JPS62149103A - 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〕 本発明は電磁接触器に使用される電磁石装置に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

従来より交流電磁石のうなり防止方法としては広くくま
取りコイルが使用されているが、くま取りコイルによっ
て二次的に発生する遅れ磁束はかなり歪んでおり、磁束
遅れ角も７０〜８０度程度で磁束の平滑化が充分でない
。また、くま取りコイルによって吸引力波形はかなり平
滑化されるが、脈動は残るため、電磁石負荷が大きい時
や電磁石の磁極の接触状態、整合状態が悪ければ、鉄心
のうなりを発生することがあった。また、くま取りコイ
ルの折損によるうなりの発生あるいは機械的寿命が短く
なる等の問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこれらの点に鑑み、くま取りコイルを使用せず
、励磁コイルを複数として相互の励磁位相をずらして鉄
心のうなりを防止する電磁石装置を提供するものである
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面にもとづき説明する。

第１図は本発明の実施例の構造を示Ｌ、（１）は電磁石
鉄心、（２）は第１のコイル、（３）は第２のコイルを
示す。Φ１は第１のコイル（２）による磁束、Φ２は第
２のコイル（３）による磁束で、それぞれ右回りの方向
を正とする。

第２図、第３図は操作回路及びベクトル図でＬは給与電
圧、ｒｌ、ＬＬは第１のコイル（２）の抵抗及びインダ
クタンス、ｒ２．Ｌ２は第２のコイル（３）の抵抗及び
インダクタンス、Ｍはコイル（２）、　（３）間の相互
インダクタンス、（４）は第２のコイル（３）の回路に
挿入された位相角調整用インピーダンスで、この場合、
抵抗ｒ３、キャパシタンスＣを直列に接続している。

Ｉｔ、Ｉ２は第１及び第２のコイル（２）、　（３）の
励磁電流である。第１のコイル（２）（ｒｌ、　Ｌｌ）
と第２のコイル（３）（ｒ２．　Ｌ２）とインピーダン
ス（４）の直列回路はそれぞれ操作電源六に接続され、
従って全励磁電流ｉは Ｉ＝１１＋Ｉ２ となる。

今、計算を簡単にするため第１及び第２のコイル（２）
、　（３）に同一インピーダンスのものを用いたとＬ、
ｒＬ＝ｒ２＝ｒ、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌとする。

回路方程式より ωＣ ＋ＪωＭＩＩ　　　　　　　　　　・・・・・・（２）
ここで鉄心のうなりを防止する最適条件は第１のコイル
（２）と第２のコイル（３）による磁束Φｌと磁束Φ２
の大きさが等しく、位相差が９０’の時であり、従って
第１と第２のコイル（２）、　（３）の励磁電流１１と
Ｉ２の大きさが等しく位相差が９０’の時である。従っ
て満足すべき条件は φ２−φ１＝９０’、１１１１＝ｌＩ２１＝Ｉまたは■
２＝ｊ工１ 電流工１の電圧亡よりの遅れ位相角φ１はωＬ φ１＝ｊａｎ−”− ｒ−ωＭ 電流〒２の電圧Ｅよりの進み位相角φ２はωＬ−− １２＝ｊｉ１の式を上記（１）、　（２）式に代入する
とωＣ （３）、　（４）式より （ｒ＋ω（Ｌ−Ｍ）　−−）＋ｊ　（ω（Ｌ−Ｍ）ωＣ −ｒ−ｒ３）＝Ｏ・・・・・・・・・・・・（５）上記
の（６）、　（７）式をベクトル図で説明すると、第３
図の平行四辺形ｏｂａｃから ｏ　ｂ＝＝ｃ　ａ、　ｂ　ａ＝ｏ　ｃ 従って 上記（６）、　（７）式または（６’）、　（７’）式
からスとｒ３＝−ｒ＋ω（Ｌ−Ｍ）の抵抗を第２のコイ
ル（３）に挿入することにより電磁石の吸引力が最も平
滑化され、うなり防止がより効果的にできる。

−例として、ｒ　＝　２７０　（Ω）、Ｌ＝５．２（Ｈ
）、周波数ｆ＝６０（七）とすると、 ωＬ＝１９５９．４（Ω） ωＭ＝１６５７．９（Ω） 一＝　ｒ　＋　（、Ｉ　Ｌ　−ωＭ　＝　５７１　、５
　（Ω）ωＣ 、−、Ｃ＝　４　、６４　（μＦ） ｒ：３＝−ｒ＋ｃ、＋Ｌ−（，１Ｍ：３１．５（Ω）ｒ
−ωＭ ＝−５４，７゜ ＝３５．３’ この例のコイル構成では、インピーダンス−にωＣ 比Ｌ、抵抗ｒ３の抵抗値は小さく実用上は省略可能であ
る。

