JP2906287B2

JP2906287B2 - ハイブリツドリレー

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Publication number: JP2906287B2
Application number: JP2279975A
Authority: JP
Inventors: 清明葛川
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1990-10-17
Filing date: 1990-10-17
Publication date: 1999-06-14
Anticipated expiration: 2014-06-14
Also published as: JPH04154012A

Description

【発明の詳細な説明】＜発明の分野＞この発明は、電磁石により開閉される出力用有接点機
構と半導体スイツチング素子とで負荷を開閉するように
したハイブリツドリレーに関するものである。

＜従来技術と課題＞従来、この種リレーとして、特開平１−236534号公報
に示すものが知られている。

すなわち、第７図において、スイツチ56がONされる
と、電磁石９の励磁により第８図で示す可動鉄片10を回
動させて、第１可動ブロツク15を復帰ばね18のばね力に
抗して変位させ、第２可動ブロツク16も第１可動ブロツ
ク15に押圧されて復帰ばね19のばね力に抗して移動す
る。

このとき、第９図において、まず、最小の接点間隔D₂
であるシリーズ用有接点機構52の可動接点28と固定接点
31Dとが当接し、つぎに接点間隔D₃の入力用有接点機構5
4の可動接点26Aと固定接点31Aとが当接し、最後に最大
の接点間隔D₁の出力用有接点機構50の可動接点26Cと固
定接点31Cとがそれぞれ当接する。

第１可動ブロツク15の移動により、その上部に設けら
れた鉄片71は、補助電磁石80のヨーク81に当接し、か
つ、スイツチ56がONされることにより、補助電磁石80も
励磁されているので、鉄片71はヨーク81に吸着された状
態となる。

上記シリーズ用有接点機構52と入力用有接点機構54の
閉成により、ホトカプラ51が動作してトライアツク60が
導通し、負荷回路Ｙが通電状態となつて出力用有接点機
構50が閉成される。

すなわち、スイツチ56のON時には、電磁石9,80の励磁
により、接点間隔の小さいものから大きい順序でシリー
ズ用有接点機構52,入力用有接点機構54および出力用有
接点機構50が順次閉成される。上記シリーズ用有接点機
構52と、入力用有接点機構54の閉成によりホトカプラ51
が動作し、トライアツク60の導通で負荷回路Ｙが通電状
態となり、その後、出力用有接点機構50が閉成されるの
で、出力用有接点機構50にチヤタリングが発生しても、
このチヤタリングの影響が負荷58に及ばないばかりでな
く、負荷回路Ｙが出力用有接点機構50を通る通電状態で
はトライアツク60に通電されないから、このトライアツ
ク60の異常発熱にもとづく破壊などを有効に防止して、
その長寿命化を達成することができる。

つぎに、スイツチ56がOFFされると、電磁石９の励磁
が解除されて鉄心６の吸引力がなくなり、可動鉄片10の
操作部21による第１可動ブロツク15の押圧力も解除され
る。したがつて、第１可動ブロツク15と第２可動ブロツ
ク16とは復帰ばね18,19により押し戻される。

このとき、第１可動ブロツク15はスムーズに戻り移動
するが、第２遅延動作用コンデンサ83による所定時間の
放電の間、補助電磁石80は励磁状態を維持して鉄片71は
ヨーク81に吸着されているので、第２可動ブロツク16の
戻り動作は遅れる。

この場合、負荷電流の投入時とは逆に、最大の接点間
隔D₁の出力用有接点機構50の可動接点26Cと固定接点31C
とがまず開放され、つぎに、接点間隔D₃の入力用有接点
機構54の可動接点26Aと固定接点31Aとが開放され、最後
に、最小の接点間隔D₂であるシリーズ用有接点機構52の
可動接点28と固定接点31Dとが開放される。

上記出力用有接点機構50が開放されたのち、第１遅延
動作用コンデンサ62による所定時間の放電の間、発光素
子64には通電が継続されるので、負荷回路Ｙに流れる電
流が導通状態のトライアツク60を通り、出力用有接点機
構50に流れていない状態で上記出力用有接点機構60が開
放されるから、この部分でのアーク発生は防止される。

また、電磁石80は遅延動作用コンデンサ83から所定時
間の放電を受けて励磁状態に保持され、シリーズ用有接
点機構52の開放時には、負荷電流がトライアツク60を流
れていないから、上記シリーズ用有接点機構52の開放時
にアークの発生がない。

