JP2002184283A - Ａｃ／ｄｃ共用電磁接触器 - Google Patents
Ａｃ／ｄｃ共用電磁接触器Info
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- JP2002184283A JP2002184283A JP2000375907A JP2000375907A JP2002184283A JP 2002184283 A JP2002184283 A JP 2002184283A JP 2000375907 A JP2000375907 A JP 2000375907A JP 2000375907 A JP2000375907 A JP 2000375907A JP 2002184283 A JP2002184283 A JP 2002184283A
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- exciting coil
- current
- rectifier
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電磁接触器における、特に保持時の発生損失
を低減する。 【解決手段】 電磁接触器の励磁コイルを投入用コイル
８と保持用コイル９に２分割し、コンデンサＣ３の電圧
が整流器４の出力電圧に充電されるまでの間はコイル
８，９の双方に電流を流して電磁接触器のスイッチを投
入し、コンデンサＣ３の電圧が整流器４の出力電圧にま
で充電されたら、半導体スイッチとしてのトランジスタ
Ｔ１をオフとし、コイル９にのみ電流を流すことで保持
時の発生損失を低減させる。
を低減する。 【解決手段】 電磁接触器の励磁コイルを投入用コイル
８と保持用コイル９に２分割し、コンデンサＣ３の電圧
が整流器４の出力電圧に充電されるまでの間はコイル
８，９の双方に電流を流して電磁接触器のスイッチを投
入し、コンデンサＣ３の電圧が整流器４の出力電圧にま
で充電されたら、半導体スイッチとしてのトランジスタ
Ｔ１をオフとし、コイル９にのみ電流を流すことで保持
時の発生損失を低減させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電磁接触器の励
磁コイルをＡＣ電源とＤＣ電源の両方で駆動可能なＡＣ
／ＤＣ共用電磁接触器に関する。
磁コイルをＡＣ電源とＤＣ電源の両方で駆動可能なＡＣ
／ＤＣ共用電磁接触器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４にＡＣ電源で駆動される電磁接触器
の従来例を示す。同図に示すように、ＡＣ電源３、操作
スイッチ１および励磁コイル２が直列に接続されてい
る。同図の回路において、交流電圧Ｅ１を印加し操作ス
イッチ１をオンすると、励磁コイル２に電流が流れて磁
束が発生し、電磁スイッチが吸引され電磁スイッチが投
入される。励磁コイル２のインダクタンスは、電磁スイ
ッチが開放されているときはギャップがあるため小さな
値Ｌ１であり、投入されると大きな値Ｌ２となる。
の従来例を示す。同図に示すように、ＡＣ電源３、操作
スイッチ１および励磁コイル２が直列に接続されてい
る。同図の回路において、交流電圧Ｅ１を印加し操作ス
イッチ１をオンすると、励磁コイル２に電流が流れて磁
束が発生し、電磁スイッチが吸引され電磁スイッチが投
入される。励磁コイル２のインダクタンスは、電磁スイ
ッチが開放されているときはギャップがあるため小さな
値Ｌ１であり、投入されると大きな値Ｌ２となる。
【０００３】したがって、励磁コイル２の電流波形は図
６に示すように、投入される前はコイルのインピーダン
スＺ（＝ＲＣ＋ｊωＬ１）が小さいため大きな電流Ｉ１
となり、投入に必要な磁束鎖交数を確保する。ただし、
ＲＣは励磁コイルの抵抗分であり、Ｌ１，Ｌ２は投入時
と保持時の自己インダクタンスを示す。次に、電磁スイ
ッチが投入されると自己インダクタンスが大きくなり、
インピーダンスが大きくなるため電流Ｉ２は減少する。
一般に、電磁スイッチを保持する磁束鎖交数は投入する
ための磁束鎖交数の数分の１でよく、電流が減少しても
電磁スイッチを保持する。
６に示すように、投入される前はコイルのインピーダン
スＺ（＝ＲＣ＋ｊωＬ１）が小さいため大きな電流Ｉ１
となり、投入に必要な磁束鎖交数を確保する。ただし、
ＲＣは励磁コイルの抵抗分であり、Ｌ１，Ｌ２は投入時
と保持時の自己インダクタンスを示す。次に、電磁スイ
ッチが投入されると自己インダクタンスが大きくなり、
インピーダンスが大きくなるため電流Ｉ２は減少する。
一般に、電磁スイッチを保持する磁束鎖交数は投入する
ための磁束鎖交数の数分の１でよく、電流が減少しても
電磁スイッチを保持する。
【０００４】このときの発生損失は、投入時と保持時で
それぞれ次の（１），（２）式のように表わされる。 投入時損失：Ｐ１＝ＲＣ・Ｉ１2 ＝ＲＣ・｛Ｅ１／（ＲＣ＋ｊωＬ１）｝2 …（１） 保持時損失：Ｐ２＝ＲＣ・Ｉ２2 ＝ＲＣ・｛Ｅ１／（ＲＣ＋ｊωＬ２）｝2 …（２） 保持時の電流Ｉ２は、投入時の電流Ｉ１よりも小さいた
め、発生損失も１／１０程度に小さくなる。
