JPH0554773A - 電磁石制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流励磁される電磁石において、鉄心６が開
放状態の時の投入吸引力と鉄心６が吸着状態の時の保持
吸引力の切換えを鉄心６の位置を検出して、かつ吸着状
態寸前で切換えるスイッチを備えた電磁石制御装置を得
る。 【構成】 第１のスイッチング素子８によりコイルを励
磁して投入吸引力で鉄心６を動作させると共に、鉄心６
の漏れ磁束でリ−ドスイッチ１４を閉路させる。鉄心６
の吸着直前に漏れ磁束が急激に減少してリ−ドスイッチ
１４は再び開路する。このリ−ドスイッチ１４により第
１のスイッチング素子８を開路するか、コイルに分圧回
路を挿入することにより保持吸引力に切換える。 【効果】 鉄心６が吸着する直前に切換えるので安定し
た投入動作が得られ、コイルの温度上昇を抑えることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被吸引物を吸引する
電磁石の初期吸引力を大きくし、かつ、吸着後には鉄心
が被吸引物を継続して吸引する保持吸引力を小さくした
直流励磁型の電磁石制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】交流励磁の電磁石の場合、鉄心の投入動
作と同時にコイルのインピ−ダンスが大きくなって励磁
電流が小さくなるので、初期吸引力が大きく保持吸引力
が小さいものが容易に得ることができる。しかし、直流
励磁の電磁石の場合には、励磁電流が一定のため初期吸
引力を大きくしようとするとコイルが大形なものとな
る。そこで、投入動作時は大きな励磁電流で駆動して、
投入動作完了後には分圧回路または所定周期の電圧開閉
によって励磁電流を小さくして小型の電磁石を得る方法
が多く採用されている。

【０００３】従来、このような直流励磁型の電磁石制御
装置として例えば図７に示すような実公昭６０−１１６
０６号公報にて開示された電磁石制御装置がある。図中
１は交流電源、２は交流電源を全波整流して直流にする
整流器、３は給電する外部スイッチ、４は整流器２と並
列接続した保持吸引力を発生する保持コイル、５は初期
吸引力を発生する投入コイル、６は投入コイル５の初期
吸引力により投入動作する可動鉄心と対向する固定鉄心
である。

【０００４】また、８は投入コイル５に直列接続して初
期吸引力の期間導通している第１のスイッチング素子で
ある第１のサイリスタ、９は第１のサイリスタ８のゲ−
トとアノ−ド間に接続されたコンデンサ、１０はコンデ
ンサ９の電荷によって第１のサイリスタ８に逆バイアス
を印加する第２のスイッチング素子である第２のサイリ
スタ、２３は抵抗器、２４は抵抗器２３と共にタイマ回
路を構成するツェナダイオ−ド１１（後述する）に接続
されたコンデンサ、１１はコンデンサ２４の充電電圧が
所定の値以上に達したときに導通するツェナダイオ−ド
である。

【０００５】次に、このように構成された従来の電磁石
制御装置の動作について図７を参照して説明する。外部
スイッチ３を閉路すると保持コイル４が励磁される。さ
らに第１のサイリスタ８が導通して投入コイル５が励磁
されて、開放状態の可動鉄心６が投入して対向する固定
鉄心７に吸着する。

【０００６】タイマ回路のコンデンサ２４の充電時間
は、可動鉄心６の投入完了時間以後にツェナダイオ−ド
１１の動作電圧を越えるに十分な時間に設定されてい
る。鉄心６が固定鉄心７に吸着した後、タイマ回路によ
りツェナダイオ−ド１１が導通すると第２のサイリスタ
１０が導通する。第２のサイリスタ１０が導通するとコ
ンデンンサ９により第１のサイリスタ８に逆バイアスが
加わり、第１のサイリスタ８は消弧して投入コイル５が
消磁される。

