JP5370553B1

JP5370553B1 - 電磁継電器の溶着検出装置及び電磁継電器の溶着検出方法

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Publication number: JP5370553B1
Application number: JP2012192037A
Authority: JP
Inventors: 政宏木下; 博之岩坂; 渉中村
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: EP2892071A1; WO2014034278A1; KR101760194B1; US20150204946A1; EP2892071A4; EP3288058B1; US9310438B2; CN104508785A; EP3288058A1; KR20150022009A; CN104508785B; JP2014049306A

Abstract

【課題】簡単な構成により、励磁コイルのインダクタンスを検出して可動接点の溶着の有無を判定する。
【解決手段】溶着検出装置１に設けられた溶着検出回路３は、駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と励磁コイル６と固定抵抗Ｒ１とに応じて電磁継電器６の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、可動接点９の溶着の有無を判定する判定回路４を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた駆動軸の一端に可動鉄芯を配置し、駆動軸の他端に可動接点を配置して、可動鉄芯と可動接点とが一体に往復移動するように構成した電磁継電器における可動接点の溶着の有無を検出する溶着検出装置に関する。

電磁継電器の接点がオンしたときにアークが発生して接点が溶着し、電源をオフしても接点がオンした状態のままになる不具合が発生する。このような電磁継電器の接点の溶着を検出するために、接点をオンオフさせる電流をコイルに流して、実際の接点のオンオフを確認することにより接点の溶着を検出する構成が知られている。

しかしながら、接点をオンさせずに、即ち、電磁継電器の接点のオフ状態をキープしたままで溶着の有無を検出したいという要望が強い。

このような電磁継電器の接点のオフ状態をキープしたままで溶着の有無を検出する従来の構成を説明する。図１０は、従来の溶着検出装置を説明するための回路図である。この溶着検出装置は、複数の電池ユニット９２を直列に接続しているバッテリ９１と、バッテリー９１のプラス側及びマイナス側の出力に直列に接続されて負荷４０に電力を供給するコンタクタ９３と、コンタクタ９３のオンオフを制御する制御回路９４と、コンタクタ９３の接点８０の溶着を検出する溶着検出回路９５とを備える。

コンタクタ９３は、バッテリ９１のプラス側に接続している正極側のコンタクタ９３Ａと、負極側の出力に接続しているコンタクタ９３Ｂとを有する。負荷４０は、ＤＣ／ＡＣインバータ４２を介して接続されるモータ４３と発電機４４とであって、ＤＣ／ＡＣインバータ４２の一次側には大容量のコンデンサ４１を有している。

正極側のコンタクタ９３Ａは、バッテリ９１の正極側と正極の出力端子９９との間に接続され、負極側のコンタクタ９３Ｂは、バッテリ９１の負極側と負極の出力端子９９との間に接続される。正極側のコンタクタ９３Ａと負極側のコンタクタ９３Ｂとは、接点８０のオンオフを制御する励磁コイル８１を有する。正極側のコンタクタ９３Ａと負極側のコンタクタ９３Ｂとは、各々独立に制御できるように、各々が励磁コイル８１を有するリレーである。正極側のコンタクタ９３Ａと負極側のコンタクタ９３Ｂとは、励磁コイル８１に通電する状態で接点８０をオン、通電を停止してオフに切り換えられる。

電源装置は、イグニッションスイッチがオンに切り換えられると、正極側のコンタクタ９３Ａをオフに保持して、負極側のコンタクタ９３Ｂをオンに切り換え、この状態で、正極側のコンタクタ９３Ａと並列に接続しているプリチャージ回路９６でコンデンサ４１をプリチャージする。コンデンサ４１がプリチャージされた後、正極側のコンタクタ９３Ａをオフからオンに切り換えて、走行用バッテリ９１を負荷４０に接続する。その後、プリチャージ回路９６のプリチャージコンタクタ９８をオフに切り換える。

プリチャージ回路９６は、プリチャージ抵抗９７とプリチャージコンタクタ９８の直列回路で、正極側のコンタクタ９３Ａと並列に接続される。プリチャージコンタクタ９８は、正極側のコンタクタ９３Ａをオンに切り換える前にオンに切り換えられて、走行用バッテリ９１でコンデンサ４１を充電する。プリチャージ抵抗９７は、走行用バッテリ９１がコンデンサ４１を充電する電流を制限する。プリチャージ回路９６は、プリチャージ抵抗９７で充電電流を制限しながらコンデンサ４１を充電する。