以下、抵抗ｒ３＝ｏとした場合について解析する。

第４図、第５図は操作回路図及びベクトル図で、第２図
、第３図と同等または相当部分は同一符号で表わしてい
る。Ｅは給与電圧、ｒｌ、Ｌｌは第１のコイル（２）の
抵抗及びインダクタンス、ｒ２．　Ｌｌは第２のコイル
（３）の抵抗及びインダクタンス。

Ｍはコイル（２）、　（３）相互インダクタンス、（４
）は第２のコイル（３）の回路に挿入された位相調整用
インピーダンスで、この場合、キャパシタンスＣを直列
に接続している。

ｉｔ、ｉ２は第１及び第２のコイル（２）、　（３）の
励磁電流である。第１のコイル（２）（ｒｌ、　ＬＬ）
と第２のコイル（３）（ｒ２．　Ｌｌ）とインピーダン
ス（４）の直列回路は、それぞれ操作電源ｋに接続され
、従って全励磁電流工は Ｉ＝１１＋Ｉ２ となる。

今、計算を簡単にするため、第１及び第２のコイル（２
）、　（３）に同一インピーダンスのものを用いたとＬ
、ｒｌ＝ｒ２＝ｒ％　Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌとする。

回路方程式より ここで鉄心のうなりを防止する最適条件は第１のコイル
（２）と第２のコイル（３）による磁束Φ１とΦ２の大
きさが等しく、位相差が９０°の時であり、従って第１
と第２のコイル（２）、　（３）の励磁電流工１とｆ２
の大きさが等しく位相差が９０°の時である。

従って、満足すべき条件は φ２−φ１＝９０°、　＋ｉｔ＋＝＋〒２１＝工または
１ｚ＝ｊｉｔ 電流■１の電圧Ｅよりの遅れ位相角φ１はｒ−ωＭ 電流１２の電圧壱よりの進み位相角φ２はｒ＋ωＭ である。

ただＬ、この場合、両条件を同時に満足できないので、
コイル（２）、　（３）の構成を適当にＬ、＋１１＋＝
ｌＩ２１の条件は近似的に満足させるものとする。

ｌ２＝ｊ１１の式を上記（１１）、　（１２）式に代入
すると介＝（（ｒ−ωＭ）＋ｊωＬ＞ｉｔ　　　・・・
・・・・・・・・・（１３）（１３）、　（１４）式よ
り （ｒ＋ω（Ｌ　−Ｍ）　−−）　＋　ｊ　（ω（Ｌ−Ｍ
）ωＣ −ｒ）＝Ｏ・・・・・・・・・・・（１５）上記の（１
，６）、　（１７）式をベクトル図で説明すると、第５
図の平行四辺形ｏｂａｃから ｏｂ：ｃａ、ｂａ’＝ｏｃ 従って ｒ−ωＭ＝−−ωＬ ωＣ ｒ＋ωＭ＝ωＬ　　　　、’、　ｒ＝ω（Ｌ　−Ｍ）と
なる。

」二人から 、　−＝　２　ｒ　　　・・・・・・・・・・・・（１
８）ωＣ Ｃ＝□　　・・・・・・・・・・・（１９）２ωｒ 即ちコイルをｒ＝ω（Ｌ−Ｍ）になるように製作Ｌ、Ｃ
＝□のキャパシタを第２のコイル（３）に挿２ωｒ 入することにより電磁石の吸引力が平滑化され、うなり
防止ができる。

一例として、ｒ　＝　３００　（Ω）、Ｌ＝５．２（Ｉ
−Ｉ）、Ｍ＝４．４（Ｈ）、周波数ｆ＝６０（Ｉ（ｚ）
とすると、ωＬ＝１９５９．４（Ω） ωＭ＝１６５７．９（Ω） ωＬ−ωＭ＝３０１．５（Ω）≠ｒ Ｃ＝　−＝　４　、４２　（μＦ） ２ωｒ ｒ−ωＭ ＝−５５，３゜ ｒ＋ωＭ ＝３４．７’ なお、ｒ＝ω（Ｌ−Ｍ）の条件は概略近似的に満足でき
れば、所期の目的は達し得る。特に、５０Ｈｚ。

