JPH0584621B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスイツチング素子を用いた電磁石コイ
ルの駆動装置に係り、特に投入時コイル電流によ
る駆動電圧低下に対して、コイルの連続した大電
流を阻止し、コイル焼損の防止に好適なコイル駆
動回路に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、電磁石吸引時に所定幅の連続駆
動開始パルスを発生し、所定時間遅延後にONデ
ユーテイの小さなパルス状電圧を印加するように
なつており、前記所定時間遅延回路は、コイル印
加電圧を検出してその電圧が所定値に達したとき
コイル励磁、非励磁出力を発生する電圧検出回路
出力により動作開始、リセツトされる構成であ
り、配線抵抗による電圧降下または変圧器のレギ
ユレーシヨンによる入力電圧低下については配慮
されていなかつた。なお、この種の装置として関
連するものには例えば特開昭59−168607号、特開
昭59−172214号がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、電磁石吸引時の連続駆動開始
パルスによるコイル電流により、入力電圧が降下
することについて配慮がなされていなかつた。

すなわち、電磁接触器コイルの電圧印加回路は
第１図に示すように、入力電源電圧をとコイル電
圧定格が異なる場合は変圧器１０１を介し、配線
１０２により操作スイツチ１０４とコイル入力端
子１を接続して成される。今、操作スイツチ１０
４が閉じられ、入力電圧が所定の電圧以上である
と電圧検出回路出力が第１３図Ｃに示す波形の如
くＨレベルとなりコイル電流が流れる。このコイ
ル電流は投入時第４図ａに示す波形の如く流れる
が、これにより該配線１０２の電圧降下、操作ト
ランス１０１のレギユレーシヨンにより第１３図
ｂに示す波形の如くコイル電流の大きさに応じて
入力電圧が低下する。この電圧低下が該電圧検出
回路の所定非励磁電圧以下でになると、第１３図
ｃに示す波形のレベルになる。このときコイル電
流は漸減し、従つて入力電圧も上昇し、再び励磁
可能電圧に戻るため、励磁出力を得るようにな
る。以下非励磁、励磁を繰り返すため、コイル電
流は第１３図ａに示す波形の如く投入時（励磁開
始時）の大電流が連続して流れるためコイル８の
焼損またはスイツチング素子９の熱による破壊が
発生するおそれがあるという問題点があつた。

本発明の目的は、コイル電流が配線抵抗を流れ
ることによる電圧降下または変圧器のレギユレー
シヨンによる１時的な入力電圧の低下に起因する
コイル焼損の防止を図ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的はコイルと、該コイル電流の制御回路
と、前記コイルおよび前記制御回路に直流電源を
供給する電源回路とを備えて成るコイル励磁回路
において、前記制御回路を、該コイルの印加電圧
を検出してその電圧が所定値に達したときコイル
励磁、非励磁出力を発生する電圧検出回路と、該
電圧検出回路に接続されて、電磁接触器投入時は
連続パルスを、保持時には断続パルスを発生する
パルス発生回路と、該断続パルスと該電圧検出回
路出力の論理和により該電圧検出出力を保持する
回路とにより構成し、電磁接触器投入時の連続パ
ルス発生時に入力電圧降下があつても断続パルス
発生へ移行するよう構成することにより、達成さ
れる。

〔作用〕

電源回路は交流電源を整流して安定した直流電
圧をコイルの制御回路に供給する。電圧検出回路
は前記電源回路からコイルに印加された電圧を検
出してその電圧が所定電圧以上であるとき励磁出
力を、所定電圧以下であるとき非励磁出力を発生
する。パルス発生回路は電磁接触器投入時には連
続パルスを保持時には断続パルスを発生し、出力
保持回路は前記断続パルスと前記電圧検出回路出
力の論理和をとることによりその出力を保持す
る。それによつて、連続パルス発生時に入力電圧
降下があつても断続パルス発生へ移行するので、
投入時の大電流がコイルに連続して流れることな
く、コイル焼損することがない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第１２図によ
り説明する。本発明の第１の実施例を第１図〜第
５図により説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における励磁回
路の構成を示すブロツク図である。