車両のイグニッションスイッチがオフに切り換えられると、制御回路９４はコンタクタ９３をオフに切り換える。制御回路９４は、正極側のコンタクタ９３Ａと負極側のコンタクタ９３Ｂの励磁コイル８１の通電を遮断して、すなわち励磁コイル８１を非通電状態として、オフに切り換える。励磁コイル８１が非通電状態となるコンタクタ９３は、正常に動作する状態においては、オフに切り換えられる。ただ、接点８０が溶着されるコンタクタ９３は、励磁コイル８１の非通電状態において、接点８０をオフに切り換えられず、オン状態に保持される。

制御回路９４が励磁コイル８１を非通電状態とする状態で、コンタクタ９３がオフに切り換えられたかどうか、すなわち、コンタクタ９３の接点８０が溶着しているかどうかは、溶着検出回路９５により検出される。溶着検出回路９５は、励磁コイル８１のインダクタンスを検出して、インダクタンスの値でコンタクタ９３の溶着を検出する。

図１１（ａ）は溶着の有無が検出されるコンタクタ９３のオン状態（溶着状態）を示す断面図であり、（ｂ）はコンタクタ９３のオフ状態を示す断面図である。

コンタクタ９３の接点８０は、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、励磁コイル８１で往復運動される。したがって、接点８０の位置はプランジャー８２の位置を特定する。ここで、図１１（ａ）は、コンタクタ９３の接点８０のオン状態を示しており、これは接点８０の溶着時と同じ状態である。また、図１１（ｂ）は、コンタクタ９３の接点８０のオフ状態を示している。プランジャー８２の位置は、励磁コイル８１のインダクタンスを変化させる。それは、プランジャー８２が励磁コイル８１の内部に挿通されて、その位置が変化するからである。また、励磁コイル８１がプランジャー８２を吸着するコンタクタ９３にあっては、励磁コイル８１に吸着されるプランジャー８２が励磁コイル８１の磁気抵抗を小さくしてインダクタンスを大きくする。図１１（ａ）のコンタクタ９３は、励磁コイル８１の通電状態において、励磁コイル８１のインダクタンスが大きくなる。プランジャー８２が励磁コイル８１に深く挿入されるからである。図１１（ｂ）に示すように、励磁コイル８１の非通電状態においては、励磁コイル８１のインダクタンスは小さくなる。プランジャー８２が励磁コイル８１からバネ８３で押し出されるからである。

したがって、溶着検出回路９５は励磁コイル８１のインダクタンスを検出して、プランジャー８２の位置、すなわち接点８０の位置を検出できる。励磁コイル８１のインダクタンスが大きいと、プランジャー８２は接点８０をオンとする位置にあり、励磁コイル８１のインダクタンスが小さいと、接点８０をオフにする位置にあるからである。

このことから、溶着検出回路９５は励磁コイル８１のインダクタンスを検出し、インダクタンスの値からプランジャー８２の位置、すなわち接点８０のオン位置とオフ位置を検出できる。励磁コイル８１の非通電状態において、インダクタンスが大きいと、接点８０がオン位置にある溶着と判定する。励磁コイル８１の非通電状態においては、インダクタンスが小さくなるからである。

図１０の電源装置の溶着検出回路９５の構成を図１２に示し、さらに図１２の溶着検出回路９５がインダクタンスを検出する動作原理を図１３に示す。この溶着検出回路９５は、コンタクタ９３の励磁コイル８１と直列に接続されるコンデンサ８４と、このコンデンサ８４と励磁コイル８１との直列回路にインダクタンスの検出電圧を供給する交流電源８５とを備える。この溶着検出回路９５は、交流電源８５が励磁コイル８１とコンデンサ８４の直列回路に交流電源を供給する状態で、励磁コイル８１の両端に誘導される電圧を検出してインダクタンスを検出する。

励磁コイル８１に誘導される電圧は、インダクタンスに比例して大きくなる。したがって、励磁コイル８１の誘導電圧を差動アンプ８６で検出して判別回路８７に入力してインダクタンスを検出することができる。前述したように、接点８０をオンとする励磁コイル８１のインダクタンスは、接点８０をオフとする励磁コイル８１のインダクタンスよりも大きくなる。したがって、差動アンプ８６が検出する励磁コイル８１の誘導電圧は、接点８０をオンとする状態では、接点８０をオフとする状態よりも高くなる。このことから、判別回路８７は、差動アンプ８６から入力される誘導電圧を設定電圧に比較し、設定電圧よりも高いと接点８０がオン、設定電圧よりも低いと接点８０がオフと判定できる。

特開２００８−２１９９７３号公報（２００８年９月１８日公開）

しかしながら、図１０〜図１３に示す構成では、溶着検出回路９５を駆動するためには、制御回路９４を励磁コイル８１から切り離すためのスイッチ７０を設ける必要がある。このため、回路が大型化し、スイッチ等の部品が増えるという問題が生じる。