それぞれ次の（１），（２）式のように表わされる。 投入時損失：Ｐ１＝ＲＣ・Ｉ１2 ＝ＲＣ・｛Ｅ１／（ＲＣ＋ｊωＬ１）｝2 …（１） 保持時損失：Ｐ２＝ＲＣ・Ｉ２2 ＝ＲＣ・｛Ｅ１／（ＲＣ＋ｊωＬ２）｝2 …（２） 保持時の電流Ｉ２は、投入時の電流Ｉ１よりも小さいた
め、発生損失も１／１０程度に小さくなる。
【０００５】図５にＡＣ／ＤＣ電源で駆動される電磁接
触器（ＡＣ／ＤＣ共用電磁接触器）の従来例を示す。図
示のように、電源３が操作スイッチ１を介して整流器４
の入力に接続され、整流器４の出力には励磁コイル２が
接続されている。図５において、直流電圧Ｅ２を印加し
て操作スイッチ１をオンすると、整流器４を介して励磁
コイル２に電流が流れ、磁束が発生して電磁スイッチを
吸引し、電磁スイッチが投入される。このとき、励磁コ
イル２に流れる電流Ｉ３は電源が直流であるため、励磁
コイル２の抵抗分ＲＣで決まる電流となる。また、保持
時もコイルの抵抗値ＲＣは変化しないため、励磁コイル
２に流れる電流Ｉ３は同じ値となる。すなわち、このと
きの発生損失Ｐ３は、投入時と保持時とも次の（３）式
で表わされる。 発生損失：Ｐ３＝ＲＣ・Ｉ３2 ＝Ｅ２2 ／ＲＣ …（３）
触器（ＡＣ／ＤＣ共用電磁接触器）の従来例を示す。図
示のように、電源３が操作スイッチ１を介して整流器４
の入力に接続され、整流器４の出力には励磁コイル２が
接続されている。図５において、直流電圧Ｅ２を印加し
て操作スイッチ１をオンすると、整流器４を介して励磁
コイル２に電流が流れ、磁束が発生して電磁スイッチを
吸引し、電磁スイッチが投入される。このとき、励磁コ
イル２に流れる電流Ｉ３は電源が直流であるため、励磁
コイル２の抵抗分ＲＣで決まる電流となる。また、保持
時もコイルの抵抗値ＲＣは変化しないため、励磁コイル
２に流れる電流Ｉ３は同じ値となる。すなわち、このと
きの発生損失Ｐ３は、投入時と保持時とも次の（３）式
で表わされる。 発生損失：Ｐ３＝ＲＣ・Ｉ３2 ＝Ｅ２2 ／ＲＣ …（３）
【０００６】次に、図５の回路において、交流電圧Ｅ３
を印加して操作スイッチ１をオンすると、整流器４によ
り交流電圧が整流され、励磁コイル２に図７に示すよう
な電流が流れる。すなわち、入力電圧が高いの期間に
は電源３，操作スイッチ１，整流器２（例えばＤ１，Ｄ
４），励磁コイル２を介して励磁コイル２の電流を増加
させる。一方、入力電圧が低いの期間には整流器４と
励磁コイル２の経路で励磁コイル２の電流がフライホイ
ールし、励磁コイルの抵抗分ＲＣで減少する。したがっ
て、励磁コイルの電流を減少させる成分は、この場合も
励磁コイルの抵抗分ＲＣのみとなるため、発生損失は
（３）式と同様Ｅ３2 ／ＲＣとなる。このように、図５
のように整流器のみで駆動した場合は、保持時にも投入
時と同じ電流を流すため、大きな損失が発生する。ま
た、操作スイッチを遮断しても整流器４，励磁コイル２
で励磁コイルの電流がフライホイールし、電磁スイッチ
がなかなか遮断しないという不具合がある。
を印加して操作スイッチ１をオンすると、整流器４によ
り交流電圧が整流され、励磁コイル２に図７に示すよう
な電流が流れる。すなわち、入力電圧が高いの期間に
は電源３，操作スイッチ１，整流器２（例えばＤ１，Ｄ
４），励磁コイル２を介して励磁コイル２の電流を増加
させる。一方、入力電圧が低いの期間には整流器４と
励磁コイル２の経路で励磁コイル２の電流がフライホイ
ールし、励磁コイルの抵抗分ＲＣで減少する。したがっ
て、励磁コイルの電流を減少させる成分は、この場合も
励磁コイルの抵抗分ＲＣのみとなるため、発生損失は
（３）式と同様Ｅ３2 ／ＲＣとなる。このように、図５
のように整流器のみで駆動した場合は、保持時にも投入
時と同じ電流を流すため、大きな損失が発生する。ま
た、操作スイッチを遮断しても整流器４，励磁コイル２
で励磁コイルの電流がフライホイールし、電磁スイッチ
がなかなか遮断しないという不具合がある。
【０００７】図８にＡＣ／ＤＣ電源で駆動される電磁接
触器の別の従来例を示す。図示のように、電源３には操
作スイッチ１を介して整流器４の入力を、整流器４の出
力にはダイオードＤ５，励磁コイル２，ＭＯＳＦＥＴ
（金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ）５および
抵抗Ｒ１の直列回路と、抵抗Ｒ２およびコンデンサＣ１
の直列回路と、電解コンデンサＣ２とを並列に、励磁コ
イル２にはダイオードＤ６と定電圧ダイオードＺ１との
直列回路と、ＭＯＳＦＥＴ６とを並列に、さらに、ＭＯ
ＳＦＥＴ５のゲートにはコンパレータＰＣ，パルス幅変
調回路ＰＷＭ，ゲート駆動回路ＧＤＵからなる制御回路
７を、ＭＯＳＦＥＴ６のゲートはダイオードＤ５のアノ
ードにそれぞれ接続して構成されている。
触器の別の従来例を示す。図示のように、電源３には操
作スイッチ１を介して整流器４の入力を、整流器４の出
力にはダイオードＤ５，励磁コイル２，ＭＯＳＦＥＴ
（金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ）５および
抵抗Ｒ１の直列回路と、抵抗Ｒ２およびコンデンサＣ１
の直列回路と、電解コンデンサＣ２とを並列に、励磁コ
イル２にはダイオードＤ６と定電圧ダイオードＺ１との
直列回路と、ＭＯＳＦＥＴ６とを並列に、さらに、ＭＯ
ＳＦＥＴ５のゲートにはコンパレータＰＣ，パルス幅変