【０００７】しかし、保持コイル４は励磁されているの
で小さな保持吸引力で可動鉄心６と固定鉄心７の吸着を
保っている。外部スイッチ３を開路すると保持コイル４
は消磁されて可動鉄心６は被吸引物（図示せず）のばね
力等により元の開放状態に復帰する。

【０００８】例えば図８は特公平１−４３９７２号公報
に開示された電磁接触器の回路構成を示している。図中
１５は整流器２と並列接続されたコイル、２１はコイル
１５に加わる励磁電圧を分圧するインピ−ダンス素子で
コイル１５と直列接続されたコンデンサである。

【０００９】２５はコンデンサ２１と並列接続された常
閉接点で、可動鉄心６の動作により機械的に開閉される
切換スイッチである。この切換スイッチ２５は、可動鉄
心６の投入動作時には電磁接触器の主接点（図示せず）
が閉路した後に閉路するように、ヒステリシス特性を備
えた接続動作機構から構成されている。

【００１０】次に、このように構成された従来の電磁石
制御装置の動作について図８を参照して説明する。外部
スイッチ３を閉路するとコイル１５は励磁されて、開放
状態の可動鉄心６が投入動作を開始する。

【００１１】そして、電磁接触器の主接点が閉路した後
に、投入動作の途中で切換スイッチ２５が開路してコン
デンサ２１の短絡が解かれるので、コイル１５の励磁電
圧が小さくなり投入吸引力が小さくなる。しかし、可動
鉄心６の吸着力が主接点のばね力より大きいので、可動
鉄心６は固定鉄心７に吸着して動作を完了する。

【００１２】鉄心の吸着状態から交流電源１の電圧を徐
々に低くしていくと、保持吸引力が小さくなり可動鉄心
６は固定鉄心７から開離する。コイル１５が励磁された
まま可動鉄心６は開離を続け、電磁接触器の主接点が開
路した後に可動鉄心６によって切換スイッチ２５は閉路
される。この結果コンデンサ２１が短絡して吸引力が大
きくなるが、主接点のばね力より可動鉄心６の吸着力が
小さいので可動鉄心６は元の開放状態に復帰する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】図７の電磁石制御装置
は上述のように構成されているので、投入吸引力と保持
吸引力の切換を、可動鉄心の位置検出を行わずに投入完
了時間以上に設定したタイマ回路によって行っている。
このため、投入吸引力の期間が必要以上に長くなりコイ
ルの温度が上昇して高頻度も開閉を行うことができない
問題点があった。

【００１４】図８の電磁接触器は上述のように構成され
ているので、切換スイッチにはヒステリス特性を備えた
特別なものが必要である。しかも、投入動作の途中で吸
引力が小さくなるため、切換スイッチの位置精度が悪い
ことや電源電圧の変動が大きいことから、安定した投入
動作を実現できない問題があった。

【００１５】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
のであり、投入吸引力と保持吸引力の切換を位置検出に
て行うことができると共に、鉄心が吸着する投入動作の
完了直前に切換を行うことができる電磁制御装置を提供
するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明は、直流により
励磁されるコイルと、該コイルと直列接続された第１の
スイッチング素子と、該第１のスイッチング素子より遅
れて導通して該第１のスイッチング素子を開路させる第
２のスイッチング素子と、前記コイルの励磁によって動
作する可動鉄心と、該可動鉄心が吸着状態の時に消磁す
る漏れ磁束により開閉するように前記鉄心の近傍に配置
して、閉路状態では前記第２のスイッチング素子を開路
状態に保つリ−ドスイッチとを備えたことを特徴とする
電磁石制御装置である。

【００１７】この発明では、コイルを常時励磁されてい
る保持コイルと第１のスイッチング素子と直列接続され
た投入コイルの２つで構成するのが好ましい。

【００１８】また、この発明では、第１のスイッチング
素子によってコイルを常時励磁した後に第２のスイッチ
ングの導通により所定周期の開閉信号を発振して、第１
のスイッチング素子をこの所定周期で開閉する発振回路
を設けるのが好ましい。

