JPH046167Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は電磁開閉器等の電磁石装置のコイル
駆動回路に関する。この種のコイル駆動回路は一
般に小形、低消費電力、低騒音、動作時間および
釈放時間が短いことが望まれる。

〔従来の技術〕

この種の従来装置として第１図、第２図および
第３図に示す装置が知られている。

第１図は最も一般的に用いられている単相交流
電源を直接電磁石のコイルに印加するものであ
り、１は単相交流電源、２はスイツチ、３は電磁
石のコイルである。今スイツチ２を閉成するとコ
イル３が励磁されて図示しない可動鉄心が固定鉄
心に吸引される。一般に交流電磁石は可動鉄心と
固定鉄心との間の空隙が大きい時、コイル３のイ
ンダクタンスが小さく、コイル３には大きなラツ
シユ電流が流れ、直流電磁石に比べ大きな吸引力
が発生する。そして可動鉄心が吸引されて吸着が
完了した後はインダクタンスが大きくなり、コイ
ル３を流れる電流は小さくなる。ところで、この
装置は吸引力の脈動による可動鉄心のうなりを防
ぐためにシエーデイングコイルが使用されるが、
完全なる脈動を避けることはできず、可動鉄心の
騒音が大きいという欠点を有する。さらにこの装
置は、鉄心内を磁束が交番するため、鉄心内のヒ
ステリシス損およびシエーデイングコイル損等に
より吸着状態での消費電力が大きく当然のことな
がら鉄心が完全に吸引されない場合には大きな電
流が流れ続けるのでコイルが焼損する場合がある
という欠点を有する。

第２図は第１図に示す装置の欠点を除去するた
めにコイル３を直流励磁化したものであり、４は
ダイオードブリツジ回路からなる全波整流器、５
はスイツチ２の投入時と可動鉄心の吸着完了後に
切換わりかつ可動鉄心に連動した常時閉接点、６
は経済抵抗である。この装置はスイツチ２を投入
すると全波整流器４と閉接点５を介してコイル３
に大きなラツシユ電流が流れて可動鉄心が吸引さ
れ、この可動鉄心の吸着後に閉接点５が開放して
経済抵抗６がコイル３に直列に挿入され、可動鉄
心の吸着後にコイル３には可動鉄心の吸着を保持
する保持電流のみを流して大きな電流が流れ続け
るのを防ぐものである。ところが、この装置では
経済抵抗６による銅損により電力が消費される。
また、この経済抵抗６は発熱を伴なうことから経
済抵抗は一般に電磁石の外部につけられ、このた
め外形寸法が大きくなるという欠点を有する。

第３図は第２図に示す装置の欠点を除去するた
めに、全波整流器４の前に常時閉接点５とコンデ
ンサ７の並列回路を挿入したものであり、コンデ
ンサ７により第２図に示す経済抵抗６の熱損失を
解消したものである（特開昭57−88707号公報）。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、前記第２図および第３図に図示す従
来装置において、それぞれ経済抵抗６およびコン
デンサ７を挿入するために用いられている常時閉
接点５は、電磁開閉器の機構に精密に連動するこ
とが必要である。何故ならばこの常時閉接点５は
鉄心が吸着完了したにもかかわらず接点５が閉じ
ていると過電流が流れ、吸着寸前に接点５が早く
動作すると鉄心が初期状態に戻りこれにより再び
接点５が閉じて鉄心の吸引が開始されるというよ
うな反復動作が繰り返えされる。従つて、機構の
磨耗、接点の消耗、異物の侵入等により常時閉接
点５ｂが接点機能を果たさなくなつた場合コイル
が焼損することがある。また、第２図および第３
図に示す装置はスイツチ２を開放した時、コイル
３に流れていた直流電流が全波整流器４を通して
フライホイール電流として流れるため釈放時間が
長くなり、この結果高頻度で開閉できないという
欠点がある。すなわち、第６図に示すようにスイ
ツチ２を投入した時、コイル３に流れる電流は
徐々に大きくなり、鉄心が吸着または吸着直前の
t₀時点で常時閉接点５が開放することにより電流
は減少して吸着保持に必要な電流が流れ続ける。
そしてスイツチ２を開放した場合には全波整流器
４を通してフライホイール電流が流れるため電流
は徐々に減少して零となる。