調回路ＰＷＭ，ゲート駆動回路ＧＤＵからなる制御回路
７を、ＭＯＳＦＥＴ６のゲートはダイオードＤ５のアノ
ードにそれぞれ接続して構成されている。
【０００８】いま、図８の回路において、直流電圧Ｅを
印加して操作スイッチ１をオンすると、整流器４を介し
て電解コンデンサＣ２に、また、同時に抵抗Ｒ２を介し
てコンデンサＣ１に電荷がそれぞれ充電される。する
と、制御回路７が動作し、制御回路７にて予め設定され
ている電流ｉ* が流れるよう、パルス幅変調回路ＰＷＭ
およびゲート駆動回路ＧＤＵを介してＭＯＳＦＥＴ５を
一定のオンオフ比で駆動する。また、ＭＯＳＦＥＴ６は
ダイオードＤ５の順電圧でオンする。ＭＯＳＦＥＴ５が
オンしているときには、コンデンサＣ２→励磁コイル２
→ＭＯＳＦＥＴ５→抵抗Ｒ１→コンデンサＣ２の経路で
励磁コイル２の電流を増加させる。次に、励磁コイル電
流が制御回路７内の電流設定値ｉ* に達すると、抵抗Ｒ
１の電圧が上昇してコンパレータＰＣが動作し、パルス
幅変調回路ＰＷＭおよびゲート駆動回路ＧＤＵを介して
ＭＯＳＦＥＴ５をオフさせる。ＭＯＳＦＥＴ５がオフす
ると、励磁コイル２に流れていた電流は、ＭＯＳＦＥＴ
６と励磁コイル２の経路でフライホイールする。
印加して操作スイッチ１をオンすると、整流器４を介し
て電解コンデンサＣ２に、また、同時に抵抗Ｒ２を介し
てコンデンサＣ１に電荷がそれぞれ充電される。する
と、制御回路７が動作し、制御回路７にて予め設定され
ている電流ｉ* が流れるよう、パルス幅変調回路ＰＷＭ
およびゲート駆動回路ＧＤＵを介してＭＯＳＦＥＴ５を
一定のオンオフ比で駆動する。また、ＭＯＳＦＥＴ６は
ダイオードＤ５の順電圧でオンする。ＭＯＳＦＥＴ５が
オンしているときには、コンデンサＣ２→励磁コイル２
→ＭＯＳＦＥＴ５→抵抗Ｒ１→コンデンサＣ２の経路で
励磁コイル２の電流を増加させる。次に、励磁コイル電
流が制御回路７内の電流設定値ｉ* に達すると、抵抗Ｒ
１の電圧が上昇してコンパレータＰＣが動作し、パルス
幅変調回路ＰＷＭおよびゲート駆動回路ＧＤＵを介して
ＭＯＳＦＥＴ５をオフさせる。ＭＯＳＦＥＴ５がオフす
ると、励磁コイル２に流れていた電流は、ＭＯＳＦＥＴ
６と励磁コイル２の経路でフライホイールする。
【０００９】操作スイッチ１をオフすると、コンデンサ
Ｃ１とＣ２の電圧が低下し、制御回路７が停止してＭＯ
ＳＦＥＴ５がオフする。また、ＭＯＳＦＥＴ６もゲート
に接続されたダイオードＤ５の電流がなくなりオフす
る。すると、励磁コイル２に流れていた電流は、励磁コ
イル２→定電圧ダイオードＺ１→ダイオードＤ６の経路
に転流し、定電圧ダイオードの電圧で急激に減少する。
この回路の発生損失は、電流設定値ｉ* と励磁コイルの
抵抗値ＲＣでほぼ決まり、投入時の電流設定値を
ｉ1 * ，保持時の電流設定値をｉ2 * とすると、次の
（４），（５）式のように表わされる。 投入時損失：Ｐ４＝ＲＣ・（ｉ1 * ）2 …（４） 保持時損失：Ｐ５＝ＲＣ・（ｉ2 * ）2 …（５）
Ｃ１とＣ２の電圧が低下し、制御回路７が停止してＭＯ
ＳＦＥＴ５がオフする。また、ＭＯＳＦＥＴ６もゲート
に接続されたダイオードＤ５の電流がなくなりオフす
る。すると、励磁コイル２に流れていた電流は、励磁コ
イル２→定電圧ダイオードＺ１→ダイオードＤ６の経路
に転流し、定電圧ダイオードの電圧で急激に減少する。
この回路の発生損失は、電流設定値ｉ* と励磁コイルの
抵抗値ＲＣでほぼ決まり、投入時の電流設定値を
ｉ1 * ，保持時の電流設定値をｉ2 * とすると、次の
（４），（５）式のように表わされる。 投入時損失：Ｐ４＝ＲＣ・（ｉ1 * ）2 …（４） 保持時損失：Ｐ５＝ＲＣ・（ｉ2 * ）2 …（５）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図５に示す従来例で
は、入力電圧と励磁コイルの抵抗値ＲＣによって電流が
決定され、投入に必要な磁束鎖交数を確保するような抵
抗値としているため、保持時に必要以上に大きな電流が
流れてしまう。その結果、保持時には余分な損失が発生
し、装置の効率を低下させる。また、投入時は数１０ｍ
ｓと比較的に短く励磁コイルの温度上昇は短時間のため
小さいが、保持時は連続で使用されるため、励磁コイル
の温度上昇も大きくなる。したがって、励磁コイルの冷
却設計は保持時の発生損失で決まり、保持時の発生損失
が大きくなるとその冷却構造にも大きな物が要求され
る。それにより、可動部分の重量も重くなり、投入に必
要な磁束鎖交数も大きくなるという正帰還となり、装置
の重力損失ともに大きくなるという難点がある。さら
に、遮断時には励磁コイルに流れていた電流が整流器を
介してフライホイールしてしまい、電流がなかなか減少
しないため遮断までの時間が１００ｍｓと長くなる（目
標は数１０ｍｓ）。その結果、応答速度が遅くなるとい
う問題も発生する。
は、入力電圧と励磁コイルの抵抗値ＲＣによって電流が
決定され、投入に必要な磁束鎖交数を確保するような抵
抗値としているため、保持時に必要以上に大きな電流が
流れてしまう。その結果、保持時には余分な損失が発生
し、装置の効率を低下させる。また、投入時は数１０ｍ
ｓと比較的に短く励磁コイルの温度上昇は短時間のため
小さいが、保持時は連続で使用されるため、励磁コイル
