JP7042452B2 - 電磁継電器及び制御方法 - Google Patents

Description

本開示は電磁継電器及び制御方法に関し、より詳細には、コイルが磁束を発生することにより可動接点を移動させる電磁継電器及びこの電磁継電器の制御方法に関する。

従来例として特許文献１記載の電磁継電器を例示する。特許文献１記載の電磁継電器は、励磁コイルと、可動子と、固定子と、復帰ばねと、接点装置と、を備える。可動子は、励磁コイルに通電されていないとき（非通電時）には、固定子との間に磁気吸引力が生じないため、復帰ばねのばね力によって第２の位置に位置することになる。一方、励磁コイルに通電されると、可動子は、固定子との間に磁気吸引力が生じるため、復帰ばねのばね力に抗して第１の位置に移動する。接点装置は、一対の固定接点と、一対の可動接点と、を有している。接点装置は、可動子の移動に伴って可動接点が移動することにより、可動子が固定子に接するときに可動接点が固定接点に接する閉状態となる。接点装置は、可動子の移動に伴って可動接点が移動することにより、可動子が固定子に接していないときに可動接点が固定接点に接していない開状態となる。

しかしながら、特許文献１記載の電磁継電器において、励磁用電源から励磁コイル（コイル）に電流が供給される状態から電流が供給されない状態になっても、励磁コイルでは自己誘導により回生電流が発生する。回生電流により発生する磁束は、可動子を第２の位置から第１の位置へ移動させる向きの力を発生させる。これにより、可動子が第１の位置から第２の位置へ移動する動作が妨げられる可能性があった。

特開２０１７－０１６９０８号公報

本開示は、コイルで生じる回生電流をより早く低減させることができる電磁継電器及び制御方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る電磁継電器は、固定接点と、可動接点と、電磁石装置と、回生部と、制御部と、を備える。前記可動接点は、前記固定接点に接触する閉位置と前記固定接点から離れた開位置との間で移動可能である。前記電磁石装置は、コイルを含む。前記電磁石装置は、前記コイルに電流が流れると、前記コイルが
磁束を発生することにより、前記可動接点を、前記閉位置と前記開位置とのうち一方から他方へ移動させる。前記回生部は、スイッチと、負荷と、ダイオードと、電圧制限素子と、を含む。前記回生部は、前記コイルに直列又は並列に接続されている。前記負荷は、前記スイッチに並列に接続され、電流が流れると電力を消費する。前記ダイオードは、前記スイッチ及び前記負荷の並列回路に直列に接続されている。前記電圧制限素子は、前記スイッチ及び前記負荷の前記並列回路と前記ダイオードとに直列に接続されている。前記制御部は、前記スイッチのオンオフを制御する。前記コイルの状態が、電源から電流が供給される給電状態から、前記電源から電流が供給されない非給電状態になると、前記回生部には、前記コイルからの回生電流が流れる。前記制御部は、前記コイルの状態が前記給電状態から前記非給電状態になると、前記スイッチを制御することで、前記負荷に前記回生電流を流させる。前記ダイオードのカソードは、前記電源と前記コイルとの間の高電位側の配線に接続されている。前記電圧制限素子には、前記コイルの逆起電圧が所定電圧よりも大きいとき、前記回生電流が流れる。

本開示の一態様に係る制御方法は、電磁継電器の制御方法である。前記電磁継電器は、固定接点と、可動接点と、電磁石装置と、回生部と、を備える。前記可動接点は、前記固定接点に接触する閉位置と前記固定接点から離れた開位置との間で移動可能である。前記電磁石装置は、コイルを含む。前記電磁石装置は、前記コイルに電流が流れると、前記コイルが磁束を発生することにより、前記可動接点を、前記閉位置と前記開位置とのうち一方から他方へ移動させる。前記回生部は、スイッチと、負荷と、ダイオードと、電圧制限素子と、を含む。前記回生部は、前記コイルに直列又は並列に接続されている。前記負荷は、前記スイッチに並列に接続され、電流が流れると電力を消費する。前記ダイオードは、前記スイッチ及び前記負荷の並列回路に直列に接続されている。前記電圧制限素子は、前記スイッチ及び前記負荷の前記並列回路と前記ダイオードとに直列に接続されている。前記コイルの状態が、電源から電流が供給される給電状態から、前記電源から電流が供給されない非給電状態になると、前記回生部には、前記コイルからの回生電流が流れる。前記制御方法は、前記コイルの状態が前記給電状態から前記非給電状態になると、前記スイッチを制御することで、前記負荷に前記回生電流を流させる。前記ダイオードのカソードは、前記電源と前記コイルとの間の高電位側の配線に接続されている。前記電圧制限素子には、前記コイルの逆起電圧が所定電圧よりも大きいとき、前記回生電流が流れる。

図１は、実施形態１に係る電磁継電器の回路図である。 図２は、同上の電磁継電器の、コイルに電流が流れていない状態のときの断面図である。 図３は、同上の電磁継電器の、コイルに電流が流れている状態のときの断面図である。 図４は、同上の電磁継電器のタイムチャートである。 図５は、同上の電磁継電器においてコイルに流れる回生電流の時間変化を示すグラフである。 図６は、同上の電磁継電器において２つの可動接点の位置の時間変化を示すグラフである。 図７は、実施形態１の一変形例に係る電磁継電器の回路図である。 図８は、実施形態１の別の変形例に係る電磁継電器の回路図である。 図９は、実施形態２に係る電磁継電器の回路図である。 図１０は、実施形態２の一変形例に係る電磁継電器の回路図である。

