接点間にアークを発生さ
せて、固定接点と可動接点との各表面の酸化膜を除去す
る方法がある。しかし、従来の直流駆動用電磁リレー
は、リレー接点の定格容量が小さいため、アークを発生
させる際にリレー接点に印加する電圧は低い電圧となっ
ている。図6に、従来の直流駆動用電磁リレーの酸化膜
除去条件を示すように、従来の直流駆動用電磁リレーの
接点定格電圧は、直流30V、または交流277Vとな
っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電気自動車に
搭載する直流駆動用電磁リレーにおいては、接点定格電
圧は、従来の直流駆動用電磁リレーの接点定格電圧より
も高く(例えば直流240V)、タングステンからなる
高容量のリレー接点を用いている。従来の酸化膜除去方
法では、リレー接点に印加できる電圧が低く、直流駆動
用電磁リレーが備える高容量のリレー接点の酸化膜を十
分に除去することができないため、初期接触抵抗の安定
化には適さないという問題があった。
【0004】本発明は、上記事由に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、直流駆動用電磁リレーの初期接触
抵抗を低減させる直流駆動用電磁リレーの酸化膜除去方
法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、直流
駆動用電磁リレーの固定接点と可動接点とからなる接点
回路の両端間に直流電圧を印加している状態で、前記直
流駆動用電磁リレーの励磁用コイルに交流の励磁電圧を
印加することにより、前記固定接点と可動接点とを断続
的に開閉させて、前記固定接点と可動接点との間にアー
クを発生させ、前記励磁用コイルに前記励磁電圧を印加
してから一定時間後に、前記接点回路の両端間に印加し
ている前記直流電圧の極性を反転させて、前記固定接点
と可動接点との間にアークを発生させ、前記アークの発
生によって、前記固定接点と可動接点との各表面の酸化
膜を除去することを特徴とする。
【0006】請求項2の発明は、所定時間当たりの、直
流駆動用電磁リレーの固定接点と可動接点とのオン回数
を検知する検知回路を動作させながら、直流駆動用電磁
リレーの励磁用コイルに交流の励磁電圧を印加すること
で、前記固定接点と可動接点とを断続的に開閉させたと
きの、所定時間当たりの前記固定接点と可動接点とのオ
ン回数を検知する検知動作を行い、前記検知回路の検知
するオン回数が所定の回数以上発生しなければ、前記励
磁用コイルに印加する前記交流の励磁電圧を上昇させ
て、前記検知動作を繰り返し行い、前記検知回路の検知
するオン回数が所定の回数以上発生すれば、前記検知回
路を非動作状態として、前記固定接点と可動接点とから
なる接点回路の両端間に直流電圧を印加している状態
で、前記検知回路の検知するオン回数が所定の回数以上
発生したときの第1の交流の励磁電圧を前記励磁用コイ
ルに印加することにより、前記固定接点と可動接点とを
断続的に開閉させて、前記固定接点と可動接点との間に
アークを発生させ、前記第1の交流の励磁電圧を前記励
磁用コイルに印加してから一定時間後に、前記第1の交
流の励磁電圧を上昇させた第2の交流の励磁電圧を、前
記励磁用コイルに印加することにより、前記固定接点と
可動接点とを断続的に開閉させて、前記固定接点と可動
接点との間にアークを発生させ、前記アークの発生によ
って、前記固定接点と可動接点との各表面の酸化膜を除
去する酸化膜除去動作を行い、前記第2の交流の励磁電
圧を前記励磁用コイルに印加してから一定時間後に、前
記固定接点と可動接点とからなる接点回路の両端間に印
加している前記直流電圧の極性を反転させて、前記酸化
膜除去動作を行うことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【0008】(実施形態1)本実施形態1の構成を、図
1に示す。
【0009】直流駆動用電磁リレー1は、励磁用コイル
1aと、励磁用コイル1aに励磁電圧を印加することで
オンする接点回路1bとから構成され、接点回路1b
は、可動接点1cと固定接点1dとから構成される。励
磁用コイル1aは、交流の励磁電圧を出力するコイル励
磁電源2に接続され、接点回路1bの両端間に印加する
電圧の極性を反転させる電圧極性切替えスイッチ3と電
流制限用の抵抗5を介して、固定接点1dと可動接点1
c間にアークを発生させる直流電圧を印加するアーク発
生用電源4に接続される。また、PLC6によって、コ
