JPS609024A - 電磁石装置のコイル駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電磁開閉器等に用いる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、低騒音で動作時間および釈放時間が短か
いことが望まれる。

〔従来技術とその問題点〕

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圧を直
接電磁石のコイルに印加するものであシ、１は単相交流
電源、２はスイッチ、３は電磁石のコイルである。今ス
イッチ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には大きなラノシ
ー電流が流れ、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
ンダクタンスが犬きくなシ、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
動鉄心のりなシを防ぐためにシェーディングコイルが使
用されるが、完全なる脈動を避けることはできず、可動
鉄心の騒音が太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
シス損及びシェーディ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着
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シ、４はダイオードブリ
ッジ回路からなる全波整流器、５は可動鉄心の吸着完了
後に切換わりかり可動鉄心に連動した常時閉接点、６は
経済抵抗である。との装置はスイッチ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に大きなラッシ
ュ電流が流れて可動鉄心が吸引され、この可動鉄心の吸
着時に閉接点５が開放して経済抵抗６がコイル３に直列
に４Ｉｌｉ人され、可動鉄心の吸着後にコイル３には可
動鉄ノｂ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にょる銅損により電
力が消費される。また、この経済抵抗６は発熱を伴ない
。このために経済抵抗は一般に電磁石の外部に９けられ
る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によシ第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）。

ところで前記第２図および第３図に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Ｋ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シこれにょｐ再び接点
５が閉じて鉄心の吸引が開始されというような反復動作
が繰シ返えされる。従って、機構の摩耗。

接点の消耗、異物の浸入等により常時閉接点５がｂ接点
機能を果さなくなっ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ッチ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
時間が長くなシ、この結果高頻度開閉できな込という欠
点がある。

すなわち、第５図に示すようにスイッチ２を投入したと
き、コイル３に流れる電流Ｉｓは徐々に大きくなり、鉄
心が吸着又は吸着直前のｔｏ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１
ｈが流れ続ける。そしてスイッチ２を開放した場合には
全波整流器４全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。

〔発明の目的〕

この発明の目的は上述の欠点を除去し、機構による常時
閉接点を省き、コイル焼損がなく、小形。

小消費電力、低騒音、釈放時間が短かい電磁開閉器等の
電磁石装置のためのコイル駆動回路を提供することＫあ
る。

〔発明の要点〕

この発明は、全波整流回路を介して直流電圧が供給され
電磁石装置の可動鉄心を吸着するコイル、このコイルが
可動鉄心を吸着するに必要な所定の時間幅を有する投入
パルス信号とこの投入パルス信号が消滅してから」定周
期で繰返す保持パルス信号とを送出する信号発生器、前
記コイルと並列に接続されサージアブソーバと前記信号
発生器が保持パルス信号を送出している期間中導通状態
に保たれるトランジスタとの連列回路にフライホイール
タイオードが直列に接続されたフライホイール回路、前
記コイルと直列に接続され前記投入パルス信号によル点
弧されるサイリスタおよびこのサイリスタと並列の電流
路を形成し前記保持パルス信号で制御され前記コイルに
電流を流す保持トランジスタを具備してなる電磁石装置
のコイル駆動回路である。この発明によればまず信号発
生器によシサイリスタを点弧させてコイルに全電圧を印
加し、鉄心の吸着に十分な電流を流し、鉄心吸着後は保
持トランジスタにより矩形波電圧を印加（−て吸着した
鉄心を保持し得る電流に低減して消費電力を少なくし、
コイル電流は、コイルの蓄積エネルギーを７ライホイ一
ル回路を構成するトランジスタとダイオードに流してこ
れを継続させることによシ、うなりを発生させず、かつ
鉄心釈放時にはコイルの蓄積エネルギーをフライホイー
ル回路を構成するサージアブソーバとダイオードに流し
てこのエネルギーを早く消費させて、鉄心の釈放を早く
させようとするものである。

〔発明の実施例〕

次にこの発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。第４図において、１は又流電源、２はスイッチ、３は
電磁石装置のコイルである。４はダイオード交流ブリッ
ジからなる全波整流器で回路に直流電圧を供給する。８
は信号発生器であシ、全波整流器４の直流端子００間に
接続されたツェナダイオードを有するＩＣ用電源部８１
と、ＩＣ用電源部８１からの基準電圧と金波整流器４か
らの電圧とを比較して電源電圧が基準電圧を越え、コイ
ル３が図示しない可動鉄心を吸着できる電圧であるとき
出力を発生する電圧検出部８２と、この電圧検出部８２
からの出力によって始動し、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
１から送出するタイマ部８３と、タイマ部８３からの投
入パルス信号が終了してから一定周期で繰返す保持パル
ス信号を端子Ｓ２から送出する発振器８４とからなる。

コイル３には次のようなフライホイール回路９が並列に
接続されている。すなわちトランジスタｌＯのエミッタ
ーコレクタとサージアブソーバ１１との並列回路にフラ
イホイールダイオード１２が直列に接続され、さらにト
ランジスタｌＯのエミッタ側にはツェナダイオード１３
とコンデンサ１４とを並列に接続した回路の一端が接続
され、この他端は保護抵抗１５を介してトランジスタ１
０のベースに接続されている。また、保持トランジスタ
１６のエミッターコレクタは、前記ツェナダイオード１
３とコンデンサ１４とを並列に接続した回路の一端と全
波整流器４のｅ端子との間に接続され、このベースは信
号発生器８の端子Ｓ２に接続されている。サイリスタ１
７は、アンードーカソードがコイル３と直列忙接続され
、このゲートは信号発生器８の端子Ｓｌに接続されてい
る。