【００１９】更に、この発明は、直流電流によって励磁
されるコイルと、該コイルの励磁電圧分圧用インピ−ダ
ンス素子を該コイルに直列接続した分圧回路と、前記コ
イルの励磁により動作する可動鉄心と、前記分圧回路と
並列接続された常閉接点を有して可動鉄心により機械的
に開路する切換スイッチと、前記可動鉄心が吸着状態の
時に消磁する漏れ磁束により閉路するように該鉄心の近
傍に配置すると共に、前記切換スイッチと並列接続した
常開接点のリ−ドスイッチとを備えたことを特徴とする
電磁石制御装置である。

【００２０】

【作用】この発明における投入吸引力と保持吸引力の切
換手段は、リ−ドスイッチによって行われる。第１のス
イッチング手段によりコイルを励磁すると、鉄心から漏
れた磁束によって常開接点のリ−ドスイッチが閉路し、
第１のスイッチング素子より遅れて動作する第２のスイ
ッチング素子を開路状態に保つ。

【００２１】さらに、投入動作を完了して鉄心が吸着す
る直前から鉄心の漏れ磁束は急激に少なくなってリ−ド
スイッチが開路するので、第２のスイッチング素子が導
通して第１のスイッチング素子を開路することにより投
入吸引力と保持吸引力の切換えを行う。

【００２２】この時、保持コイルは常時励磁して、リ−
ドスイッチと第１、第２のスイッチング素子によって投
入コイルを投入動作中励磁することにより、投入吸引力
と保持吸引力の切換を行う。

【００２３】また、発振回路が、第１のスイッチング素
子を導通させてコイルを常時励磁すると、上述の通りリ
−ドスイッチは閉路する。さらに投入動作を完了して鉄
心が吸着する直前にリ−ドスイッチが開路して第２のス
イッチング素子を導通させると、発振回路は所定周期の
開閉信号を発振するので第１のスイッチング素子が所定
周期で開閉されてコイルの励磁電流を少なくし、投入吸
引力と保持吸引力の切換えを行う。

【００２４】また、この発明における投入吸引力と保持
吸引力の切換え手段は、リ−ドスイッチと可動鉄心によ
り機械的に開閉する切換スイッチにより行われる。分圧
回路は切換スイッチにより短絡されているので、コイル
は投入吸引力を発生してリ−ドスイッチを閉路させる。

【００２５】投入吸引力で可動鉄心が動作すると、切換
スイッチが開路するかリ−ドスイッチにより分圧回路が
短絡されているので投入吸引力が継続する。さらに投入
動作を完了して鉄心が吸着する直前にリ−ドスイッチが
開路して分圧回路が導通するので、コイルの励磁電圧が
小さくなってこれが保持吸引力となることにより、投入
吸引力と保持吸引力の切換えを行う。

【００２６】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
して説明する。 実施例１ 図１は、実施例１の電磁石制御装置の構成を示す回路図
である。なお、図７、図８にて示した従来の装置と同様
の部分については同符号を付して説明を省略する。図１
中１２は抵抗器、１３は抵抗器１２と共にタイマ回路を
構成するツェナダイオ−ド１１に接続されたコンデン
サ、１４は漏れ磁束により開閉動作するように可動鉄心
６、固定鉄心７の近傍に配置した常開接点を備えたリ−
ドスイッチである。このリ−ドスイッチ１４はコンデン
サ１３に並列接続されている。

【００２７】次に、このように構成された実施例１の電
磁石制御装置の動作を図２を参照して説明する。外部ス
イッチ３を開始すると保持コイル４は励磁されて鉄心間
に漏れ磁束が発生する。しかし、保持コイル４の磁束は
小さいためリ−ドスイッチ１４は動作せず開路状態を保
っている。