ところが、上記構成によれば、各接点機構50,54およ
び52を１つの電磁石９で、復帰ばね18,19のばね力に抗
して第１および第２の可動ブロツク15,16を押圧駆動し
なければならないから、その負荷荷重が大きくかつ消費
電力も大きい。

また、各接点機構50,54および52がダブルブレーク方
式の可動接触片であるため、その接点数が多く、コスト
高となる。しかも、このダブルブレーク方式の可動接触
片27は、第10図からも明らかなように、ばね部材30によ
り支持されて、その支持部が不安定であり、上記ダブル
ブレーク方式の可動接触片27をシリーズ用有接点機構52
に適用した場合、上記出力用有接点機構50が閉成された
のち、上記シリーズ用有接点機構52を閉成するとき、固
定接触片33の固定接点31Dに対し可動接触片28がチヤタ
リングを発生して、ハイブリツドリレー本来の機能であ
る、ON時における負荷58への悪影響の防止と、アーク発
生を有効に防止することができない。

＜発明の目的＞この発明は上記課題を改善するためになされたもの
で、接点数を低減させ、そのコストダウンを図るととも
に、接点の接触信頼性を高めて、大電流通電時に溶着な
どの不測の事態が発生するのを有効に防止することがで
きるハイブリツドリレーを提供することを目的としてい
る。

＜発明の構成と効果＞この発明によるハイブリツドリレーは、入力信号回路
に介挿された入力用有接点機構と、上記入力信号回路に
電気的に絶縁されかつ光学的に結合された出力回路に介
挿されるとともに接点間隔が上記入力用有接点機構の接
点間隔よりも大きくかつ並列接続された半導体スイツチ
ング素子とで負荷を開閉するように構成した出力用有接
点機構と、上記入力信号回路に介挿されかつ接点間隔が
上記入力用有接点機構の接点間隔よりも小さいシリーズ
用有接点機構とを備え、前記出力用有接点機構はダブル
ブレークシリーズ接点からなり、前記シリーズ用有接点
機構は端部固定の可動接触片を有するシングルブレーク
接点からなり、前記各有接点機構は前記入力信号回路に
介挿されたそれぞれ異なる電磁石で開閉操作されるよう
に構成したことを特徴とする。

この発明によれば、シリーズ用有接点機構が可動接触
片を有するシングルブレーク接点から構成され、上記可
動接触片は端部が固定されて、その支持点が安定してい
るから、上記シリーズ用有接点機構の開閉時にチヤタリ
ングの発生がなく、ハイブリツドリレー本来の機能であ
る、ON時における負荷への悪影響と、アーク発生を防止
して、接点の溶損や溶着などの発生を有効に防止するこ
とができる。また、上記のように、シングルブレーク接
点で構成することにより、ダブルブレーク方式の可動接
触片に比較して、その接点数を半減させてコストダウン
を図ることができる。

さらに、上記各接点機構は個別の電磁石で駆動される
から、その負荷荷重を互いに分担して小さくすることが
でき、消費電力も小さくなる。とくに、シングルブレー
ク接点の可動接触片は弾性を有するから、小さな押圧力
とストロークで大きな接点圧が得られ、これを駆動する
電磁石は小型で低消費電力となる。

＜実施例の説明＞以下、この発明の実施例を図面にしたがつて説明す
る。

第１図はこの発明によるハイブリツドリレーの例を示
す電気回路図である。

同図において、Ｈはハイブリツドリレーであり、この
ハイブリツドリレーＨが組み込まれて入力信号回路Ｘ、
出力回路Ｙが構成されている。

ハイブリツドリレーＨの出力回路Ｙに位置する側に
は、出力用有接点機構１と、アブソーバ回路２と、負荷
開閉用の半導体スイツチング素子としてのトライアツク
３と、受光素子４とが、それぞれが互いに並列に位置す
るように３個づつ設けられており、さらに、アブソーバ
回路２、トライアツク３、受光素子４と直列に位置する
ように受光素子４のシリーズ用有接点機構５が設けられ
ている。出力回路Ｙにおいて、６は負荷としての３相交
流モータ、７は交流電源である。

他方、ハイブリツドリレーＨの入力信号回路Ｘ側に
は、第１のブリツジ整流回路８の出力端に接続されて出
力用有接点機構１などを駆動する第１のコイル９と、第
２のブリツジ整流回路10に接続された第２のコイル11が
設けられている。また、第２のコイル11と並列に位置す
るように、入力用有接点機構12と３個の発光素子13とが
互いに直列になるように設けられている。

