JPS6227523B2 - - Google Patents
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- JPS6227523B2 JPS6227523B2 JP59262232A JP26223284A JPS6227523B2 JP S6227523 B2 JPS6227523 B2 JP S6227523B2 JP 59262232 A JP59262232 A JP 59262232A JP 26223284 A JP26223284 A JP 26223284A JP S6227523 B2 JPS6227523 B2 JP S6227523B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/04—Modifications for accelerating switching
- H03K17/041—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit
- H03K17/04113—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit in bipolar transistor switches
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- H03K17/64—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors having inductive loads
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、一対の電磁石とそれらの電磁力によ
つて動く移動体から成る電磁装置を高速動作する
電磁石駆動方法に関し、もつと詳しくはたとえば
デイーゼル機関の燃料噴射を正確に行なうための
電磁弁や電磁遮断器などに好適に用いられること
ができる電磁石駆動方法に関する。
つて動く移動体から成る電磁装置を高速動作する
電磁石駆動方法に関し、もつと詳しくはたとえば
デイーゼル機関の燃料噴射を正確に行なうための
電磁弁や電磁遮断器などに好適に用いられること
ができる電磁石駆動方法に関する。
背景技術
第６図は、典型的な従来技術の電磁石駆動装置
の構成を示す電気回路図である。一対の電磁石の
それぞれの構成要素であるコイルSR，SLは、直
流電源Ｅに対して並列に接続されている。各コイ
ルSR，SLと直流電源Ｅのマイナス側との間に
は、それらのコイルSR，SLに電圧が印加される
状態を切り換えるためのリレースイツチRLが設
けられている。リレースイツチRLのコイルSR側
の接点１ａは電力付勢されない状態で開となつて
いる常開接点であり、リレースイツチRLのコイ
ルSL側の接点１ｂは電力付勢されない状態で閉
となつている常閉接点である。また各コイル
SR，SLには、印加される励磁電流の方向とは逆
にダイオードCR，CLがそれぞれ並列に接続され
ている。第７図に示されているタイミングチヤー
トを参照して、第６図の電磁石駆動装置の動作を
説明する。第７図１はリレースイツチRLに与え
られる切換指令信号を示す。第７図２はコイル
SRに与えられる電圧波形であり、第７図３はコ
イルSRに流れる電流波形であり、第７図４はコ
イルSLに与えられる電圧波形であり、第７図５
はコイルSLに流れる電流波形である。切換指令
信号がローレベルであると、リレースイツチRL
の接点１ａは開状態であり、接点１ｂは閉状態で
あり、コイルSLが励磁される。切換指令信号が
ローレベルからハイレベルになると、リレースイ
ツチRLの接点１ａが閉状態となり、接点１ｂが
開状態となり、コイルSRが励磁され、コイルSL
が消磁される。このときコイルSRに流れる電流
IRは、コイルSRの抵抗成分をＲ１とし、インダ
クタンス成分をＬ１とし、時間をｔとすると、次
の第１式のようになる。
の構成を示す電気回路図である。一対の電磁石の
それぞれの構成要素であるコイルSR，SLは、直
流電源Ｅに対して並列に接続されている。各コイ