以下、実施形態に係る電磁継電器について、図面を用いて説明する。ただし、以下に説明する各実施形態は、本開示の様々な実施形態の一部に過ぎない。下記の各実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（実施形態１）
本実施形態の電磁継電器１は、例えば、自動車等の車両に備えられる。以下、図１を参照して、電磁継電器１の回路構成について説明する。

（電磁継電器の回路構成）
電磁継電器１は、電磁石装置２（図２参照）と、２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２と、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２と、回生部３と、制御部１１と、を備えている。電磁継電器１は、電源スイッチ１２を更に備えている。

２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２及び２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２の各々は、導電性を有している。可動接点Ｍ１は、可動接点Ｍ２に電気的に接続されている。２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２の間には、例えば、電源Ｖ２と、電源Ｖ２に直列に接続された電装品１００とが電気的に接続される。電源Ｖ２は、例えば、自動車のバッテリである。電磁石装置２は、コイルＬ１を含む。コイルＬ１には、電源Ｖ１から電流が供給される。電源Ｖ１は、例えば、電源Ｖ２の電圧を降圧する降圧回路を含む電源である。電源スイッチ１２は、電源Ｖ１（直流電源）からコイルＬ１に電流を供給する配線Ｗ２に設けられている。コイルＬ１は、電源スイッチ１２を介して電源Ｖ１に電気的に接続されている。電源Ｖ２には、電装品１００が接続されることに限定されず、任意の負荷が接続されていてもよい。

コイルＬ１に電流が流れると、コイルＬ１が磁束を発生することにより、可動接点Ｍ１が移動して固定接点Ｆ１に接し、かつ、可動接点Ｍ２が移動して固定接点Ｆ２に接する。これにより、２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２間が電気的に接続され、電源Ｖ２から電装品１００に電流が供給される。電磁継電器１では、コイルＬ１の状態が、電源Ｖ１から電流が供給される給電状態と、電源Ｖ１から電流が供給されない非給電状態とに相互に切り替わる。これにより、電装品１００の状態が、電源Ｖ２から電流が供給される状態と、電源Ｖ２から電流が供給されない状態とに相互に切り替わる。

回生部３には、コイルＬ１で発生する回生電流Ｉ１が流れる。回生部３は、スイッチ３１と、負荷３２と、を含む。スイッチ３１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等の半導体スイッチである。負荷３２は、例えば、抵抗器である。スイッチ３１は、負荷３２に並列に接続されている。

回生部３は、ダイオード３３と、電圧制限素子３４と、を更に含む。電圧制限素子３４は、例えば、ツェナーダイオードである。電圧制限素子３４は、ツェナーダイオードに限定されず、例えば、バリスタであってもよい。ダイオード３３は、スイッチ３１及び負荷３２の並列回路に直列に接続されている。電圧制限素子３４は、スイッチ３１及び負荷３２の並列回路とダイオード３３とに直列に接続されている。より詳細には、スイッチ３１及び負荷３２の並列回路は、ダイオード３３と電圧制限素子３４との間に電気的に接続されている。

回生部３は、コイルＬ１に並列に接続されている。より詳細には、回生部３の第１端Ｔ１は、コイルＬ１の第１端Ｌ１１（低電位側端子）に電気的に接続されている。第１端Ｔ１は、ダイオード３３、負荷３２及び電圧制限素子３４の直列回路の電圧制限素子３４側の端である。回生部３の第２端Ｔ２は、コイルＬ１の第２端Ｌ１２（高電位側端子）に電気的に接続されている。第２端Ｔ２は、ダイオード３３、負荷３２及び電圧制限素子３４の直列回路のダイオード３３側の端である。

電圧制限素子３４のアノードは、スイッチ３１及び負荷３２の並列回路の第１端３０１に電気的に接続されている。電圧制限素子３４のアノードは、スイッチ３１及び負荷３２の並列回路とダイオード３３とを介して、回生部３の第２端Ｔ２に電気的に接続されている。電圧制限素子３４のカソードは、回生部３の第１端Ｔ１に電気的に接続されている。

ダイオード３３のアノードは、スイッチ３１及び負荷３２の並列回路の第２端３０２に電気的に接続されている。ダイオード３３のアノードは、スイッチ３１及び負荷３２の並列回路と電圧制限素子３４とを介して、回生部３の第１端Ｔ１に電気的に接続されている。ダイオード３３のカソードは、回生部３の第２端Ｔ２に電気的に接続されている。

より詳細には、ダイオード３３のアノードは、電源Ｖ１とコイルＬ１との間の低電位側の配線Ｗ１に、スイッチ３１及び負荷３２の並列回路、電圧制限素子３４及び第１端Ｔ１を介して接続されている。また、ダイオード３３のカソードは、電源Ｖ１とコイルＬ１との間の高電位側の配線Ｗ２に、第２端Ｔ２を介して接続されている。

ダイオード３３は、電源Ｖ１からスイッチ３１及び負荷３２の並列回路に電流が流れることを抑制する。

電源Ｖ１からコイルＬ１に電流が供給される状態から電流が供給されない状態になると、コイルＬ１は、自己誘導により回生電流Ｉ１を発生させる。また、コイルＬ１の逆起電圧（自己誘導起電圧）が所定電圧よりも大きいとき、電圧制限素子３４の両端電圧は、電圧制限素子３４（ツェナーダイオード）の降伏電圧よりも大きくなり、電圧制限素子３４には、第１端Ｔ１側の端（カソード）から第２端Ｔ２側の端（アノード）へ電流が流れる。したがって、コイルＬ１の逆起電圧が所定電圧よりも大きいとき、電圧制限素子３４（回生部３）には、コイルＬ１で発生する回生電流Ｉ１が流れる。