さらに、第２のコイル11と並列に位置するように、制
限抵抗体14と遅延動作用コンデンサ15とからなる遅延回
路16が接続されている。この遅延回路16は入力用有接点
機構12の復帰後に、上記コイル11の励磁を解除させるた
めのものである。17は上記発光素子13に並列接続された
バウンス吸収用コンデンサである。上記発光素子13と受
光素子４とにより、入力信号回路Ｘと出力回路Ｙとの間
を電気的に絶縁しかつ光学的に結合するホトカプラ18を
構成している。

19は上記第１のコイル９に直列接続されたスイツチン
グ素子としてのサイリスタである。20は上記第１の整流
回路８に接続されたタイマ回路であり、抵抗体21とコン
デンサ22からなる時定数回路23と、抵抗体24,25からな
る分圧回路26と、上記時定数回路23の接続点ａの電位と
分圧回路26の分圧点ｂの電位を比較して、上記サイリス
タ19を駆動制御するプログラマブル・ユニジヤンクシヨ
ン・トランジスタ（以下、PUTと称する）27とを有し、
上記サイリスタ19に並列接続された抵抗体28とにより、
上記コイル９に２段ステツプ電圧を印加するように設定
されている。29はコイル11に並列的に接続されたツエナ
ーダイオード、30は平滑用コンデンサ、31は入力側の交
流電源、32は入力信号生成用スイツチ、33はスイツチ32
に接続されたコンデンサ、34は動作表示用発光ダイオー
ドである。

第２図はこの発明によるハイブリツドリレーの構造を
示す縦断面図である。

同図において、41はケーシングであり、ケーシング41
内は水平方向の仕切壁42により上下方向において２段に
仕切られており、下スペース43内に、ヨーク44や前記第
１のコイル９などからなる第１の電磁石45が設けられ、
さらに、そのヨーク44に相対するように可動鉄片46が可
動可能に枢支されている。上記下スペース43内には、第
３図および第４図で示すようにヨーク47および前記第２
のコイル11等からなる第２の電磁石48が収容されてい
る。49は第２の電磁石48で駆動される可動鉄片である。

上記ケーシング41の上スペース50には、第５図で示す
接点ブロツク51が配設されており、この接点ブロツク51
は左右方向（矢印c,d方向）へ移動可能な第１および第
２の可動ブロツク52,53を有する。第１の可動ブロツク5
2には、前記可動鉄片46の先端が嵌合する嵌合部54が形
成されて、この可動鉄片46で駆動されるようになつてい
る。また、第２の可動ブロツク53は前記可動鉄片49で駆
動されるようになつている。上記第１の可動ブロツク52
は、前記出力用有接点機構１や入力用接点機構12の開閉
用として設定されている。

上記出力用有接点機構１は、第５図で示すように、可
動接点1aをもつたダブルブレーク方式の可動接触片1b、
固定接触片1cおよび固定接点1dからなる。また、上記入
力用有接点機構12は、可動接点12aをもつた可動接触片1
2b、固定接触片12cおよび固定接点12dからなり、その接
点間隔は上記出力用有接点機構１の接点間隔よりも小さ
く設定されている。

上記第２の可動ブロツク53は、前記シリーズ用入力用
有接点機構５におけるフレクシヤー方式の可動接触片5a
の先端側を駆動するようになつている。55,56はそれぞ
れ第１および第２の可動ブロツク52,53に対する復帰ば
ね、57は上記接点ブロツク51の一部を構成する端子台、
58は端子カバーである。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

＜負荷電流投入時＞スイツチ32が投入されると、交流電源31からの電圧は
ブリツジ整流回路8,10でそれぞれ整流され、第１および
第２の電磁石45,48が励磁される。上記第１の電磁石45
におけるコイル９には抵抗体28が直列接続されているの
で、このコイル９には定格電圧よりも低い電圧が印加さ
れる。他方、前記スイツチ32の投入により、タイマ回路
20における時定数回路23のコンデンサ22に充電が開始さ
れる。上記時定数回路23の接続点ａの電位が分圧回路26
の分圧点ｂの電位よりも高くなると、PUT27が導通し、
サイリスタ19を導通させる。このため、第１の電磁石45
におけるコイル９には、この時点から定格電圧が印加さ
れる。すなわち、コイル９には、２段ステツプ電圧が印
加されることになる。

このことから、スイツチ32の投入時から一定の時間は
第１の電磁石45で駆動される可動鉄片46の動作が第２の
電磁石48で駆動される可動鉄片49の動作に遅れることに
なる。したがつて、まず、上記可動鉄片49で駆動される
第２の可動ブロツク53が移動してシリーズ用有接点機構
５が閉成される。