ルSR，SLと直流電源Ｅのマイナス側との間に
は、それらのコイルSR，SLに電圧が印加される
状態を切り換えるためのリレースイツチRLが設
けられている。リレースイツチRLのコイルSR側
の接点１ａは電力付勢されない状態で開となつて
いる常開接点であり、リレースイツチRLのコイ
ルSL側の接点１ｂは電力付勢されない状態で閉
となつている常閉接点である。また各コイル
SR，SLには、印加される励磁電流の方向とは逆
にダイオードCR，CLがそれぞれ並列に接続され
ている。第７図に示されているタイミングチヤー
トを参照して、第６図の電磁石駆動装置の動作を
説明する。第７図１はリレースイツチRLに与え
られる切換指令信号を示す。第７図２はコイル
SRに与えられる電圧波形であり、第７図３はコ
イルSRに流れる電流波形であり、第７図４はコ
イルSLに与えられる電圧波形であり、第７図５
はコイルSLに流れる電流波形である。切換指令
信号がローレベルであると、リレースイツチRL
の接点１ａは開状態であり、接点１ｂは閉状態で
あり、コイルSLが励磁される。切換指令信号が
ローレベルからハイレベルになると、リレースイ
ツチRLの接点１ａが閉状態となり、接点１ｂが
開状態となり、コイルSRが励磁され、コイルSL
が消磁される。このときコイルSRに流れる電流
IRは、コイルSRの抵抗成分をＲ１とし、インダ
クタンス成分をＬ１とし、時間をｔとすると、次
の第１式のようになる。
つまりコイルSRに電圧が印加されてもその瞬
間からしばらくの間は過渡状態が続き、第７図３
に示されるように期間Ｔ１の経過から電流IRが
定常状態となる。コイルSLが消磁されたとき生
じる逆起電圧による電流ILは、矢符Ａ１で示さ
れるようにダイオードCLを通じて流れ、コイル
SLの抵抗成分Ｒ２で消費される。このときの電
流ILはコイルSLのインダクタンス成分をＬ２と
すると、次の第２式のようになる。
間からしばらくの間は過渡状態が続き、第７図３
に示されるように期間Ｔ１の経過から電流IRが
定常状態となる。コイルSLが消磁されたとき生
じる逆起電圧による電流ILは、矢符Ａ１で示さ
れるようにダイオードCLを通じて流れ、コイル
SLの抵抗成分Ｒ２で消費される。このときの電
流ILはコイルSLのインダクタンス成分をＬ２と
すると、次の第２式のようになる。
コイルSLに印加されていた電圧が零となり、
逆流電圧によつて生じた電流ILは、第７図５に
示されるように期間Ｔ２でゆるやかに減少する。
逆流電圧によつて生じた電流ILは、第７図５に
示されるように期間Ｔ２でゆるやかに減少する。
このような電磁石駆動装置で、後述する第２図
に示されるダブルソレノイド型電磁弁を駆動する
と、移動体である切換弁のスプールと一対の電磁
石のそれぞれのプランジヤーには、コイルSRに
流れる電流IRによつて発生する電磁吸引力と、
それを阻害するように働くコイルSLに流れる電
流ILで発生する電磁吸引力との差である力が切
換指令信号がローレベルからハイレベルへの切り
換り時に作用し、前者が後者より大きくなると移
動体は右側のコイルSR側から左側のコイルSL側
へ第７図６に示されるように時間Ｔ３の間に移動
する。また切換指令信号がハイレベルからローレ
ベルとなり、コイルSLが励磁され、コイルSLが
消磁されると、コイルSL側の電磁石の吸引力と
コイルSR側の電磁石の吸引力との差の力の作用
によつて、移動体が右方に移動する。
に示されるダブルソレノイド型電磁弁を駆動する
と、移動体である切換弁のスプールと一対の電磁
石のそれぞれのプランジヤーには、コイルSRに
流れる電流IRによつて発生する電磁吸引力と、
それを阻害するように働くコイルSLに流れる電
流ILで発生する電磁吸引力との差である力が切
換指令信号がローレベルからハイレベルへの切り
換り時に作用し、前者が後者より大きくなると移
動体は右側のコイルSR側から左側のコイルSL側
へ第７図６に示されるように時間Ｔ３の間に移動
する。また切換指令信号がハイレベルからローレ
ベルとなり、コイルSLが励磁され、コイルSLが
消磁されると、コイルSL側の電磁石の吸引力と
コイルSR側の電磁石の吸引力との差の力の作用