本発明の目的は、簡単な構成により、励磁コイルのインダクタンスを検出して可動接点の溶着の有無を判定することができる電磁継電器の溶着検出装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る電磁継電器の溶着検出装置は、励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた駆動軸の一端に可動鉄芯を配置し、前記駆動軸の他端に可動接点を配置して、前記可動鉄芯と前記可動接点とが一体に往復移動するように構成した電磁継電器の溶着検出装置であって、駆動信号のオンオフに基づいて前記励磁コイルに電圧を印加する駆動回路と、前記可動接点の溶着を検出するために前記励磁コイルに対して前記駆動回路と並列に接続された溶着検出回路とを備え、前記溶着検出回路には、前記励磁コイルに接続された固定抵抗が設けられており、前記溶着検出回路は、前記駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記励磁コイルと前記固定抵抗とに応じて前記電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する判定回路を有することを特徴とする。

この特徴により、前記駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記励磁コイルと前記固定抵抗とに応じて前記電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する。このため、励磁コイルのインダクタンスを検出して可動接点の溶着の有無を判定しようとする場合に、従来の構成のように、発振回路のような大掛かりな構成が不要になり、固定抵抗のみの簡単な構成により、励磁コイルのインダクタンスを検出して可動接点の溶着の有無を判定することができる。

本発明に係る電磁継電器の溶着検出装置では、前記判定回路は、前記ステップ入力信号が入力されてから、所定時間が経過したときの前記過渡応答信号の電圧値に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定することが好ましい。

上記構成によれば、簡単な構成で、励磁コイルのインダクタンスを計測することができる。

本発明に係る電磁継電器の溶着検出装置では、前記判定回路は、前記ステップ入力信号が入力されてから、前記過渡応答信号の電圧値が閾値電圧を超えるまでの時間に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定することが好ましい。

本発明に係る他の電磁継電器の溶着検出装置は、第１励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第１駆動軸の一端に第１可動鉄芯を配置し、前記第１駆動軸の他端に第１可動接点を配置して、前記第１可動鉄芯と前記第１可動接点とが一体に往復移動するように構成した第１電磁継電器と、第２励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第２駆動軸の一端に第２可動鉄芯を配置し、前記第２駆動軸の他端に第２可動接点を配置して、前記第２可動鉄芯と前記第２可動接点とが一体に往復移動するように構成した第２電磁継電器との溶着検出装置であって、第１駆動信号のオンオフに基づいて前記第１励磁コイルに電圧を印加し、第２駆動信号のオンオフに基づいて前記第２励磁コイルに電圧を印加する駆動回路と、前記第１及び第２可動接点の溶着を検出するために前記第１及び第２励磁コイルに対して接続された溶着検出回路とを備え、前記溶着検出回路には、前記第１励磁コイルに接続された第１固定抵抗と、前記第２励磁コイルに接続された第２固定抵抗とが設けられており、前記溶着検出回路は、前記第１駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記第１励磁コイルと前記第１固定抵抗とに応じて前記第１電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第１過渡応答信号に基づいて、前記第１可動接点の溶着の有無を判定する第１判定回路と、前記第２駆動信号がオフのときに、前記ステップ入力信号と前記第２励磁コイルと前記第２固定抵抗とに応じて前記第２電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第２過渡応答信号に基づいて、前記第２可動接点の溶着の有無を判定する第２判定回路とを有することを特徴とする。

本発明に係る電磁継電器の溶着検出方法は、励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた駆動軸の一端に可動鉄芯を配置し、前記駆動軸の他端に可動接点を配置して、前記可動鉄芯と前記可動接点とが一体に往復移動するように構成した電磁継電器の溶着検出方法であって、駆動信号のオンオフに基づいて駆動回路により前記励磁コイルに電圧を印加し、前記励磁コイルに対して前記駆動回路と並列に接続された溶着検出回路により、前記可動接点の溶着を検出し、前記溶着検出回路には、前記励磁コイルに接続された固定抵抗が設けられており、前記駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記励磁コイルと前記固定抵抗とに応じて前記電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定することを特徴とする。

本発明に係る電磁継電器の溶着検出方法では、前記ステップ入力信号が入力されてから、所定時間が経過したときの前記過渡応答信号の電圧値に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定することが好ましい。

本発明に係る電磁継電器の溶着検出方法では、前記ステップ入力信号が入力されてから、前記過渡応答信号の電圧値が閾値電圧を超えるまでの時間に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定することが好ましい。