６０Ｈｚ兼用等の場合はωの値が変わるので、各周波数
におけるωの値の中間値でｒを設定すれば概略近似的に
両方満足できる。上記回路における磁束波形特性、吸引
力特性は第６図、第７図のようになる。

第６図において、Φ１はコイル（２）による磁束波形、
Φ２はコイル（３）による磁束波形を示Ｌ、その位相差
が９０’であることを示す。また、第７図において、Ｆ
ｌは磁束Φ１による吸引力波形、Ｆ２は磁束Φ２による
吸引力波形、ＦＯはＦ１＋Ｆ２で総吸引力波形を示す。

図から分るように磁束波形Φ１、Φ２の位相差を９０°
又はその近似値にすることができ、平滑度はくま取りコ
イルに比し約２〜３割改善でき電磁石のうなりを防止で
きる。

」二記において、本発明の電磁石装置は、くま取りコイ
ルを使用せず、励磁コイル回路を２分割Ｌ、一方のコイ
ル回路のインピーダンスの抵抗分ｒ、インダクタンス分
Ｌ、両コイル間の相互インダクタンスをＭとしたとき、
他方のコイル回路には的記インピーダンスに対し抵抗分
子３、キャパシタンス分Ｃのインピーダンス差異を設け
、その値をそれぞれ ｒ３＝−ｒ＋ω（Ｌ−Ｍ） Ｃ＝□ ω（ｒ＋ω（Ｌ−Ｍ）） とＬ、又はその近似値としたことを特徴とするものであ
るが、２分割した励磁コイルのインピーダンスを略等し
くＬ、一方のコイル回路に抵抗分子３、キャパシタンス
分Ｃに相当するインピーダンス素子を付加したり、２分
割した励磁コイル間に。

眞記抵抗分子３又はキャパシタンス分Ｃの一部又は全部
のインピーダンス差異を設け、抵抗分又はキャパシタン
ス分の付加容量の一部又は全部を省略したり、さらに２
分割したコイル回路間の抵抗分の差異ｒ３を省略Ｌ、キ
ャパシタンス分Ｃのみの差異を設け、その値をＣ＝□と
して近似回２ωｒ 路としてもよい。

これは、電磁石鉄心をうなりを防止する目的がら吸引力
の脈動がある程度までは障害となるうなりを発生しない
ので、最適値からある程度の幅で裕度をもたせることが
できることから可能になるものである。

第８図は本発明の他の実施例の構造を示Ｌ、その構成は
第１図のものと略同様であり、同−又は相当部分は同一
符号にて示Ｌ、説明を略省する。

以下異なる点について説明する。（２０）及び（３０）
は電磁石鉄心（１）に巻回されたコイルで、それぞれコ
イル（２１）、　（２２）、コイル（３１）、　（３２
）に分割巻されている。コイル（２１）と（３１）を直
列又は並列にして第１のコイル（２）とＬ、コイル（２
２）と（３２）を直列又は並列として第２のコイル（３
）とＬ、それぞれ中央脚の磁束が重畳されるような極性
で接続する。この場合左脚の磁束Φ工はコイル（２１）
の磁束Φ２１とコイル（２２）の磁束Φ２２との和で、
右回りの方向を正とＬ、右脚の磁束Φ２はコイル（３１
）の磁束Φ３１とコイル（３２）の磁束Φ３２との和で
、左回りの方向を正とする。

この場合左右対称になるので、中央線Ａ−Ａで分け、簡
単にするためその一方例えば左側について解析をする。

第９図は操作回路図、第１０図はベクトル図で、六は給
与電圧、ｒ２１．　Ｌ２］は第１のコイル（２１）の抵
抗及びインダクタンス、ｒ２２゜Ｌ２２は第２のコイル
（２２）の抵抗及びインダクタンス、Ｍはコイル（２１
）、　（２２）の間の相互インダクタンス、（４）は第
２のコイル（２２）の回路に挿入された位相角調整用イ
ンピーダンスで、この場合、抵抗ｒ３、キャパシタンス
Ｃを直列に接続している。

Ｉｔ、Ｉ２は第１及び第２のコイル（２１）、　（２２
）の励磁電流である。第１のコイル（２１）（ｒ２１．
　Ｌ２１）と第２のコイル（２２）（ｒ２２．　Ｌ２２
）とインピーダンス（４）の直列回路はそれぞれ操作電
源六に接続され、従って全励磁電流ｉは １＝１１＋Ｉ２ となる。