の温度上昇も大きくなる。したがって、励磁コイルの冷
却設計は保持時の発生損失で決まり、保持時の発生損失
が大きくなるとその冷却構造にも大きな物が要求され
る。それにより、可動部分の重量も重くなり、投入に必
要な磁束鎖交数も大きくなるという正帰還となり、装置
の重力損失ともに大きくなるという難点がある。さら
に、遮断時には励磁コイルに流れていた電流が整流器を
介してフライホイールしてしまい、電流がなかなか減少
しないため遮断までの時間が１００ｍｓと長くなる（目
標は数１０ｍｓ）。その結果、応答速度が遅くなるとい
う問題も発生する。
【００１１】また、図８に示す従来例では、保持時の電
流を設定値に低下できるため、励磁コイルの損失を低減
できる。また、遮断時には定電圧ダイオードＺ１で励磁
コイルの電流を減少できるため、遮断時間を短くできる
という利点がある。しかし、電解コンデンサＣ２，ＭＯ
ＳＦＥＴ５，ＭＯＳＦＥＴ６など、入力電圧以上の耐圧
の部品が必要となるため、比較的大きな部品となり装置
が高価格になると言う問題がある。また、制御回路もＰ
ＷＭ発生器やＧＤＵ回路などが必要となって複雑であ
り、回路が大型化しさらに高価格になるという難点があ
る。したがって、この発明の課題は、簡単な回路で保持
時の発生損失を低減し、装置の小形化と低価格化を図る
ことにある。
流を設定値に低下できるため、励磁コイルの損失を低減
できる。また、遮断時には定電圧ダイオードＺ１で励磁
コイルの電流を減少できるため、遮断時間を短くできる
という利点がある。しかし、電解コンデンサＣ２，ＭＯ
ＳＦＥＴ５，ＭＯＳＦＥＴ６など、入力電圧以上の耐圧
の部品が必要となるため、比較的大きな部品となり装置
が高価格になると言う問題がある。また、制御回路もＰ
ＷＭ発生器やＧＤＵ回路などが必要となって複雑であ
り、回路が大型化しさらに高価格になるという難点があ
る。したがって、この発明の課題は、簡単な回路で保持
時の発生損失を低減し、装置の小形化と低価格化を図る
ことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項１の発明では、ＡＣ電源とＤＣ電源の両
方で駆動可能な電磁接触器の励磁コイルの入力電圧を整
流する整流器の出力間に、第１の励磁コイルと半導体ス
イッチの直列回路と第２の励磁コイルとを並列に接続し
たことを特徴とする。請求項２の発明では、ＡＣ電源と
ＤＣ電源の両方で駆動可能な電磁接触器の励磁コイルの
入力電圧を整流する整流器の出力間に、第１の励磁コイ
ルと半導体スイッチとの直列回路を接続するとともに、
前記半導体スイッチと並列に第２の励磁コイルとダイオ
ードとの直列回路を接続したことを特徴とする。
るため、請求項１の発明では、ＡＣ電源とＤＣ電源の両
方で駆動可能な電磁接触器の励磁コイルの入力電圧を整
流する整流器の出力間に、第１の励磁コイルと半導体ス
イッチの直列回路と第２の励磁コイルとを並列に接続し
たことを特徴とする。請求項２の発明では、ＡＣ電源と
ＤＣ電源の両方で駆動可能な電磁接触器の励磁コイルの
入力電圧を整流する整流器の出力間に、第１の励磁コイ
ルと半導体スイッチとの直列回路を接続するとともに、
前記半導体スイッチと並列に第２の励磁コイルとダイオ
ードとの直列回路を接続したことを特徴とする。
【００１３】この請求項１または２の発明においては、
前記第１の励磁コイルは前記電磁接触器のスイッチを投
入するために必要な磁束鎖交数を発生し、第２の励磁コ
イルは前記電磁接触器のスイッチを保持するために必要
な磁束鎖交数を発生することができ（請求項３の発
明）、または、前記半導体スイッチの制御端子を、前記
整流器の出力電圧が入力されてから一定期間オンする駆
動素子により駆動することができる（請求項４の発
明）。請求項５の発明では、ＡＣ電源とＤＣ電源の両方
で駆動可能な電磁接触器の励磁コイルの入力電圧を整流
する整流器の出力間に、励磁コイルと半導体スイッチと
の直列回路を接続し、前記整流器の出力電圧が入力され
てから一定期間は前記電磁接触器のスイッチを投入する
ために必要な磁束鎖交数を確保し得る電流を流し、前記
一定期間経過後は電磁接触器のスイッチを保持するため
に必要な磁束鎖交数を確保し得る電流を流すよう、前記
半導体スイッチを定電流回路により駆動することを特徴
とする。
前記第１の励磁コイルは前記電磁接触器のスイッチを投
入するために必要な磁束鎖交数を発生し、第２の励磁コ
イルは前記電磁接触器のスイッチを保持するために必要
な磁束鎖交数を発生することができ（請求項３の発
明）、または、前記半導体スイッチの制御端子を、前記
整流器の出力電圧が入力されてから一定期間オンする駆
動素子により駆動することができる（請求項４の発
明）。請求項５の発明では、ＡＣ電源とＤＣ電源の両方
で駆動可能な電磁接触器の励磁コイルの入力電圧を整流
する整流器の出力間に、励磁コイルと半導体スイッチと
の直列回路を接続し、前記整流器の出力電圧が入力され
てから一定期間は前記電磁接触器のスイッチを投入する
ために必要な磁束鎖交数を確保し得る電流を流し、前記
一定期間経過後は電磁接触器のスイッチを保持するため
に必要な磁束鎖交数を確保し得る電流を流すよう、前記
半導体スイッチを定電流回路により駆動することを特徴
とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態を示す回路図である。同図に示すように、電源３は操
作スイッチ１を介して整流器４の入力に、整流器４の出
力には励磁コイル８とトランジスタＴ１との直列回路
と、励磁コイル９とが並列に、さらに、トランジスタＴ
１のベースにはコンデンサＣ３を介して整流器４の出力
の正極にそれぞれ接続されている。
態を示す回路図である。同図に示すように、電源３は操
作スイッチ１を介して整流器４の入力に、整流器４の出
力には励磁コイル８とトランジスタＴ１との直列回路
と、励磁コイル９とが並列に、さらに、トランジスタＴ
１のベースにはコンデンサＣ３を介して整流器４の出力
の正極にそれぞれ接続されている。
【００１５】図１の回路において、直流電圧Ｅを印加し
て操作スイッチ１をオンすると、整流器４，コンデンサ
Ｃ３を介してトランジスタＴ１がオンする。すると、励
磁コイル８と励磁コイル９に電流が流れて磁束が発生
し、電磁スイッチが吸引されて電磁スイッチが投入され
る。このとき、励磁コイル８，９を流れる電流Ｉ８，Ｉ
９は電源が直流であるため、各励磁コイル８，９の抵抗
分ＲＣ８，ＲＣ９で決定される電流となる。次に、コン
デンサＣ３の電圧が整流電圧まで充電され、トランジス
タＴ１のベース電流が無くなるとトランジスタＴ１がオ
フする。すると、励磁コイル８の電流がなくなり、保持
時には励磁コイル９に流れる電流Ｉ９のみとなる。この
とき、コンデンサＣ３はトランジスタＴ１を一定期間オ
ンする駆動素子として作用する。
て操作スイッチ１をオンすると、整流器４，コンデンサ
Ｃ３を介してトランジスタＴ１がオンする。すると、励
磁コイル８と励磁コイル９に電流が流れて磁束が発生
し、電磁スイッチが吸引されて電磁スイッチが投入され
る。このとき、励磁コイル８，９を流れる電流Ｉ８，Ｉ
９は電源が直流であるため、各励磁コイル８，９の抵抗
分ＲＣ８，ＲＣ９で決定される電流となる。次に、コン
デンサＣ３の電圧が整流電圧まで充電され、トランジス
タＴ１のベース電流が無くなるとトランジスタＴ１がオ
フする。すると、励磁コイル８の電流がなくなり、保持
時には励磁コイル９に流れる電流Ｉ９のみとなる。この
とき、コンデンサＣ３はトランジスタＴ１を一定期間オ
ンする駆動素子として作用する。
【００１６】図１の場合の投入時，保持時の各発生損失
Ｐ６，Ｐ７は次の式（６），（７）となる。 投入時損失：Ｐ４＝Ｅ2 （１／ＲＣ８＋１／ＲＣ９） …（６） 保持時損失：Ｐ５＝Ｅ2 （１／ＲＣ９） …（７） したがって、保持時の発生損失を投入時のそれに比べて
数分の１に小さくできる。また、操作スイッチ１を遮断
すると、励磁コイル９の励磁エネルギーは大きな抵抗Ｒ
Ｃ９で消費されるため（時定数Ｌ／ＲＣ９）、従来のよ
うに小さな抵抗で減衰していた場合に比べて速く減少す
ることになる。図１の回路に交流電圧を印加した場合
も、整流器４で整流され脈動のある直流電圧となるた
め、動作は上記とほとんど同じである。
Ｐ６，Ｐ７は次の式（６），（７）となる。 投入時損失：Ｐ４＝Ｅ2 （１／ＲＣ８＋１／ＲＣ９） …（６） 保持時損失：Ｐ５＝Ｅ2 （１／ＲＣ９） …（７） したがって、保持時の発生損失を投入時のそれに比べて
数分の１に小さくできる。また、操作スイッチ１を遮断
すると、励磁コイル９の励磁エネルギーは大きな抵抗Ｒ
Ｃ９で消費されるため（時定数Ｌ／ＲＣ９）、従来のよ
うに小さな抵抗で減衰していた場合に比べて速く減少す
ることになる。図１の回路に交流電圧を印加した場合
も、整流器４で整流され脈動のある直流電圧となるた
め、動作は上記とほとんど同じである。
【００１７】図２はこの発明の第２の実施の形態を示す
回路図である。この例では、電源３は操作スイッチ１を
介して整流器４の入力に、整流器４の出力には励磁コイ
ル８とトランジスタＴ１との直列回路が、トランジスタ
Ｔ１にはダイオードＤ７と励磁コイル９との直列回路が
並列に、トランジスタＴ１のベースにはコンデンサＣ３
を介して整流器４の出力の正極にそれぞれ接続されてい
る。
回路図である。この例では、電源３は操作スイッチ１を
介して整流器４の入力に、整流器４の出力には励磁コイ
ル８とトランジスタＴ１との直列回路が、トランジスタ
Ｔ１にはダイオードＤ７と励磁コイル９との直列回路が
並列に、トランジスタＴ１のベースにはコンデンサＣ３
を介して整流器４の出力の正極にそれぞれ接続されてい
る。
【００１８】図２の回路において、直流電圧Ｅを印加し
て操作スイッチ１をオンすると、整流器４，コンデンサ
Ｃ３を介してトランジスタＴ１がオンする。すると、励
磁コイル８に電流が流れて磁束が発生し、電磁スイッチ
が吸引されて電磁スイッチが投入される。このとき、励
磁コイル８を流れる電流Ｉ１０は電源が直流であるた
め、励磁コイル８抵抗分ＲＣ８で決定される電流とな
る。次に、コンデンサＣ３の電圧が整流電圧まで充電さ
れ、トランジスタＴ１のベース電流が無くなるとトラン
ジスタＴ１がオフする。すると、励磁コイル８と励磁コ
イル９の直列回路で電流が流れる。したがって、保持時
には励磁コイル８と励磁コイル９の直列回路に流れる電
流Ｉ１１となる。また、コンデンサＣ３の作用も図１と
同様である。
て操作スイッチ１をオンすると、整流器４，コンデンサ