本実施例のコイル励磁回路は交流の電源に入力
端子１を介して接続された整流回路２及び電源回
路３と電圧検出回路４に接続された電圧検出回路
出力保持回路５と、保持回路５に接続されたパル
ス発生回路６と、パルス発生回路６に接続され、
その出力に応じてスイツチング素子９を駆動する
駆動回路１０コイル電流を制御するスイツチング
素子９と、スイツチング素子９と直列に接続され
て整流回路２に接続されたコイル８とコイル８に
並列に接続されたホイール回路７より成る。

各回路の具体的構成を第２図により説明する。
第２図において、１は入力端子であり、電源回路
３は一般的なシリーズドロツパもしくはスイツチ
ングによる安定化回路より構成されている。電圧
検出回路４はオープンコレクタ出力を有する比較
器４１を中心に構成され、比較器４１の非反転入
力端子には該整流回路正極及び負極に接続された
抵抗４２とコンデンサ４３の直列接続素子より成
る平滑回路出力を抵抗４４，４５で分圧した値が
入力され、反転入力端子にはツエナダイオード４
６による基準電圧が入力される。電圧検出回路出
力保持回路５は抵抗４２、コンデンサ４３より成
る平滑回路出力に抵抗５１、ダイオード５２，５
４、コンデンサ５６を直列接続し、ダイオード５
２，５４の接続点にダイオード５３のアノードを
接続するとともにダイオード５３のカソードを比
較器４１の出力に接続し、ダイオード５４のカソ
ード及びアノードに各々トランジスタ５７のコレ
クタ、エミツタに接続された抵抗R₁が接続され
ている。さらに抵抗R₁には電源回路出力から抵
抗５５が接続され、トランジスタ５７のベースに
はパルス発生回路６の出力がダイオード５８、抵
抗R₂を介して接続されている。パルス発生回路
６は比較器６１，６３およびコンデンサ６２を中
心とした自励発振回路と、反転入力端子にコンデ
ンサ６２を、非反転入力端子にコンデンサ５６を
接続した比較器６４とから成り、比較器６３，６
４出力とワイヤードアンド接続し、次段の駆動回
路、電圧検出回路出力保持回路へと出力する。駆
動回路１０はMOSFET11とトランジスタ１２を
中心に構成されている。

なお、第２図においてR₂₁〜R₃₅は抵抗器、C₂₁
はコンデンサ、D₂₁〜D₂₅はダイオード、ZD₂₁は
ツエナダイオードである。次にその動作を説明す
る。商用周波の入力交流電圧が入力端子に印加さ
れると整流器２により整流され、平滑回路コンデ
ンサ４３の電流が所定の電圧以下になると抵抗４
４と抵抗４５で分圧された電圧がツエナダイオー
ド４６のツエナ電圧以上になり、比較器４１の出
力が反転する。これにより、コンデンサ４３から
抵抗５１、ダイオード５２、ダイオード５４を介
してコンデンサ５６へ充電電流が流れ、パルス発
生回路から連続したLOWレベル出力があり、遂
次HIGHレベルのデユーテイが大きくなるパルス
が出力され、駆動回路１０により、MOSFET９
が駆動され、コイル８には電磁接触器投入時は大
きな電流が流れ、保持時は小さな電流が流れる。
さらに前記パルス発生回路６の出力でトランジス
タ５７のベース端子を制御する。次に入力電圧が
低下し、所定値以下になると、比較器４１の出力
が反転し、駆動回路１０の動作は停止し、コンデ
ンサ５６の電荷はパルス発生回路６のHIGHレベ
ル出力により、トランジスタ５７、抵抗R₁、ダ
イオード５３、比較器４１の出力を通り放電され
る。

