JPS61182205A - 電磁石装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、直流電源又は交流電源を整流した電源に適用
する電磁石装置において、開放時間の短縮を図った電磁
石装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に電磁石装置としては、小型で低消費電力。

低騒音、かつ応答速度が速いことが要求される。

そのための方法として、電磁石を直流励磁方式とするこ
とにより小型で低騒音にすることができる。第２図はそ
の回路構成を示すものであり、直流電源Ｐ、　Ｎ間に電
磁石のコイル３とトランジスタ２との直列回路を接続し
、トランジスタ２を制御回路１で制御することによって
コイル３をトランジスタ２でオン・オフ制御するように
構成するというものである。

更にコイル３に印加する電圧を、第５図に示すように確
実に投入を完了するまでは全電源電圧を印加し、投入完
了後は断続した電圧を印加することにより保持時の消費
電力を小さくすることができる。

しかし、上記回路の場合、保持時のコイル電流が断続し
ないようにコイル３と並列にフライホイールダイオード
５を接続するので、電源を切にした場合、コイル逆起電
力による電流がフライホイールダイオード５の方へ流れ
、すぐにはＯにはならず、第６図のようにコイルのＬ／
Ｈの時定数で減衰していく。従って、第２図の回路では
電源を切にしてから電磁石が開放するまでの時間（以下
開放時間という）が長くなるという欠点がある。

開放時間を短くする方法として、特開昭５７−１６０１
０３号公報には第３図に示すような回路が、特開昭５１
−１６５４０６号公報には第４図に示すような回路がそ
れぞれ記載されている。

第３図において、トランジスタ４は制御回路がチョッパ
時のみ、つまりコイル電流が断続している保持時のみオ
ン状態になる。

これにより、チョッパ時、トランジスタ２がオフになっ
たとき、コイルから発生する逆起電力をトランジスタ４
を通してフライホイールダイオード５へ流すことにより
、コイルの逆起電力を吸収すると共に、コイル電流が断
続することを防止している。電源電圧を切にすると、ト
ランジスタ２及びトランジスタ４はオフになり、コイル
から逆起電力が発生するが、トランジスタ４がオフにな
っているのでフライホイールダイオード５の方へは流れ
ず、ツェナーダイオード１１の方へ流れる。

この場合、第７図に示すように、ツェナーダイオードが
導通している間はコイル電流はＬ／Ｒの時定数で減衰し
ていくが、コイルの逆起電力がツェナーダイオード１１
の電圧以下になるとツェナーダイオード１１はオフとな
るのでコイル電流は０となり、電磁石が開放するので開
放時間は短くなる。

第４図の場合は、チョッパ動作時、トランジスタ２がオ
フした時、コイルの逆起電力は実線のようにコイル３→
コンデンサ１２→フライホイールダイオード５と流れ、
吸収される。それに伴い、コンデンサ１２は図の極性に
充電される。トランジスタ２がオンになった時、コイル
電流はトランジスタ２の方へ流れ、同時にコンデンサー
２に充電されていた電荷は点線のようにコンデンサー２
−トランジスタ２→ダイオード１３と流れて放電し、次
の充電動作に備える。

電源電圧を切にすると、トランジスタ２がオフとなり、
コイル３の逆起電力はコイル３→コンデンサ１２−ダイ
オド５と流れるが、コンデンサー２は充電されていき、
ある程度以上充電されると電流が流れなくなる。

そこでコイル電流はツェナーダイオード１１の方へ流れ
るが、逆起電力がツェナーダイトート１１の電圧以下に
なると、ツェナーダイオード１１はオフとなるので、コ
イル電流は０となり、電磁石が開放し、開放時間は短く
なる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の方式は下記のような問題点を
有する。

ｆｉ＋　　コイルの逆起電力を吸収するため、パワーの
大きなツェナーダイオード等のサージ吸収素子が必要で
ある。

（２）第３図の従来回路の場合、トランジスタ４を制御
するための回路が必要であり、その分、回路が複雑にな
る。

（３）第４図の従来回路の場合、開放時間を短くするた
めにコンデンサ１２の容量を余り大きくできない。

従って、コンデンサ１２のインピーダンスが大きくなり
、コイル３の逆起電力の吸収能力が劣る。

本発明は、このような従来の問題点を解決し、開放時間
の短い電磁石装置を提供することを目的とするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、以下に説明する手段により解決される。