本発明に係る電磁継電器の溶着検出方法は、第１励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第１駆動軸の一端に第１可動鉄芯を配置し、前記第１駆動軸の他端に第１可動接点を配置して、前記第１可動鉄芯と前記第１可動接点とが一体に往復移動するように構成した第１電磁継電器と、第２励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第２駆動軸の一端に第２可動鉄芯を配置し、前記第２駆動軸の他端に第２可動接点を配置して、前記第２可動鉄芯と前記第２可動接点とが一体に往復移動するように構成した第２電磁継電器との溶着検出方法であって、第１駆動信号のオンオフに基づいて前記第１励磁コイルに電圧を印加し、第２駆動信号のオンオフに基づいて前記第２励磁コイルに電圧を印加し、前記第１及び第２励磁コイルに対して接続された溶着検出回路により、前記第１及び第２可動接点の溶着を検出し、前記溶着検出回路には、前記第１励磁コイルに接続された第１固定抵抗と、前記第２励磁コイルに接続された第２固定抵抗とが設けられており、前記第１駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記第１励磁コイルと前記第１固定抵抗とに応じて前記第１電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第１過渡応答信号に基づいて、前記第１可動接点の溶着の有無を判定し、前記第２駆動信号がオフのときに、前記ステップ入力信号と前記第２励磁コイルと前記第２固定抵抗とに応じて前記第２電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第２過渡応答信号に基づいて、前記第２可動接点の溶着の有無を判定することを特徴とする。

本発明に係る電磁継電器の溶着検出装置は、前記駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記励磁コイルと前記固定抵抗とに応じて前記電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する。このため、励磁コイルのインダクタンスを検出して可動接点の溶着の有無を判定しようとする場合に、従来の構成のように、発振回路のような大掛かりな構成が不要になり、固定抵抗のみの簡単な構成により、励磁コイルのインダクタンスを検出して可動接点の溶着の有無を判定することができる。

実施の形態１に係る溶着検出装置の構成を示す回路図である。（ａ）は上記溶着検出装置により溶着の有無が検出される電磁継電器の正常オフ状態を示す断面図であり、（ｂ）は上記電磁継電器の溶着状態を示す断面図である。上記溶着検出装置の動作を示す波形図である。上記電磁継電器が正常オフ状態である場合と溶着状態である場合との波形を示す図である。（ａ）は上記溶着検出装置の可動接点の溶着の有無を判定する方法を説明するための波形図であり、（ｂ）は上記可動接点の溶着の有無を判定する他の方法を説明するための波形図である。（ａ）は上記電磁継電器のコイルのインダクタンス及び直流抵抗と上記溶着検出装置に設けられた固定抵抗との関係を示す図であり、（ｂ）は上記固定抵抗値及び上記直流抵抗値と上記電磁継電器の駆動電圧との関係を示す波形図である。（ａ）は上記可動接点の溶着の有無を判定する方法における閾値の設定方法を説明するための波形図であり、（ｂ）は上記閾値に基づく実測結果を示す図である。（ａ）は上記可動接点の溶着の有無を判定する他の方法における判定基準値の設定方法を説明するための波形図であり、（ｂ）は上記判定基準値に基づく実測結果を示す図である。実施の形態２に係る溶着検出装置の構成を示す回路図である。従来の溶着検出装置を説明するための回路図である。（ａ）は上記溶着検出装置により溶着の有無が検出される電磁継電器のオン状態（溶着状態）を示す断面図であり、（ｂ）は上記電磁継電器のオフ状態を示す断面図である。上記溶着検出装置に設けられた溶着検出回路の内部構成を示す回路図である。上記溶着検出回路の動作原理を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

（実施の形態１）
（溶着検出装置１の構成）
図１は、実施の形態１に係る溶着検出装置１の構成を示す回路図である。溶着検出装置１は、電磁継電器５を駆動するためのリレー駆動回路２と、電磁継電器５の溶着を検出するための溶着検出回路３とを備えている。

図２（ａ）は電磁継電器５の正常オフ状態を示す断面図であり、（ｂ）は電磁継電器５の溶着状態を示す断面図である。電磁継電器５は、断面略コ字状のヨーク１１とヨーク１１の両端部に架け渡したヨーク１２との間に設けられた励磁コイル６を備えている。ヨーク１２には、固定鉄芯１３が励磁コイル６の内側に突出するように設けられている。

励磁コイル６の中心軸方向に沿って駆動軸７が固定鉄芯１３及びヨーク１２を貫通して往復移動可能に設けられている。駆動軸７の一端には可動鉄芯８が結合されている。可動鉄芯８と固定鉄芯１３との間には復帰用コイルバネ１６が設けられている。