この考案の目的は上述した従来装置の欠点を除
去し、機構による常時閉接点を省き、コイル焼損
がなく、小形、低消費電力、低騒音、釈放時間が
短く安定した動作を得ることができる電磁開閉器
等の電磁石装置のためのコイル駆動回路を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

前述の目的を達成するため本考案は、電源電圧
開閉用のスイツチの投入から開放までの期間中導
通状態に保たれる第１のトランジスタ、この第１
のトランジスタとサージアブソーバとの並列回路
にフライホイールダイオードが直列接続された回
路に並列に接続された電磁石装置のコイル、この
コイルに直列接続され前記第１のトランジスタの
ベース・エミツタに並列接続されたツエナーダイ
オード、このツエナーダイオードとコイルに直列
接続された第２のトランジスタおよび第２のトラ
ンジスタを制御する信号発生器を備え、前記第１
のトランジスタは、コレクタ・エミツタ通路がコ
イルのフライホイール電流路に挿入され、ベー
ス・エミツタを介して信号発生器の電源端子に電
圧を供給することを特徴とする。

〔作用〕

電源電圧開閉用のスイツチが投入されると、第
１のトランジスタを介して信号発生器に電圧が供
給され、信号発生器が動作することにより第２の
トランジスタが駆動されて電磁石装置が投入され
る。電磁石装置が投入された後電磁石装置は信号
発生器からの信号により第２のトランジスタが周
期的にオン・オフを繰り返すことにより保持され
る。この保持状態において、第２のトランジスタ
がオフしている期間中には第１のトランジスタが
オンしていることによりフライホイールダイオー
ドと第１のトランジスタを介してコイルにフライ
ホイール電流が流れて可動鉄心の吸着状態が良好
に保持される。また、電源電圧開閉用のスイツチ
が開放された場合、第１のトランジスタがオフす
ることによりコイルに蓄積されたエネルギーは第
１のトランジスタに並列に接続されたサージアブ
ソーバにより消費されて急激に減衰する。

〔実施例〕

次に本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。第４図は本考案の一実施例を示し、直
流、交流電源を共用することができるようにした
ものである。

図において、１で再び単相交流電源を示し、２
はスイツチ、３は電磁石装置のコイル、４は全波
整流器である。８は電磁石装置をパルス変調方式
により駆動するための信号発生器であり、この信
号発生器８は全波整流器４の直流端子間に接続さ
れる電源端子Ｐ，Ｎを有し、電源端子Ｐには第１
のトランジスタ１１のベース・エミツタを介して
電圧が印加される。この信号発生器８の電源端子
Ｐ，Ｎには図示しないコンデンサとこのコンデン
サに並列に接続されたツエナーダイオードを有す
るIC用電源部が接続されている。また、信号発
生器８には、前記IC用電源部からの基準電圧と
全波整流器４の直流端子からの電圧Ｖを比較して
直流端子電圧Ｖが基準電圧を超える、すなわち直
流端子電圧Ｖが電磁開閉器等の可動鉄心を吸引可
能な電圧になつた時出力を発する電圧検出部と、
この電圧検出部からの出力によつて動作を開始
し、前記可動鉄心の吸着を完了するに十分な時間
幅Ｔを有する投入パルス信号を端子Ｓより出力す
るタイマ部と、このタイマ部からの投入パルス信
号が終了してから一定周期の保持パルス信号を端
子Ｓより出力する発振器などが備えられている。
コイル３にエミツタ・コレクタ通路が直列接続さ
れた第２のトランジスタ１２（以下、これを単に
トランジスタという）のベースは信号発生器８の
端子Ｓに接続され、第１のトランジスタ１１（以
下、これを単にトランジスタという）のエミツ
タ・コレクタ通路とバリスタの一種の酸化亜鉛系
の電圧非直線抵抗体からなるサージアブソーバ９
との並列回路に直列にフライホイールダイオード
１０を接続した回路がコイル３に並列に接続さ
れ、トランジスタ１１のベースが保護用抵抗１４
を介して全波整流器４の直流端子と接続されてい
る。なお、１３はトランジスタ１１のベース電位
をエミツタ電位より高電位に保持するためのツエ
ーナーダイオードである。