Ｃ３を介してトランジスタＴ１がオンする。すると、励
磁コイル８に電流が流れて磁束が発生し、電磁スイッチ
が吸引されて電磁スイッチが投入される。このとき、励
磁コイル８を流れる電流Ｉ１０は電源が直流であるた
め、励磁コイル８抵抗分ＲＣ８で決定される電流とな
る。次に、コンデンサＣ３の電圧が整流電圧まで充電さ
れ、トランジスタＴ１のベース電流が無くなるとトラン
ジスタＴ１がオフする。すると、励磁コイル８と励磁コ
イル９の直列回路で電流が流れる。したがって、保持時
には励磁コイル８と励磁コイル９の直列回路に流れる電
流Ｉ１１となる。また、コンデンサＣ３の作用も図１と
同様である。
【００１９】図２の場合の投入時，保持時の各発生損失
Ｐ８，Ｐ９は次の式（８），（９）となる。 投入時損失：Ｐ８＝Ｅ2 （１／ＲＣ８） …（８） 保持時損失：Ｐ５＝Ｅ2 ｛１／（ＲＣ８＋ＲＣ９）｝ …（９） したがって、保持時の発生損失を投入時のそれに比べて
数分の１に小さくできる。また、操作スイッチ１を遮断
すると、励磁コイル８と励磁コイル９の励磁エネルギー
は大きな抵抗ＲＣ８＋ＲＣ９で消費されるため（時定数
Ｌ／（ＲＣ８＋ＲＣ９）、従来のように小さな抵抗で減
衰していた場合に比べて速く減少することになる。図２
の回路に交流電圧を印加した場合も、整流器４で整流さ
れ脈動のある直流電圧となるため、動作は上記とほとん
ど同じである。
Ｐ８，Ｐ９は次の式（８），（９）となる。 投入時損失：Ｐ８＝Ｅ2 （１／ＲＣ８） …（８） 保持時損失：Ｐ５＝Ｅ2 ｛１／（ＲＣ８＋ＲＣ９）｝ …（９） したがって、保持時の発生損失を投入時のそれに比べて
数分の１に小さくできる。また、操作スイッチ１を遮断
すると、励磁コイル８と励磁コイル９の励磁エネルギー
は大きな抵抗ＲＣ８＋ＲＣ９で消費されるため（時定数
Ｌ／（ＲＣ８＋ＲＣ９）、従来のように小さな抵抗で減
衰していた場合に比べて速く減少することになる。図２
の回路に交流電圧を印加した場合も、整流器４で整流さ
れ脈動のある直流電圧となるため、動作は上記とほとん
ど同じである。
【００２０】図３はこの発明の第３の実施の形態を示す
回路図である。電源３は操作スイッチ１を介して整流器
４の入力に、整流器４の出力には励磁コイル２，トラン
ジスタＴ１および抵抗Ｒ１の直列回路、抵抗Ｒ５とコン
デンサＣ１の直列回路および抵抗Ｒ６とコンデンサＣ４
の直列回路が並列に、トランジスタＴ１のベースと整流
器４の出力の負極間には抵抗Ｒ３を、トランジスタＴ１
とコンデンサＣ１間には抵抗Ｒ４を、コンデンサＣ１に
は定電圧ダイオードＺ２とＭＯＳＦＥＴであるＴ２の直
列回路を並列に、Ｔ２のゲートにはコンデンサＣ４をそ
れぞれ接続する。
回路図である。電源３は操作スイッチ１を介して整流器
４の入力に、整流器４の出力には励磁コイル２，トラン
ジスタＴ１および抵抗Ｒ１の直列回路、抵抗Ｒ５とコン
デンサＣ１の直列回路および抵抗Ｒ６とコンデンサＣ４
の直列回路が並列に、トランジスタＴ１のベースと整流
器４の出力の負極間には抵抗Ｒ３を、トランジスタＴ１
とコンデンサＣ１間には抵抗Ｒ４を、コンデンサＣ１に
は定電圧ダイオードＺ２とＭＯＳＦＥＴであるＴ２の直
列回路を並列に、Ｔ２のゲートにはコンデンサＣ４をそ
れぞれ接続する。
【００２１】図３の回路において、直流電圧Ｅを印加し
て操作スイッチ１をオンすると、整流器４，抵抗Ｒ５を
介してコンデンサＣ１に電荷が充電される。コンデンサ
Ｃ１の電圧をＶＣ１１とすると、トランジスタＴ１は定
電流動作し、次の式（１０）で示す電流Ｉ１２を流す。 Ｉ１２＝｛ＩＢ１（Ｒ１＋Ｒ３）−ＶＢＥ｝／Ｒ１ ＝｛（ＶＣ１１−ＶＢＥ）・（Ｒ１＋Ｒ３）／Ｒ４−ＶＢＥ｝／Ｒ１ …（１０） ただし、ＶＢＥはトランジスタＴ１のベース・エミッタ
間電圧、ＩＢ１はトランジスタＴ１のベース電流を示
す。したがって、電流Ｉ１２を投入に必要な磁束鎖交数
を確保し得る電流とすることにより、電磁スイッチを投
入することができる。
て操作スイッチ１をオンすると、整流器４，抵抗Ｒ５を
介してコンデンサＣ１に電荷が充電される。コンデンサ
Ｃ１の電圧をＶＣ１１とすると、トランジスタＴ１は定
電流動作し、次の式（１０）で示す電流Ｉ１２を流す。 Ｉ１２＝｛ＩＢ１（Ｒ１＋Ｒ３）−ＶＢＥ｝／Ｒ１ ＝｛（ＶＣ１１−ＶＢＥ）・（Ｒ１＋Ｒ３）／Ｒ４−ＶＢＥ｝／Ｒ１ …（１０） ただし、ＶＢＥはトランジスタＴ１のベース・エミッタ
間電圧、ＩＢ１はトランジスタＴ１のベース電流を示
す。したがって、電流Ｉ１２を投入に必要な磁束鎖交数
を確保し得る電流とすることにより、電磁スイッチを投
入することができる。
【００２２】次に、抵抗Ｒ６を介してコンデンサＣ４に
電荷が充電され、Ｔ２のしきい値電圧まで充電されると
Ｔ２がオンする。Ｔ２がオンすると、コンデンサＣ１の
電圧が定電圧ダイオードＺ２の電圧まで低下する。この
ときの電圧をＶＣ１２とすると、トランジスタＴ１の電
流Ｉ１２は次の式（１１）のように低減する。 Ｉ１２＝｛（ＶＣ１２−ＶＢＥ）・（Ｒ１＋Ｒ３）／Ｒ４−ＶＢＥ｝／Ｒ１ …（１１） このときの電流Ｉ１２を保持に必要な磁束鎖交数を確保
し得る電流とすることにより、電磁スイッチを投入を保
持することができる。
電荷が充電され、Ｔ２のしきい値電圧まで充電されると
Ｔ２がオンする。Ｔ２がオンすると、コンデンサＣ１の
