JPH09180615A - 電磁スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コイル電流から接点の実際位置を検出する手段
を備えた電磁スイッチを提供すること。 【解決手段】１組の接点22,26,46,48 を開閉する電磁ス
イッチ10が、コイル電流を監視するマイクロプロセッサ
76を備え、可動接点46,48 を担持している電機子40が空
気ギャップで電磁石30のコア36から離れている接点の開
放位置と、電機子40がコア36に当接している閉鎖位置と
の間でコイル31のインダクタンスが大きく変化する現象
を利用する。交流コイル31の場合、コイル電流が公称開
放接点値の約半分より低いとき、接点が閉じ、コイル電
流が電流レギュレータ108 によって閉鎖値及び保持値ま
で調整される直流コイル31の場合、コイル電流が測定さ
れ、次に電流レギュレータを一定期間オフにして、その
間に電流を再循環させる。所定時間後、コイル電流を再
度測定し、コイル電流の第２値が初期値の約半分より低
いとき、接点を開き、そうでない場合は接点が閉じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流または直流コ
イルを備えた電磁スイッチにおける接点位置の検出、特
に接触器、モータスタータ及びモータコントローラに使
用されるそのようなスイッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】負荷の励磁を制御するために電力配給シ
ステムに使用されるスイッチは、一般的に電力用導体の
接点を開閉するために電磁石を備えている。そのような
スイッチは接触器として知られている。多くの場合、接
触器は、過負荷状態に応答して接触器の電磁石を消勢す
ることによって接点を開く過負荷リレーと組み合わされ
ている。接触器と過負荷リレーのそのように組み合わせ
は、モータスタータまたはモータコントローラとして知
られている。

【０００３】接触器の電磁石は透磁性コアを備えて、そ
れにコイルが巻装されている。コイルの励磁によって発
生する磁束が、可動接点を担持している電機子をコアの
方へ引き付けることによって、可動接点が固定接点と係
合して負荷回路を閉じる。特定の接触圧力を維持し、接
点磨耗に合わせて調節するため、主接点が閉じる時に接
点ばねが電機子をオーバトラベルさせる。

【０００４】コイルが消勢された時、キックアウトばね
が電機子をコアから離れる方向へ付勢して主接点を開放
する。もちろん、コイルの励磁コマンドは、接点が閉じ
ていることを間接的に表示するものである。また、負荷
回路を流れている電流を過負荷リレーが検出すること
は、接点が閉じていることを示す。しかし、接触器の主
接点の実際位置を独立的に表示することが望ましい場合
がある。

【０００５】一般的に、この表示は、電機子で駆動され
る補助接点によって行われる。別の機械的接点組を必要
とするのに加えて、さらなる配線や追加の制御入力も必
要である。モータを２方向の各々に回転するように励起
するために個別のスタータが必要な反転器の場合や、モ
ータの低速コイル及び高速コイルを励磁するために個別
のスタータが必要な２速度モータではこの負担が複合化
する。

【０００６】接触器またはモータスタータによって制御
されている配電装置における電力の形式には関係なく、
交流または直流のいずれのコイルも接触器の電磁石に使
用することができる。いずれの場合も、最初は電機子の
慣性、エアギャップ内での損失及び電機子を開放状態に
保持するばね力に打ち勝つために大きなコイル電流が必
要である。接点が一旦閉じれば、低電流で接点を閉鎖位
置に十分維持することができる。これは、接点の閉鎖に
よって電機子がコアと接触し、それによって電磁石の磁
気回路内のギャップが無くなるからである。磁気回路の
磁気抵抗がこのように減少することで、接点を閉鎖状態
に保持するために必要な電流レベルが低くなる。電力消
費量を最小限に抑えてコイルの過熱を回避するために保
持用のコイル電流を減少させることは実用面で好まし
い。

【０００７】直流コイルの場合、閉鎖及び保持電流の設
定及び維持を行うためにスプリットコイル及び外部スイ
ッチまたは電流レギュレータが使用されている。交流コ
イルの場合、電機子がコイルに着座することによるコイ
ルのインダクタンスの増加によって自動的に電流が調整
されるので、独立した調整は不必要である。