駆動軸７の他端には、可動接点９が駆動軸７と直交するように設けられている。可動接点９は、駆動軸７に取り付けられた一対の座金１４とＥリング１５とにより駆動軸７に固定されている。電磁継電器５には、可動接点９を覆うように設けられたカバー１７と、可動接点９と対向するようにカバー１７に取り付けられた一対の固定接点１０とが設けられている。可動鉄芯８と可動接点９とは、駆動軸７と一体に往復移動するように構成されている。

再び図１を参照すると、リレー駆動回路２は、励磁コイル６に結合されたトランジスタＴＲ１を有している。トランジスタＴＲ１は、端子ＳＩＧ−１に入力される駆動信号に基づいて、励磁コイル６に電圧を印加する。

溶着検出回路３は、励磁コイル６に接続された固定抵抗Ｒ１と、固定抵抗Ｒ１に接続されたトランジスタＴＲ２とを有している。

トランジスタＴＲ１・ＴＲ２は、電源ＶＣＣの負極側端子に結合されており、電源ＶＣＣの正極側端子は、励磁コイル６のリレー駆動回路２と反対側の端子に結合されている。

トランジスタＴＲ２には端子ＳＩＧ−２が結合されている。固定抵抗Ｒ１の励磁コイル６側には端子ＳＩＧ−３が設けられている。固定抵抗Ｒ１とトランジスタＴＲ２との間には端子ＳＩＧ−４が設けられている。励磁コイル６の電源ＶＣＣ側には端子ＳＩＧ−５が設けられている。励磁コイル６の両端には、ダイオードＤ１が結合されている。

溶着検出回路３は、判定回路４を有している。判定回路４は、端子ＳＩＧ−１に入力される駆動信号がオフのときに、端子ＳＩＧ−２に入力されるステップ入力信号と励磁コイル６と固定抵抗Ｒ１とに応じて電磁継電器５の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、可動接点９の溶着の有無を判定する。

なお、トランジスタＴＲ２は、トランジスタに限ることなく、ＦＥＴ、フォトカプラ、リレー等の端子ＳＩＧ−２への外部からの入力に対応してオン・オフ動作する開閉器であればよい。

（溶着検出装置１の動作）
図３は、溶着検出装置１の動作を示す波形図である。まず、リレー駆動回路２をオフにするために、端子ＳＩＧ−１への駆動信号をローにする。そして、溶着検出回路３のトランジスタＴＲ２に結合された端子ＳＩＧ−２にステップ入力信号を入力してトランジスタＴＲ２を動作させる。すると、励磁コイル６と固定抵抗Ｒ１との間に設けられた端子ＳＩＧ−３から、図３に示すように、励磁コイル６の時定数による過渡応答信号が出力される。

この過渡応答信号は、励磁コイル６の直流抵抗ＲＬに対応する電圧ＶＬと固定抵抗Ｒ１に対応する電圧ＶＲとの比によって決定する電圧で安定する。溶着検出回路３を駆動するときに、電磁継電器５の可動接点９がオンしないための条件は、直流抵抗ＲＬに対応する電圧ＶＬが、電磁継電器５の動作電圧以下であることである。この条件を考慮すると、ＶＬ／ＶＲは０．５以下であることが好ましい。端子ＳＩＧ−４にはトランジスタＴＲ２のＶＣＥ電圧が出力される。

図４は、電磁継電器５が正常オフ状態である場合と溶着状態である場合との波形を示す図である。可動鉄芯８の励磁コイル６に対する位置によって、励磁コイル６のインダクタンスが変化する。励磁コイル６のインダクタンスが変化すると、過渡応答信号の時定数も変化する。

過渡応答信号Ｓ１は、電磁継電器５が正常オフ状態であり、励磁コイル６のインダクタンスが小さい場合の過渡応答信号である。過渡応答信号Ｓ２は、電磁継電器５が溶着状態であり、励磁コイル６のインダクタンスが大きい場合の過渡応答信号である。図４に示すように、この過渡応答信号Ｓ１・Ｓ２は時定数が互いに異なっている。従って、この過渡応答信号を計測することにより、励磁コイル６のインダクタンスを検出することができ、電磁継電器５の可動接点９のオフ状態をキープしたままで溶着の有無を検出することができる。

図５（ａ）は溶着検出装置１の可動接点９の溶着の有無を判定する方法を説明するための波形図であり、（ｂ）は可動接点９の溶着の有無を判定する他の方法を説明するための波形図である。

図５（ａ）に示す例は、端子ＳＩＧ−２にステップ入力信号が入力されてから、所定時間Ｔ１が経過したときに端子ＳＩＧ−３に出力される過渡応答信号の電圧値に基づいて、可動接点９の溶着の有無を判定する。

