JP2531257B2

JP2531257B2 - 有極電磁継電器を用いた回路

Info

Publication number: JP2531257B2
Application number: JP1039866A
Authority: JP
Inventors: 正博垣添
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JPH02220322A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、電流を開閉する電磁継電器において、永
久磁石の吸引力と極性を有する直流電磁コイルの吸引力
との合成吸引力で動作する有極電磁継電器を用いた回路
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の有極電磁継電器としては、例えば特開
昭63−79304号公報および、実開昭62−54449号公報に示
すものがある。

第６図および第７図は従来の有極電磁継電器の断面図
であり、第６図は継電器の復帰側の状態を、そして第７
図は吸着側の状態を示している。

各図において、（１）は接点部分を支持するカバー、
（２）は電磁石部分を支持する取付台、（３）は電流を
開閉する可動接点、（４）は可動接点（３）を摺動自在
の支持するクロスバー、（4a）はシーケンスチェック時
に手動で接点を開閉させるためにクロスバー（４）に形
成された突起、（4b）および（4c）は後述するリンク
（11）と当接する突起部、（５）はクロスバー（４）を
第６図に示すように復帰側に付勢する引外しばね、
（６）は磁石力にて駆動される可動鉄心、（７）は第６
図に示す復帰側で可動鉄心（６）と当接する第１の継鉄
板、（８）は第７図に示す吸着側で可動鉄心（６）と当
接する第２の継鉄板、（９）は第１の継鉄板（７）と第
２の継鉄板（８）な間に配置され、可動鉄心（６）に吸
引力を与える永久磁石、（10）は発生磁束を一方向にす
るための極性を有し、直流電圧で動作する電磁コイル、
（11）は可動鉄心（６）の吸引力をクロスバー（４）に
伝達するためのリンク、（12）は取付台（２）に固定さ
れ、リンク（11）を回転自在に支持するピン、（13）は
可動鉄心（６）に固定され、リンク（11）と係合するピ
ンである。

次に動作について説明する。

第６図において、クロスバー（４）は引外しばね
（５）により復帰側に付勢されており、これによって可
動接点（３）は開路している。このとき可動鉄心（６）
は、図に矢印で示すように永久磁石（９）−第１の継鉄
板（７）−可動鉄心（６）−第２の継鉄板（８）で形成
される磁路を流れる永久磁石（９）の磁束φ１により第
１の継電鉄板（７）に吸着されている。

次に、第７図において、電磁コイル（10）が発生する
磁束の方向を、前記永久磁石（９）の磁束φ１と逆向き
の磁束φ２となる様に、、直流電圧を電磁コイル（10）
に加える。ここで、電磁コイル（10）の発生磁束φ２に
よる吸引力は、永久磁石（９）の磁束φ１による吸引力
より大きくとっているので、可動鉄心（６）は第１の継
鉄板（７）を離れ、第２の継鉄板（８）に吸着される。
このとき、可動鉄心（６）が第２の製鉄板（８）に近づ
くにつれて、永久磁石（９）の磁束はφ１の磁路からφ
２の磁路に移行するので、動作の途中から永久磁石
（９）の磁束による吸引力は電磁コイル（10）による吸
引力に重畳されて吸引力を強め、第８図に示す合成吸引
力となる。

このように、可動鉄心（６）が吸着側に動作すると、
ピン（13）により可動鉄心（６）に支承されているリン
ク（11）もピン（12）を支点として反時計方向に回転
し、この結果、リンク（11）の先端部が引外しばね
（５）に抗してクロスバー（４）の突起部（4b）を押し
て可動接点（３）を閉路させる。そして、電磁コイル
（10）の励磁を除くと、永久磁石（９）による磁束φ１
のみとなるために吸引力は引外しばね（５）の反抗力よ
り小さくなり、引外しばね（５）のばね力によってクロ
スバー（４）が付勢される。これに伴って可動鉄心
（６）は第２の継鉄板（８）を離れ、第１の継鉄板
（７）に吸着されて第６図の復帰状態に戻る。

次に、上記構成による有極電磁継電器を用いた回路で
の動作を第９図〜第13図で説明する。第９図〜第11図お
よび第13図において、（RA1）は上記による有極電磁継
電器の電磁コイル（10）、（PM）は永久磁石（９）、
（RA2）は電磁コイル（RA1）と並列接続された小形の無
極電磁継電器の電磁コイル、（Ｖ）は直流電源であり、
コイル電流i₁,i₂により電磁コイル（RA1），（RA2）は
動作する。