【０００８】実際の接点位置を確実に表示する接触器ま
たはモータスタータ等の改良型電磁スイッチが必要とさ
れている。それに関連して、補助接点や付属配線を必要
としないそのような改良型電磁スイッチも必要とされて
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような事情に基づ
いて、本発明は、交流及び直流作動形の両コイルのコイ
ル電流から接点の実際位置を検出する手段を備えた電磁
スイッチを提供することを目的としている。本発明は、
電機子がコアに着座し、同時に主接点を閉じることで、
磁気回路の電機子とコアとの間のギャップが無くなった
時にスイッチ内の電磁石のコイルのインダクタンスが極
めて大幅な増加を示すという原理に基づいている。さら
に、電機子とコアとの間のギャップは非常に小さくて
も、コイルインダクタンスを大きく減少させるため、接
点位置だけでなく接触圧力の大きさもコイルのインダク
タンスから決定することができる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、コイル
インダクタンス、従って接点の位置の決定は、コイル電
流の測定によって行われる。一定電圧をコイルに印加し
ている時、電機子がコアに着座することによるインダク
タンスの増加によって電流が低下する。低温及び高温コ
イル間では抵抗が２：１の割合になり、これもコイル電
流に影響することが確認されている。しかし、交流コイ
ルの場合、閉鎖時と開放時との間ではコイルのインダク
タンスが約６：１の割合になる。このため、インダクタ
ンスがコイルのインピーダンスを支配し、交流コイル電
流が基準値より高いか低いかを決定することによって、
接点が閉じているか開放しているかを決定することがで
きる。

【００１１】直流コイルの場合、電流がコイルのインダ
クタンスではなくレギュレータで調整されるので、コイ
ル電流を測定した後、一定時間にわたって電流を遮断す
る。この時間中にコイル内の電流がフライバックダイオ
ード等を再循環する。この期間の持続時間は、保持電流
がドロップアウトの閾値より低い値まで減衰するために
必要な時間より短くなるように選択される。

【００１２】本発明の好適な実施の形態では、この期間
がコイルの１低温時定数として選択される。一般的に、
電流は１閉鎖時定数中にその初期値の約８７％まで減衰
する。通常はドロップアウト電流の２倍の保持電流を与
えて、１低温時定数中の直流コイル電流の減衰がコイル
のドロップアウトに必要な減少より相当に小さくなるよ
うにする。

【００１３】特に、本発明は、次の構成を有する電磁ス
イッチを開示するものであり、このスイッチは、固定接
点及び可動接点を有する１組の分離形接点と、コア、コ
イル及び可動接点を担持している電機子を備えて分離形
接点を開閉させる電磁石と、コアを励磁することによっ
てコイル電流を発生して電機子をコアに向けて閉鎖位置
へ引き付けることによって可動接点を固定接点と接触さ
せ、それによって分離形接点を閉じる手段と、電機子を
コアから離れる方向に、コアと電機子との間にギャップ
が生じる開放位置へ押し付ける付勢手段とを備えてお
り、コイルは、電機子が開放位置にある時に第１インダ
クタンスを有し、電機子が閉鎖位置にある時に第２イン
ダクタンスを有している。この電磁スイッチは、さら
に、第１インダクタンス及び第２インダクタンスの影響
を受けるコイル電流の関数として電機子位置を、従って
接点位置を表す位置信号を発生する位置表示手段を有し
ている。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態を、添
付の図面を参照しながら以下に説明する。

【００１５】本発明は、特にモータスタータに適用さ
れ、それに関して説明する。しかし、本発明は他の用途
に使用される電磁スイッチにおいても接点の位置を決定
するために幅広く適用できることは、当業者には理解さ
れるであろう。

【００１６】図１及び図２には、三相電気接触器または
コントローラ１０が示されている。この接触器は、機械
的には米国特許第 4,980,794号に記載されている形式の
ものであり、この特許は参考として本説明に含まれる。

