JPH05234475A - 真空接触器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電力低減と省エネルギを実現し、車載用として
不可欠なコンパクト化を可能にする真空インタラプタを
用いた電磁接触器を提供する。 【構成】一対の真空インタラプタ１と機構部２と操作電
磁部３を一枚のパワースッチ回路基板１２のパワースイ
ッチ動作で投入し、スイッチング動作で電流値を低減
し、基板を真空接触器との一体化と、車載用としてのコ
ンパクト化を実現する。 【効果】真空接触器の接点投入保持中の消費電力低減，
省エネルギを実現しながら、車載用に好適な一体化，コ
ンパクト化が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一対の真空インタラプタ
と機構部と操作電磁部を有する単極で、電気車の交流回
路に用いる際に好適な電磁接触器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁力で操作する従来の電磁接触器は、
投入動作後の電磁コイル消費電力節約のために、クロー
ジングコイルの励磁で投入動作させた後、抵抗値が大き
く、消費電力の小さいホールデングコイルの励磁に切り
替えて、投入状態を保持する方式を採用していた。

【０００３】２個の電磁コイル電流は接触器自体の連動
補助接点又は他の電気接点で切り替える必要がある。

【０００４】接触器自体の連動補助接点の場合は、電磁
コイルで動作する可動鉄心が完全に吸着後にクロージン
グコイルを消磁し、ホールデングコイルの励磁に切り替
えすることが理想的であるが、可動鉄心が完全に吸着後
は連動補助接点の動きは無いのでこのような理想的な切
り替えは行なえない。

【０００５】従って、可動鉄心が完全に吸着する前に切
り替えざるを得ず、可動鉄心は質量慣性モーメントで吸
着させていた。

【０００６】このため接点の切り替わりタイミングは、
熟練者の巧妙な調整に頼っていたが、たとえ調整が完全
に行なわれても、接点の消耗によって切り替わりが早く
なってくると、これにより動作及び復帰を繰り返すハン
チング異常現象が生じ、ハンチングによって接点の変形
が加速され、接点の溶着にまで進展する。溶着は低抵抗
で電力消費の大きいクロージングコイルの過熱，焼損な
どの致命的なトラブルを招くことになる。

【０００７】このようなトラブルを回避するための保守
はかかすことが出来ない作業であった。

【０００８】他の電気接点を用いる方法として、例え
ば、継電器などによって切り替えることにより解決する
ことは可能であるが経済性や収納スペースの大形化は避
けられず、小形化の要求の大きい車載向けに不向きな大
きな欠点となっていた。

【０００９】従来例の他の方法では一つのコイルで投入
動作した後に、このコイルに直列抵抗を挿入して電力消
費を少なくする右方も回路を切り替える接点が必要であ
る。本経済抵抗（または節約抵抗）方式も省エネルギに
はなるが、前記と同じ様な保守が必要である欠点は解決
されない。

【００１０】また、最も基本的な、一つのコイルで直接
駆動操作する方式は操作電磁部が大型化することから車
載用にこれまた不向きであり、経済性の問題も避けられ
ず、更に省エネルギにならないという大きな欠点をもっ
ている。

【００１１】以上のように従来例は基本的な欠点を持ち
合わせていた。

【００１２】尚、この種の電磁接触器に関連するものと
して、特開平2−215022 号公報がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は単極の
真空接触器を車載用に欠かすことのできないコンパクト
化を実現しながら、更に真空インタラプタの接点が投入
状態保持している時に省エネルギを実現することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このような課題の解決策
として、前記切り替え用の補助接点をパワースッチとパ
ワースイッチング回路による半導体応用の無接点化及び
真空接触器との一体化とその配置構成が車載用としての
コンパクト化及び省エネルギ化を実現するものである。

【００１５】

【作用】接触器の投入動作は、パワースイッチ回路に入
力が印加されると、集積回路に内蔵させている電圧検出
回路が、その電圧の大きさを確認し、投入動作に支障な
いと判断した場合のみ、投入信号を発生させて、パワー
スイッチ回路を動作させ、はじめて操作電磁部の電磁コ
イルを励磁する。コイル励磁による電磁力で投入動作を
行なう。投入動作完了後、所定の時間経過後、保持信号
を発生させ、パワースイッチ回路をスイッチング動作に
変えてやって、接点の投入状態保持に必要な電流に低く
して消費電力を低減し、省エネルギ化を可能にする。

【００１６】復帰動作は、入力を除去することにより、
印加時と同じように、電圧検出回路がその電圧の大きさ
を判断し、ある一定の電圧以下になると、保持信号を停
止させて復帰動作を行なう。

【００１７】更に、電圧検出回路は、動作及び復帰時の
みならず運転中も操作回路の入力電圧を監視しており、
電圧変動や瞬時停電に対して安定した動作運転を行なう
ように監視機能も付加することが可能である。

【００１８】このように接触器の操作電磁コイルに入り
切り信号を与えることのみで操作可能となる。

【００１９】また、本パワースイッチ回路を一枚のプリ
ント基板に実装収納して真空接触器の一つの部品として
組立てることによりコンパクトになり、車載用として使
用可能な大きさにすることが可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。

【００２１】図１，図２及び図３において、本真空接触
器は真空インタラプタ１，機構部２，操作電磁部３が左
右一対の樹脂成形絶縁基台４，４ａにて挟持するように
構成される。

【００２２】固定端子導体５は支持部品６と真空インタ
ラプタ１の固定端子１ａの間と、絶縁基台４，４ａに支
持部材７を介して固持される。可動端子導体８は真空イ
ンタラプタ１に撓み導体９を介して、支持部材７ａで絶
縁基台４，４ａに固持される。