その後、上記可動鉄片46の駆動する第１の可動ブロツ
ク52が移動する。このとき、入力用有接点機構12の接点
間隔が出力用有接点機構１の接点間隔よりも小さいの
で、まず、入力用有接点機構12が閉成される。この入力
用有接点機構12の閉成により、各ホトカプラ18における
発光素子13が発光し、各光信号が各受光素子４で受光さ
れる。これにより、各トライアツク３がトリガされてそ
れぞれ導通し、出力回路Ｙが通電状態となる。その後、
上記トライアツク３の導通状態で出力用有接点機構１が
閉成されるので、この出力用有接点機構１にたとえチヤ
タリングが発生しても、可動接点1aと固定接点1dの接触
時にアークが発生するのを防止することができる。上記
出力用有接点機構１の閉成により、モータ６が大電流通
電時に適したダブルブレーク接点からなる出力用有接点
機構１を通つて交流電源７で駆動される。

＜負荷電流しや断時＞スイツチ32が開放されると、まず、第１の電磁石45の
励磁が解除されて可動鉄片46に対する吸引力がなくな
り、第１の可動ブロツク52はばね55のばね力により第２
図の右方向へ復帰変位する。上記スイツチ32の開放によ
り、第２の電磁石48は遅延回路16のコンデンサン15の電
荷が放電する間、励磁が維持されるので、第２の可動ブ
ロツク53は、上記第１の可動ブロツク52よりも復帰動作
が遅れることになる。したがつて、この場合、負荷電流
の投入時とは逆に、出力用有接点機構１が開放され、つ
いで、入力用有接点機構12が開放され、最後にシリーズ
用有接点機構５が開放される。

上記構成によれば、第６図で概略的に示すように、シ
リーズ用有接点機構５が固定接触片5bの固定接点5cと、
この接点5cに対して接離する可動接触片5aを有するシン
グルブレーク接点5dとから構成され、上記可動接触片5a
は上記端子台57に固定されて、その支持点が安定してい
るから、上記シリーズ用有接点機構５の開閉時にチヤタ
リングの発生がなく、ハイブリツドリレー本来の機能で
ある、ON時における負荷６への悪影響と、アーク発生を
防止して、接点の溶損や溶着などの発生を有効に防止す
ることができる。また、上記のように、シングルブレー
ク接点で構成することにより、ダブルブレーク方式の可
動接触片に比較して、その接点数を半減させてコストダ
ウンを図ることができる。

さらに、上記各接点機構1,5は個別の電磁石45,48で駆
動されるから、その負荷荷重を互いに分担して小さくす
ることができ、消費電力も小さくなる。とくに、シング
ルブレーク接点の可動接触片は弾性を有するから、小さ
な押圧力とストロークで大きな接点圧が得られ、これを
駆動する電磁石48は小型で低消費電力となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるハイブリツドリレーの一例を示
す電気回路図、第２図，第３図および第４図はそれぞれ
同ハイブリツドリレーの構造を示す正面縦断面図、側面
断面図および横断面図、第５図は同ハイブリツドリレー
の接点ブロツクを示す平面図、第６図は端部固定の可動
接触片を有するシングルブレーク接点機構の概略的な説
明図、第７図は従来のハイブリツドリレーの一例を示す
電気回路図、第８図および第９図はそれぞれ同ハイブリ
ツドリレーの構造を示す正面縦断面図および斜視図、第
10図はダブルブレークシリーズ接点機構の概略的な説明
図である。１……出力用有接点機構、３……半導体スイツチング素
子、５……シリーズ用有接点機構、６……負荷、12……
入力用有接点機構、18……ホトカプラ、45,48……電磁
石、Ｘ……入力信号回路、Ｙ……出力回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号回路に介挿された入力用有接点機
構と、上記入力信号回路に電気的に絶縁されかつ光学的
に結合された出力回路に介挿されるとともに接点間隔が
上記入力用有接点機構の接点間隔よりも大きくかつ並列
接続された半導体スイツチング素子とで負荷を開閉する
ように構成した出力用有接点機構と、上記入力信号回路
に介挿されかつ接点間隔が上記入力用有接点機構の接点
間隔よりも小さいシリーズ用有接点機構とを備え、前記
出力用有接点機構はダブルブレークシリーズ接点からな
り、前記シリーズ用有接点機構は端部固定の可動接触片
を有するシングルブレーク接点からなり、前記各有接点
機構は前記入力信号回路に介挿されたそれぞれ異なる電
磁石で開閉操作されるように構成したことを特徴とする
ハイブリツドリレー。