電源スイッチ１２は、回生部３及びコイルＬ１の並列回路と電源Ｖ１との間に電気的に接続されている。電源スイッチ１２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等の半導体スイッチである。

制御部１１は、スイッチ３１のオンオフを制御する。また、制御部１１（電源スイッチ制御部）は、電源スイッチ１２のオンオフを制御する。より詳細には、制御部１１は、スイッチ３１のゲート電圧を制御することで、スイッチ３１のオンオフを制御する。また、制御部１１は、電源スイッチ１２のゲート電圧を制御することで、電源スイッチ１２のオンオフを制御する。制御部１１は、例えば、プロセッサを有するコンピュータ（マイクロコンピュータ）により構成されている。

上述の通り、電磁継電器１では、コイルＬ１の状態が、電源Ｖ１から電流が供給される給電状態と、電源Ｖ１から電流が供給されない非給電状態とに相互に切り替わる。給電状態とは、より詳細には、制御部１１が電源スイッチ１２をオンにしているときの状態である。非給電状態とは、より詳細には、制御部１１が電源スイッチ１２をオフにしているときの状態である。

（電磁継電器の構造）
次に、図２、３を参照して、電磁継電器１の構造について説明する。

電磁継電器１の電磁石装置２は、コイルＬ１と、可動子２１と、固定子２２と、継鉄４と、を含む。電磁継電器１は、可動接触子５１と、ホルダ５２と、接圧ばね５３と、復帰ばね５４と、シャフト５５と、ケース６と、第１の接点台７１と、第２の接点台７２と、を更に備えている。また、電磁継電器１は、コイルＬ１が巻き付けられるコイルボビンを更に備えていてもよい。

以下の説明では、図２、３において、可動子２１と固定子２２とが並んでいる方向を上下方向と規定し、可動子２１から見て固定子２２側を上と規定し、固定子２２から見て可動子２１側を下と規定する。また、第１の接点台７１と第２の接点台７２とが並んでいる方向を左右方向と規定し、第２の接点台７２から見て第１の接点台７１側を左と規定し、第１の接点台７１から見て第２の接点台７２側を右と規定する。

継鉄４は、鉄等の磁性材料からなる。継鉄４は、第１の壁部４１と、第２の壁部４２と、第３の壁部４３と、第４の壁部４４と、を有している。第１の壁部４１及び第３の壁部４３は、矩形板状に形成されている。第１の壁部４１及び第３の壁部４３は、上下方向に厚みを有する。第２の壁部４２及び第４の壁部４４は、筒状に形成されている。第２の壁部４２及び第４の壁部４４の軸方向は、上下方向に沿っている。第２の壁部４２は、軸方向から見て矩形状の角筒状に形成されている。第２の壁部４２は、第１の壁部４１の四辺及びその四辺の各々に対応する第３の壁部４３の四辺を連結する。すなわち、第２の壁部４２は、第１の壁部４１の外縁から第３の壁部４３の外縁までに亘って形成されている。第３の壁部４３は、円状の開口部４３０を有している。第４の壁部４４は、第１の壁部４１、第２の壁部４２及び第３の壁部４３とは別の部材からなる。第４の壁部４４は、開口部４３０の周縁から上向きに突出している。第４の壁部４４は、円筒状に形成されている。

なお、第２の壁部４２は、筒状に形成されることに限定されず、第１の壁部４１と第３の壁部４３とを連結する矩形板状に形成されてコイルＬ１の左右に１つずつ配置されていてもよい。

固定子２２は、鉄等の磁性材料からなる。固定子２２は、第１の壁部４１の下面４１１から下向きに突出している。固定子２２は、円筒状に形成されている。

可動子２１は、鉄等の磁性材料からなる。コイルＬ１に電流が流れていないときは、可動子２１は、第３の壁部４３の開口部４３０と、第４の壁部４４の内側とに亘って配置されている。可動子２１は、上下方向において固定子２２に対向している。可動子２１は、円柱状に形成されている。

復帰ばね５４は、例えば、圧縮コイルばねである。復帰ばね５４の少なくとも一部は、固定子２２の内部に配置されている。可動子２１と固定子２２とが並ぶ一方向（上下方向）における復帰ばね５４の第１端は、可動子２１のうち、固定子２２と対向する面（上面２１１）に接している。復帰ばね５４の第２端は、継鉄４の第１の壁部４１の下面４１１に接している。

シャフト５５は、可動子２１の上面２１１から上向きに突出している。シャフト５５は、継鉄４の第１の壁部４１を貫いている。シャフト５５は、円柱状に形成されている。復帰ばね５４は、シャフト５５を囲むように配置されている。シャフト５５は、例えば、非磁性材料からなる。

ホルダ５２は、シャフト５５につながっている。ホルダ５２は、角筒状に形成されている。ホルダ５２の軸方向は、左右方向に沿っている。ホルダ５２の内部には、可動接触子５１の一部と、接圧ばね５３とが配置されている。接圧ばね５３は、例えば、圧縮コイルばねである。可動接触子５１は、接圧ばね５３から上向きの力が加えられている。

可動接触子５１は、板状の部材である。可動接触子５１は、導電性を有している。可動接触子５１の長手方向は、左右方向に沿っている。可動接触子５１において、長手方向の第１端（左端）の上端には可動接点Ｍ１が固定されており、長手方向の第２端（右端）の上端には可動接点Ｍ２が固定されている。これにより、可動接触子５１は、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２に電気的に接続されている。また、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は、可動接触子５１を介して互いに電気的に接続されている。