によつて、移動体が右方に移動する。
発明が解決しようとする問題点
上述のように移動体を電磁力によつて高速度に
移動するには、励磁側のコイルに流れる電流を急
速に上昇させるとともに、消磁側のコイルに流れ
る電流を急速の降下させる必要がある。しかし、
コイルにはインダクタンス成分が存在するため、
これらの電流の変化速度が規制されて、現状の技
術では、移動体を移動させる時間Ｔ３を飛躍的に
短くすることができない。上述の第１式から、電
源電圧を高くすれば見掛け上励磁電流を急速に上
昇することができるが、実際には励磁電流の定常
値も大きくなるため、コイルの温度が上昇してそ
の抵抗成分が大きくなつてあまり大きな効果を得
ることができない。また移動体の移動速度を高く
しようとして、過大な電圧をコイルに印加すれば
コイルが焼損してしまうので、電源電圧の昇圧に
は限界がある。
移動するには、励磁側のコイルに流れる電流を急
速に上昇させるとともに、消磁側のコイルに流れ
る電流を急速の降下させる必要がある。しかし、
コイルにはインダクタンス成分が存在するため、
これらの電流の変化速度が規制されて、現状の技
術では、移動体を移動させる時間Ｔ３を飛躍的に
短くすることができない。上述の第１式から、電
源電圧を高くすれば見掛け上励磁電流を急速に上
昇することができるが、実際には励磁電流の定常
値も大きくなるため、コイルの温度が上昇してそ
の抵抗成分が大きくなつてあまり大きな効果を得
ることができない。また移動体の移動速度を高く
しようとして、過大な電圧をコイルに印加すれば
コイルが焼損してしまうので、電源電圧の昇圧に
は限界がある。
第８図には一般的な電磁石の吸引力特性の一例
が示されている。電磁石の吸引力Ｆと、その吸引
力に寄与する有効磁束を生じさせる電磁石のギヤ
ツプδとの関係を励磁電流Ｉを変数として表した
ものである。図中において、δmaxがギヤツプδ
の最大値を示し、δminがギヤツプδの最小値を
示し、励磁電流Ｉは、Ia＜Ib＜Ic＜Idとなつてい
る。励磁電流ＩがIbのとき、ギヤツプδがその最
大値δmaxであるときの吸引力をFaとし、その
最小値δminであるときの吸引力をFbとする。こ
のような特性を有する一対の電磁石を後述の第２
図のダブルソレノイド型電磁弁に使用するとし
て、一方の電磁石がそのプランジヤを吸引中（移
動体である切換弁のスプールおよび両プランジヤ
は他方の電磁石側に移動中）でギヤツプδminで
吸引力Fbを発生しているときに、他方の電磁石
のコイルを励磁し、ギヤツプδmaxで吸引力Fa
を発生するとする。そのときその吸引力の差Fb
−Faが、切換弁のスプールに働く外力、たとえ
ばばね力や流体力（すなわち液体などが流れるこ
とによつてスプールに作用する力）より大きけれ
ば、スプールは前記他方の電磁石側に移動したま
ま、その状態が保持される。この状態から前記一
方の電磁石のコイルを励磁している電流を急激に
消滅させると、吸引力Fbが消失し、スプールに
は吸引力Faのみが働き、スプールが高速度で前
記一方の電磁石側に移動する。
が示されている。電磁石の吸引力Ｆと、その吸引
力に寄与する有効磁束を生じさせる電磁石のギヤ
ツプδとの関係を励磁電流Ｉを変数として表した
ものである。図中において、δmaxがギヤツプδ
の最大値を示し、δminがギヤツプδの最小値を
示し、励磁電流Ｉは、Ia＜Ib＜Ic＜Idとなつてい
る。励磁電流ＩがIbのとき、ギヤツプδがその最
大値δmaxであるときの吸引力をFaとし、その
最小値δminであるときの吸引力をFbとする。こ
のような特性を有する一対の電磁石を後述の第２
図のダブルソレノイド型電磁弁に使用するとし
て、一方の電磁石がそのプランジヤを吸引中（移
動体である切換弁のスプールおよび両プランジヤ
は他方の電磁石側に移動中）でギヤツプδminで
吸引力Fbを発生しているときに、他方の電磁石
のコイルを励磁し、ギヤツプδmaxで吸引力Fa
を発生するとする。そのときその吸引力の差Fb
−Faが、切換弁のスプールに働く外力、たとえ
ばばね力や流体力（すなわち液体などが流れるこ
とによつてスプールに作用する力）より大きけれ