電磁継電器５が正常オフ状態であり、励磁コイル６のインダクタンスが小さい場合の過渡応答信号Ｓ１ａが、ステップ入力信号が入力されてから所定時間Ｔ１が経過したときに有する電圧値をＶ１ａとする。また、電磁継電器５が溶着状態であり、励磁コイル６のインダクタンスが大きい場合の過渡応答信号Ｓ２ａが、所定時間Ｔ１が経過したときに有する電圧値をＶ１ｂとする。そして、電圧値Ｖ１ａと電圧値Ｖ１ｂとの間に溶着有無の閾値電圧を設定し、時間Ｔ１経過後の過渡応答信号の電圧値と上記閾値電圧とを比較して、可動接点９の溶着の有無を判定する。

図５（ｂ）に示す例は、端子ＳＩＧ−２にステップ入力信号が入力されてから、過渡応答信号の電圧値が閾値電圧を超えるまでの時間に基づいて、可動接点９の溶着の有無を判定する。

電磁継電器５が正常オフ状態であり、励磁コイル６のインダクタンスが小さい場合の過渡応答信号Ｓ１ｂが、閾値電圧に到達したときの経過時間をＴ１ｂとする。また、電磁継電器５が溶着状態であり、励磁コイル６のインダクタンスが大きい場合の過渡応答信号Ｓ２ｂが、閾値電圧に到達したときの経過時間Ｔ２ｂとする。経過時間Ｔ１ｂと経過時間Ｔ２ｂとの間に閾値時間を設定し、この閾値時間に基づいて、可動接点９の溶着の有無を判定する。

図６（ａ）は電磁継電器５の励磁コイル６のインダクタンスＬ及び直流抵抗ＲＬと溶着検出装置３に設けられた固定抵抗Ｒ１との関係を示す図であり、（ｂ）は上記固定抵抗値及び上記直流抵抗値と電磁継電器５の駆動電圧との関係を示す波形図である。図７（ａ）は可動接点９の溶着の有無を判定する方法における閾値の設定方法を説明するための波形図であり、（ｂ）は上記閾値に基づく実測結果を示す図である。図８（ａ）は可動接点９の溶着の有無を判定する他の方法における判定基準値の設定方法を説明するための波形図であり、（ｂ）は上記判定基準値に基づく実測結果を示す図である。

次に閾値電圧の設定方法を説明する。固定抵抗Ｒ１は、励磁コイル６の直流抵抗ＲＬの２倍以上４倍以下に設定する。仮に、固定抵抗Ｒ１を直流抵抗ＲＬの３倍としたときには（Ｒ１＝３×ＲＬ）、電圧ＶＲｍａｘ≒（３／４）×ＶＣＣとなる。閾値電圧の目安は、（１／２）×ＶＲｍａｘ（≒（３／８）×ＶＣＣ）である。この値の周辺が最も変化の差が大きくなるからである。

予め測定しておいたインダクタンスの正常状態の値をＬＯＫとし、溶着異常状態の値をＬＮＧとし、この中間の値（（ＬＯＫ＋ＬＮＧ）／２）をＬｍｉｄとする。

閾値電圧Ｖｒｅｆ＝（３／８）×ＶＣＣであり、過渡応答信号電圧ＶＲの時間変化は、
ＶＲ＝Ｒ１／（ＲＬ＋Ｒ１）×ＶＣＣ×（１−ｅｘｐ（−（ＲＬ＋Ｒ１）×ｔ／Ｌｍｉｄ））、
であるから、Ｖｒｅｆ＝ＶＲとなるには、
ｔ＝（ｌｎ（１−Ｒ１／（ＲＬ＋Ｒ１）×（３／８）×Ｌｍｉｄ））／（−（ＲＬ＋Ｒ１））、
となる。

一例として、
コイルの直流抵抗ＲＬ＝３５Ω、
固定抵抗Ｒ１＝１０５Ω、
予め測定しておいたインダクタンスの正常状態の値ＬＯＫ＝４００ｍＨ、
予め測定しておいたインダクタンスの溶着異常状態の値ＬＮＧ＝９００ｍＨ、
とすると、
ｔ＝３．３４ｍｓｅｃ
となる。

図７（ａ）（ｂ）を参照すると、所定時間Ｔ１＝３．３４ｍｓｅｃとし、
コイルの直流抵抗ＲＬ＝３５Ω、
固定抵抗Ｒ１＝１０５Ω、
電源電圧＝１２Ｖ、
の条件により、端子ＳＩＧ−２にステップ入力が入力されてから３．３４ｍｓｅｃ後の過渡応答信号電圧ＶＲを測定した。判定基準値Ｖ１ｔｈは４．５Ｖ（＝３／８ＶＣＣ）であった。