ここで、第12図は第９図における動作時間を示したも
のであり、今、電磁コイル（RA1）の端子Ｐ−Ｎ間に直
流電源（Ｖ）の電圧＋V1が加わると、小形の無極電磁継
電器の電磁コイル（RA2）が時間T3で接点閉路したの
ち、時間T1で有極電磁継電器の電極コイル（RA1）が接
点閉路する。つぎに電圧＋V1を除くと、コイルのインダ
クタンスによりコイル電圧V1の10〜20倍のサージ電圧−
V2が発生するとともに、インダクタンスの大きな電磁コ
イル（RA1）のコイル電流i₃は電磁コイル（RA2）との間
で徐々に減衰する。そして、落下電流になると電磁コイ
ル（RA1）が時間T2で接点開路したのち、更に減衰して
電極コイル（RA2の落下電流まで減衰すると電磁コイル
（RA2）が時間T4で接点開路する。

次に、電磁コイルを励磁しないで、手動で接点（３）
を開閉する場合を第10図および第11図で述べる。第６図
に示す復帰側の状態から、クロスバー（４）の突起（4
a）を矢印の方向に手動操作して接点を閉路すると、電
磁コイル（10）を励磁した第７図と同じ状態に可動鉄心
（６）も動く。ところが、可動鉄心（６）の移動によっ
て永久磁石（９）の磁束が変化してしまうために電磁コ
イル（10）には逆起電力が発生して、第10図に示すよう
なコイル電流i₃が流れることになる。このコイル電流i₃
は、永久磁石（９）を使用しない電磁継電器では残留磁
束によるため無視できるほど小さいが、永久磁石（９）
を使用した有極電磁継電器では、この継電器と並列接続
される小形の電磁継電器を誤動作させたり、又は第３図
に示すようなLED表示灯を点灯させる大きさを有してい
る。なお、第11図に示すように、手動で接点を開路する
場合も前記と逆向きのコイル電流i₄が流れることは明白
である。

以上の結果、第14図に示すとおり、手動投入（接点閉
路）・手動落下（接点開路）させると継電器の電磁コイ
ル（RA1）端子Ｐ−Ｎ間に電圧が発生して、並列接続し
た小形の電磁継電器の電磁コイル（RA2）で短い時間だ
け誤動作させるので、手動操作で行なうシーケンスチェ
ックでの異常動作が発生したり、又は電磁コイル（RA
2）がラッチ電磁継電器の場合では接点閉路側にラッチ
してしまう不具合が生じる。

そこで、並列した小形の電磁継電器の電磁コイル（RA
2）が誤動作しないように、ダイオードを使用した回路
で対処する場合が考えられる。以下、第15図から第18図
についで述べる。

第15図〜第17図において、（D1）は継電器の電磁コイ
ル（RA1）に並列接続された第１のダイオード、（D
2），（D3）は電磁コイル（RA1），（RA2）のそれぞれ
に直列接続された第２および第３のダイオードである。
この構成により、直流電源（Ｖ）の電圧＋V1を電磁コイ
ル（RA1）に加えた場合の動作において第９図と異なる
のは、コイルを消磁した時に、電磁コイル（RA1）のコ
イル電流i₃は並列接続された第１のダイオード（D1）を
流れるため、コイル端子Ｐ−Ｎ間の電圧は第１のダイオ
ード（D1）の電圧降下約0.8Vと非常に小さいことであ
る。この結果、第18図に示す通り投入時間は変らない
が、並列接続された小形の電磁継電器の電磁コイル（RA
2）の落下時間はT6となり、第12図に示した落下時間T4
に比べて早くなるので、有極電磁継電器の電磁コイル
（RA1）の影響を受けない。しかし、有極電磁継電器に
電磁コイル（RA1）はコイル電流i₃の減衰が遅くなるた
め、落下時間はT5になって第12図の落下時間T2に比べて
大幅に遅くなる。

次に、電磁コイル（10）を励磁しないで手動で接点を
開閉した場合について述べる。手動投入の場合、逆起電
力による電流i₃は第16図に示す通り第２のダイオード
（D2）に阻止されて流れないので、コイル電圧V1の10〜
20倍の逆起電力＋V3が発生する。

また、手動落下の場合、第17図に示す通り第１のダイ
オード（D1）によりコイル電流i₄が流れて、コイル端子
Ｐ−Ｎ間の電圧を0.8Vの制限する。この結果、第19図に
示す通り並列の小形の電磁継電器の電磁コイル（RA2）
の誤動作は起らないが、電磁コイルＰ−Ｎ間にはコイル
電圧V1の10〜20倍の高電圧＋V3が発生することになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の有極電磁継電器を用いた回路は以上のように、
接点（３）を支持するクロスバー（４）と永久磁石
（９）を使用した電磁石の可動鉄心（６）が一体に連結
されているので、クロスバー（４）を手動操作して接点
（３）を開閉した場合に、可動鉄心（６）が連動して動
くため、永久磁石（９）の磁路を変化させて逆起電力を
発生させる。しかも、永久磁石（９）を吸引力として利
用しているので逆起電力はで定格電圧以上に大きくな
り、有極電磁継電器と電気的に接続している電磁コイル
またはLED表示灯を誤動作させるという問題点があっ
た。