電圧が定電圧ダイオードＺ２の電圧まで低下する。この
ときの電圧をＶＣ１２とすると、トランジスタＴ１の電
流Ｉ１２は次の式（１１）のように低減する。 Ｉ１２＝｛（ＶＣ１２−ＶＢＥ）・（Ｒ１＋Ｒ３）／Ｒ４−ＶＢＥ｝／Ｒ１ …（１１） このときの電流Ｉ１２を保持に必要な磁束鎖交数を確保
し得る電流とすることにより、電磁スイッチを投入を保
持することができる。
【００２３】図３の場合の投入時，保持時の各発生損失
Ｐ１０，Ｐ１１は次の式（１２），（１３）となる。 投入時損失：Ｐ１０＝Ｅ×｛（ＶＣ１１−ＶＢＥ）・（Ｒ１＋Ｒ３）／Ｒ４− ＶＢＥ｝／Ｒ１ …（１２） 投入時損失：Ｐ１１＝Ｅ×｛（ＶＣ１２−ＶＢＥ）・（Ｒ１＋Ｒ３）／Ｒ４− ＶＢＥ｝／Ｒ１ …（１３） したがって、保持時の発生損失を投入時のそれに比べて
数分の１に小さくできる。また、操作スイッチ１を遮断
すると、Ｃ１の電圧がＲ５を介して放電され、トランジ
スタＴ１の電流が零となる。この時の励磁コイル２の励
磁エネルギーはトランジスタＴ１で消費され、急激に減
少する。図３の回路に交流電圧を印加した場合も、整流
器４で整流され脈動のある直流電圧となるため、動作は
上記とほとんど同じとなるのは図１，図２の場合と同様
である。
Ｐ１０，Ｐ１１は次の式（１２），（１３）となる。 投入時損失：Ｐ１０＝Ｅ×｛（ＶＣ１１−ＶＢＥ）・（Ｒ１＋Ｒ３）／Ｒ４− ＶＢＥ｝／Ｒ１ …（１２） 投入時損失：Ｐ１１＝Ｅ×｛（ＶＣ１２−ＶＢＥ）・（Ｒ１＋Ｒ３）／Ｒ４− ＶＢＥ｝／Ｒ１ …（１３） したがって、保持時の発生損失を投入時のそれに比べて
数分の１に小さくできる。また、操作スイッチ１を遮断
すると、Ｃ１の電圧がＲ５を介して放電され、トランジ
スタＴ１の電流が零となる。この時の励磁コイル２の励
磁エネルギーはトランジスタＴ１で消費され、急激に減
少する。図３の回路に交流電圧を印加した場合も、整流
器４で整流され脈動のある直流電圧となるため、動作は
上記とほとんど同じとなるのは図１，図２の場合と同様
である。
【００２４】
【発明の効果】請求項１および２の発明によれば、投入
時には投入用コイルの抵抗値を小さくすることで大きな
電流を流し、投入に必要な磁束鎖交数を確保する一方、
保持時には抵抗値の大きな保持用コイルに半導体スイッ
チ１個で切り換えるため、小さな電流とすることができ
発生損失を小さくできる。遮断時には、励磁コイルの励
磁エネルギーを大きな抵抗で消費するため、従来小さな
抵抗で消費するものより速い時間で電流が減少でき、遮
断時間が短くなる。また、保持時の発生損失を低減でき
るため、冷却構造が軽減され装置の小形，低価格化が実
現できる。
時には投入用コイルの抵抗値を小さくすることで大きな
電流を流し、投入に必要な磁束鎖交数を確保する一方、
保持時には抵抗値の大きな保持用コイルに半導体スイッ
チ１個で切り換えるため、小さな電流とすることができ
発生損失を小さくできる。遮断時には、励磁コイルの励
磁エネルギーを大きな抵抗で消費するため、従来小さな
抵抗で消費するものより速い時間で電流が減少でき、遮
断時間が短くなる。また、保持時の発生損失を低減でき
るため、冷却構造が軽減され装置の小形，低価格化が実
現できる。
【００２５】請求項３の発明によれば、投入時には定電
流回路から大きな電流を流して投入に必要な磁束鎖交数
を確保する一方、保持時には保持電流に半導体スイッチ
１個で切り換えるため、小さな電流とすることができ発
生損失を小さくできる。遮断時には、電流指令を零電流
とすることで、励磁コイルのエネルギーを半導体スイッ
チで急速に消費できるため、速い時間で電流を減少で
き、遮断時間も短くすることができる。さらには、入力
電圧以上の耐圧部品はトランジスタ１個となり、装置が
低価格になるという効果がある。また、制御回路もＰＷ
Ｍ発生器やＧＤＵ回路などが不要となり、低圧のコンデ
ンサや数個の抵抗で構成できるため、回路が小形で低価
格になると言う効果もある。
流回路から大きな電流を流して投入に必要な磁束鎖交数
を確保する一方、保持時には保持電流に半導体スイッチ
１個で切り換えるため、小さな電流とすることができ発
生損失を小さくできる。遮断時には、電流指令を零電流
とすることで、励磁コイルのエネルギーを半導体スイッ
チで急速に消費できるため、速い時間で電流を減少で
き、遮断時間も短くすることができる。さらには、入力
電圧以上の耐圧部品はトランジスタ１個となり、装置が
低価格になるという効果がある。また、制御回路もＰＷ
Ｍ発生器やＧＤＵ回路などが不要となり、低圧のコンデ
ンサや数個の抵抗で構成できるため、回路が小形で低価
格になると言う効果もある。
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す回路図であ
る。
る。
【図２】この発明の第２の実施の形態を示す回路図であ
る。
る。
【図３】この発明の第３の実施の形態を示す回路図であ
る。
る。
【図４】第１の従来例を示す回路図である。
【図５】第２の従来例を示す回路図である。
【図６】図４の動作説明図である。
【図７】図５の動作説明図である。
【図８】第３の従来例を示す回路図である。
１…操作スイッチ、２，８，９…励磁コイル、３…電
源、４…整流器、５，６，Ｔ２…ＭＯＳＦＥＴ（金属酸