ケース６は、箱状に形成されている。ケース６は、上下方向に厚みを有する基部６１と、基部６１から下向きに突出する筒状部６２と、を含む。筒状部６２の先端は、継鉄４の第１の壁部４１に接続されている。ケース６と第１の壁部４１とにより、２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２及び２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が収容される空間が形成されている。

２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２は、第１の接点台７１及び第２の接点台７２を介して、電源Ｖ２（図１参照）及び電装品１００（図１参照）に電気的に接続されている。第１の接点台７１及び第２の接点台７２は、ケース６の基部６１に固定されている。第１の接点台７１及び第２の接点台７２は、基部６１を貫通している。第１の接点台７１及び第２の接点台７２は、導電性を有している。第１の接点台７１には、固定接点Ｆ１が電気的に接続されている。第２の接点台７２には、固定接点Ｆ２が電気的に接続されている。固定接点Ｆ１は上下方向において可動接点Ｍ１に対向しており、固定接点Ｆ２は上下方向において可動接点Ｍ２に対向している。

コイルＬ１に電流が流れていないときは、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２から離れた状態である。このときの２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２の位置を、開位置と規定する。２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が開位置にあるとき、第１の接点台７１と第２の接点台７２との間は電気的に開放されている。

コイルＬ１は、可動子２１及び固定子２２を囲むように配置されている。電源スイッチ１２（図１参照）がオンになることで、コイルＬ１に電流が流れると、コイルＬ１は磁束を発生する。コイルＬ１で発生する磁束は、継鉄４、可動子２１及び固定子２２を通る。コイルＬ１で発生する磁束により、可動子２１と固定子２２との間に吸引力が発生する。この吸引力により、可動子２１が固定子２２に向かって移動する。つまり、このとき、可動子２１は、上向きに移動する。より詳細には、このとき、可動子２１は、復帰ばね５４を圧縮させながら上向きに移動する。また、このとき、可動子２１は、継鉄４の第４の壁部４４にガイドされながら移動する。

２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は、シャフト５５、ホルダ５２及び可動接触子５１を介して可動子２１につながっている。したがって、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は、可動子２１と一緒に移動する。

２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が開位置にあるとき、コイルＬ１に電流が流れると、可動子２１と一緒に２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が上向きに移動することで、図３に示すように、可動接点Ｍ１は固定接点Ｆ１に接触し、可動接点Ｍ２は固定接点Ｆ２に接触する。これにより、可動接点Ｍ１が固定接点Ｆ１に電気的に接続され、可動接点Ｍ２が固定接点Ｆ２に電気的に接続される。そのため、第１の接点台７１と第２の接点台７２とが電気的に接続される。可動接点Ｍ１が固定接点Ｆ１に接触し、可動接点Ｍ２が固定接点Ｆ２に接触しているときの２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２の位置を、閉位置と規定する。２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が閉位置にあるとき、接圧ばね５３から可動接触子５１に加えられる上向きの力によって、可動接点Ｍ１と固定接点Ｆ１との接触圧力及び、可動接点Ｍ２と固定接点Ｆ２との接触圧力が生じる。２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が閉位置にあるとき、可動子２１は固定子２２に接触している。

コイルＬ１に流れる電流が低減し、コイルＬ１で発生する磁束が低減すると、可動子２１と固定子２２との間の吸引力も低減する。吸引力が復帰ばね５４の弾性力を下回ると、復帰ばね５４の弾性力により、可動子２１が下向きに移動する。すると、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は、可動子２１と一緒に下向きに移動する。これにより、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は、閉位置から開位置へ移動する。

また、復帰ばね５４の弾性力は、可動子２１を下向きに移動させる向きに作用する。したがって、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が開位置にあり可動子２１が固定子２２から離れているときに、電磁継電器１に振動又は衝撃が加えられた場合に、可動子２１が固定子２２側へ移動する可能性が低減される。

（電磁継電器の動作例）
次に、電磁継電器１の動作例について、図１、４を参照してより詳細に説明する。

制御部１１は、電源スイッチ１２及びスイッチ３１のオンオフを制御する。制御部１１が電源スイッチ１２をオンにしてコイルＬ１の状態を給電状態にすると、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が開位置から閉位置へ移動し、電源Ｖ２から電装品１００に電流が供給される。制御部１１が電源スイッチ１２をオフにしてコイルＬ１の状態を非給電状態にしてから時間が経過すると、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が開位置に移動し、電源Ｖ２から電装品１００に電流が供給されなくなる。

制御部１１は、電源スイッチ１２をオンにしてコイルＬ１の状態を給電状態にしているときは、スイッチ３１をオンにする（図４参照）。また、制御部１１は、電源スイッチ１２をオフにしてコイルＬ１の状態を非給電状態にしているときは、スイッチ３１をオフにする（図４参照）。

制御部１１が電源スイッチ１２をオンにしてコイルＬ１の状態を給電状態にしているときに、電磁継電器１に振動又は衝撃が加えられると、電源Ｖ１からコイルＬ１への電流の供給が一時的に遮断される（瞬断する）可能性がある。このとき、コイルＬ１は、自己誘導により回生電流Ｉ１を発生させる。また、このとき、スイッチ３１はオンになったままである。また、このとき、コイルＬ１の逆起電圧は、所定電圧よりも大きいとする。つまり、このとき、電圧制限素子３４には第１端Ｔ１側の端（カソード）から第２端Ｔ２側の端（アノード）へ電流が流れる。したがって、コイルＬ１で生じた回生電流Ｉ１は、電圧制限素子３４、スイッチ３１及びダイオード３３をこの順で通る経路Ａ１を経て、コイルＬ１に戻る。