イル励磁電源2及びアーク発生用電源4の出力動作と、
電圧極性切替えスイッチ3の極性切換え動作とは制御さ
れる。本実施形態1において、コイル励磁電源2は、交
流70(V)、150(Hz)の電源を供給し、アーク
発生用電源4は、直流240(V)、12(A)の電源
を供給し、抵抗5は20(Ω)の抵抗値を有する。
【0010】まず、PLC6からの制御信号によって、
アーク発生用電源4から直流電圧を出力させて、抵抗5
と極性切換えスイッチ3とを介して、接点回路1bの両
端間に、直流電圧を印加しておく。次に、PLC6から
の制御信号によって、コイル励磁電源2から励磁用コイ
ル1aに交流の励磁電圧を1秒間印加する。励磁用コイ
ル1aに交流の励磁電圧を印加することで、交流の励磁
電圧の振幅が高いときは、可動接点1cは固定接点1d
と接触し、交流の励磁電圧の振幅が低いときは、可動接
点1cは固定接点1dと離隔し、可動接点1cと固定接
点1dとは、交流の励磁電圧の振幅に応じて、オン・オ
フ動作を繰り返し、そのオン・オフ動作時に、可動接点
1cと固定接点1dとの間に、印加された直流電圧の極
性に応じた一方の方向のアークが発生し、その発生した
アークによって可動接点1cと固定接点1dとの各表面
の酸化膜を除去することができる。
【0011】さらに、励磁用コイル1aに励磁電圧を印
加して1秒後、PLC6からの制御信号によって、極性
切換えスイッチ3は、接点回路1bの両端間に印加して
いる直流電圧の極性を反転させる。そして前記同様に、
PLC6からの制御信号によって、コイル励磁電源2か
ら励磁用コイル1aに交流の励磁電圧を1秒間印加して
いる間、可動接点1cと固定接点1dとは、交流の励磁
電圧の振幅に応じて、オン・オフ動作を繰り返し、その
オン・オフ動作時に、可動接点1cと固定接点1dとの
間に、印加された直流電圧の極性に応じた他方の方向の
アークが発生し、その発生したアークによって可動接点
1cと固定接点1dとの各表面の酸化膜を除去すること
ができる。
【0012】1方向のアークのみで酸化膜除去を行った
場合、固定接点1dと可動接点1cとの各表面の酸化皮
膜の状態が一様にはならず、酸化膜の除去むらを生じて
しまうため、本実施形態1においては、前記のように、
固定接点1dと可動接点1cとの間にに両方向のアーク
を発生させて、固定接点1dと可動接点1cとの各表面
の酸化皮膜の状態を一様にして、酸化膜の除去むらを低
減させている。
【0013】(実施形態2)前記実施形態1において
は、励磁用コイル1aに印加する交流の励磁電圧は一定
であり、製造時のロットによる製品のばらつきが発生し
た場合、時間当たりの可動接点1cと固定接点1dとの
オン・オフ動作の回数にもばらつきが生じ、アークの発
生状況にもばらつきが生じるため、ロットによっては、
固定接点1dと可動接点1cとの各表面の酸化皮膜の除
去が適切に行えなくなり、ロット毎に励磁用コイル1a
に印加する励磁電圧、時間等のパラメータを設定しなお
さなければならない。そこで、本実施形態2において
は、直流駆動用電磁リレー1の動作特性をフィードバッ
クすることで、各パラメータを設定し、あらゆる条件下
で酸化皮膜の適切な除去が行えるようにした。
【0014】また、接点回路1bの1方向各1回のアー
ク発生工程では、十分な酸化皮膜の除去が行えない場合
があるので、接点回路1bの一方向に対して、1次アー
ク工程と、励磁用コイル1aに印加する交流の励磁電圧
を1次アーク工程よりも上昇させた2次アーク工程とを
連続して行う。
【0015】本実施形態2の構成を、図2に示し、前記
実施形態1を示す図1と同一の構成には同一の符号を付
して、説明は省略する。
【0016】基本的な構成は、前記実施形態1と同様で
あるが、本実施形態2においては、固定接点1dと極性
切換えスイッチ3との間にスイッチ9を直列に接続し、
固定接点1dに並列に、スイッチ8と、直流駆動用電磁
リレー1の動作特性をフィードバックするために可動接
点1cと固定接点1dとのオン・オフ動作を検知する検
知回路7との直列回路を接続している点が異なり、スイ
ッチ8,9のオン・オフ動作はPLC6によって制御さ
れる。
【0017】適切な酸化膜除去を行うためのパラメータ
は、交流の励磁電圧の最大振幅の初期値a0(V)、交
流の励磁電圧の周波数f(Hz)、2次アーク工程にお
ける交流の励磁電圧の最大振幅増加電圧b(V)、1次
アーク工程持続時間c(ms)、2次アーク工程持続時
間d(ms)である。