【００１７】説明をわかりやすくするため、３極のうち
の１つだけの構造特徴を説明するが、他の２極も同様で
あることを理解されたい。接触器１０は、ガラス／ナイ
ロン合成物等の適当な電気絶縁材料からなるハウジング
１２を有しており、その上に電気負荷端子１４，１６が
配置されて、接触器１０で整備、制御すべき電気装置、
回路またはシステムと相互接続できるようにしている。

【００１８】このようなシステムが一例として図３に概
略的に示されている。端子１４，１６は、それぞれ前述
のような１組の三相電気端子の一部を形成している。端
子１４，１６は離設されて、それぞれ内部でハウジング
１２の中央領域内へ延出した導体２０，２４で相互接続
されている。導体２０，２４の端部にそれぞれ適当な固
定接点２２，２６が設けられている。接点２２，２６間
の接続によって、端子１４，１６間が回路接続し、接触
器１０が電流を流すことができるようになる。

【００１９】別個に製造されたコイル制御板２８をハウ
ジング１２内に固定することができる。このコイル制御
板２８上には、コイルアセンブリまたはソレノイドアセ
ンブリ（電磁石）３０が配置され、それには電気コイル
またはソレノイド３１をその一部として配置することが
できる。コイル制御板２８から離れた位置でコイルアセ
ンブリ３０の一端部を形成しているばね受け３２上に、
キックアウトばね３４の一端部が固定されている。キッ
クアウトばね（付勢手段）３４の他端部は、キャリヤ４
２の移動によってその底部分４２Ａがばね３４をピック
アップしてそれをばね受け３２に押し付けるまで、ベー
ス１２の部分１２Ａに当接している。これは、図２の平
面外の平面上で生じる。ばね３４は電機子４０に巻装さ
れており、図２の平面に入るキャリヤ４２の寸法がばね
３４の直径よりも大きいため、ばねが底部分４２Ａでピ
ックアップされる。

【００２０】固定磁石または磁化材料スラグ（コア）３
６が、コイルアセンブリ３０のソレノイドまたはコイル
３１と半径方向に整合したチャネル３８内に配置された
コアを形成している。固定磁石３６から軸方向に変位し
た位置で同じチャネル３８内に磁気電機子すなわち磁束
伝達部材４０が配置されており、これはチャネル３８内
を固定磁石３６に対して長手方向（軸方向）に移動可能
である。固定磁石３６から離れた方の電機子４０の端部
に、長手方向に延出する電気絶縁接点キャリヤ４２が設
けられており、それに導電性接点ブリッジ４４が配置さ
れている。

【００２１】接点ブリッジ４４の一方の半径方向アーム
に可動接点４６が配置され、他方の半径方向アームに可
動接点４８が配置されている。もちろん、３極接触器に
はそのような接点が３組設けられていることを思い出す
必要がある。接触器１０が閉じる時、接点４６が接点２
２と係合し（２２−４６）、接点４８が接点２６と係合
（２６−４８）することによって、端子１４と端子１６
との間で内部回路が閉じる。反対に、接点４６が接点２
２から離れ、接点４８が接点２６から離れた時、端子１
４と端子１６との間の内部回路が開く。開路位置が図２
に示されている。

【００２２】端子１４，１６間において内部を流れる電
流を安全に遮断する部分包囲形容積を与えるため、接点
ブリッジ４４及び端子（分離形接点）２２、２６、４６
及び４８を包囲するアークボックス５０が設けられてい
る。アークボックス５０の中央に設けられたリセス５２
にキャリヤ４２のクロスバー５４がはめ込まれて、図２
に示されているように横方向（半径方向）に移動できな
いように拘束されているが、上記チャネル３８の中心線
３８Ａの長手方向（軸方向）には移動または摺動自在で
ある。接点ブリッジ４４は、接点ばね５６の作用でキャ
リヤ４２内に保持されている。