このように、コイルＬ１の状態が給電状態のときに電源Ｖ１からコイルＬ１への電流の供給が一時的に遮断された場合は、回生電流Ｉ１は、スイッチ３１を通りコイルＬ１に戻る。しばらくの間は、回生電流Ｉ１によりコイルＬ１が磁束を発生させ続けるので、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は閉位置に留まり、電源Ｖ２から電装品１００への電流の供給が継続される。このとき、負荷３２に流れる回生電流Ｉ１の大きさは、スイッチ３１に流れる回生電流Ｉ１の大きさよりも小さい。したがって、スイッチ３１がオフであって回生電流Ｉ１が負荷３２に流れスイッチ３１に流れない場合と比較して、負荷３２での電力の消費量が小さいので、電源Ｖ２から電装品１００への電流の供給がより長く継続される。

コイルＬ１の逆起電圧は、逆起電圧が生じてから時間が経過するにつれて小さくなる。コイルＬ１の逆起電圧が小さいほど、電圧制限素子３４の両端電圧は小さい。したがって、コイルＬ１及び回生部３には、電圧制限素子３４（ツェナーダイオード）の降伏電圧が小さいほど長い時間、回生電流Ｉ１が流れる。電圧制限素子３４を降伏電圧の異なる別のツェナーダイオードに変更することで、コイルＬ１及び回生部３に回生電流Ｉ１が流れる時間を変更できる。これにより、電源Ｖ１からコイルＬ１への電流の供給が一時的に遮断された場合に、電源Ｖ２から電装品１００への電流の供給が継続される時間の長さを変更できる。また、回生部３において電圧制限素子３４を省略してもよい。電圧制限素子３４の有無により、電源Ｖ１からコイルＬ１への電流の供給が一時的に遮断された場合に、電源Ｖ２から電装品１００への電流の供給が継続される時間の長さを変更できる。

制御部１１が電源スイッチ１２をオンからオフに切り替えることで、コイルＬ１の状態が給電状態から非給電状態になると、コイルＬ１は、自己誘導により回生電流Ｉ１を発生させる。制御部１１は、電源スイッチ１２をオフにしているときはスイッチ３１をオフにするので、このとき、スイッチ３１はオフになっている。また、このとき、コイルＬ１の逆起電圧は、所定電圧よりも大きいとする。つまり、このとき、電圧制限素子３４には第１端Ｔ１側の端（カソード）から第２端Ｔ２側の端（アノード）へ電流が流れる。したがって、コイルＬ１で生じた回生電流Ｉ１は、電圧制限素子３４、負荷３２及びダイオード３３をこの順で通る経路Ａ２を経て、コイルＬ１に戻る。

要するに、制御部１１は、コイルＬ１の状態が給電状態から非給電状態になると、スイッチ３１を制御する（オフにする）ことで、負荷３２に回生電流Ｉ１を流させる。負荷３２に回生電流Ｉ１が流れると、負荷３２は電力を消費する。これにより、回生電流Ｉ１が負荷３２に流れない場合と比較して、回生電流Ｉ１と、コイルＬ１において回生電流Ｉ１により生じる磁束と、磁束により生じる可動子２１（図２参照）と固定子２２（図２参照）との間の吸引力とがより早く低減する。そのため、制御部１１が電源スイッチ１２をオンからオフに切り替えたとき、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２を閉位置から開位置へより早く移動させることができる。よって、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２から離れるときに発生するアークをより早く消すことができる。また、電源Ｖ２から電装品１００へ電流が供給される状態から電流が供給されない状態へと、より早く切り替えることができる。

図５に、コイルＬ１に流れる回生電流Ｉ１の大きさと、制御部１１が電源スイッチ１２をオンからオフに切り替えてから経過した時間との関係を示す。図５において、実線は、スイッチ３１をオフにしている場合の回生電流Ｉ１の大きさであり、破線は、スイッチ３１をオンにしている場合の回生電流Ｉ１の大きさである。また、図６に、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２の位置と、制御部１１が電源スイッチ１２をオンからオフに切り替えてから経過した時間との関係を示す。図６において、実線は、スイッチ３１をオフにしている場合の２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２の位置であり、破線は、スイッチ３１をオンにしている場合の２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２の位置である。図５の縦軸及び横軸、並びに図６の横軸の数値はそれぞれ、１目盛りがある大きさとなるように正規化された数値である。

図５に示すように、スイッチ３１をオンにしている場合よりも、スイッチ３１をオフにしている場合の方が、単位時間あたりの回生電流Ｉ１の減少量は大きく、回生電流Ｉ１は短い時間で０になる。その結果、図６に示すように、スイッチ３１をオフにしている場合よりも、スイッチ３１をオンにしている場合の方が、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が閉位置から開位置へ向かって移動し始めるまでに要する時間が長く、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が開位置に到達するまでに要する時間も長い。

制御部１１は、電源スイッチ１２をオンにして電装品１００に電流を供給するときは、スイッチ３１をオンにする。これにより、スイッチ３１をオフにしているときと比較して、電源Ｖ１からコイルＬ１への電流の供給が一時的に遮断された場合に、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２がより長い時間、閉位置に留まるので、電源Ｖ２から電装品１００への電流の供給をより長い時間継続できる。一方で、電装品１００に電流を供給している状態から電装品１００に電流を供給しない状態に切り替えるときは、制御部１１は、スイッチ３１をオフにする。これにより、スイッチ３１をオンにしているときと比較して、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２がより早く開位置へ移動するので、電源Ｖ２から電装品１００への電流の供給をより早く遮断し、かつ、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２で発生するアークをより早く消すことができる。