【0018】図3に、動作フローチャートを示す。ま
ず、フローを開始し(ステップS1)、交流の励磁電圧
の最大振幅の初期値a0(V)、交流の励磁電圧の周波
数f(Hz)、2次アーク工程における交流の励磁電圧
の最大振幅増加電圧b(V)、1次アーク工程持続時間
c(ms)、2次アーク工程持続時間d(ms)等の各
パラメータを設定する(ステップS2)。そして動作を
開始させるスタートスイッチ(図示なし)をオンにする
と(ステップS3)、PLC6からの制御信号によっ
て、スイッチ8はオン、スイッチ9はオフにされる(ス
テップS4)。
【0019】次に、交流の励磁電圧の最大振幅を、最大
振幅a(V)=a0に設定して(ステップS5)、最大
振幅a(V)の交流の励磁電圧を、5000/f(ms
ec)間、励磁用コイル1aに印加する。ここで、50
00/f(msec)は、周波数f(Hz)の交流の励
磁電圧の半波が10波分の時間に相当する(ステップS
6)。そして、検知回路7は、可動接点1cと固定接点
1dとのオン動作の回数を検知し(ステップS7)、検
知回路7が検知したオン動作の回数が予め設定したしき
い値n回未満であれば、交流の励磁電圧の最大振幅a
(V)を5V増加させて、a(V)=a+5に設定し
(ステップS8)、ステップS6に再度戻って、500
0/f(msec)間、励磁用コイル1aに最大振幅a
(V)の交流の励磁電圧を印加し、ステップS7にて可
動接点1cと固定接点1dとのオン動作の回数を再度検
知する。
【0020】ここで、図4に、ステップS8における交
流の励磁電圧の最大振幅a(V)の変化を示す。検知回
路7は、可動接点1cと固定接点1dとのオン動作の回
数を検知し、検知回路7が検知したオン動作の回数が予
め設定したしきい値n回未満であれば、励磁用コイル1
aに印加する交流の励磁電圧の最大振幅の初期値a0
(V)に、ΔV=5Vずつ加えていく。このとき、励磁
電圧の変化の間隔は、Δt=5000/f(msec)
である。
【0021】検知回路7が検知したオン動作の回数が予
め設定したしきい値n回以上であれば、PLC6からの
制御信号によって、スイッチ8はオフ、スイッチ9はオ
ンになり、アーク発生用電源4から出力される直流電圧
が、抵抗5、極性切換えスイッチ3、スイッチ9を介し
て、固定接点1dに印加される。そして、検知回路7が
検知した可動接点1cと固定接点1dとのオン動作の回
数が予め設定したしきい値n回以上になったステップS
6における最大振幅a(V)の交流の励磁電圧を励磁用
コイル1aに印加すると、1次アーク発生工程が開始さ
れ、可動接点1cと固定接点1dとは、交流の励磁電圧
の振幅に応じて、オン・オフ動作を繰り返し、そのオン
・オフ動作時に、可動接点1cと固定接点1dとの間に
は、直流電圧の極性に応じた一方の方向のアークが発生
し、その発生したアークによって可動接点1cと固定接
点1dとの各表面の酸化膜を除去する。この1次アーク
発生工程は、予め設定したc(msec)間、行われる
(ステップS9)。
【0022】続いて、1次アーク発生工程においては最
大振幅a(V)であった励磁用コイル1aの励磁電圧に
増加電圧b(V)を加えて、交流の励磁電圧の最大振幅
a(V)=a+bに設定し、電圧を上昇させ、その交流
の励磁電圧を励磁用コイル1aに印加すると、2次アー
ク発生工程が開始され、可動接点1cと固定接点1dと
は、交流の励磁電圧の振幅に応じて、オン・オフ動作を
繰り返し、そのオン・オフ動作時に、可動接点1cと固
定接点1dとの間には、1次アーク発生工程と同様の一
方の方向のアークが発生し、そのアークによって可動接
点1cと固定接点1dとの各表面の酸化膜を更に除去す
るこの2次アーク発生工程は、予め設定したd(mse
c)間、行われる(ステップS9)。
【0023】また、ステップS9の1次アーク発生工程
からステップS10の2次アーク発生工程に移るときに
は、交流の励磁電圧は、オフにせず、連続して、電圧と
位相の異なる励磁電圧を印加する。
【0024】次に、接点回路1bに両方向のアーク発生
を行っていない場合には、(ステップS11)、PLC
6からの制御信号によって、極性切換えスイッチ3は、
接点回路1bの両端に印加している直流電圧の極性を反
転させて(ステップS12)、ステップS4に戻り、前
記同様の動作を、接点回路1bのアーク発生の方向を反
対にして行い、接点回路1bに両方向のアークを発生さ
せて、固定接点1dと可動接点1cとの各表面の酸化皮
膜の状態を一様にして、酸化膜の除去むらを低減させて