ば、スプールは前記他方の電磁石側に移動したま
ま、その状態が保持される。この状態から前記一
方の電磁石のコイルを励磁している電流を急激に
消滅させると、吸引力Fbが消失し、スプールに
は吸引力Faのみが働き、スプールが高速度で前
記一方の電磁石側に移動する。
本発明の目的は、このような作用を利用して、
比較的低い電源電圧を使用して高速度で作動する
信頼度の高い電磁石駆動方法を提供することであ
る。
比較的低い電源電圧を使用して高速度で作動する
信頼度の高い電磁石駆動方法を提供することであ
る。
問題点が解決するための手段
本発明は、一対の電磁石とそれらの電磁力によ
つて移動可能な移動体とで構成される電磁装置の
ための電磁石駆動方法であつて、 前記一対の電磁石の各コイルに並列に接続され
る直列回路を有し、この直列回路はコイルの励磁
電流の方向とは逆方向性に結合されるダイオード
と、そのダイオードに直列に接続され、しかも前
記コイルの逆起電圧が予め定めた値を超えたとき
導通する非線形素子とを有する、そのような駆動
回路を設け、 一方の前記コイルを励磁して前記移動体をその
一方コイルによつて磁気吸着した状態から、その
吸着状態を脱して他方コイルによる吸着状態とす
る際には、予め一方コイルによる前記吸着状態が
保持される状態のままで他方コイルを励磁し、前
記一方コイルから他方コイルへの吸着切換時に一
方コイルが消磁されるように前記駆動回路を制御
することを特徴とする電磁石駆動方法である。
つて移動可能な移動体とで構成される電磁装置の
ための電磁石駆動方法であつて、 前記一対の電磁石の各コイルに並列に接続され
る直列回路を有し、この直列回路はコイルの励磁
電流の方向とは逆方向性に結合されるダイオード
と、そのダイオードに直列に接続され、しかも前
記コイルの逆起電圧が予め定めた値を超えたとき
導通する非線形素子とを有する、そのような駆動
回路を設け、 一方の前記コイルを励磁して前記移動体をその
一方コイルによつて磁気吸着した状態から、その
吸着状態を脱して他方コイルによる吸着状態とす
る際には、予め一方コイルによる前記吸着状態が
保持される状態のままで他方コイルを励磁し、前
記一方コイルから他方コイルへの吸着切換時に一
方コイルが消磁されるように前記駆動回路を制御
することを特徴とする電磁石駆動方法である。
また本発明は、一対の電磁石とそれらの電磁力
によつて移動可能な移動体とで構成される電磁装
置のための電磁石駆動方法であつて、 前記一対の電磁石の各コイルに並列に接続され
る直列回路を有し、この直列回路はコイルの励磁
電流の方向とは逆方向性に結合されるダイオード
と、そのダイオードに直列に接続され、しかも前
記コイルの逆起電圧が予め定めた値を超えたとき
導通する非線形素子とを有する、そのような駆動
回路と、 一方の前記コイルを励磁して前記移動体をその
一方コイルによつて磁気吸着した状態から、その
吸着状態を脱して他方コイルによる吸着状態とす
る際には、予め一方コイルによる前記吸着状態が
保持される状態のままで一方コイルの励磁電流を
増大し、かつ他方コイルを励磁し、前記一方コイ
ルから他方コイルへの吸着切換時に一方コイルが
消磁されるように前記駆動回路を制御することを
特徴とする電磁石駆動方法である。
によつて移動可能な移動体とで構成される電磁装
置のための電磁石駆動方法であつて、 前記一対の電磁石の各コイルに並列に接続され
る直列回路を有し、この直列回路はコイルの励磁
電流の方向とは逆方向性に結合されるダイオード
と、そのダイオードに直列に接続され、しかも前
記コイルの逆起電圧が予め定めた値を超えたとき
導通する非線形素子とを有する、そのような駆動
回路と、 一方の前記コイルを励磁して前記移動体をその
一方コイルによつて磁気吸着した状態から、その
吸着状態を脱して他方コイルによる吸着状態とす
る際には、予め一方コイルによる前記吸着状態が
保持される状態のままで一方コイルの励磁電流を
増大し、かつ他方コイルを励磁し、前記一方コイ
ルから他方コイルへの吸着切換時に一方コイルが
消磁されるように前記駆動回路を制御することを
特徴とする電磁石駆動方法である。
作 用
本発明に従えば、一方のコイルを励磁して移動