【００２３】接点ばね５６が圧縮されることによって、
接点２２−４６及び２６−４８が当接すなわち回路が閉
じた後でもキャリヤ４２をコア３６に向けて移動させる
ことができる。接点ばね５６をさらに圧縮させることに
よって、閉鎖接点２２−４６及び２６−４８に加わる圧
力が大きく増加して、端子１４，１６間の内部回路の電
流容量が増加し、また接点が大きく磨耗した後でも接点
を当接すなわち「通電」位置に入れることができる自動
調節機能が得られる。磁石３６と可動電機子４０との間
の長手方向領域に設けられたエアギャップ５８内には、
コイル３１の励磁時に磁束が存在する。

【００２４】端子ブロックＪ１の外部接続端子をコイル
制御板２８上に配置して、特に制御板２８上の印刷回路
経路または他の導体でコイルまたはソレノイド３１と相
互接続させてもよい。例えば、外部接続端子ブロックＪ
１に得られる接点閉鎖信号に応答して端子ブロックＪ１
の外部接続端子に与えられる電力によってコイルまたは
ソレノイド３１が励磁されることにより、固定磁石また
はコア３６、エアギャップ５８及び電機子４０を通る磁
束路が発生する。

【００２５】公知のように、そのような状態は電機子４
０をチャネル３８内で長手方向に移動させて、エアギャ
ップ５８を短くするか、無くそうとし、最終的に磁石ま
たはコア３６に当接する。この移動は、移動の初期段階
ではキックアウトばね３４の圧縮力に対抗して、すなわ
ちそれの抵抗を受けて行われ、電機子４０の移動行程の
後半で接点２２−４６及び２６−４８が当接した後は、
さらに接点ばね５６の圧縮力の抵抗を受ける。

【００２６】接触器１０のハウジング１２内には、過負
荷リレー印刷回路板またはカード６０も設けられてお
り、これに電流／電圧トランスジューサまたは変圧器６
２が配置されている（図２には１つだけ６２Ｂが示され
ている）。本発明の、過負荷リレー回路板６０を用いた
実施の形態では、導体２４が電流変圧器またはトランス
ジューサ６２Ｂのトロイダル開口６２Ｔを通って延出し
て、電流感知変圧器の一次側を形成することができる。

【００２７】図３は、三相電源６８で三相導体７０、７
２及び７４を介して励起されるモータ６６の制御にモー
タスタータ１０を適用した例を示している。これらの導
体を介してモータ６６へ送られる電力は、接触器ＭＡ、
ＭＢ、ＭＣによって制御され、これらはコイル制御板２
８上のコイル３１によって作動する。過負荷リレー回路
板６０上の電流変圧器６２Ａ、６２Ｂ及び６２Ｃが、モ
ータ６６の相電流を監視する。端子ブロックＪ１がコイ
ル制御板２８上に示されており、その端子が「Ｃ」、
「Ｅ」、「Ｐ」、「３」及び「Ｒ」の符号で示されてい
る。これらの符号は、それぞれ「共通」、「交流電
力」、「運転許可／禁止」、「始動要求」及び「リセッ
ト」の機能または接続を表す。

【００２８】過負荷リレー回路板６０は、比較手段及び
位置信号発生手段としてのマイクロプロセッサ７６を備
えており、これはモータ６６のための過電流保護を含む
多数の機能を実行する。これに関連して説明すると、マ
イクロプロセッサ７６は、モータに供給される電流の二
乗を積分する。公知のように、このＩ² t 特性はモータ
の加熱を表す。マイクロプロセッサ７６はまた、コイル
３１の励磁を制御する。Ｉ² t の値がトリップ限界に達
すると、マイクロプロセッサ７６はコイル３１の励磁を
終了する。次に、キックアウトばね３４が分離形接点を
開いて、モータを電源から切り離す。

【００２９】電力は、変圧器７８によってコイル制御板
２８及び過負荷リレー回路板６０へ送られ、例えば、変
圧器７８の一次巻線は線７２および７４に接続されてい
る。変圧器７８の二次巻線は、端子ブロックＪ１の
「Ｃ」及び「Ｅ」端子に接続されている。変圧器７８の
二次巻線の一方側を常時閉のストップ押しボタンの一方
側及び常時開のリセット押しボタンの一方側に接続する
ことができる。ストップ押しボタンの他方側は、端子ブ
ロックＪ１の「Ｐ」入力端子と常時開のスタート押しボ
タンの一方側とに接続されている。常時開のスタート押
しボタンの他方側は端子ブロックＪ１の「３」入力端子
に接続されている。リセット押しボタンの他方側は端子
ブロックＪ１のリセット端子Ｒに接続されている。これ
らの押しボタンは、公知のように操作されて制御情報を
過負荷リレー６０内の制御板２８へ送ることができる。