第４図に示す回路の動作を第７図に示す波形図
を用いて説明する。今、第７図に示すようにスイ
ツチ２を閉成すると、ツエナーダイオード１３に
よりベース電位がエミツタ電位よりも高電位に保
たれたトランジスタ１１がオンして信号発生器８
の電源端子Ｐ，Ｎに電圧が印加される。また、信
号発生器８には全波整流器４の直流端子の電圧Ｖ
が印加されることにより信号発生器８内の電圧検
出部により電源電圧が検出される。信号発生器８
内の電圧検出部により電源電圧が電磁開閉器等の
可動鉄心を吸着可能な電圧以上であることが検出
されると、信号発生器８内のタイマ部から端子Ｓ
に第７図に示すような可動鉄心が吸着を完了する
に充分な時間幅Ｔを有する投入パルス信号が出力
され、この投入パルス信号の終了後信号発生器８
内の発振器から端子Ｓに一定周期の保持パルス信
号が出力される。

前記端子Ｓより出力される投入パルス信号によ
りトランジスタ１２がオンするとコイル３にはツ
エナーダイオード１３およびトランジスタ１１の
べース・エミツタ→コイル３→トランジスタ１２
を通して大きな電流が流れる。このとき、フライ
ホイールダイオード１０はトランジスタ１１が、
コイル３に発生する逆電圧が印加されて破壊され
るのを防いでいる。投入パルス信号の時間Ｔの経
過後はトランジスタ１２が一定周期の保持パルス
信号で駆動されるためコイル３に流れるこいる電
流は減少して可動鉄心の吸着を保持するに充分な
小さい電流となる。このトランジスタ１２が一定
周期の保持パルス信号で駆動される時、トランジ
スタ１２がオンしている期間にコイル３に流れる
コイル電流路は前記と同一であるが、トランジス
タ１２がオフしている期間には、トランジスタ１
１のベース電流がトランジスタ１１のベース・エ
ミツタを通して信号発生器８に流れるのでトラン
ジスタ１１がオンしており、これによりコイル３
にはフライホイールダイオード１０、トランジス
タ１１を通してフライホイール電流が流れる。第
７図に示すコイル電流から明らかなようにコイル
電流には零点が発生しないため可動鉄心は安定し
て吸着状態が保持されうなりを生じることはな
い。

また、スイツチ２を開放した時にはトランジス
タ１２はオフし、トランジスタ１１もベース電流
がなくなるため直ちにオフするので、コイル電流
はダイオード１０とサージアブソーバ９を流れ
る。この時コイル３に蓄えられていたエネルギー
はコイル３の抵抗とサージアブソーバ９の抵抗に
より消費されるためにコイル電流は急激に減衰す
る。

第６図および第７図に示したコイル電流の波形
図から明らかなように本考案においてはスイツチ
２を開放してから電磁開閉器等の電磁石装置が釈
放するまでの時間が著しく短縮される。

なお、時間Ｔの経過以前にスイツチ２が開放さ
れた場合、トランジスタ１１，１２がともにオフ
するので、コイル電流はコイル３の抵抗とサージ
アブソーバ９の抵抗により消費されて直ちに保釈
される。

次に第５図は本考案の異なる実施例を示す。

第５図において第４図に示す実施例と相違する
点は、トランジスタ１２のエミツタ・コレクタ通
路と並列にサイリスタ１５のアノード・カソード
通路を接続し、サイリスタ１５のゲートに信号発
生器８の端子S₁から送出される可動鉄心の吸着を
完了するに充分な時間幅Ｔを有する投入パルス信
号を印加するようにし、トランジスタ１２のゲー
トに信号発生器８の端子S₂から送出される可動鉄
心の吸着状態を保持する一定周期の保持パルス信
号を印加するようにした点であり、その要部の波
形図を第８図に示す。

この実施例において、スイツチ２を閉成してか
ら信号発生器８の端子S₁から時間幅Ｔの投入パル
ス信号が送出されてサイリスタ１５が点弧される
と、ツエナーダイオード１３およびトランジスタ
１１のベース・エミツタ→コイル３→サイリスタ
１５を通して大きなコイル電流が流れる。このよ
うに交流電源１を全波整流器４で全波整流した直
流端子側にサイリスタを接続した時、通常では直
流端子側の脈流する電流の零点付近でサイリスタ
はターンオフするが、この実施例のようなコイル
駆動回路ではコイル３が誘導性であるとにより交
流電源に対してサイリスタ１５に流れる電流の位
相が遅れることにから、サイリスタ１５は脈流に
よつてもターンオフすることなくオン状態を続け
る。信号発生器８から投入パルス信号が送出され
てから時間Ｔの経過後は信号発生器８の端子S₁か
らの投入パルス信号が消滅し、端子S₂から保持パ
ルス信号が送出されてトランジスタ１２が駆動さ
れる。トランジスタ１２がオンするとサイリスタ
１５のアノード・カソード間が短絡されることに
よりサイリスタ１５がターンオフする。