【００２８】コンデンサ９が充電を完了するｔ１後に第
１のサイリスタ８が導通して投入コイル５が励磁される
と、磁束が発生して可動鉄心６は固定鉄心７に投入吸引
力で引張られる。そして、鉄心間に発生する漏れ磁束に
より動作時間ｔ２後にリ−ドスイッチ１４は閉路する。

【００２９】タイマ回路のコンデンサ１３の充電電圧は
リ−ドスイッチ１４が閉路するまではツェナダイオ−ド
１１の動作電圧以下になるように設定してあるので、リ
−ドスイッチ１４が上述の通り閉路すると、コンデンサ
１３の電荷は放電されツェナダイオ−ド１１は動作せず
に、結局第２のサイリスタ１０は不導通の状態を保つ。

【００３０】可動鉄心６が固定鉄心７に吸着する直前に
鉄心間の漏れ磁束は急激に減少するので、リ−ドスイッ
チ１４が再び開路して鉄心の吸着後は漏れ磁束がほとん
どなくなる。この結果、リ−ドスイッチ１４は開路状態
を保っている。

【００３１】リ−ドスイッチ１４が開路するとコンデン
サ１３の充電が再び開始され、ツェナダイオ−ド１１の
動作電圧を越える時間ｔ３後に、コンデンサ１３の電荷
によって第２のサイリスタ１０が導通する。第２のサイ
リスタ１０が導通すると第１のサイリスタ８のゲ−トは
コンデンサ９により逆バイアスされるので、時間ｔ４後
に第１のサイリスタ８は消弧して投入コイル５が消磁さ
れる。この時、保持コイル４は励磁されているので小さ
な保持吸引力で可動鉄心６と固定鉄心７の吸着を継持す
る。

【００３２】次に、外部スイッチ３を開路すると保持コ
イル４は消磁され、整流器２によるフライホイ−ル回路
により保持コイル４の電流は徐々に減少する。そして、
保持吸引力が被吸引物（図示せず）のばね力等を下回る
と可動鉄心６は固定鉄心７から開離して元の開放状態に
戻る。第２のサイリスタ１０は時間ｔ５後に消弧し、リ
−ドスイッチ１４は開路状態を保っている。

【００３３】実施例２ 図３は、実施例２の電磁石制御装置の構成を示す回路図
である。なお、図１にて示した実施例１の装置と同様の
部分については同符号を付している。すなわち、図３に
おいて１〜３、６、７、１４は実施例１と全く同一のも
のである。１５は投入吸引力と保持吸引力を発生させる
１つのコイルである。

【００３４】１６はコイル１５と直列接続された第１の
スイッチング素子であるトランジスタ、１７は抵抗器、
１８は抵抗器１７と共にタイマ回路を構成するコンデン
サ、１９は排他的ＯＲの論理回路であって、リ−ドスイ
ッチ１４とコンデンサ１８を入力に接続した第２のスイ
ッチング素子である。

【００３５】２０は外部スイッチ３により電圧が印加さ
れるとトランジスタ１６を常時導通させると共に、第２
のスイッチング素子１９の出力の信号によってトランジ
スタ１６を所定周期で開閉する発振回路である。

【００３６】次に、このように構成された実施例２の電
磁石制御装置の動作を図４を参照して説明する。外部ス
イッチ３を閉路すると時間ｔ１後に発振回路２０の出力
信号により、トランジスタ１６が導通してコイル１５は
常時励磁される。

【００３７】コイル１５による漏れ磁束により動作時間
ｔ２後にリ−ドスイッチ１４は閉路して第２のスイッチ
ング素子１９の入力を“Ｌ”から“Ｈ”に変化させる。
これと前後してコンデンサ１８の充電電圧の上昇により
第２のスイッチング素子１９の他の入力を“Ｌ”から
“Ｈ”に変化させる。

【００３８】結局、第２のスイッチング素子１９の出力
は“Ｌ”を保つので発振回路２０の入力と出力とも変化
せず、コイル１５は常時励磁された状態を保つ。可動鉄
心６が動作して固定鉄心７に吸着する直前に実施例１と
同じくリ−ドスイッテ１４は回路するので、時間ｔ６後
に第２スイッチング素子１９の入力を“Ｈ”から“Ｌ”
に変化させて、第２のスイッチング素子１９の出力を
“Ｌ”から“Ｈ”に変える。