今、投入時、入力電圧低下があつても前記コイ
ル非励磁出力発生の所定電圧以上の場合は、比較
器４１の出力はハイインピーダンスであるため、
トランジスタ５７のベースにHIGHレベル信号が
印加されてもコンデンサ５６は放電されることは
ない。投入時のコイル電流による配線抵抗電圧降
下、変圧器レギユレーシヨン等で、前記所定電圧
以下に入力電圧が低下した場合、比較器４１の出
力が反転しLOWレベルになつても投入時の連続
パルス出力時はトランジスタ５７が非導通である
ためコンデンサ５６は放電せず断続パルス時のみ
トランジスタ５７を介し放電可能となる。一方、
断続パルス発生時は、コイル電流はコア接極時に
発生する逆起電力により減少するため、入力電圧
低下は小さく、比較器４１出力はハイインピーダ
ンス状態のため、コンデンサ５６は放電せず保持
状態パルス駆動へと移行する。駆動パルスとコイ
ル電流の時間的関係を第４、第５図に示す。第４
図中ａの波形はコイル電流、ｂの波形はパルス発
生回路出力をそれぞれ示す。

電源が投入されて、その電圧が所定値以上であ
ると、電圧検出回路４が励磁出力を発生し、これ
によりパルス発生回路６が連続したLOWレベル
の信号を発生してコイル８に投入電流が流れ、ほ
ぼ投入時のコイル電流が減少を始める時刻に順次
HIGHレベルのデユーテイが大きくなる保持パル
スに切換られて最初のパルスが出力される。

保持回路５の動作について第３図、第５図を用
いて詳細に説明すると、保持回路５の主要部は第
３図に示すように構成され、電圧検出回路４の出
力から励磁信号（第５図の波形イのHighレベル
部分）が出力されるとコンデンサ５６が充電され
る（第５図の波形ロ）。コイル電流により第５図
ｂに示すように入力電圧が低下すると電圧検出回
路出力から非励磁信号（第５図の波形イのLOW
レベル部分）が出されるが、パルス発生回路出力
がＬであるためオープンコレクタ出力を有する論
理和素子５７ａの出力はハイインピーダンスであ
り、コンデンサ５６の電荷は放電されない。非励
磁出力によりコイル電流が減少し、入力電圧が復
帰すると再び励磁出力となり、コンデンサ５６は
充電され、以下にこれがくり返されることによ
り、コンデンサ５６の電位が上昇し、パルス動作
へと移行する。第２図の回路からも明らかなよう
に、パルス発生回路のチヨツパ動作への移行およ
びオンデユーテイの変化はコンデンサ５６の電源
により決定される。これにより、コイル電流は第
５図の波形ａに示すように、正常時よりも若干長
い時間流れるが、コイル焼損、スイツチング素子
９の破壊に至るようはるかに短時間でチヨツパ動
作へ移行することができる。

従つて、コイル電流による入力電圧低下があつ
て、それが所定電圧以下に低下しても、コア吸引
によつてコイル電流が減小し、入力電圧が所定電
圧以上に復帰すれば、確実に保持状態パルス駆動
へと移行する。なお、第３図のQ₂₁は反転回路で
ある。本実施例によれば、確実に保持状態パルス
駆動へと移行できるので、コイル焼損することが
ない。又、釈放時は、パルス発生回路出力により
トランジスタ５７を介しコンデンサ５６、抵抗
R₁の放電時定数にほぼ等しい時定数で放電する
ので、抵抗R₁を小さく選定することにより、早
く放電でき、釈放時間を短縮することができる。

本発明の第２の実施例を第６図、第７図により
説明する。

第６図は本発明の第２の実施例を示す回路図で
保持回路５を平滑コンデンサ４３と並列に抵抗５
１とダイオード５４とコンデンサ５６および抵抗
R₃の並列回路を直列接続したものを接続するこ
とにより構成したものでる。

なお、他の部分の構成については第１の実施例
と同様である。本実施例の動作を説明すると、比
較器４１の出力が励磁信号を出力し、コンデンサ
５６が充電開始されると、その後コイル電流によ
る入力電圧降下により比較器４１出力がLOWレ
ベルに反転しても、コンデンサ４３は抵抗R₃で
放電されるのみである。そのため、R₃を吸引時
の電圧減小時間よりもコンデンサ４３の放電時間
が長くなるよう選定することにより、保持状態パ
ルス駆動へと移行することができる。本実施例で
は、コンデンサ４３と抵抗R₃で決まる放電時間
だけ釈放時間が長くなるが、回路構成を簡単にで
きる効果がある。