前記トランジスタ１２が一定周期の保持パルス
信号で駆動される時、トランジスタ１２がオンの
期間中にコイル３に流れる電流の電流路は、ツエ
ナーダイオード１３およびトランジスタ１１のベ
ース・エミツタ→コイル３→トランジスタ１２と
なり、トランジスタ１２がオフの期間中は、トラ
ンジスタ１１のベース電流がベース・エミツタ間
を通して信号発生器８に流れるのでトランジスタ
１１がオンしており、これによりコイル３にはフ
ライホイールダイオード１０、トランジスタ１１
を通してフライホイール電流が流れる。スイツチ
２を開放した時の動作は第４図に示した実施例の
場合と同一であるのでその説明は省略する。

前述した各実施例においては、ツエナーダイオ
ード１３はダイオーオか抵抗に置き換えることも
可能であり、サージアブソーバ９はツエナーダイ
オードか抵抗に置き換えることも可能である。ま
た、サージアブーバ９、ダイオード１０によりト
ランジスタ１１の耐電圧が電源電圧よりも低いも
のを使用することがきるためコストの安いトラン
ジスタを使用することができる。

〔考案の効果〕

以上に説明したように本考案によれば、電源電
圧開閉用のスイツチの投入から開放までの期間中
導通状態に保たれる第１のトランジスタ、この第
１のトランジスタとサージアブソーバとの並列回
路にフライホイールダイオードが直列接続された
回路に並列に接続された電磁石装置のコイル、こ
のコイルに直列接続され前記第１のトランジスタ
のベース・エミツタに並列接続されたツエナーダ
イオード、このツエナーダイオードとコイルに直
列接続された第２のトランジスタおよび第２のト
ランジスタを制御する信号発生器を備え、前記第
１のトランジスタは、コレクタ・エミツタ通路が
コイルのフライホイール電流路に挿入され、ベー
ス・エミツタを介して信号発生器の電源端子に電
圧を供給するように構成したことにより、電磁石
装置が保持状態にある時、第２のトランジスタが
オフの際には信号発生器に電圧を供給するための
第１のトランジスタがオンしていることにより、
フライホイールダイオードと第１のトランジスタ
を介してコイルにフライホイール電流が流れるの
で、可動鉄心を安定して吸着しておくことがで
き、これにより騒音が小さく抑えることが可能で
あり、また、電磁石装置のコイルをパルス変調方
式により駆動するために消費電力を抑えることが
でる。さらに、電源電圧を開閉するスイツチを開
放すると第１のトランジスタがオフするとにより
コイルに蓄えられたエネルギーはサージアブソー
バにより吸収されるので、電磁石装置の釈放時間
を短縮することができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はそれぞれ従来装置を示す
回路図、第４図および第５図はそれぞれ本考案の
異なる実施例を示す回路図、第６図ないし第８図
はそれぞれ動作を説明するための波形図である。 １……単相交流電源、２……スイツチ、３……
コイル、８……信号発生器、９……サージアブソ
ウーバ、１０……フライホイールダイオード、１
１……第１のトランジスタ、１２……第２のトラ
ンジスタ、１３……ツエナーダイオード、１５…
…サイリスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電源電圧開閉用のスイツチの投入から開放まで
   の期間中導通状態に保たれる第１のトランジス
   タ、この第１のトランジスタとサージアブソーバ
   との並列回路にフライホイールダイオードが直列
   接続された回路に並列に接続された電磁石装置の
   コイル、このコイルに直列接続され前記第１のト
   ランジスタのベース・エミツタに並列接続された
   ツエナーダイオード、このツエナーダイオードと
   コイルに直列接続された第２のトランジスタおよ
   び第２のトランジスタを制御する信号発生器を備
   え、前記第１のトランジスタは、コレクタ・エミ
   ツタ通路がコイルのフライホイール電流路に挿入
   され、ベース・エミツタを介して信号発生器の電
   源端子に電圧を供給することを特徴とする電磁石
   装置のコイル駆動回路。