（実施形態１の変形例）
次に、実施形態１の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。

実施形態１では、制御部１１は、スイッチ３１のオンオフを制御する機能と、電源スイッチ１２のオンオフを制御する機能とを有している。これに対して、スイッチ３１のオンオフを制御する機能を有する構成と、電源スイッチ１２のオンオフを制御する機能を有する構成とが個別に設けられていてもよい。

また、電源スイッチ１２がオンになっているとき、電源Ｖ１からコイルＬ１に供給される電流がスイッチ３１に流れないことが好ましい。これにより、スイッチ３１での電力損失を低減できる。例えば、図１に示すように、スイッチ３１及び負荷３２の並列回路は、ダイオード３３のアノードと、電圧制限素子３４のアノードとの間に電気的に接続されていることが好ましい。あるいは、図７に示すように、ダイオード３３は、スイッチ３１及び負荷３２の並列回路の第１端３０１と電圧制限素子３４との間に電気的に接続されていることも好ましい。図７に示す電磁継電器１Ａでは、回生部３Ａは、コイルＬ１に並列に接続されている。あるいは、図８に示すように、電圧制限素子３４は、スイッチ３１及び負荷３２の直列回路の第２端３０２とダイオード３３との間に電気的に接続されていることも好ましい。図８に示す電磁継電器１Ｂでは、回生部３Ｂは、コイルＬ１に並列に接続されている。

また、実施形態１の２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２及び２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２は、ａ接点を構成しているが、これに限定されず、ｂ接点又はｃ接点を構成していてもよい。

また、実施形態１の電磁継電器１は、可動子２１の直動（変位）により、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２と２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２とが接触した状態と離れた状態とになるプランジャ型リレーであるが、電磁継電器１は、プランジャ型リレーに限定されない。電磁継電器１は、例えば、可動子が支点を軸にして回転することにより、可動接点が移動し、可動接点と固定接点とが接触した状態と離れた状態とになるヒンジ型リレーであってもよい。

また、固定接点の個数は２つに限定されず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。可動接点の個数は２つに限定されず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

また、電磁石装置２、制御部１１、電源スイッチ１２及び回生部３は、１つの筐体に集約されていてもよいし、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。制御部１１、電源スイッチ１２及び回生部３のうち一部又は全部は、継鉄４の内側の空洞に配置されていてもよいし、ケース６に収容されていてもよいし、継鉄４及びケース６とは別の構成である筐体に収容されていてもよい。

（実施形態１のまとめ）
以上説明したように、第１の態様に係る電磁継電器１（又は１Ａ、１Ｂ）は、２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２と、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２と、電磁石装置２と、回生部３（又は３Ａ、３Ｂ）と、制御部１１と、を備える。２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は、２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２に接触する閉位置と２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２から離れた開位置との間で移動可能である。電磁石装置２は、コイルＬ１を含む。電磁石装置２は、コイルＬ１に電流が流れると、コイルＬ１が磁束を発生することにより、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２を、閉位置と開位置とのうち一方から他方へ移動させる。回生部３（又は３Ａ、３Ｂ）は、スイッチ３１と、負荷３２と、を含む。回生部３（又は３Ａ、３Ｂ）は、コイルＬ１に接続されている。負荷３２は、スイッチ３１に接続され、電流が流れると電力を消費する。制御部１１は、スイッチ３１のオンオフを制御する。コイルＬ１の状態が、電源Ｖ１から電流が供給される給電状態から、電源Ｖ１から電流が供給されない非給電状態になると、回生部３（又は３Ａ、３Ｂ）には、コイルＬ１からの回生電流Ｉ１が流れる。制御部１１は、コイルＬ１の状態が給電状態から非給電状態になると、スイッチ３１を制御することで、負荷３２に回生電流Ｉ１を流させる。

上記の構成によれば、コイルＬ１の状態が給電状態から非給電状態になると、負荷３２が回生電流Ｉ１を消費する。これにより、電磁継電器１（又は１Ａ、１Ｂ）が負荷３２を備えていない場合と比較して、コイルＬ１で生じる回生電流Ｉ１がより早く低減する。

また、第２の態様に係る電磁継電器１（又は１Ａ、１Ｂ）では、第１の態様において、スイッチ３１は、負荷３２に並列に接続されている。回生部３（又は３Ａ、３Ｂ）は、ダイオード３３を更に含む。ダイオード３３は、スイッチ３１及び負荷３２の並列回路に直列に接続されている。ダイオード３３のカソードは、電源Ｖ１とコイルＬ１との間の高電位側の配線Ｗ２に接続される。回生部３（又は３Ａ、３Ｂ）は、コイルＬ１に並列に接続されている。

上記の構成によれば、回生部３（又は３Ａ、３Ｂ）は、コイルＬ１に並列に接続されているので、回生電流Ｉ１が回生部３（又は３Ａ、３Ｂ）以外の回路（例えば、電源Ｖ１）に流れる可能性を低減できる。

また、第３の態様に係る電磁継電器１（又は１Ａ、１Ｂ）では、第２の態様において、回生部３（又は３Ａ、３Ｂ）は、電圧制限素子３４を更に含む。電圧制限素子３４は、スイッチ３１及び負荷３２の並列回路とダイオード３３とに直列に接続されている。電圧制限素子３４には、コイルＬ１の逆起電圧が所定電圧よりも大きいとき、回生電流Ｉ１が流れる。

上記の構成によれば、コイルＬ１の状態が給電状態から非給電状態になり、コイルＬ１に所定電圧よりも大きい逆起電圧が発生した場合に、回生部３（又は３Ａ、３Ｂ）以外の回路（例えば、電源Ｖ１）を逆起電圧から保護できる。