【００３０】図４は、接触器のコイル３１が交流電源で
励磁される装置に本発明を適用した例を示している。コ
イル３１は、トライアック８０及び電流感知抵抗器８２
を介して１２０ボルト交流電源に接続されている。トラ
イアック８０は、トライアックのゲートに接続されたト
ランジスタ８４によってオンになる。トランジスタ８４
は、トランジスタ８４へベースドライブ電流を加えるマ
イクロプロセッサ７６によって制御される。マイクロプ
ロセッサの起動時には、プルダウン抵抗器８６がトラン
ジスタ８４のオンを阻止する。抵抗器８８がトランジス
タ８４を流れる電流を制限し、コンデンサ９０がトライ
アックのゲートを過渡電圧から保護する。抵抗器９２が
コンデンサ９０用の放電路を形成している。

【００３１】コイル電流の振幅の値が、電流感知抵抗器
８２によってベース付勢が決定されるトランジスタ（信
号発生手段）９４を含むフィードバック回路（コイル電
流を測定する手段）９３によってマイクロプロセッサ７
６へフィードバックされる。トランジスタ９４がオフの
時、プルアップ抵抗器９６が５ボルト信号をリード線９
７でマイクロプロセッサへ送る。トランジスタ９４がオ
ンの時、マイクロプロセッサへの入力が低になる。もち
ろん、コイル３１に印加される交流電圧の負の半サイク
ル中は、トランジスタ９４はオフになる付勢を受ける。
正の半サイクル中は、電機子がコアから分離し、従って
インダクタンスが低い時、正の半サイクル全体でトラン
ジスタ９４がオンになり、電機子が着座してインダクタ
ンスが高い時、正の半サイクルの約半分だけがオンにな
るように付勢が掛けられる。このため、マイクロプロセ
ッサ７６に加えられる信号は、接点が開いている時には
５０％のデューティサイクルであり、接点が閉じている
時には約２５％のデューティサイクルになる。

【００３２】前述したように、電機子が着座して接点が
閉じている時からそれがコアから分離して接点が開いて
いる時までのコイルのインダクタンスの変化は、コイル
の抵抗に加えられる温度の作用よりはるかに大きい。そ
れはまた、トランジスタ９４の接合部に加えられる温度
の作用よりはるかに大きいので、トランジスタ９４によ
ってマイクロプロセッサ７６に加えられる信号の５０％
のデューティサイクルは、接点が開いていることを表す
か、電機子が完全には着座しておらず、従って接触圧力
が所望値ではないことを表す。また、電流フィードバッ
ク信号の２５％のデューティサイクルは、電機子が完全
に着座しており、従って接点が十分な圧力で閉じている
ことを表す。電流測定は正確である必要はないので、信
号をマイクロプロセッサに入力するために従来型アナロ
グ／デジタルコンバータを必要としないで、この簡単な
構造によって接点位置の表示としてコイル電流を適切に
測定することができる。

【００３３】電流感知抵抗器８２の電圧は、抵抗８３を
介してトランジスタ９４のベースに印加される。さらに
第２抵抗器８５も、トランジスタ９４のベース及びマイ
クロプロセッサ７６の出力部８７に接続されている。出
力部８７が低インピーダンスに設定された時、抵抗器８
５は抵抗器８３と協働して電圧分割器８９を形成して、
トランジスタ９４で発生する信号のデューティサイクル
を調節する。出力部８７のインピーダンスが高い時、ト
ランジスタ９４のベースドライブは抵抗器８５の影響を
受けない。トランジスタ９４に加わる付勢を選択可能に
するこの特徴によって、異なったコイルを考慮したり、
温度調節に使用することができるようになる。