今、計算を簡単にするため第１及び第２のコイル（２）
、　（３）に同一インピーダンスのものを用いたとＬ、
ｒ２１＝ｒ２２＝ｒ、Ｌ２１＝Ｌ２２＝Ｌとする。

回路方程式より Ｅ＝ｒ１１＋ｊωＬ１１＋ｊωＭＩ２　　・−・（１１
）＋ｊωＭＩＩ　　　　　　　　　　　　・・・・・・
（１２）この式は上記（１）、　（２）式と同様の形と
なり、以下上記と同様にして解析できる。

ここで鉄心のうなりを防止する最適条件は第１のコイル
（２１）と第２のコイル（２２）による磁束Φ２１とΦ
２２の大きさが等しく１位相差が９０°の時であり、従
って第１と第２のコイル（２）、　（３）の励磁電流Ｉ
ｆと工２の大きさが等しく位相差が９０”の時である。

従って満足すべき条件は φ２−φ１＝９０°、　＋ｉｔ＋＝＋Ｉｚ＋＝ｘまたは
、１ｚ＝ｊｉｔ 電流ｉ１の電圧六よりの遅れ位相角φ１はｒ−ωＭ 電流ｆ２の電圧Ｅよりの進み位相角φ２はωＬ−− 従っで とｒ３＝−ｒ＋ｃ、＋（Ｌ−Ｍ）の抵抗を第２のコイル
（２２）に挿入することにより？Ｉ！磁石の吸引力が最
も平滑化され、うなり防止ができる。

上記において一方脚で計算したが、両脚を考えた場合、
前記Ｃ及びｒのインピーダンス値はコイルインピーダン
スとの比率を同一にすればよく、直列の場合はそれぞれ
２倍に、並列の場合はそれぞれ２分の１にするが両脚を
別々にして同一のインピーダンスを付加すればよい。

この場合の磁束波形Φ２１．Φ２２は第４図のΦ１゜Φ
２と同様であり、また、コイル（２１）及び（２２）吸
引力波形Ｆ２１．　Ｆ２２は第５図のＦＩ、Ｆ２と同様
であり、総吸引力波形ドＯ１も第５図のＦＯと同様とな
る。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように、くま取りコイルを使用せず、励
磁コイルを２個設けるか又は２分割して励磁コイル回路
を２組とＬ、コイルの励磁回路に励磁電流相互の位相角
および吸引磁束相互の大きさを調整するインピーダンス
差異を設けることにより、２組の励磁回路の磁束を９０
°程度に充分ずらＬ、磁束の大きさも調整でき両磁束に
よる合成吸引力波形を平滑化Ｌ、鉄心のうなりを防止す
ることができ、また、くま取りコイルの折損等によるう
なりの発生あるいは機械的寿命の短縮がなく大幅な鉄心
の機械的耐久性の向上が図れる電磁石装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示Ｌ、第１図は電磁石の構造説
明図、第２図および第４図は操作回路図、第３図および
第５図はベクトル図、第６図は磁束波形特性図、第７図
は吸引力波形特性図、第８図は本発明の他の実施例の構
造説明図、第９図はその操作回路、第１０図はそのベク
トル図である。 （１）：電磁石鉄心 （２）：第１のコイル （３）：第２のコイル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）くま取りコイルを使用せず、励磁コイルを２個設
   けるか又は２分割して励磁コイル回路を２組とし、一方
   のコイル回路のインピーダンスの抵抗分ｒ、インダクタ
   ンス分Ｌ、両コイル間の相互インダクタンスをＭとした
   とき、他方のコイル回路には前記インピーダンスに対し
   抵抗分ｒ３、キャパシタンス分Ｃのインピーダンス差異
   を設け、その値をそれぞれ ｒ３＝−ｒ＋ω（Ｌ−Ｍ） Ｃ＝１／（ω｛ｒ＋ω（Ｌ＋Ｍ）｝） とし、又はその近似値としたことを特徴とする電磁石装
   置。
2. （２）２個又は２分割した励磁コイルのインピーダンス
   を略等しくし、一方のコイル回路に抵抗分ｒ３、キャパ
   シタンス分Ｃに相当するインピーダンス素子を付加した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電磁石装
   置。
3. （３）２個又は２分割した励磁コイル間に、前記抵抗分
   ｒ３又はキャパシタンス分Ｃの一部又は全部のインピー
   ダンス差異を設け、抵抗分又はキャパシタンス分の付加
   容量の一部又は全部を省略したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の電磁石装置。
4. （４）２分割した励磁コイル間の抵抗分の差異ｒ３を省
   略し、キャパシタンス分Ｃのみの差異を設け、その値を
   Ｃ＝１／（２ωｒ）として近似回路としたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の電磁石装置。