JP6206697B2 - 電磁開閉器 - Google Patents
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Description
このような電磁開閉器では、信頼性を確保するためには可動接触子の可動状態が正常であるか否かを検出する必要がある。
このためには、例えば主接点端子近傍の底面側に補助接点を配置し、駆動軸が移動し、プッシャを介して可動補助接点端子を動かして接点の投入を行うようにした電磁開閉器が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、主接点固定端子部の近傍に補助接点が配置されており、主接点との絶縁をとるために接点の大きさ、接点数、接点構成が限られ、遮断限界値が小さく接点寿命が短いという未解決の課題もある。
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、可動接触子の可動状態を接点を使用することなく磁気的に検出することによりガス気密処理を行うことなく可動状態を容易に判断できるようにした電磁開閉器を提供することを目的としている。
このため、可動接触子を収納する接点収納ケースの外側で可動接触子の可動状態を検出することができ、接点収納ケースがガス封止されている場合でも貸す封止処理を行うことなく可動状態を検出することができる。
図1は本発明を電磁開閉器としての電磁接触器に適用した場合の第1の実施形態を示す断面図である。この図1において、電磁接触器は、接点機構を配置した接点装置2と、この接点装置2を駆動する電磁石装置としての電磁石ユニット3とが電磁石ユニット3を下側として直列に配置している。
桶状体4aの上面には、長手方向に所定間隔を保って断面円形の貫通孔5a,5bが設けられ、これら貫通孔5a,5b内に例えば銅製の一対の固定接触子6a,6bが挿通されてロウ付け等によって固定されている。
磁気ヨーク21の円筒部21bの外周面には励磁コイル23を巻装したコイルホルダ24が装着され、円筒部21bの内周面には可動鉄心25を摺動可能に内装した有底円筒状のキャップ26が配設されている。また、キャップ26の上端側には可動鉄心25に対向して固定鉄心27が配置されている。
また、可動鉄心25の連結軸28の周囲にスプリング挿通孔30が形成され、このスプリング挿通孔30と固定鉄心27との間に可動鉄心を下方に付勢する復帰スプリング31が装着されている。
また、可動鉄心25の底部には永久磁石32が埋め込まれ、この永久磁石32にキャップ26の底部を介して対向する位置に磁気センサ33が配置されている。これら永久磁石32磁束の変化を検出し、磁束の変化量を表す電圧信号を出力する。
すなわち、電磁石ユニット3の励磁コイル23に通電して、図3に示すように、固定鉄心27に可動鉄心25を復帰スプリング31を抗して吸引して可動接触子11が固定接触子6a及び6bに接触スプリング14の所定の接触圧で接触している投入状態(閉極状態)にあるものとする。この投入状態から電磁石ユニット3の励磁コイル23の通電を遮断して、図1に示す釈放状態に移行する場合の磁気センサ33の電圧変化は、図2(a)に示すようになる。
このため、磁気センサ33で検出される磁束変化に応じた検出電圧Vsは、図2(a)に示すように、可動接触子11と固定接触子6a及び6bとの間に溶着が発生していない場合には、図2(a)で実線図示のように釈放開始時点t1から減少傾向を継続し、時点t3で急激に所定量増加し、その後安定することが確認された。
したがって、釈放開始時点t1から磁気センサ33の検出電圧の減少状態から増加状態に反転する時点までの時間を計測し、時点t2と時点t3との間に正常判定閾値を設定することにより、動作状態が正常であるか否かを判定すること可能となる。
この可動状態判定処理は、電磁石ユニット3の励磁コイル23を通電して可動接触子11が固定接触子6a及び6bに接触している投入状態にある状態で、励磁コイル23を非励磁状態として釈放状態に移行する際に所定時間(例えば10msec)毎のタイマ割込処理として実行される。この可動状態判定処理は、先ず、ステップS1で現在の磁気センサ33の出力電圧V(n)を読込み、次いで、ステップS2に移行して、RAM等のメモリ部に記憶されている前回の出力電圧V(n-1)を読み出して、前回の出力電圧V(n-1)から現在の出力電圧V(n)を減算して電圧変化量ΔVを算出してからステップS3に移行する。