体をその一方コイルによつて磁気吸着した状態か
ら、その吸着状態を脱して他方コイルによる吸着
状態とする際には、予め一方コイルによる吸着状
態が保持される状態のままで他方コイルを励磁
し、一方のコイルから他方のコイルへの吸着切換
時に一方コイルが消磁されるようにしている。ま
た、一方のコイルを励磁して移動体をその一方コ
イルによつて磁気吸着した状態からその吸着状態
を脱して他方コイルによる吸着状態とする際に
は、予め一方コイルによる吸着状態が保持される
状態のままで一方コイルの励磁電流を増大し、か
つ他方コイルを励磁し、一方のコイルから他方の
コイルへの吸着切換時に一方コイルが消磁される
ようにしている。そのため比較的低い電源電圧を
使用して高速度で移動体を作動することができ
る。
体をその一方コイルによつて磁気吸着した状態か
ら、その吸着状態を脱して他方コイルによる吸着
状態とする際には、予め一方コイルによる吸着状
態が保持される状態のままで他方コイルを励磁
し、一方のコイルから他方のコイルへの吸着切換
時に一方コイルが消磁されるようにしている。ま
た、一方のコイルを励磁して移動体をその一方コ
イルによつて磁気吸着した状態からその吸着状態
を脱して他方コイルによる吸着状態とする際に
は、予め一方コイルによる吸着状態が保持される
状態のままで一方コイルの励磁電流を増大し、か
つ他方コイルを励磁し、一方のコイルから他方の
コイルへの吸着切換時に一方コイルが消磁される
ようにしている。そのため比較的低い電源電圧を
使用して高速度で移動体を作動することができ
る。
実施例
第１図は、本発明の一実施例の電磁石駆動装置
の構成を示す電気回路図である。図中に示されて
いる一対のコイルSR，SLが一対の電磁石の構成
要素として励磁または消磁され、その電磁石が発
生する電磁吸引力によつて、移動体が移動され
る。たとえばこれらのコイルSR，SLは、第２図
に示されるようなダブルソレノイド型電磁弁MV
の電磁石１０，１０ａの構成要素とすることがで
きる。
の構成を示す電気回路図である。図中に示されて
いる一対のコイルSR，SLが一対の電磁石の構成
要素として励磁または消磁され、その電磁石が発
生する電磁吸引力によつて、移動体が移動され
る。たとえばこれらのコイルSR，SLは、第２図
に示されるようなダブルソレノイド型電磁弁MV
の電磁石１０，１０ａの構成要素とすることがで
きる。
ここで説明の便宜上、まず電磁弁MVの構成に
ついて述べる。電磁弁MVは、左右一対の電磁石
１０，１０ａと切換弁１１とを有する。一方の電
磁石１０では、ヨーク１２の中のプランジヤ１３
が軸方向に案内されており、かつプランジヤ１３
を外囲するようにしてコイルSRが取り付けられ
ている。他方の電磁石１０ａは、コイルSLを含
み、電磁石１０と左右対称に構成されている。切
換弁１１は、ケーシング１５の内部にスプール１
６が軸方向に案内されている。プランジヤ１３
は、スプール１６に接続される軸部１７と、軸部
１７に固定された円筒状のコア１８とを含んで構
成されている。コイルSRに電流を流せば、ヨー
ク１２の内端面Ａと、プランジヤ１３のコア１８
の前記内端面Ａに対面する端面Ｂとのギヤツプ８
に発生する磁束により吸引力が生じて、プランジ
ヤ１３は図中における左方に移動する。電磁石１
０のコイルSRが励磁されて、電磁石１０ａに含
まれるコイルSLが消磁されているとき、スプー
ル１６がプランジヤ１３に押されて左方に移動
し、ポートＰ１とポートＰ２とが連通される。電
磁石１０のコイルSRを消磁していて、電磁石１
０ａのコイルSLを励磁したときには、スプール
１６が電磁石１０ａのプランジヤ１３ａに押され
て右方に移動し、ポートＰ１とポートＰ３とが連
通される。
ついて述べる。電磁弁MVは、左右一対の電磁石
１０，１０ａと切換弁１１とを有する。一方の電
磁石１０では、ヨーク１２の中のプランジヤ１３
が軸方向に案内されており、かつプランジヤ１３
を外囲するようにしてコイルSRが取り付けられ
ている。他方の電磁石１０ａは、コイルSLを含
み、電磁石１０と左右対称に構成されている。切
換弁１１は、ケーシング１５の内部にスプール１