この発明は以上のような問題点を解消するためになさ
れたもので、手動操作による接点の開閉時において逆起
電力が発生しても、有極電磁継電器の電磁コイルに電気
的に接続される他の電磁コイルまたはLED表示灯を誤動
作、誤点灯させない有極電磁継電器を用いた回路を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

また、この発明に係る有極電磁継電器を用いた回路
は、第１の電磁コイルに並列接続されると共に、接点を
手動開路させることにより上記第１の電磁コイルから発
生する逆起電力により生じる電流を循環させる第１のダ
イオードと、上記第１の電磁コイルの一端と直列に接続
されると共に、上記第１のダイオードの極性と反対に一
端が接続された第２のダイオードと、上記第２のダイオ
ードを介して上記第１の電磁コイルに接続された第２の
電磁コイルを有する電磁継電器と、上記接点を手動閉路
させることにより上記第１の電磁コイルから発生する逆
起電力により上記電磁継電器か動作しないように上記第
２の電磁コイルに流れる電流を制限する抵抗と、上記抵
抗に直列接続された第３のダイオードを有する直列回路
とを備え、上記第２のダイオードに第３のダイオードが
逆極性になるように上記直列回路を並列接続したことを
特徴とするものである。

また、この発明に係る有極電磁継電器を用いた回路
は、LED表示灯に逆並列接続された第１のダイオード
と、電磁コイルに励磁電流が流れるように接続された第
２のダイオードと、接点を手動閉路させることにより上
記第１の電磁コイルから発生する逆起電力により上記LE
D表示灯が点灯しないように上記LED表示灯に流れる電流
を制限する抵抗と、上記抵抗に直列接続された第３のダ
イオードを有する直列回路とを備え、上記第２のダイオ
ードに上記第３のダイオードが逆極性になるように上記
直列回路が並列接続され、上記電磁コイルに第２のダイ
オードを介して上記LED表示灯と上記第２のダイオード
が逆極性になるように上記LED回路が接続されたことを
特徴とするものである。

〔作用〕

また、接点を手動閉路させることにより第１の電磁コ
イルから発生する逆起電力が、第３のダイオードに直列
接続された抵抗によって第２の電磁コイルに流れる電流
を制限する。

また、接点を手動閉路させることにより第１の電磁コ
イルから発生する逆起電力が、第３のダイオードに直列
接続された抵抗によってLED表示灯に流れる電流を制限
する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図は有極電磁継電器の復帰側の状態を示す断面図、第
２図は手動投入時の状態を示す断面図であり、各図にお
いて、従来と同一又は相当部分には同一符号を付し、説
明を省略する。

（14）は可動接点（３）を摺動自在に支持するクロス
バー、（14a）はシーケンスチェック時に手動で接点を
開閉させるためにクロスバー（14）に形成された突起、
（14b）は引外しばね（５）の付勢力を可動鉄心（６）
で系止するように一側面のみでリンク（11）と当接する
クロスバー（14）の突出部である。

次に動作について説明するが、電磁コイル（10）にコ
イル電圧を印加して操作する場合は、引外しばね（５）
によりクロスバー（14）とリンク（11）および可動鉄心
（６）ほ常に一方向に付勢されているので従来の動作と
かわらない。すなわち、吸引力特性は第８図，使用回路
での動作は第９図および第12図に示す通り従来のものと
同じである。

以下、この発明による有極電磁継電器を使用した回路
における接点な手動開閉動作について説明する。

第１図の状態から、クロスバー（14）の突起（14a）
の矢印Ａの方向に手動して動かすと引外しばね（５）が
圧縮され、接点が閉路して第２図の状態になるが、この
ときでも、可動鉄心（６）は永久磁石（９）の磁束φ１
で第１の継鉄板（７）に当接して保持されているので、
ピン（13）で連結されているリンク（11）も停止してい
る。このため、第２図で示すようにクロスバー（14）の
突出部（14b）とリンク（11）は開離するものの可動鉄
心（６）は停止しつづけることになる。