第５図は電磁石装置の動作説明図であり、縦軸に操作コ
イル印加電圧状態を、横軸に時間を表す。

この図において、１ｏ点で電源電圧が印加され、ｔ１点
で電磁石が投入し、若干遅れたｔ２点から保持状態とな
り、チョッパ動作により電圧印加時間を短くして保持電
流を小さくして保持する。

このような動作をする電磁石装置の場合、コイルの逆起
電力を吸収するフライホイールダイオードはチョッパ動
作時および電源電圧が切になった瞬間だけ導通すればよ
い。

チョッパ動作時はコイルに印加する電圧を断続している
ので、コイル印加電圧がＯになった時、コイル電流をフ
ライホイールダイオードへ流し、コイル電流が断続しな
いようにするためと、逆起電力吸収のためにコイル電流
をフライホイールダイオードへ流すものであるが、チョ
ッパ動作は通常非常に高速で行われ、第５図のチョッパ
動作周期Ｔは短時間で例えば５０μ＠程度であり、フラ
イホイールダイオードへ流すのはこの周期Ｔより若干太
き目でよく、例えば１００μｓ程度の短時間でよい。

また電源電圧を切にした瞬間はコイルの逆起電力を吸収
するためにフライホイールダイオードは逆起電力の電圧
が他へ悪影響を与えないある値になるまで導通していな
ければならない。

以上のことから、フライホイールダイオードの動作責務
は次のようになる。

（１）逆起電力が発生した瞬間、短時間だけ導通するこ
と。

（２）逆起電力の電圧が他に悪影響を与えないある値に
なるまで導通すること。

このような動作をする素子をフライホイールダイオード
と直列に接続すれば目的を達成することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すものであり、電磁石の
コイル３とトランジスタ２の直列回路を直流電源Ｐ−Ｎ
間に接続する。トランジスタ２のベースには、制御回路
１の出力信号が与えられ、トランジスタ２を第５図で示
すタイミングでオンオフさせる。

本発明の特徴とする部分は、コイル３に並列に接続した
次の回路である。

即ち、トランジスタ４のコレクタ・エミッタ間に抵抗６
を接続し、トランジスタ４のベース・エミッタ間にダイ
オード７を接続し、トランジスタ４のベース・コレクタ
間に抵抗８とコンデンサ９とを直列に接続するとともに
コンデンサ９に並列にツェナーダイオード１０を接続し
たものである。

以上の回路をフライホイールダイオード５と直列にして
コイル３と並列に接続する。

以上のような構成において、第５図のようなオン・オフ
動作をトランジスタ２にさせた場合、電源電圧を印加す
ると、制御回路１の出力によりトランジスタ２がオンと
なり、コイル３に電流が流れる。トランジスタ４の方は
ダイオード５で阻止されるので電圧は印加されない。

コイル３に流れる電流により、電磁石は投入動作を行な
い、電磁石が確実に投入動作を完了した後、制御回路１
はチョッパ動作に切り替わり、断続した出力を出す。

これにより、トランジスタ２はオン・オフを繰り返し、
電磁石は保持状態になる。トランジスタ２がオフになっ
たときは、コイル３に発生する逆起電力により、コイル
３−コンデンサ９＝抵抗８→トランジスタ４のベース→
トランジスタ４のエミッターフライホイールダイオード
５→コイル３と電流が流れる。これにより、コンデンサ
９は図示の極性に充電される。この充電電流により、ト
ランジスタ４にベース電流が流れ、トランジスタ４はオ
ンとなり、コイル３の電流はコイル３−トランジスタ４
のコレクタ→トランジスタ４のエミッターフライホイー
ルダイオード５→コイル３と流れる。

コンデンサ９は小容量なのですぐ充電してしまい、ベー
ス電流は流れなくなるが、トランジスタ２は高速でオン
・オフを繰り返すため、オフ時間は短時間であり、コン
デンサ９が充電してしまう前にトランジスタ２がオンに
なるので問題は無い。

また、コンデンサ９及びトランジスタ４のベースに流れ
る充電電流は小さいが、トランジスタ４で増幅して大き
な電流を流すことができ、コイル３の逆起電力を充分吸
収できる。なお、抵抗８は過大なベース電流が流れるの
を防止するための電流制限抵抗である。