【００２３】真空インタラプタ１の内部は図示していな
いが通常一般的に用いる真空インタラプタと同じであ
る。

【００２４】真空接触器の主回路開閉電流は、固定端子
導体５、真空インタラプタ１，可動端子導体８を通って
流れる。

【００２５】真空インタラプタ１の可動端子１ｂは、操
作電磁部３のコイルの電磁力で、機構部２で操作力方向
を転換して、絶縁継手１０を介して、オーバトラベルば
ね１１で押し上げられる。絶縁継手１０は真空インタラ
プタ１の高電圧と非充電部の機構部２との間を絶縁分離
すると同時に操作力を伝達するものである。

【００２６】オーバトラベルばね１１は真空インタラプ
タ１内の接点電極の消耗時に追従させる行程と投入瞬時
の反発力の緩衝用に設けられている。

【００２７】パワースイッチイング回路基板１２は操作
電磁部３の軸線上部に組み込んである。操作制御用の低
電圧用の端子群は端子台１３に集約してある。

【００２８】次ぎに、機構部２と操作電磁部３の真空イ
ンタラプタ１の被操作関係を説明する。真空接触器の真
空インタラプタ１の投入動作は、端子台１３の入力端子
に電圧が印加されると、半導体制御基板１２は、ある電
圧を検出するとパワースイッチ回路が動作して、操作電
磁部３のコイル３ａを励磁する。コイル３ａの励磁によ
り、継鉄３ｂ，３ｃ及び鉄心３ｄ，可動鉄心３ｅからな
る磁路に吸引力が発生し、可動鉄心３ｅが鉄心３ｄに吸
引される。

【００２９】この吸引により可動鉄心３ｅに一体となっ
た心棒３ｆが右方向から左の方向に移動する。

【００３０】心棒３ｆの先端３ｇは機構部２のローラ２
ａを強圧する。

【００３１】ローラ２ａの一端リンク２ｂは絶縁継手１
０に連結しており、もう一方のリンク２ｄは軸２ｅで回
動自在に固定されている。

【００３２】更に、リンク２ｄの一端は戻しばね２ｆ
で、真空インタラプタ１の接点の自閉力より大きく、正
常な接点を開くに充分な力と、可動鉄心３ｅが復帰する
に充分な力に設定されている。

【００３３】操作電磁部３の電磁力はこの力に逆らい、
打ち勝つと投入動作することになる。動作した後は、保
持信号を発生しパワースイッチ回路のスイッチング動作
により、保持に必要な電流に絞られる。

【００３４】真空接触器の復帰も、入力端子の電圧が除
去されてある一定の電圧以下になると保持信号は停止さ
れ復帰動作を行なう。

【００３５】次ぎに、スイッチ回路基板の機能を図４で
説明する、印加電圧が時間と共に、除々に上昇して行く
ことを想定した場合、電磁接触器の不安定な動作をする
可能性のある範囲（＊印の部分）では、投入信号が発生
せず、この範囲を超えて、安定した動作をする電圧にな
り、はじめて投入信号が発生し、投入電流を通電させ
る。投入動作に充分必要なｔ時間通電後、保持信号を発
生し、保持電流に減少させる。

【００３６】印加電圧を除去する場合も、印加の時と同
様に除々に電圧を下降させていくと、投入と同じく不安
定領域が見込まれるので、その範囲に至る以前に保持信
号を停止させ保持電流を止める。

【００３７】従って、種々の電圧変動や瞬時停電及び不
安定動作をする低電圧領域での電圧印加に対しても安定
し、ハンチング動作による接点溶着や損傷またはコイル
焼損などを防止することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によると、真空接触器の入力電圧
が動作に必要な電圧に上昇したことをスイッチ回路基板
の集積回路で検出しスイッチ動作を行なわせ、所定時間
経過の後にスイッチング動作に切り替えて入力電流を低
くして消費電力の低減を行ない、省エネルギ化を可能に
することができる。全て半導体による切り替えなので消
耗によるタイミングなどの狂いは生じない。

【００３９】更に、スイッチ回路を一枚の基板に纏め、
基板を真空接触器の一つの部品として組み込むことによ
り接触器と一体化することにより制御用の端子に入力信
号を与えることのみで操作可能となる。

【００４０】また、スイッチ回路基板を操作電磁部の軸
線上部に実装することによりコンパクトな電磁接触器を
実現し、車載用に適した真空接触器の提供が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例正面を示す部分断面図。

【図２】本発明の一実施例の右側面図。

【図３】本発明の一実施例の左側面図。

【図４】スイッチング回路の機能説明図。

【符号の説明】

１…インタラプタ、２…機構部、３…操作電磁部、１２
…パワースイッチ回路基板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の真空インタラプタと機構部と操作電
   磁部とを含む電磁接触器において、電磁部電磁コイルを
   パワースイッチ回路のスイッチ動作で励磁して投入動作
   させた後に、前記パワースイッチ回路のスイッチング動
   作で前記電磁コイルの電流値を投入状態保持に必要な大
   きさにまで低くめることを特徴とする真空接触器。
2. 【請求項２】請求項１において、前記パワースイッチ回
   路の基板を、一つの部品として組立て、一体構成した真
   空接触器。
3. 【請求項３】請求項２において、前記真空インタラプタ
   及び前記機構部もそれぞれの軸線と前記操作電磁部の軸
   線とを交叉するように前記インタラプタ及び前記機構部
   と前記操作電磁部を配置し、交叉軸線の内側の前記操作
   電磁部の背面に前記パワースイッチ回路基板を配置した
   真空接触器。