６が軸方向に案内されている。プランジヤ１３
は、スプール１６に接続される軸部１７と、軸部
１７に固定された円筒状のコア１８とを含んで構
成されている。コイルSRに電流を流せば、ヨー
ク１２の内端面Ａと、プランジヤ１３のコア１８
の前記内端面Ａに対面する端面Ｂとのギヤツプ８
に発生する磁束により吸引力が生じて、プランジ
ヤ１３は図中における左方に移動する。電磁石１
０のコイルSRが励磁されて、電磁石１０ａに含
まれるコイルSLが消磁されているとき、スプー
ル１６がプランジヤ１３に押されて左方に移動
し、ポートＰ１とポートＰ２とが連通される。電
磁石１０のコイルSRを消磁していて、電磁石１
０ａのコイルSLを励磁したときには、スプール
１６が電磁石１０ａのプランジヤ１３ａに押され
て右方に移動し、ポートＰ１とポートＰ３とが連
通される。
このような電磁弁MVに含まれる電磁石１０，
１０ａを駆動するために、本発明の電磁石駆動装
置が実施される。一対のコイルSR，SLは直流電
源Ｅに対して並列に接続されている。コイルSR
と直流電源Ｅのプラス側との間にはスイツチ素子
であるトランジスタQR１が設けられ、コイルSL
と直流電源Ｅのプラス側との間にはスイツチ素子
であるトランジスタQL１が設けられている。コ
イルSRと直流電源Ｅのマイナス側との間にはス
イツチ素子であるトランジスタQR２と電流検出
のための抵抗Ｒ１の直列回路が接続され、コイル
SLと直流電源Ｅのマイナス側との間にはスイツ
チ素子であるトランジスタQL２と電流検出のた
めの抵抗Ｒ２の直列回路が接続されている。コイ
ルSRにはその励磁電流の方向とは逆方向性結合
されるダイオードCR１と、コイルSRに発生する
逆起電圧の向きとは逆方向性に結合されるツエナ
ーダイオードZDRとの直列回路が、並列に接続さ
れている。同様にしてコイルSLにはその励磁電
流の方向とは逆に接続されるダイオードCL１
と、コイルSLに発生する逆起電圧の向きと逆に
方向性結合されるツエナーダイオードZDLの直列
回路が、並列に接続されている。コイルSRとト
ランジスタQR２と抵抗Ｒ１の直列回路には、コ
イルSRの励磁電流の方向とは逆方向性にダイオ
ードCR２が並列に接続され、コイルSLとトラン
ジスタQL２と抵抗Ｒ２の直列回路にはコイルSL
の励磁電流の方向とは逆方向性にダイオードCL
２が並列に接続されている。このような駆動回路
２０は次に説明する制御回路２１によつて制御さ
れる。
１０ａを駆動するために、本発明の電磁石駆動装
置が実施される。一対のコイルSR，SLは直流電
源Ｅに対して並列に接続されている。コイルSR
と直流電源Ｅのプラス側との間にはスイツチ素子
であるトランジスタQR１が設けられ、コイルSL
と直流電源Ｅのプラス側との間にはスイツチ素子
であるトランジスタQL１が設けられている。コ
イルSRと直流電源Ｅのマイナス側との間にはス
イツチ素子であるトランジスタQR２と電流検出
のための抵抗Ｒ１の直列回路が接続され、コイル
SLと直流電源Ｅのマイナス側との間にはスイツ
チ素子であるトランジスタQL２と電流検出のた
めの抵抗Ｒ２の直列回路が接続されている。コイ
ルSRにはその励磁電流の方向とは逆方向性結合
されるダイオードCR１と、コイルSRに発生する
逆起電圧の向きとは逆方向性に結合されるツエナ
ーダイオードZDRとの直列回路が、並列に接続さ
れている。同様にしてコイルSLにはその励磁電
流の方向とは逆に接続されるダイオードCL１
と、コイルSLに発生する逆起電圧の向きと逆に
方向性結合されるツエナーダイオードZDLの直列
回路が、並列に接続されている。コイルSRとト
ランジスタQR２と抵抗Ｒ１の直列回路には、コ
イルSRの励磁電流の方向とは逆方向性にダイオ
ードCR２が並列に接続され、コイルSLとトラン
ジスタQL２と抵抗Ｒ２の直列回路にはコイルSL
の励磁電流の方向とは逆方向性にダイオードCL
２が並列に接続されている。このような駆動回路
２０は次に説明する制御回路２１によつて制御さ
れる。
制御回路２１には後述するような切換弁のスプ
ールの位置を右方にまたは左方に切り換えるため
の切換指令信号が入力される。その切換指令信号
は、信号の立ち上がりまたは立ち下がりを検出す