第４図に示す回路の動作を第６図に示す波形図を用いて
説明する。第６図に示すようにスイッチ２をオンすると
、信号発生器８には全波整流器４の出力電圧が印加され
、電圧検出部８２によシミ原電圧が電磁石装置の可動鉄
心を吸着するに十分な電圧であることが検出されると、
タイマ部８３から端子Ｓ１に第６図に示すような可動鉄
心を吸着完了するに十分な時間幅Ｔを有する投入パルス
信号Ｐｓが送出される。この投入パルス信号Ｐａにより
サイリスタ１７が点弧するとコイル３には時間幅Ｔの間
全波整流器４の全電圧が印加されて大きい投入電流Ｉ８
が流れる。このときフライホイールダイオード１２は、
コイル３に発生する逆電圧がトランジスタ１０に印加さ
れてこれを破壊するのを防いでいる。

時間幅Ｔの経過後、サイリスタ１７は投入パルス信号Ｐ
ｓが消滅してからその次の脈動電流の零点てターンオフ
する。投入パルス信号Ｐｓが消滅したのち信号発生器８
から端子Ｓ２に一定周期の保持パルス信号がトランジス
タ１６のベースに印加され、トランジスタ１６はこの保
持パルス信号ｐｈによりオン。

オフする。したがりて全波整流器４の■端子からコイル
３−ツェナダイオード１３−トランジスタ１６を経てθ
端子へ断続電流が流れる。この断続電流は波高値がツェ
ナダイオード１３により制限され、かつ断続電流である
からその平均値は投入電流Ｉｓよシ小さいが、吸着した
可動鉄心を保持するには十分な値とされる。ここでトラ
ンジスタ１６がオンしてツェナダイオード１３に電流が
流れると、この端子電圧でコンデンサ１４が充電される
。このコンデンサ１４の端子電圧は抵抗１５を介してト
ランジスタ１０のベースに与えられる。このコンデンサ
１４により信号発生器８が保持パルス信号ｐｈを送出し
ている間トランジスタ１０はオンする。ところで全波整
流器４を介して直流電圧が供給されるコイル３の電流路
はトランジスタ１６でオン、オフされるが、このトラン
ジスタ１６のオフ時においてコイル３に蓄えられたエネ
ルギーをトランジスタ１ｏトダイオード１２との直列回
路を介して放電すれば、コイル３には継続した保持電流
■８が流れる。このようにするとコイル３には連続直流
電流が流れるから鉄心のうなりが防〜・できる。

次忙可動鉄心を釈放するためスイッチ２をオフするき信
号発生器８から送出される信号が消滅し、二ツノトラン
ジスタ１０．１６もともにオフになる。

このときコイル３の蓄積エネルギーは、サージアブソー
バ１１とダイオード１２を通して放出され、サージアブ
ソーバ１１の抵抗により速かに消費される。

したがってコイル３の保持電流Ｉｈは急激に減衰し、ス
イッチ２がオフされてから電磁石装置の可動鉄心が釈放
されるまでの時間が短縮される。

なおサージアブソーバ１１はツェナダイオードか抵抗に
替えると七も可能であシ、サージアブソーバ１１とダイ
オード１２によりトランジスタ１ｏの耐電圧が電源電圧
よりも低いものを使用できるためコストの安いトランジ
スタを使用できる。

（発明の効果〕 以上述べたように本発明による電磁石装置のコイルの駆
動回路はすべて電子部品からなり、常時閉接点のような
機械部分がないから信頼度が高くコイルの焼損がない。

また電源を投入したとき大電流が流れて可動鉄心が確実
に吸着され、鉄心吸着後は鉄心の吸着を保持するに足る
電流に低減されるから小消費電力で動作し、小形化が可
能である。さらにコイル回路に断続電流が流されオフさ
れたとき、コイルの蓄積エネルギーがフライホイール回
路のトランジスタとダイオードに放出されるからコイル
内の電流は継続し、脈動しない。このため鉄心はうなシ
を発生しないという利点を有する。しかも可動鉄心が釈
へ放されるときはコイルの蓄積エネルギーはフライホイ
ール回路のサージアブソーバとダイオードに放出されサ
ージアブソーバの抵抗によって消費されるから可動鉄心
の釈放は極めて早く行われ、電磁石装置の釈放動作が早
いという優れた回路である。

【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図はこの発明の実施例を示す回路図、第５図および
第６図はそれぞれ動作を説明するための波形図である。 ３・・・電磁石のコイル、４・・・全波整流器、８・・
・信号発生器、９・・・フライホイール電流回路、１０
・・・フライホイールトランジスタ、１１・・・サージ
アブソーバ、１２・・・フライホイールダイオード、１
６・・・保持トランジスタ、１７・・・サイリスク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）全波整流器を介して直流電圧が供給され電磁石装置
   の可動鉄心を吸着するコイル、このコイルが可動鉄心を
   吸着するに必要な所定の時間幅を有する投入パルス信号
   とこの投入パルス信号が消滅してから一定周期で繰返す
   保持パルス信号とを送出する信号発生器、前記コイルと
   並列に接続されサーシアフソーハと前記信号発生器が保
   持パルス信号を送出している期間中導通状態に保たれる
   トランジスタとの並列回路にフライホイールダイオード
   が直列に接続されたフライホイール回路、前記コイルと
   直列に接続され前記投入パルス信号によυ点弧されるサ
   イリスタおよび、このサイリスタと並列の電流路を形成
   し、前記保持パルス信号で制御され前記コイルに電流を
   流す保持トランジスタを具備してなる電磁石装置のコイ
   ル駆動回路。