いる。
【0025】接点回路1bに両方向のアーク発生を行っ
ている場合には、フローは終了する(ステップS1
3)。
【0026】次に、検知回路7の動作について説明す
る。
【0027】検知回路7は、内部で、励磁電圧の周波数
f(Hz)の半波1個に相当する時間である500/f
(msec)毎にオン・オフする矩形波状の検知用ウイ
ンドウ信号を生成し、その検知用ウインドウ信号がオン
しているときのみ接点回路1bのオン・オフ状態を検知
している。
【0028】図5(a)〜(c)に、ステップS6〜S
8における励磁用コイル1aの励磁電圧、接点回路1b
のオン・オフ状態、検知回路7の検知ウィンドウ信号の
各タイムチャートを示す。
【0029】励磁用コイル1aの励磁電圧は、周波数f
(Hz)の交流電圧であり、期間T1=5000/f
(msec)においては最大振幅a(V)を有してい
る。可動接点1cと固定接点1dとは、交流の励磁電圧
の振幅に応じてオン・オフを繰り返す。検知回路7で生
成される検知用ウインドウ信号は、励磁電圧の周波数f
(Hz)の半波1個に相当する時間である500/f
(msec)毎にオン・オフする矩形波である。検知回
路7は、検知用ウインドウ信号がオンしているときのみ
可動接点1cと固定接点1dとのオン動作の回数を検知
し、期間T1中のオン動作の回数が予め設定したしきい
値n回未満であれば、期間T2=5000/f(mse
c)において、交流の励磁電圧の最大振幅a(V)を5
(V)増加させて、検知回路7は、期間T2中の可動接
点1cと固定接点1dとのオン動作の回数を再度検知す
る。前記動作を、5000/f(msec)の期間中に
オン動作の回数が予め設定したしきい値n回以上になる
まで繰り返す。
【0030】また、期間T2において、励磁電圧の最大
振幅a(v)を5(V)増加させた直後は、励磁電圧が
定常状態になるまでの到達時間Eと、直流駆動用電磁リ
レー1の動作時間Fとの合計25(msec)の間は、
検知回路7での検知動作が不安定になるので、検知ウイ
ンドウ信号はオフにして、検知回路7は検知動作を行わ
ない。
【0031】なお、検知回路7は、励磁電圧の1半波に
よって、検知ウインドウ信号の2つのオン期間にまたが
って、接点回路1bのオン動作を2回検知する場合があ
るので、予め設定したオン動作の回数のしきい値nを、
多い目に設定してもよい。
【0032】
【発明の効果】請求項1の発明は、直流駆動用電磁リレ
ーの固定接点と可動接点とからなる接点回路の両端間に
直流電圧を印加している状態で、前記直流駆動用電磁リ
レーの励磁用コイルに交流の励磁電圧を印加することに
より、前記固定接点と可動接点とを断続的に開閉させ
て、前記固定接点と可動接点との間にアークを発生さ
せ、前記励磁用コイルに前記励磁電圧を印加してから一
定時間後に、前記接点回路の両端間に印加している前記
直流電圧の極性を反転させて、前記固定接点と可動接点
との間にアークを発生させ、前記アークの発生によっ
て、前記固定接点と可動接点との各表面の酸化膜を除去
するので、直流駆動用電磁リレーの固定接点と可動接点
との各表面の酸化膜を、むらなく除去することができる
という効果がある。
【0033】請求項2の発明は、所定時間当たりの、直
流駆動用電磁リレーの固定接点と可動接点とのオン回数
を検知する検知回路を動作させながら、直流駆動用電磁
リレーの励磁用コイルに交流の励磁電圧を印加すること
で、前記固定接点と可動接点とを断続的に開閉させたと
きの、所定時間当たりの前記固定接点と可動接点とのオ
ン回数を検知する検知動作を行い、前記検知回路の検知
するオン回数が所定の回数以上発生しなければ、前記励
磁用コイルに印加する前記交流の励磁電圧を上昇させ
て、前記検知動作を繰り返し行い、前記検知回路の検知
するオン回数が所定の回数以上発生すれば、前記検知回
路を非動作状態として、前記固定接点と可動接点とから
なる接点回路の両端間に直流電圧を印加している状態
で、前記検知回路の検知するオン回数が所定の回数以上
発生したときの第1の交流の励磁電圧を前記励磁用コイ
ルに印加することにより、前記固定接点と可動接点とを
断続的に開閉させて、前記固定接点と可動接点との間に
アークを発生させ、前記第1の交流の励磁電圧を前記励
磁用コイルに印加してから一定時間後に、前記第1の交
流の励磁電圧を上昇させた第2の交流の励磁電圧を、前
記励磁用コイルに印加することにより、前記固定接点と
可動接点とを断続的に開閉させて、前記固定接点と可動