【００３４】図４の回路は、別の診断を行うこともでき
る。マイクロプロセッサ７６がトランジスタ８４をオフ
にしたが、電流がまだコイルを流れていることがフィー
ドバック信号からわかった場合、これはトライアック８
０が故障していることを表す。さらに、トライアックが
オフで、電流フィードバック信号がないが、電流が主導
体を通ってモータへ流れていることを電流変圧器が感知
した場合、これは接点が溶着して閉じていることを表
す。ダイオード９８が、電流感知抵抗器８２の電力を制
限すると共に、トランジスタ９４を過電流から保護す
る。コンデンサ１０２及び抵抗器１０４によって形成さ
れた従来型の緩衝器がトライアック８０を保護する。

【００３５】図５は、コイル３１が直流コイルであるス
イッチに本発明を適用した例である。コイル３１へ送ら
れる直流電力は、ダイオードブリッジ１０６によって１
２０ボルト交流制御電圧から引き出される。電流レギュ
レータ１０８が、コイル３１を流れる直流電流を電界効
果トランジスタ１１０によって制御する。電流感知抵抗
器１１２が電流フィードバック信号を電流レギュレータ
１０８へ送る。

【００３６】前述したように、電機子の移動及び接点の
閉鎖を開始するためには、大きい閉鎖電流がコイル３１
に加えられる。接点が閉じれば、低減した保持電流がコ
イルへ供給される。電流が選択可能な閾値より高いか低
いかを表すために、抵抗器１１２を流れる電流が交流コ
イルについて図４に示されているものと同様な回路で電
流レギュレータに入力される。この電流レギュレータ１
０８とトライアック８０は、コイル３１を励磁すること
によってコイル電流を発生して、電機子４０をコア３６
に向けて分離形接点が閉じる閉鎖位置へ引き付ける励磁
手段を構成する。

【００３７】直流コイルを流れる電流は、交流励磁コイ
ルの場合のようにコイルの固有インダクタンスではなく
電流レギュレータ１０８によって設定されるので、コイ
ル３１のインダクタンスを、従って接点の位置を決定す
るために別の技術が用いられる。従来のように直流コイ
ル３１の分路としてフライバックダイオード１１４が設
けられている。

【００３８】電流レギュレータは、直流パルスの、ブリ
ッジ１０６によってコイル３１へ送られる部分をゲート
制御することによってコイルへ送られる電流を制御す
る。実施例では、電流レギュレータ１０８が供給電圧の
６０Ｈｚより相当に高い周波数で電界効果トランジスタ
１１０のデューティサイクルを調整する。保持中に与え
られるデューティサイクルは、接点を閉鎖状態に保持す
るために必要な電流の約２倍を十分に与えることができ
る。

【００３９】接点の位置について決定を行う時、マイク
ロプロセッサは電流感知抵抗器１１２の電圧で表される
コイル電流を読み取る。次に、マイクロプロセッサは、
電界効果トランジスタ１１０を所定期間だけオフにする
ようにリード線１１６を介して電流レギュレータに命令
する。電界効果トランジスタ１１０がオフの場合、コイ
ル内の電流は、フライバックダイオード１１４を通って
循環する。このループ内の電流の減衰率は、コイル３１
の抵抗及びそのインダクタンスによって決まる。

【００４０】前述したように、電機子がコアに着座して
接点が閉じている時と、電機子とコアとの間にギャップ
があり、従って接点が開いている時との間のインダクタ
ンスの違いは、コイル３１の高温及び低温抵抗間の違い
よりはるかに大きい。このように、コイルのインピーダ
ンスはインダクタンスによって支配され、従ってインダ
クタンスの変化は電流の減衰率に反映される。電流レギ
ュレータをオフにする期間より短い所定の時間長さの終
了時に電流を再び測定する。