その後、トランジスタ２がオンになると、コイルミ流は
トランジスタ２の方へ流れ、逆起電力が消滅する。それ
により、トランジスタ４もベース電流が流れなくなりオ
フになる。同時にコンデンサ９に充電された電荷は、コ
ンデンサ９→抵抗６→ダイオード７−抵抗８−コンデン
サ９と流れて放電し、次の動作に備える。

その後、再びトランジスタ２がオフになると、コイル３
は逆起電力を発生し、前述したようにコイル３の電流は
トランジスタ４、フライホイールダイオード５の方へ流
れる。

以上の動作を繰り返すので、トランジスタ２を断続して
もコイル電流は断続せず、連続した電流が流れ、保持状
態を続ける。またトランジスタ２がオフの間はトランジ
スタ４がオンになっているので、コイル３の逆起電力は
トランジスタ４の方へ流れ吸収されるので、外部へサー
ジ電圧が発生ずることもない。

次に電源電圧を切にした場合の動作について説明する。

電源電圧を切にすると、トランジスタ２がオフとなるの
で、コイル３は逆起電力を発生し、コイル３−コンデン
サ９→抵抗８→トランジスタ４のベース→トランジスタ
４のエミッタリフライホイールダイオード５→コイル３
と電流が流れ、トランジスタ４がオンになる。従ってコ
イル３の電流はコイル３→トランジスタ４のコレクター
トランジスタ４のエミッタリフライホイールダイオード
５→コイル３と電流が流れる。コンデンサ９ｔよ小容量
なのですぐ充電してしまい、電流が流れなくなるが、今
度はツェナーダイオード１０の方へ電流が流れてトラン
ジスタ４はオン状態を続け、コイル３の電流はＬ　’／
　Ｒの時定数で減衰していく。

逆起電力の電圧がツェナーダイオード′１０の電圧以下
になると、ツェナーダイオード１０はオフとな炉、電流
が流れなくなるので、トランジスタ４はオフとなり、コ
イル電流は０となり、電磁石は開放する。つまり第７図
に示すと同様の動作になり、開放時間は短くなる。

第８図は他の実施例であり、第２トランジスタ４をＮＰ
Ｎ形トランジスタからＰＮＰ形トランジスタに置き換え
ただけであり、動作は第１図の例と全く同様であるので
説明は省略する。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によれば、パワーの大きなツェナ
ーダイオード等のサージ吸収素子が必要でなく、しかも
、フライホイールダイオードに流れる電流の制御を自己
回路内で完結し、フライホイール回路制御のための他の
複雑な制御回路を必要とせず、例えば第１図において制
御回路１からの信号を必要としないため、制御回路も簡
単になり、またコンデンサによる逆起電力吸収回路のよ
うに逆起電力吸収能力が劣ることもなくミかつ開放時間
の短い電磁石装置を得ることができるという効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は電磁石
回路の基本構成を示す回路図、第３図及び第４図はそれ
ぞれ従来の電磁石回路の構成を示す回路図、第５図は電
磁石装置の動作説明図、第６図は第２図に示す基本回路
におけるコイル電流の変化を示す波形図、第７図は本発
明による開放時間の短縮効果を示す波形図、第８図は本
発明の他の実施例を示す回路図である。 に制御回路 ２：第１トランジスタ ３：電磁石コイル ４：第２トランジスタ ５：フライホイールダイオード ６：第１の抵抗 ７：第２のダイオード ８：第２の抵抗 ９：コンデンサ １０：ツェナーダイオード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　１．第１トランジスタ（２）によってオン・オフ制御
   される電磁石コイル（３）と、この電磁石コイル（３）
   を駆動して電磁石の投入及びその後の保持動作をチョッ
   パ方式で行わせるために前記第１トランジスタ（２）を
   駆動する制御回路（１）とを有する電磁石装置において
   、 前記電磁石コイル（３）に並列に、フライホイール用第
   １ダイオード（５）と第２トランジスタ（４）との直列
   回路を接続し、この第２トランジスタ（４）のコレクタ
   ，エミッタに並列に第１抵抗（６）を接続し、前記第２
   トランジスタ（４）のベース，エミッタに並列に第２ダ
   イオード（７）を接続し、前記第２トランジスタ（４）
   のベース，コレクタに並列に第２抵抗（８）とコンデン
   サ（９）との直列回路を接続し、前記コンデンサ（９）
   と並列にツェナーダイオード（１０）を接続したことを
   特徴とする電磁石装置。