なお、第７図は本実施例の主要部を示すブロツ
ク図である。

本発明の第３実施例を第８図、第９図により説
明する。

第８図は本発明の第３実施例を示す回路図であ
る。本実施例は、抵抗R₅₁，R₄、コンデンサ５６
で構成される第１の遅延回路と抵抗R₅、ダイオ
ードＤ１、コンデンサＣ１で構成される等での遅
延回路とを備え、それらのコンデンサ５６、Ｃ１
の電圧をダイオードＤ２，Ｄ３でワイヤードOR
接続し、その出力に抵抗R₇を接続し、比較器６
４の非反転入力とし、さらにコンデンサｃ１にト
ランジスタTr１のコレクタ・エミツタ間を並列
接続している。トランジスタTr１のベース端子
にはパルス発生回路６の出力をバツフアＢ１、ダ
イオードＤ４を介して抵抗R₆、コンデンサC₂の
積分回路に供給し、その積分回路の出力を抵抗
R₄₀，R₄₁とで分圧した出力が印加されている。
なお、他の部分の構成については第１の実施例と
同様である。次にその動作を説明する。オープン
コレクタ出力を有する比較器４１が非励磁出力の
ときはコンデンサC₁はダイオードD₅₁を介して接
地されているが、比較器４１が励磁出力を出力す
ると第１、第２の遅延回路が動作開始する。本実
施例ではコンデンサ５６の電流がコンデンサC₂
の電源よりも数倍早く上昇するよう定数選定され
ているため、入力電圧が非励磁所定電圧以下に低
下しない場合は第１の遅延回路が支配的に作用す
る。一方、電圧が所定電圧以下に低下するとコン
デンサ５６は比較器４１の出力により充放電を繰
り返すが、コンデンサC₁の電流は漸増し、第２
の遅延回路が支配的に作用し、保持時はパルス駆
動に移行し、コイル電流は漸減する。このパルス
出力が抵抗R₆、コンデンサC₂により遅延し、ト
ランジスタTr１のベース端子に入力されるが、
トランジスタTr１が導通状態になる時には入力
電圧も正常電圧に復帰しているため、コンデンサ
C₁放電後は第１の遅延回路が以降のパルス駆動
には支配的作用を与える。本実施例では、第２の
遅延回路を備えているため、コイル電流とパルス
駆動開始のタイミングに係らず、確実にパルス駆
動に移行でき、コイル焼損防止ができる。

なお、第９図は本実施例の主要部を示すブロツ
ク図である。

次に、本発明の第４の実施例を第１０図〜第１
２図により説明する。

第１０図、第１１図に示す構成は、スイツチン
グ素子を用いた電磁接触器のコイル励磁回路に係
り、特に該スイツチング素子短絡モード破壊時、
電磁接触器のコイル焼損の回避に好適なコイル焼
損防止回路に係るものである。

スイツチング素子を用いたコイル励磁回路では
コイルに印加される電流をスイツチング素子に供
給するパルスのパルス幅を制御することで過電圧
に対してコイルの保護を図つているが、過大な電
圧が印加されるとスイツチング素子が破壊されて
短絡状態になることがあり、コイルに大電流が流
れて焼損することがある。

このような状態に対する保護として従来の装置
は、実開昭61−9755号に記載のように、入力ライ
ン間接続素子短絡時にヒユーズ溶断するようにな
つていた。又実開昭61−119431号では、半導体ス
イツチグ素子の制御電極に温度依存素子を含んだ
回路を接続するようになつていた。

しかし、従来の装置はスイツチング素子の破壊
時のコイル保護については配慮されていなかつ
た。本実施例は、このような場合にコイルを保護
するよう構成した例である。

本実施例の主要部は駆動回路１０に制御端子が
接続された半導体スイツチング素子９と、スイツ
チング素子９に直列接続されたコイル８と温度ヒ
ユーズ７０より減り、該温度ヒユーズ７０は、ス
イツチング素子９に接触するよう（図示せず）実
装されている。他の構成は第１〜第３のいずれか
の実施例と同様に設けられている。