【００３９】第２のスイッチング素子１９が“Ｈ”にな
ると、発振回路２０は所定周期の開閉信号を出力する。
そして、トランジスタ１６をこの所定周期で開閉してコ
イル１５の励磁電流を減少させる。この結果、小さな保
持吸引力に切換えて可動鉄心６と固定鉄心７の吸着を継
持する。

【００４０】以上のように、実施例１、２の電磁石制御
装置によれば、投入吸引力と保持吸引力の切換えを従来
の投入完了期間以上に設定したタイマ回路によらずに、
鉄心が吸着寸前に急激に減少する漏れ磁束によって動作
するリ−ドスイッチによって行うようにしたので、投入
吸引力の時間が短く、しかも、コイルの温度を低く抑え
ることができる。この結果、高頻度開閉を極めて容易に
実現することができる。

【００４１】実施例３ 図５は、実施例３の電磁石制御装置の構成を示す回路図
である。なお、図１にて示した実施例１の装置と同様の
部分については同符号を付している。すなわち、図５に
おいて１〜３、６、７、１５は実施例１と全く同一のも
のである。

【００４２】２１はコイル１５と直列接続されてコイル
の励磁電圧を分圧するコンデンサ、２２は、コンデンサ
２１に並列接続された常閉接点を備えて、可動鉄心６の
投入動作より電磁接触器の主接点（図示せず）が閉路す
る以前に機械的に開路する切換えスイッチである。

【００４３】なお、リ−ドスイッチ１４は切換えスイッ
チ２２と並列接続されている以外は実施例１と全く同一
のものである。

【００４４】次に、このように構成された実施例３の電
磁石制御装置の動作を図６を参照して説明する。外部ス
イッチを閉路するとコンデンサ２１は切換スイッチ２２
により短絡されているので、交流電源１の投入電圧が整
流器２を介してコイル１５に印加される。

【００４５】コイル１５による漏れ磁束により動作時間
ｔ２後にリ−ドスイッチ１４は閉路する。そして、可動
鉄心の投入動作により時間ｔ７後に切換スイッチ２２は
開路する。このため、コンデンサ２１は、切換スイッチ
２２またはリ−ドスイッチ１４のいずれかにより短絡さ
れている。

【００４６】可動鉄心６が固定鉄心７に吸着する直前
に、実施例１と同じくリ−ドスイッチ１４が開路する。
このため、コンデンサ２１により交流電圧を分圧してコ
イル１５に印加される励磁電圧と励磁電流が小さくな
る。この結果、小さな保持吸引力に切り換えて可動鉄心
６と固定鉄心７の吸着を継持する。

【００４７】鉄心が吸着した状態で、交流電源１の電圧
を可動鉄心６が、固定鉄心７から開離する落下電圧まで
下げて印加し続けると、可動鉄心６を開離して鉄心間に
漏れ磁束が発生する。しかし、コンデンサ２１によりコ
イル１５の励磁電流は小さく抑えられているので、磁束
も小さくリ−ドスイッチ１４が閉路することはない。

【００４８】さらに、可動鉄心６が開離して切換えスイ
ッチ２２が閉路すると、コンデンサ２１が短絡され、コ
イル１５には落下電圧の全てが加わる。このため、励磁
電流も増すが可動鉄心６と固定鉄心７の距離が十分に離
れているので、従来のものと同様に投入吸引力は反抗力
を下回る。この結果、再度投入することなく可動鉄心６
は元の開放状態に戻る。また、励磁電流が増すと漏れ磁
束が大きくなってリ−ドスイッチ１４が再び閉路する
が、切換えスイッチ２２が先に閉路しているので問題と
なることはない。