【００４１】本発明の実施例では、この時間長さが１開
放低温コイル時定数である。コイル３１が閉じている場
合、それが高温でも低温であっても、コイル電流は初期
電流の５０％より大きくなる。コイルが開いている場
合、電流は初期電流の約３３％程度になる。このため、
電流を測定すれば、接点の位置がわかる。保持電流は一
般的に電機子のドロップアウトを防止するために必要な
電流の２倍であるので、この技法によって閉鎖接点のド
ロップアウトを生じることはない。一般的に、接点が閉
じている場合、コイルの１開放低温時定数内での電流の
減衰率はそれの初期値の約８７％にすぎない。このた
め、第２測定の後にコイルへの閉鎖電流の供給を再開す
ることで、閉鎖接点は閉鎖状態のままになる。

【００４２】図６は、上記のように直流コイルを備えた
スイッチにおいて接点の位置を決定するためにマイクロ
プロセッサ７６が使用する適当なルーチン１１８のフロ
ーチャートである。

【００４３】まず、段階１２０でコイル電流の初期値Ｉ
_t0を測定する。次に、段階１２２で電流レギュレータを
オフにする。段階１２４において、コイルの１開放低温
時定数後にコイル電流の第２測定値Ｉ_t1を測定する。電
流の第２値Ｉ_t1が電流の初期値Ｉ_t0の５０％より大きい
ことが段階１２６で決定された場合、マイクロプロセッ
サは段階１２８でコイル閉鎖位置信号を発生し、そうで
ない場合は段階１３０でコイル開放位置信号を発生す
る。

【００４４】以上説明したことから明らかなように、本
発明は、１組の接点を開閉する電磁スイッチが、接点の
状態を決定するためにコイル電流を監視するマイクロプ
ロセッサを備え、可動接点を担持している電機子が空気
ギャップで電磁石のコアから離れている接点の開放位置
と、電機子がコアに当接している閉鎖位置との間でスイ
ッチコイルのインダクタンスが大きく変化する現象を利
用する。

【００４５】接点の閉鎖によるインダクタンスの増加が
電流を自動的に保持値まで減少させる自動制限的である
交流励磁コイルの場合、コイル電流が公称開放接点値の
約半分より低いとき、接点が閉じ、コイル電流が電流レ
ギュレータによって閉鎖値及び保持値まで調整される直
流コイルの場合、コイル電流が測定され、次に電流レギ
ュレータを一定期間オフにして、その間に電流をコイル
の前後に接続されたフライバックダイオード内を再循環
させる。所定時間後、コイル電流を再度測定し、コイル
電流の第２値が初期値の約半分より低いとき、接点を開
き、そうでない場合は接点が閉じる。

【００４６】本発明の特定の実施例を詳細に説明してき
たが、開示内容の教示全体を考慮に入れてこれらの詳細
の様々な変更を開発できることは当業者には理解される
であろう。従って、開示されている特定の構造は説明の
ためのものであって、添付の請求項及びその同等物によ
って定められる本発明の範囲を制限することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を組み込んだモータスタータの斜視図で
ある。

【図２】図１のモータスタータの縦断面図である。

【図３】モータを制御するように接続された図１及び図
２のモータスタータの、一部ブロックで示した概略回路
図である。

【図４】交流制御コイルに接続して使用する本発明の１
つの実施例の、一部ブロックで示した概略回路図であ
る。

【図５】直流制御コイルに接続して使用する本発明の第
２実施例の、一部ブロックで示した概略回路図である。

【図６】発明を実施する際に使用されるルーチンのフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

２２、２６ 固定接点 ４６、４８ 可動接点 ３０ コイルアセンブリ（電磁石） ３１ コイル ３４ キックアウトばね ３６ コア ４０ 電機子 ７８ 変圧器 ８０ トライアック ９３ フィードバック回路 １０８ 電流レギュレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジョン ハーマン ブレイクリー アメリカ合衆国 ノースカロライナ 28803 アシェヴィレ ジーン ドライブ 27