電磁継電器５が正常オフ状態であるときの過渡応答信号電圧ＶＲ＝６．０Ｖであり、電磁継電器５が溶着状態であるときの過渡応答信号電圧ＶＲ＝３．５Ｖであり、判定基準値Ｖ１ｔｈにより電磁継電器５の可動接点９の溶着の有無を検出することができた。

図８（ａ）（ｂ）を参照すると、端子ＳＩＧ−２にステップ入力が入力されてから、過渡応答信号電圧ＶＲが閾値電圧＝４．５Ｖ（＝（３／８）ＶＣＣ）に到達する到達時間を測定した。判定基準値Ｔ２ｔｈは３．３４ｍｓｅｃであった。電磁継電器５が正常オフ状態であるときの到達時間Ｔ１ｂは２．１ｍｓｅｃであった。そして、電磁継電器５が溶着状態であるときの到達時間Ｔ２ｂは４．７ｍｓｅｃであった。このように、判定基準値Ｔ２ｔｈ＝３．３４ｍｓｅｃにより、電磁継電器５の可動接点９の溶着の有無を検出することができた。

（実施の形態２）
（溶着検出装置１ａ）
図９は、実施の形態２に係る溶着検出装置１ａの構成を示す回路図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。

溶着検出装置１ａは、互いに並列に配置された４個の電磁継電器５をそれぞれ駆動するためのリレー駆動回路２ａと、電磁継電器５のそれぞれの溶着を検出するための溶着検出回路３ａとを備えている。

リレー駆動回路２ａは、４個の電磁継電器５のうちの一つを駆動するためのトランジスタＴＲ１と、４個の電磁継電器５のうちの他の一つを駆動するためのトランジスタＴＲ２と、４個の電磁継電器５のうちのさらに他の一つを駆動するためのトランジスタＴＲ３と、４個の電磁継電器５のうちのさらに他の一つを駆動するためのトランジスタＴＲ４とを有している。トランジスタＴＲ１には端子ＳＩＧ−１が接続され、トランジスタＴＲ２には端子ＳＩＧ−２が接続されている。トランジスタＴＲ３には端子ＳＩＧ−３が接続され、トランジスタＴＲ４には端子ＳＩＧ−４が接続されている。

溶着検出回路３ａは、４個の電磁継電器５のうちの一つに接続された固定抵抗Ｒ１と、４個の電磁継電器５のうちの他の一つに接続された固定抵抗Ｒ２と、４個の電磁継電器５のうちのさらに他の一つに接続された固定抵抗Ｒ３と、４個の電磁継電器５のうちのさらに他の一つに接続された固定抵抗Ｒ４と、固定抵抗Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４のそれぞれの電磁継電器５と反対側の一端に接続されたトランジスタＴＲ５とを有している。トランジスタＴＲ５には端子ＳＩＧ−５が接続されている。固定抵抗Ｒ１の電磁継電器５側の一端には、端子ＳＩＧ−６が接続され、固定抵抗Ｒ２の電磁継電器５側の一端には、端子ＳＩＧ−７が接続されている。固定抵抗Ｒ３の電磁継電器５側の一端には、端子ＳＩＧ−８が接続され、固定抵抗Ｒ４の電磁継電器５側の一端には、端子ＳＩＧ−９が接続されている。

上記のように構成すると、溶着検出回路３ａに設けるトランジスタは、固定抵抗Ｒ１〜Ｒ４に共通してトランジスタＴＲ５を１個のみ設ければよく、固定抵抗Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに対応して４個設ける必要がない。従って、複数個の電磁継電器５の溶着を検出する構成では、溶着検出回路に設けるトランジスタの個数を減らすことができる。

なお、トランジスタＴＲ５は、トランジスタに限ることなく、ＦＥＴ、フォトカプラ、リレー等の端子ＳＩＧ−５への外部からの入力に対応してオン・オフ動作する開閉器であればよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた駆動軸の一端に可動鉄芯を配置し、駆動軸の他端に可動接点を配置して、可動鉄芯と可動接点とが一体に往復移動するように構成した電磁継電器における可動接点の溶着の有無を検出する溶着検出装置に利用することができる。