したがって、手動操作でクロスバー（14）を動作させ
ても電磁コイル（10）には逆起電力が全く発生しないた
め、第14図および第19図に示す電磁コイル（RA1）のＰ
−Ｎ間コイル電圧は“零”であり、また、第10図、第11
図および第17図に示すコイル電流i₃,i₄,そして、第16図
に示すコイル電圧＋V3も“零”となる。

ところで、従来技術で述べたように永久磁石（９）を
用いた有極電磁継電器では、手動にて接点の閉路（手動
投入）を行うと、可動鉄心（６）の移動に伴って永久磁
石（９）の磁束が変化して電磁コイル（10）に逆起電力
が発生するために、上記有極電磁継電器と並列接続され
た小形の電磁継電器やLED表示灯にとって好ましくない
現象が生じることになるが、この不具合は第３図〜第５
図に示す回路構成によって解決することが可能であり、
以下、詳細に説明する。

各図において、（RA1）は手動操作によって逆起電力
が誘起される有極電磁継電器の第１の電磁コイルとして
の電磁コイル、（RA2）は電磁コイル（RA1）に電気的に
接続された電磁継電器の第２の電磁コイルとしての電磁
コイル、（D1）は電磁コイル（RA1）と並列で励磁電流
と逆向きに接続された第１のダイオード、（D2）は電磁
コイル（RA1）と直列で励磁電流と同じ向きに接続され
た逆流防止用の第２のダイオード、（R1）は逆起電力に
より、並列接続された電磁コイル（RA2）またはLED表示
灯が誤動作しない電流を制限する抵抗、（D3）は前記第
２のダイオード（D2）と並列で励磁電流と逆向きに前記
抵抗（R1）とともに接続した第３のダイオード、（PM）
は有極電磁継電器の永久磁石である。

抵抗（R1）に直列接続した第３のダイオードを有する
直列回路が構成されている。

次に動作について説明する。

第３図において、手動操作をして接点を閉路（手動投
入）することにより永久磁石（PM）の磁束が変化するた
めに電磁コイル（RA1）には逆起電力が発生し、これに
伴うコイル電流ｉが電磁コイル（RA1）−並列接続した
電磁コイル（RA2）−抵抗（R1）−第３のダイオード（D
3）の経路で流れる。ところが、コイル電流ｉは抵抗（R
1）により十分に小さく抑えられるので、コイル電流ｉ
によって小形の電磁継電器の電磁コイル（RA2）が誤動
作することはない。一方、手動操作による接点の開路
（手動落下）および電磁コイル励磁においては、逆起電
力はフライホイール回路を形成している第１のダイオー
ド（D1）を介して消費されるので、小形の電磁継電器の
電磁コイル（RA2）に影響を与えることはない。

なお、第２のダイオード（D2）は、小形の電磁継電器
の電磁コイル（RA2）からの逆起電力及び手動投入によ
る逆起電力を阻止して、第３のダイオード（D3）に分流
するためのものである。

次に第４図は電磁コイル（RA1）と並列にLED表示灯を
接続した場合を示すものであり、機能的には小形の電磁
継電器の電磁コイル（RA2）をLED表示灯にかえたもの
で、第３図と同様の動作を行なうためコイル電流ｉによ
ってLED表示灯が誤点灯することはない。

なお、抵抗（R2）と、この抵抗（R2）に直列接続され
たLED表示灯とをLED回路といい、LED表示灯は電磁コイ
ル（RA1）が励磁された時に、点灯し、電磁コイル（RA
1）が消磁された時に消磁させて有極電磁継電器の動作
を確認するものである。

また、第５図は第４図から第３のダイオード（D3）と
抵抗（R1）を除いて、手動投入の逆起電力でLED表示灯
が誤点灯する問題だけを解決したものであり、この場合
には、コイル電圧の10〜20倍の高いサーボ電圧＋V3が発
生する欠点は残るが、安価に製造できるという利点を有
している。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、第１の電磁コイルに
並列接続されると共に、接点を手動開路させることによ
り上記第１の電磁コイルから発生する逆起電力により生
じる電流を循環させる第１のダイオードと、上記第１の
電磁コイルの一端と直列に接続されると共に、上記第１
のダイオードの極性と反対に一端が接続された第２のダ
イオードと、上記第２のダイオードを介して上記第１の
電磁コイルに接続された第２の電磁コイルを有する電磁
継電器と、上記接点を手動開路させることにより上記第
１の電磁コイルから発生する逆起電力により上記電磁継
電器が動作しないように上記第２の電磁コイルに流れる
電流を制限する抵抗と、上記抵抗に直列接続された第３
のダイオードを有する直列回路とを備え、上記第２のダ
イオードに第３のダイオードが逆極性になるように上記
直列回路を並列接続したので、第１の電磁コイルに逆起
電力が発生しても電圧および電流が制限され第２の電磁
コイルから成る継電器の誤動作が防止できるという効果
がある。