接点との間にアークを発生させ、前記アークの発生によ
って、前記固定接点と可動接点との各表面の酸化膜を除
去する酸化膜除去動作を行い、前記第2の交流の励磁電
圧を前記励磁用コイルに印加してから一定時間後に、前
記固定接点と可動接点とからなる接点回路の両端間に印
加している前記直流電圧の極性を反転させて、前記酸化
膜除去動作を行うので、直流駆動用電磁リレーの動作特
性にばらつきがある場合においても、各直流駆動用電磁
リレーの動作特性に適した条件で固定接点と可動接点と
の各表面の酸化膜を除去することができ、また、接点回
路のアーク発生方向の1方向につきアーク発生工程を2
回行うので、アーク発生工程が1回の場合に比べて、直
流駆動用電磁リレーの固定接点と可動接点との各表面の
酸化膜を、さらにむらなく除去することができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1を示す構成図である。
【図2】本発明の実施形態2を示す構成図である。
【図3】本発明の実施形態2を示す動作フローチャート
である。
【図4】本発明の実施形態2の動作を説明するための図
である。
【図5】本発明の実施形態2の動作を説明するためのタ
イムチャートである。
【図6】従来例を説明するための図である。
【符号の説明】 1 直流駆動用電磁リレー 1a 励磁用コイル 1b 接点回路 1c 可動接点 1d 固定接点 2 コイル励磁電源 3 極性切り換えスイッチ 4 アーク発生用電源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流駆動用電磁リレーの固定接点と可動
    接点とからなる接点回路の両端間に直流電圧を印加して
    いる状態で、前記直流駆動用電磁リレーの励磁用コイル
    に交流の励磁電圧を印加することにより、前記固定接点
    と可動接点とを断続的に開閉させて、前記固定接点と可
    動接点との間にアークを発生させ、前記励磁用コイルに
    前記励磁電圧を印加してから一定時間後に、前記接点回
    路の両端間に印加している前記直流電圧の極性を反転さ
    せて、前記固定接点と可動接点との間にアークを発生さ
    せ、前記アークの発生によって、前記固定接点と可動接
    点との各表面の酸化膜を除去することを特徴とする直流
    駆動用電磁リレーの酸化膜除去方法。
  2. 【請求項2】 所定時間当たりの、直流駆動用電磁リレ
    ーの固定接点と可動接点とのオン回数を検知する検知回
    路を動作させながら、直流駆動用電磁リレーの励磁用コ
    イルに交流の励磁電圧を印加することで、前記固定接点
    と可動接点とを断続的に開閉させたときの、所定時間当
    たりの前記固定接点と可動接点とのオン回数を検知する
    検知動作を行い、前記検知回路の検知するオン回数が所
    定の回数以上発生しなければ、前記励磁用コイルに印加
    する前記交流の励磁電圧を上昇させて、前記検知動作を
    繰り返し行い、前記検知回路の検知するオン回数が所定
    の回数以上発生すれば、前記検知回路を非動作状態とし
    て、前記固定接点と可動接点とからなる接点回路の両端
    間に直流電圧を印加している状態で、前記検知回路の検
    知するオン回数が所定の回数以上発生したときの第1の
    交流の励磁電圧を前記励磁用コイルに印加することによ
    り、前記固定接点と可動接点とを断続的に開閉させて、
    前記固定接点と可動接点との間にアークを発生させ、前
    記第1の交流の励磁電圧を前記励磁用コイルに印加して
    から一定時間後に、前記第1の交流の励磁電圧を上昇さ
    せた第2の交流の励磁電圧を、前記励磁用コイルに印加
    することにより、前記固定接点と可動接点とを断続的に
    開閉させて、前記固定接点と可動接点との間にアークを
    発生させ、前記アークの発生によって、前記固定接点と
    可動接点との各表面の酸化膜を除去する酸化膜除去動作
    を行い、前記第2の交流の励磁電圧を前記励磁用コイル
    に印加してから一定時間後に、前記固定接点と可動接点
    とからなる接点回路の両端間に印加している前記直流電
    圧の極性を反転させて、前記酸化膜除去動作を行うこと
    を特徴とする直流駆動用電磁リレーの酸化膜除去方法。
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