一方、前記ステップS3の判定結果がΔV≦0であるときには磁気センサ33の出力電圧Vsが変化ないか又は上昇しているものと判断してステップS5に移行し、前回の電圧変化量ΔVが正であって減少傾向を継続しているか否かを判定する。
しかしながら、ステップS5の判定結果がΔV<0であるときには電圧減少傾向が継続しているものと判断してステップS7に移行し、検出電圧の最小値を検出したか否かを判定し、最小値を検出していないときにはそのままタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、最小値を検出したときにはステップS8に移行する。
このステップS9では可動鉄心25の移動量が正常であることを表す正常検出信号Snを外部の監視部に出力してからステップS11に移行する。
ステップS11では、変数Nを“0”にクリアしてからタイマ割込処理を終了し、所定のメインプログラムに復帰する。
今、固定接触子6aが直流電源(図示せず)に接続され、固定接触子6bが負荷に接続されているものとし、電磁石ユニット3の励磁コイル23が非励磁状態にあるものとする。この状態では、固定鉄心27を通る磁路が形成されていないので、固定鉄心27に吸引力が発生せず、可動鉄心25は復帰スプリング31によって下方に付勢されて可動鉄心25の底部がキャップ26の底部に当接している。
この釈放状態では、可動鉄心25が磁気センサ33に一番近づいているので、永久磁石32からの大きな漏れ磁束が磁気センサ33に供給される。このため、磁気センサ33から図2(a)に示すように、大きなレベルの電圧信号が出力されている。
この釈放状態から電磁石ユニット3の励磁コイル23に通電すると、これによって、図3及び図4に示すように、固定鉄心27から可動鉄心25を経て円筒部21bを介して磁気ヨーク21の底面板部21a、側面板部を通じ上部磁気ヨーク22を通じて固定鉄心27に戻る磁路が形成される。これにより、固定鉄心27に可動鉄心25が復帰スプリング31に抗して吸引されて可動鉄心25が上昇する。
この投入状態において、図2(a)及び(b)の時点t1で、電磁石ユニット3の励磁コイル23への通電を遮断して釈放状態に移行させると、可動状態判定装置34で、図5に示す可動状態判定処理が実行開始される。
このため、可動状態判定装置34では、図5の可動状態判定処理を実行しているので、ステップS2で算出される電圧変化量ΔVが減少を表す負となり、ステップS3からステップS4に移行して、変数Nが“1”だけインクリメントされる。
その後、時点t2で接触スプリング14の接触圧が開放され、可動接触子11と固定接触子6a及び6b間に溶着がない場合には、可動接触子11が下降を開始し、これに応じて可動鉄心25も下降を継続する。このため、図5の可動状態判定処理では、変数Nのインクリメントが継続される。
この状態では、変数Nが正常判定閾値Nthを超える状態となっている。
このように、磁気センサ33の検出電圧Vsが増加傾向に反転すると、図5の可動状態判定処理で、ステップS3からステップS5に移行し、前回ΔV>0であったので、ステップS7に移行し、最小値が検出されたので、ステップS8に移行する。
ところが、可動接触子11が固定接触子6a及び6bの少なくとも一方に溶着している場合には、前述したように図2(a)及び(b)における時点t1で釈放状態に移行したときに、接触スプリング14の接触圧が開放された時点t2で、可動鉄心25の下降が停止されてしまう。
この第2の実施形態では、可動鉄心25の作動状態を永久磁石と磁気センサとによる検出部に代えて電磁石ユニット3の磁気経路の磁束から検出するようにしたものである。
すなわち、第2の実施形態では、図6に示すように、電磁石ユニット3の磁路を形成する磁気ヨーク21にこれに流れる磁束を誘導電圧として検出するサーチコイル40a及び40bを配置するようにしたものである。
このため、本実施形態では、可動状態判定装置34にサーチコイル40a及び40bの誘導電圧Vi入力し、且つ可動状態判定処理が、図10に示すように、前述した第1の実施形態における図5の可動状態判定処理において、ステップS3の処理をサーチコイル40a及び40bの誘導電圧Viがピーク電圧Vipに達したか否かを判定するステップS21に変更し、このステップS21の判定結果がViがピーク電圧Vipに達していないときにはステップS4に移行して、変数Nを“1”だけインクリメントし、ピーク電圧Vipに達したときには、直接ステップS8に移行するように変更されている。