【００４９】なお、切換えスイッチ２２を排除してリ−
ドスイッチ１４のみをコンデンサ２１と並列接続する
と、電源電圧１を印加するとコンデンサ２１によって分
圧されるのでコイル１５の発生する磁束が小さなる。こ
の結果、リ−ドスイッチ１４によって閉路することがで
きないので投入動作を行うことができず使用に耐えない
ものとなる。

【００５０】以上のように、実施例の３の電磁石装置に
よれば、投入吸引力と保持吸引力の切換えを鉄心吸着寸
前に動作するリ−ドスイッチと鉄心で動作する切換えス
イッチを並列接続して、コイルの励磁電圧の分圧回路を
切換えるようにした。この結果、投入動作が安定すると
共にヒステリシス特性を必要としない安価な切換えスイ
ッチを使用できるものである。

【００５１】

【発明の効果】以上説明した如く、この発明にかかる電
磁石制御装置によれば、吸引引力と保持吸引力の切換を
位置検出にて行うことができると共に、鉄心が吸着する
投入動作の完了直前に切換を行うことができる等顕著な
効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による電磁石制御装置を示
す回路図である。

【図２】同実施例の電磁石制御装置の動作を示す説明図
である。

【図３】この発明の実施例２による電磁石制御装置を示
す回路図である。

【図４】同実施例２の電磁石制御装置の動作を示す説明
図である

【図５】この発明の実施例３による電磁石制御装置を示
す回路図である。

【図６】同実施例３の電磁石制御装置の動作を示す説明
図である

【図７】従来の電磁石制御装置を示す回路図である。

【図８】従来の電磁石制御装置を示す回路図である。

【符号の説明】

４．保持コイル ５．投入コイル ６．可動鉄心 ８．第１のスイッチング素子である第１のサイリスタ １０．第２のスイッチング素子である第２のサイリスタ １３．タイマ回路を構成するコンデンサ １４．リ−ドスイッチ １５．コイル １６．第１のスイッチング素子であるトランジスタ １９．第２のスイッチング素子 ２０．発振回路 ２１．励磁電圧分圧回路用のコンデンサ ２２．切換えスイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流により励磁されるコイルと、該コイ
   ルと直列接続された第１のスイッチング素子と、該第１
   のスイッチング素子より遅れて導通して該第１のスイッ
   チング素子を開路させる第２のスイッチング素子と、前
   記コイルの励磁によって動作する可動鉄心と、該可動鉄
   心が吸着状態の時に消磁する漏れ磁束により開閉するよ
   うに前記鉄心の近傍に配置して、閉路状態では前記第２
   のスイッチング素子を開路状態に保つリ−ドスイッチと
   を備えたことを特徴とする電磁石制御装置。
2. 【請求項２】 第１のスイッチング素子に直列接続され
   た投入コイルと、電磁石装置本体を駆動する直流電源に
   並列接続された保持コイルとを備えたことを特徴とする
   請求項第１項記載の電磁石制御装置。
3. 【請求項３】 第１のスイッチング素子によりコイルを
   常時励磁した後に第２のスイッチング素子の導通によっ
   て所定周期の開閉信号を発振して、前記第１のスイッチ
   ング素子を前記所定周期で開閉する発振回路とを備えた
   ことを特徴とする請求項第１項記載の電磁石制御装置。
4. 【請求項４】 直流電流によって励磁されるコイルと、
   該コイルの励磁電圧分圧用インピ−ダンス素子を該コイ
   ルに直列接続した分圧回路と、前記コイルの励磁により
   動作する可動鉄心と、前記分圧回路と並列接続された常
   閉接点を有して可動鉄心により機械的に開路する切換ス
   イッチと、前記可動鉄心が吸着状態の時に消磁する漏れ
   磁束により閉路するように該鉄心の近傍に配置すると共
   に、前記切換スイッチと並列接続した常開接点のリ−ド
   スイッチとを備えたことを特徴とする電磁石制御装置。