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定接点構造(22,26) と、閉鎖位置及び
   開放位置を備えた可動接点構造(46,48) とを有する分離
   形接点(22,26,46,48) と、 コイル(31)、このコイルと組み合わされたコア(36)、及
   び前記可動接点構造(46,48) を担持している電機子(40)
   を備えて、前記分離形接点を開閉させる電磁石(30)と、 前記コイルを励磁することによってコイル電流を発生し
   て、前記電機子を前記コアに向けて前記分離形接点が閉
   じる閉鎖位置へ引き付ける励磁手段(80,108)と、 前記電機子(40)を前記コア(36)から離れる方向に、前記
   接点(22,26,46,48) が開く開放位置へ押し付けることに
   よって前記コアと電機子との間にギャップを形成する付
   勢手段(34)とを有しており、 前記コイル(31)は、前記電機子(40)が前記開放位置にあ
   る時に第１インダクタンスを有し、前記電機子(40)が前
   記閉鎖位置にある時に第２インダクタンスを有するよう
   になっており、 さらに、コイル電流を監視して、前記第１インダクタン
   ス及び前記第２インダクタンスによって影響を受ける前
   記コイル電流の関数として電機子位置、従って接点位置
   を表す位置信号を発生する位置表示手段(76,93,118) を
   有することを特徴とする電磁スイッチ。
2. 【請求項２】 前記コイル(31)は交流コイルからなり、
   前記励磁手段(80)は前記交流コイルに交流電圧を印加
   し、 前記位置表示手段(76,93) は、コイル電流を測定する手
   段(93)と、前記コイル電流を閾値と比較する手段(76)を
   有しており、この比較手段は、コイル電流が前記閾値よ
   り低い時に前記分離形接点が閉じていることを表す位置
   信号を発生し、かつ、前記コイル電流が前記閾値より高
   い時に前記分離形接点が開放されることを特徴としてい
   る請求項１に記載の電磁スイッチ。
3. 【請求項３】 前記比較手段(76)は、コイル電流を接点
   組が開放している時のコイル電流の公称値の約半分程度
   である閾値と比較する手段を有していることを特徴とす
   る請求項２に記載の電磁スイッチ。
4. 【請求項４】 コイル電流を測定する手段(93)は、コイ
   ル電流振幅の関数であるデューティサイクルのデジタル
   信号を発生する信号発生手段(94)と、前記デューティサ
   イクルを測定する手段(97)とを有していることを特徴と
   する請求項２に記載の電磁スイッチ。
5. 【請求項５】 コイル電流を測定する手段(93)は、前記
   コイル電流振幅に応じて前記デジタル信号のデューティ
   サイクルを調節するために前記信号発生手段(94)に付勢
   を加える手段(89)を設けていることを特徴とする請求項
   ４に記載の電磁スイッチ。
6. 【請求項６】 コイル電流を測定する手段(93)は、温度
   を調節する手段(89)を有していることを特徴とする請求
   項２に記載の電磁スイッチ。
7. 【請求項７】 コイル電流を測定する手段(93)は、異な
   ったコイルに合わせるためにコイル電流の測定値を調節
   する手段(89)を有していることを特徴とする請求項２に
   記載の電磁スイッチ。
8. 【請求項８】 前記コイル(31)は直流励磁コイルであ
   り、前記励磁手段は、前記直流コイルに調整直流電流を
   与える手段(108) と、前記コイル電流を再循環させる再
   循環手段(114) とを有しており、 前記位置表示手段(118) は、前記直流コイルへ送る前記
   調整直流電流を第１期間だけ遮断する手段(122) と、前
   記第１期間の開始時に前記コイル電流の第１値を測定
   し、前記第１期間より短い所定時間後に前記コイル電流
   の第２値を測定する手段(120,124) とを有しており、さ
   らに、前記位置表示手段(118) は、コイル電流の第２値
   が第１値の所定割合以上である時に前記接点が閉じてい
   ることを表示し、また、それ以外の場合は前記分離形接
   点が開放していることを表示する位置信号を発生するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の電磁スイッチ。
9. 【請求項９】 前記直流コイルへ送る調整直流電流を第
   １期間だけ遮断する手段(122) は、前記直流コイルの約
   １低温開放時定数の間だけ前記調整直流電流を遮断する
   手段を有していることを特徴とする請求項４に記載の電
   磁スイッチ。
10. 【請求項１０】 前記位置信号を発生する手段(118)
    は、前記選択割合を約５０％に設定する手段を有してい
    ることを特徴とする請求項５に記載の電磁スイッチ。