このため、可動接触子11が固定接触子6a,6bに対して溶着していない状態では、釈放開始時からのサーチコイル40a及び40bの誘導電圧Viが.ピーク値Vipに達する時間が遅くなって変数Nが正常判定閾値Nthより大きくなることにより、正常動作状態と判断して、正常動作信号Snを監視部に出力する。
このように、本願の第2の実施形態でも、サーチコイル40a及び40bによって磁気ヨーク21を通じてる磁束変化を電圧変化として検出することにより、可動鉄心25の可動状態を正確に判定することができる。
なお、上記第2の実施形態においては、釈放開始時点t1からピーク電圧Vipに達するまでの時間を計測して作動状態を判断する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、サーチコイル40a,40bで検出したピーク電圧Vipが正常閾値電圧Vipthより大きいか否かによって可動接触子11と固定接触子6a及び6bとの間の溶着の有無を判定するようにしてよい。
また、上記第1及び第2の実施形態においては、可動状態判定装置34から出力される正常検出信号Snと異常検出信号Sanとを監視部に送る場合について説明したが、これに限定されるものでてはなく、異常検出信号Sanを発光ダイオードの駆動回路に出力して異常状態を光によって報知することもでき、他の表示装置に供給するようにしてもよい。
さらに、上記実施形態においては、接点収納ケース4にガスを封入する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、遮断する電流値が少ない場合にはガスの封入を省略することができる。
さらに、電磁石ユニット3の構成も上記実施形態に限定されるものではなく、接触子ホルダ13を電磁力で可動させることができれば任意の構成を適用することができる。
さらに、上記実施形態においては、本発明を電磁接触器に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電磁継電器や他の構成の電磁開閉器に本発明を適用することができる。
Claims (2)
- 接点収納ケース内に所定間隔を保って固定配置された直流電流路に介挿される一対の固定接触子と、
該一対の固定接触子に対して接離可能に配設され、且つ接触スプリングで支持された可動接触子と、
該可動接触子を可動させる電磁石ユニットと、
前記可動接触子の可動状態を磁気的変化として検出する可動状態検出部と、
該可動状態検出部の検出結果に基づいて可動接触子の可動状態が正常であるか否かを判定する可動状態判定部とを備え、
前記可動状態検出部は、前記可動接触子を可動させる可動鉄心に配置した永久磁石と、該永久磁石からの磁束の変化を検出する磁気センサとで構成され、
前記可動状態判定部は、前記可動接触子が前記固定接触子に接触している投入状態から釈放開始したときに、釈放開始時点から前記磁気センサの出力電圧が最小値となるまでの経過時間を測定し、経過時間が閾値以上であるときに正常と判断し、閾値未満であるときに異常と判断する
ことを特徴とする電磁開閉器。 - 接点収納ケース内に所定間隔を保って固定配置された直流電流路に介挿される一対の固定接触子と、
該一対の固定接触子に対して接離可能に配設され、且つ接触スプリングで支持された可動接触子と、
該可動接触子を可動させる電磁石ユニットと、
前記可動接触子の可動状態を磁気的変化として検出する可動状態検出部と、
該可動状態検出部の検出結果に基づいて可動接触子の可動状態が正常であるか否かを判定する可動状態判定部とを備え、
前記可動状態検出部は、前記電磁石ユニットの磁気ヨークの磁束による誘導電圧を検出するサーチコイルで構成され、
前記可動状態判定部は、前記可動接触子が前記固定接触子に接触している投入状態から釈放開始したときに、釈放開始時点から前記サーチコイルの誘導電圧がピーク値となるまでの経過時間を測定し、経過時間が閾値以上であるときに正常と判断し、閾値未満であるときに異常と判断する
ことを特徴とする電磁開閉器。
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