また、LED表示灯に逆並列接続された第１のダイオー
ドと、電磁コイルに励磁電流が流れるように接続された
第２のダイオードと、接点を手動閉路させることにより
第１の電磁コイルから発生する逆起電力により上記LED
表示灯が点灯しないように上記LED表示灯に流れる電流
を制限する抵抗と、上記抵抗に直列接続された第３のダ
イオードを有する直列回路とを備え、上記第２のダイオ
ードに上記第３のダイオードが逆極性になるように上記
直列回路が並列接続され、上記電磁コイルに第２のダイ
オードを介して上記LED表示灯と上記第２のダイオード
が逆極性になるように上記LED回路が接続されたので、
第１の電流コイルに逆起電力が発生しても電圧および電
流が制限されLED表示灯の誤点灯を防止できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による有極電磁継電器の復
帰側の状態を示す断面図、第２図は同手動操作による接
点投入時に状態を示す断面図、第３図はこの発明の一実
施例による有極電磁継電器を用いた回路図、第４図およ
び第５図はこの発明の他の実施例による有極電磁継電器
を用いた回路図、第６図は従来の有極電磁電気の復帰側
を示す断面図、第７図は同吸着側を示す断面図、第８図
は有極電磁継電器の磁気吸引力とばね反抗力の特性図、
第９図〜第11図および第13図は従来の有極電磁継電器を
用いた回路における動作説明図、第12図は第９図に示し
た回路の動作時間を示すタイムチャート図、第14図は第
10図および第11図に示した回路の動作時間を示すタイム
チャート図、第15図〜第17図は従来の有極電磁継電器を
用いた回路の他の例を示す動作説明図、第18図は第15図
に示す回路の動作時間を示すタイムチャート図、第19図
は第16図および第17図に示す回路の動作時間を示すタイ
ムチャート図である。図において、（３）は接点、（５）は引外しばね、
（６）は可動鉄心、（９）は永久磁石、（10）は電磁コ
イル、（11）はリンク、（14）はクロスバー、（D1）は
第１のダイオード、（D2）は第２のダイオード、（D3）
は第３のダイオード、（R1）は抵抗である。なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】接点の手動開閉時における可動鉄心の移動
に伴って永久磁石の磁束が変化することにより第１の電
磁コイルに逆起電力が発生する有極電磁継電器を用いた
回路において、上記第１の電磁コイルに並列接続されると共に、上記接
点を手動開路させることにより上記第１の電磁コイルか
ら発生する逆起電力により生じる電流を循環させる第１
のダイオードと、上記第１の電磁コイルの一端と直列に
接続されると共に、上記第１のダイオードの極性と反対
に一端が接続された第２のダイオードと、上記第２のダ
イオードを介して上記第１の電磁コイルに接続された第
２の電磁コイルを有する電磁継電器と、上記接点を手動
閉路させることにより上記第１の電磁コイルから発生す
る逆起電力により上記電磁継電器が動作しないように上
記第２の電磁コイルに流れる電流を制限する抵抗と、上
記抵抗に直列接続された第３のダイオードを有する直列
回路とを備え、上記第２のダイオードに第３のダイオードが逆極性にな
るように上記直列回路を並列接続したことを特徴とする
有極電磁継電器を用いた回路。
【請求項２】接点の手動開閉時における可動鉄心の移動
に伴って永久磁石の磁束が変化することにより電磁コイ
ルに逆起電力が発生する有極電磁継電器と、上記第１の
電磁コイルの励磁・消磁を点灯・消灯により表示するLE
D表示灯と、上記LED表示灯に直列接続されたLED用抵抗
から成るLED回路とを備えた有極電磁継電器を用いた回
路において、上記LED表示灯に逆並列接続された第１のダイオード
と、上記電磁コイルに励磁電流が流れるように接続され
た第２のダイオードと、上記接点を手動閉路させること
により上記第１の電磁コイルから発生する逆起電力によ
り上記LED表示灯が点灯しないように上記LED表示灯に流
れる電流を制限する抵抗と、上記抵抗に直列接続された
第３のダイオードを有する直列回路とを備え、上記第２のダイオードに上記第３のダイオードが逆極性
になるように上記直列回路が並列接続され、上記電磁コ
イルに第２のダイオードを介して上記LED表示灯と上記
第２のダイオードが逆極性になるように上記LED回路が
接続されたことを特徴とする有極電磁継電器を用いた回
路。