１溶着検出装置
２リレー駆動回路（駆動回路）
３溶着検出回路
４判定回路
５電磁継電器
６励磁コイル
７駆動軸
８可動鉄芯
９可動接点
１０固定接点

Claims

励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた駆動軸の一端に可動鉄芯を配置し、前記駆動軸の他端に可動接点を配置して、前記可動鉄芯と前記可動接点とが一体に往復移動するように構成した電磁継電器の溶着検出装置であって、
駆動信号のオンオフに基づいて前記励磁コイルに電圧を印加する駆動回路と、
前記可動接点の溶着を検出するために前記励磁コイルに対して前記駆動回路と並列に接続された溶着検出回路とを備え、
前記溶着検出回路には、前記励磁コイルに接続された固定抵抗が設けられており、
前記溶着検出回路は、前記駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記励磁コイルと前記固定抵抗とに応じて前記電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する判定回路を有することを特徴とする電磁継電器の溶着検出装置。
前記判定回路は、前記ステップ入力信号が入力されてから、所定時間が経過したときの前記過渡応答信号の電圧値に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する請求項１に記載の電磁継電器の溶着検出装置。
前記判定回路は、前記ステップ入力信号が入力されてから、前記過渡応答信号の電圧値が閾値電圧を超えるまでの時間に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する請求項１に記載の電磁継電器の溶着検出装置。
第１励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第１駆動軸の一端に第１可動鉄芯を配置し、前記第１駆動軸の他端に第１可動接点を配置して、前記第１可動鉄芯と前記第１可動接点とが一体に往復移動するように構成した第１電磁継電器と、第２励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第２駆動軸の一端に第２可動鉄芯を配置し、前記第２駆動軸の他端に第２可動接点を配置して、前記第２可動鉄芯と前記第２可動接点とが一体に往復移動するように構成した第２電磁継電器との溶着検出装置であって、
第１駆動信号のオンオフに基づいて前記第１励磁コイルに電圧を印加し、第２駆動信号のオンオフに基づいて前記第２励磁コイルに電圧を印加する駆動回路と、
前記第１及び第２可動接点の溶着を検出するために前記第１及び第２励磁コイルに対して接続された溶着検出回路とを備え、
前記溶着検出回路には、前記第１励磁コイルに接続された第１固定抵抗と、前記第２励磁コイルに接続された第２固定抵抗とが設けられており、
前記溶着検出回路は、前記第１駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記第１励磁コイルと前記第１固定抵抗とに応じて前記第１電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第１過渡応答信号に基づいて、前記第１可動接点の溶着の有無を判定する第１判定回路と、前記第２駆動信号がオフのときに、前記ステップ入力信号と前記第２励磁コイルと前記第２固定抵抗とに応じて前記第２電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第２過渡応答信号に基づいて、前記第２可動接点の溶着の有無を判定する第２判定回路とを有することを特徴とする電磁継電器の溶着検出装置。
励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた駆動軸の一端に可動鉄芯を配置し、前記駆動軸の他端に可動接点を配置して、前記可動鉄芯と前記可動接点とが一体に往復移動するように構成した電磁継電器の溶着検出方法であって、
駆動信号のオンオフに基づいて駆動回路により前記励磁コイルに電圧を印加し、
前記励磁コイルに対して前記駆動回路と並列に接続された溶着検出回路により、前記可動接点の溶着を検出し、
前記溶着検出回路には、前記励磁コイルに接続された固定抵抗が設けられており、
前記駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記励磁コイルと前記固定抵抗とに応じて前記電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定することを特徴とする電磁継電器の溶着検出方法。
前記ステップ入力信号が入力されてから、所定時間が経過したときの前記過渡応答信号の電圧値に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する請求項５に記載の電磁継電器の溶着検出方法。
前記ステップ入力信号が入力されてから、前記過渡応答信号の電圧値が閾値電圧を超えるまでの時間に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する請求項５に記載の電磁継電器の溶着検出方法。
第１励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第１駆動軸の一端に第１可動鉄芯を配置し、前記第１駆動軸の他端に第１可動接点を配置して、前記第１可動鉄芯と前記第１可動接点とが一体に往復移動するように構成した第１電磁継電器と、第２励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第２駆動軸の一端に第２可動鉄芯を配置し、前記第２駆動軸の他端に第２可動接点を配置して、前記第２可動鉄芯と前記第２可動接点とが一体に往復移動するように構成した第２電磁継電器との溶着検出方法であって、
第１駆動信号のオンオフに基づいて前記第１励磁コイルに電圧を印加し、第２駆動信号のオンオフに基づいて前記第２励磁コイルに電圧を印加し、
前記第１及び第２励磁コイルに対して接続された溶着検出回路により、前記第１及び第２可動接点の溶着を検出し、
前記溶着検出回路には、前記第１励磁コイルに接続された第１固定抵抗と、前記第２励磁コイルに接続された第２固定抵抗とが設けられており、
前記第１駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記第１励磁コイルと前記第１固定抵抗とに応じて前記第１電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第１過渡応答信号に基づいて、前記第１可動接点の溶着の有無を判定し、前記第２駆動信号がオフのときに、前記ステップ入力信号と前記第２励磁コイルと前記第２固定抵抗とに応じて前記第２電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第２過渡応答信号に基づいて、前記第２可動接点の溶着の有無を判定することを特徴とする電磁継電器の溶着検出方法。