また、第４の態様に係る電磁継電器１（又は１Ａ、１Ｂ）では、第３の態様において、電圧制限素子３４は、ツェナーダイオードである。

上記の構成によれば、電圧制限素子３４をツェナーダイオードにより構成できる。

また、第５の態様に係る電磁継電器１（又は１Ａ、１Ｂ）では、第１～４の態様のいずれか１つにおいて、スイッチ３１は、負荷３２に並列に接続されている。制御部１１は、コイルＬ１の状態が給電状態のときは、スイッチ３１をオンにし、コイルＬ１の状態が非給電状態のときは、スイッチ３１をオフにする。

上記の構成によれば、コイルＬ１の状態が給電状態から非給電状態になると、スイッチ３１がオフになるので、回生電流Ｉ１は負荷３２に流れて消費される。一方で、コイルＬ１の状態が給電状態のときは、スイッチ３１がオンになっているので、電源Ｖ１からコイルＬ１への電流の供給が一時的に遮断されても、回生部３（又は３Ａ、３Ｂ）とコイルＬ１との間で回生電流Ｉ１が循環し、コイルＬ１に電流が流れた状態を維持できる。

また、第６の態様に係る電磁継電器１（又は１Ａ、１Ｂ）では、第１～５の態様のいずれか１つにおいて、電磁石装置２は、可動子２１と、継鉄４と、固定子２２と、を更に含む。可動子２１は、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２と一緒に移動する。継鉄４は、コイルＬ１で発生する磁束が通る。固定子２２は、コイルＬ１で発生する磁束により、可動子２１との間に、可動子２１を移動させる吸引力が発生する。

上記の構成によれば、コイルＬ１で生じる回生電流Ｉ１が負荷３２で消費されてより早く低減することによって、電磁石装置２において、可動子２１と固定子２２との間に発生する吸引力をより早く低減させることができる。

また、第７の態様に係る電磁継電器１（又は１Ａ、１Ｂ）では、第１～６の態様のいずれか１つにおいて、負荷３２は、抵抗器である。

上記の構成によれば、負荷３２は抵抗器であるから、電磁継電器１（又は１Ａ、１Ｂ）に設けられた基板等に容易に実装できる。また、負荷３２を抵抗値の異なる別の抵抗器に変更したり、負荷３２として可変抵抗器を用いたりすることで、負荷３２における電力の消費量を容易に変更できる。すなわち、コイルＬ１で生じる回生電流Ｉ１が低減する量を容易に変更できる。

第１の態様以外の構成については、電磁継電器１（又は１Ａ、１Ｂ）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

また、第８の態様に係る制御方法は、電磁継電器１（又は１Ａ、１Ｂ）の制御方法である。電磁継電器１（又は１Ａ、１Ｂ）は、２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２と、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２と、電磁石装置２と、回生部３（又は３Ａ、３Ｂ）と、を備える。２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は、２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２に接触する閉位置と２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２から離れた開位置との間で移動可能である。電磁石装置２は、コイルＬ１を含む。電磁石装置２は、コイルＬ１に電流が流れると、コイルＬ１が磁束を発生することにより、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２を、閉位置と開位置とのうち一方から他方へ移動させる。回生部３（又は３Ａ、３Ｂ）は、スイッチ３１と、負荷３２と、を含む。回生部３（又は３Ａ、３Ｂ）は、コイルＬ１に接続されている。負荷３２は、スイッチ３１に接続され、電流が流れると電力を消費する。コイルＬ１の状態が、電源Ｖ１から電流が供給される給電状態から、電源Ｖ１から電流が供給されない非給電状態になると、回生部３（又は３Ａ、３Ｂ）には、コイルＬ１からの回生電流Ｉ１が流れる。制御方法は、コイルＬ１の状態が給電状態から非給電状態になると、スイッチ３１を制御することで、負荷３２に回生電流Ｉ１を流させることを含む。

上記の構成によれば、コイルＬ１の状態が給電状態から非給電状態になると、負荷３２が回生電流Ｉ１を消費する。これにより、電磁継電器１（又は１Ａ、１Ｂ）が負荷３２を備えていない場合と比較して、コイルＬ１で生じる回生電流Ｉ１がより早く低減する。

上記態様に限らず、実施形態１に係る電磁継電器１（又は１Ａ、１Ｂ）の種々の構成（変形例を含む）は、制御方法にて具現化可能である。

（実施形態２）
次に、実施形態２に係る電磁継電器１Ｃについて、図９を参照して説明する。実施形態１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

電磁継電器１Ｃにおいて、回生部３Ｃは、スイッチ３１及び負荷３２の並列回路を含む。ダイオード３３及び電圧制限素子３４は、電磁継電器１Ｃのうち回生部３Ｃの外部の構成として設けられている。回生部３Ｃは、コイルＬ１に直列に接続されている。スイッチ３１及び負荷３２の並列回路の第２端３０２は、コイルＬ１の第２端Ｌ１２（高電位側端子）に電気的に接続されている。スイッチ３１及び負荷３２の並列回路の第１端３０１は、電源スイッチ１２を介して電源Ｖ１に電気的に接続されている。電源スイッチ１２とスイッチ３１及び負荷３２の並列回路の第１端３０１との間には、ダイオード３３のカソードが電気的に接続されている。ダイオード３３のアノードは、電圧制限素子３４（ツェナーダイオード）のアノードに電気的に接続されている。電圧制限素子３４のカソードは、コイルＬ１の第１端Ｌ１１（低電位側端子）と電源Ｖ１との間に電気的に接続されている。

制御部１１は、電源スイッチ１２をオンにしてコイルＬ１の状態を給電状態にしているときは、スイッチ３１をオンにする（図４参照）。また、制御部１１は、電源スイッチ１２をオフにしてコイルＬ１の状態を非給電状態にしているときは、スイッチ３１をオフにする（図４参照）。