化膜半導体型電界効果トランジスタ）、７…制御回路、
Ｔ１…トランジスタ、Ｄ１〜Ｄ７…ダイオード、Ｒ１〜
Ｒ６…抵抗、Ｃ１〜Ｃ４…コンデンサ、Ｚ１，Ｚ２…定
電圧ダイオード。
源、４…整流器、５，６，Ｔ２…ＭＯＳＦＥＴ（金属酸
化膜半導体型電界効果トランジスタ）、７…制御回路、
Ｔ１…トランジスタ、Ｄ１〜Ｄ７…ダイオード、Ｒ１〜
Ｒ６…抵抗、Ｃ１〜Ｃ４…コンデンサ、Ｚ１，Ｚ２…定
電圧ダイオード。
Claims (5)
- 【請求項１】 ＡＣ電源とＤＣ電源の両方で駆動可能な
電磁接触器の励磁コイルの入力電圧を整流する整流器の
出力間に、第１の励磁コイルと半導体スイッチの直列回
路と第２の励磁コイルとを並列に接続したことを特徴と
するＡＣ／ＤＣ共用電磁接触器。 - 【請求項２】 ＡＣ電源とＤＣ電源の両方で駆動可能な
電磁接触器の励磁コイルの入力電圧を整流する整流器の
出力間に、第１の励磁コイルと半導体スイッチとの直列
回路を接続するとともに、前記半導体スイッチと並列に
第２の励磁コイルとダイオードとの直列回路を接続した
ことを特徴とするＡＣ／ＤＣ共用電磁接触器。 - 【請求項３】 前記第１の励磁コイルは前記電磁接触器
のスイッチを投入するために必要な磁束鎖交数を発生
し、第２の励磁コイルは前記電磁接触器のスイッチを保
持するために必要な磁束鎖交数を発生することを特徴と
する請求項１または２のいずれかに記載のＡＣ／ＤＣ共
用電磁接触器。 - 【請求項４】 前記半導体スイッチの制御端子を、前記
整流器の出力電圧が入力されてから一定期間オンする駆
動素子により駆動することを特徴とする請求項１または
２のいずれかに記載のＡＣ／ＤＣ共用電磁接触器。 - 【請求項５】 ＡＣ電源とＤＣ電源の両方で駆動可能な
電磁接触器の励磁コイルの入力電圧を整流する整流器の
出力間に、励磁コイルと半導体スイッチとの直列回路を
接続し、前記整流器の出力電圧が入力されてから一定期
間は前記電磁接触器のスイッチを投入するために必要な
磁束鎖交数を確保し得る電流を流し、前記一定期間経過
後は電磁接触器のスイッチを保持するために必要な磁束
鎖交数を確保し得る電流を流すよう、前記半導体スイッ
チを定電流回路により駆動することを特徴とするＡＣ／
ＤＣ共用電磁接触器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000375907A JP2002184283A (ja) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | Ａｃ／ｄｃ共用電磁接触器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000375907A JP2002184283A (ja) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | Ａｃ／ｄｃ共用電磁接触器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002184283A true JP2002184283A (ja) | 2002-06-28 |
Family
ID=18844845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000375907A Pending JP2002184283A (ja) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | Ａｃ／ｄｃ共用電磁接触器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002184283A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006216437A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 電磁接触器 |
| JP2010532958A (ja) * | 2007-07-09 | 2010-10-14 | メラー ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | プルインコイルおよび／またはホールドコイルを備えた切換装置のための制御装置、および、コイルを流れる電流を制御する方法 |
-
2000
- 2000-12-11 JP JP2000375907A patent/JP2002184283A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006216437A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 電磁接触器 |
| JP2010532958A (ja) * | 2007-07-09 | 2010-10-14 | メラー ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | プルインコイルおよび／またはホールドコイルを備えた切換装置のための制御装置、および、コイルを流れる電流を制御する方法 |
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