今、何らかの原因で、スイツチング素子９が制
御不能となり、主電極が短絡状態となるような破
壊が生じた場合、又は駆動回路１０がスイツチン
グ素子９を連続通電するような信号を出す故障が
生じた場合、コイル８、温度ヒユーズ７０、スイ
ツチング素子９に連続電流が流れて、スイツチン
グ素子９の温度が上昇し、温度ヒユーズ７０の溶
断温度以上になると温度ヒユーズ７０が溶断しコ
イル電流が遮断される。通常、半導体スイツチン
グ素子９の熱時定数はコイル８のそれより充分に
小さいため、コイル焼損を防止することができ
る。

第１１図は本実施例の１変形例を示したもの
で、その構成は、コイル８とヒユーズ抵抗７１と
スイツチング素子９が直列接続されたものであ
る。本変形例の動作を説明するとスイツチング素
子９が連続通電状態になると第１２図に示すよう
に正常な保持状態（第１２図の破線）に比べ10倍
以上の電流（第１２図の実線）が流れるためヒユ
ーズ抵抗７１が溶断し、コイル電流を遮断する。
本変形例によれば、コイル電流の大きさによりコ
イル電流を遮断できるので、実装の自由度が大き
いとともに確実なコイル焼損防止することができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、吸引時のコイル電流により、
配線抵抗電圧降下或いは変圧器のレギユーシヨン
のため入力電圧降下があつても、確実にパルス駆
動へ移行するため、コイル焼損を防止する効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における電磁接
触器のコイル励磁回路の構成を示すブロツク図、
第２図は本実施例の具体的な回路の１例を示す回
路図、第３図は本実施例の主要部の構成を示すブ
ロツク図、第４図は本実施例における正常時の波
形図で同図ａはコイル電流波形、同図ｂはパルス
発生回路出力をそれぞれ示す波形図、第５図は本
実施例において、電圧変動がある場合の波形図で
同図ａはコイル電流、同図ｂは入力電圧、同図イ
は電圧検出回路の励磁出力、同図ロはコンデンサ
５６の充電電圧、同図ハはパルス発生回路出力を
それぞれ示す波形図、第６図、第７図はそれぞれ
本発明の第２の実施例の主要部を示す回路図およ
びブロツク図、第８図、第９図はそれぞれ本発明
の第３の実施例の主要部を示す回路図およびブロ
ツク図、第１０図は本発明の第４実施例の主要部
を示すブロツク図、第１１図は本実施例の１変形
例の主要部を示すブロツク図、第１２図は本実施
例におけるコイル電流の波形を示す波形図、第１
３図は従来例のコイル励磁回路の波形図で、同図
ａはコイル電流を、同図ｂは入力電圧を、同図ｃ
は電圧検出回路の出力をそれぞれ示す波形図であ
る。 ２…整流回路、３…電源回路、４…電圧検出回
路、５…保持回路、６…パルス発生回路、８…コ
イル、９…スイツチング素子、１０…駆動回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電磁接触器の直流励磁されるコイルの電流を
   制御するよう構成された電磁接触器のコイル励磁
   回路において、前記コイルに印加される電圧を検
   出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路の出力
   を保持する保持回路と、前記コイルの励磁を制御
   するパルスを発生するパルス発生回路と、該パル
   ス発生回路および前記電圧検出回路の出力に基い
   て前記コイルに直列に接続されたスイツチング素
   子を駆動する駆動回路と、前記電圧検出回路、保
   持回路、パルス発生回路、駆動回路およびコイル
   のそれぞれに直流電源を供給する電源回路とを備
   え、前記電圧検出回路は前記コイルの印加電圧が
   所定値に達しないときは非励磁出力を前記駆動回
   路に供給するとともに前記コイルの印加電圧が所
   定値以上のときには励磁出力を前記保持回路を介
   して前記パルス発生回路に供給するよう構成さ
   れ、前記パルス発生回路は前記電圧検出回路の励
   磁出力発生時に前記コイルの投入パルスおよび保
   持パルスを発生するよう構成され、前記保持回路
   は前記電圧検出回路の励磁出力と前記パルス発生
   回路の出力の論理和により前記電圧検出回路の出
   力を保持するよう構成されたことを特徴とする電
   磁接触器のコイル励磁回路。