上記の構成により、制御部１１が電源スイッチ１２をオンにしてコイルＬ１の状態を給電状態にしているときに、電源Ｖ１からコイルＬ１への電流の供給が一時的に遮断された場合は、コイルＬ１で発生する回生電流Ｉ１は、経路Ａ３を経て、コイルＬ１に戻る。経路Ａ３は、電圧制限素子３４、ダイオード３３及びスイッチ３１をこの順で通る経路である。このとき、負荷３２に流れる回生電流Ｉ１の大きさは、スイッチ３１に流れる回生電流Ｉ１の大きさよりも小さい。したがって、スイッチ３１がオフであって回生電流Ｉ１が負荷３２に流れスイッチ３１に流れない場合と比較して、負荷３２での電力の消費量が小さいので、電源Ｖ２から電装品１００への電流の供給がより長く継続される。

また、制御部１１が電源スイッチ１２をオンからオフに切り替え、コイルＬ１の状態を給電状態から非給電状態に切り替えた場合は、コイルＬ１で発生する回生電流Ｉ１は、経路Ａ４を経て、コイルＬ１に戻る。経路Ａ４は、電圧制限素子３４、ダイオード３３及び負荷３２をこの順で通る経路である。したがって、回生電流Ｉ１は、負荷３２に流れて負荷３２で消費される。これにより、コイルＬ１で生じる回生電流Ｉ１をより早く低減させることができる。

図１０に、実施形態２の一変形例に係る電磁継電器１Ｄを示す。図１０に示すように、スイッチ３１及び負荷３２の並列回路（回生部３Ｃ）は、コイルＬ１に直列に、電圧制限素子３４のカソードとコイルＬ１の第１端Ｌ１１との間に電気的に接続されていてもよい。

上述した各実施形態は、変形例も含めて、適宜組み合わせて実現されてもよい。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 電磁継電器
２ 電磁石装置
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 回生部
４ 継鉄
１１ 制御部
２１ 可動子
２２ 固定子
３１ スイッチ
３２ 負荷
３３ ダイオード
３４ 電圧制限素子
Ｆ１、Ｆ２ 固定接点
Ｉ１ 回生電流
Ｌ１ コイル
Ｍ１、Ｍ２ 可動接点
Ｖ１ 電源
Ｗ２ 配線

Claims (5)

1. 固定接点と、
   前記固定接点に接触する閉位置と前記固定接点から離れた開位置との間で移動可能な可動接点と、
   コイルを含み、前記コイルに電流が流れると、前記コイルが磁束を発生することにより、前記可動接点を、前記閉位置と前記開位置とのうち一方から他方へ移動させる電磁石装置と、
   スイッチと、前記スイッチに並列に接続され、電流が流れると電力を消費する負荷と、前記スイッチ及び前記負荷の並列回路に直列に接続されたダイオードと、前記スイッチ及び前記負荷の前記並列回路と前記ダイオードとに直列に接続された電圧制限素子と、を含み、前記コイルに直列又は並列に接続されている回生部と、
   前記スイッチのオンオフを制御する制御部と、を備え、
   前記コイルの状態が、電源から電流が供給される給電状態から、前記電源から電流が供給されない非給電状態になると、前記回生部には、前記コイルからの回生電流が流れ、
   前記制御部は、前記コイルの状態が前記給電状態から前記非給電状態になると、前記スイッチを制御することで、前記負荷に前記回生電流を流させ、
   前記ダイオードのカソードは、前記電源と前記コイルとの間の高電位側の配線に接続され、
   前記電圧制限素子には、前記コイルの逆起電圧が所定電圧よりも大きいとき、前記回生電流が流れる、
   電磁継電器。
2. 前記電圧制限素子は、ツェナーダイオードである、
   請求項１記載の電磁継電器。
3. 前記電磁石装置は、
   前記可動接点と一緒に移動する可動子と、
   前記コイルで発生する前記磁束が通る継鉄と、
   前記コイルで発生する前記磁束により、前記可動子との間に、前記可動子を移動させる吸引力が発生する固定子と、を更に含む、
   請求項１又は２に記載の電磁継電器。
4. 前記負荷は、抵抗器である、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の電磁継電器。
5. 電磁継電器の制御方法であって、
   前記電磁継電器は、
   固定接点と、
   前記固定接点に接触する閉位置と前記固定接点から離れた開位置との間で移動可能な可動接点と、
   コイルを含み、前記コイルに電流が流れると、前記コイルが磁束を発生することにより、前記可動接点を、前記閉位置と前記開位置とのうち一方から他方へ移動させる電磁石装置と、
   スイッチと、前記スイッチに並列に接続され、電流が流れると電力を消費する負荷と、前記スイッチ及び前記負荷の並列回路に直列に接続されたダイオードと、前記スイッチ及び前記負荷の前記並列回路と前記ダイオードとに直列に接続された電圧制限素子と、を含み、前記コイルに直列又は並列に接続されている回生部と、を備え、
   前記コイルの状態が、電源から電流が供給される給電状態から、前記電源から電流が供給されない非給電状態になると、前記回生部には、前記コイルからの回生電流が流れ、
   前記制御方法は、前記コイルの状態が前記給電状態から前記非給電状態になると、前記スイッチを制御することで、前記負荷に前記回生電流を流させることを含み、
   前記ダイオードのカソードは、前記電源と前記コイルとの間の高電位側の配線に接続され、
   前記電圧制限素子には、前記コイルの逆起電圧が所定電圧よりも大きいとき、前記回生電流が流れる、
   制御方法。

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