るエツジデイテクタEDと、本発明に関連してコ
イルSR，SLの予備励磁を行うタイミングを設定
する予備励磁タイミング回路PTにそれぞれ与え
られる。また切換指令信号は、２つの切換スイツ
チSW１，SW２に対して切換制御信号としても
与えられる。エツジデイテクタEDの出力は、前
記予備励磁タイミング回路PTと後述する期間Ts
を設定するタイマ回路TM２にそれぞれ与えられ
る。予備励磁タイミング回路PTでは、与えられ
た切換指令信号はNOT回路INとNANDゲートＧ
１の一方端子に与えられ、エツジデイテクタED
からの入力は後述する期間Twを設定するタイマ
回路TM１に与えられる。NOT回路INの出力はも
う１つのNANDゲートＧ２の一方端子に与えられ
る。タイマ回路TM１の出力はNANDゲートＧ
１，Ｇ２の他方端子に与えられる。NANDゲート
Ｇ１の出力は前記トランジスタQL２のベースに
与えられるとともに、NANDゲートＧ３の一方端
子に与えられる。NANDゲートＧ２の出力は前記
トランジスタQR２のベースに与えられるととも
に、NANDゲートＧ４の一方端子に与えられる。
この制御回路２１に入力される、電磁石が吸引状
態を保持することができる保持電流IHは切換ス
イツチSW１の個別端子Ｓ１１と切換スイツチ
SW２の個別端子Ｓ２１にそれぞれ与えられる。
またこの制御回路２１に入力される電磁石を吸引
待機状態とするための後述する待機励磁電流IE
は切換スイツチSW１の個別端子Ｓ１２と切換ス
イツチSW２の個別端子Ｓ２２にそれぞれ与えら
れる。切換スイツチSW１の共通端子Ｓ１３に与
えられる電流IH，IEに対応した電圧は、ヒステ
リシス特性を有する比較器CM１の非反転端子に
与えられ、切換スイツチSW２の共通端子Ｓ２３
に与えられる電流IH，IEに対応した電圧は、ヒ
ステリシス特性を有する比較器CM２の非反転端
子に与えられる。比較器CM１の反転端子には前
記抵抗Ｒ２によつて検出されるコイルSLに流れ
る電流に対応した電圧が与えられ、比較器CM２
の反転端子には前記抵抗Ｒ１によつて検出される
コイルSRを流れる電流に対応した電圧が与えら
れる。比較器CM１の出力はORゲートＧ５の一
方端子に与えられ、比較器CM２の出力はORゲ
ートＧ６の一方端子に与えられる。ORゲートＧ
５，Ｇ６の各他方端子には前記タイマ回路TM２
の出力がそれぞれ与えられる。ORゲートＧ５の
出力は前記NANDゲートＧ３の他方端子に与えら
れ、ORゲートＧ６の出力は前記NANDゲートの
他方端子に与えられる。NANDゲートＧ３の出力
は前記トランジスタQL１のベースに与えられ、
NANDゲートＧ４の出力は前記トランジスタQR
１のベースに与えられる。
ールの位置を右方にまたは左方に切り換えるため
の切換指令信号が入力される。その切換指令信号
は、信号の立ち上がりまたは立ち下がりを検出す
るエツジデイテクタEDと、本発明に関連してコ
イルSR，SLの予備励磁を行うタイミングを設定
する予備励磁タイミング回路PTにそれぞれ与え
られる。また切換指令信号は、２つの切換スイツ
チSW１，SW２に対して切換制御信号としても
与えられる。エツジデイテクタEDの出力は、前
記予備励磁タイミング回路PTと後述する期間Ts
を設定するタイマ回路TM２にそれぞれ与えられ
る。予備励磁タイミング回路PTでは、与えられ
た切換指令信号はNOT回路INとNANDゲートＧ
１の一方端子に与えられ、エツジデイテクタED
からの入力は後述する期間Twを設定するタイマ
回路TM１に与えられる。NOT回路INの出力はも
う１つのNANDゲートＧ２の一方端子に与えられ
る。タイマ回路TM１の出力はNANDゲートＧ
１，Ｇ２の他方端子に与えられる。NANDゲート
Ｇ１の出力は前記トランジスタQL２のベースに
与えられるとともに、NANDゲートＧ３の一方端
子に与えられる。NANDゲートＧ２の出力は前記
トランジスタQR２のベースに与えられるととも
に、NANDゲートＧ４の一方端子に与えられる。
この制御回路２１に入力される、電磁石が吸引状
態を保持することができる保持電流IHは切換ス
イツチSW１の個別端子Ｓ１１と切換スイツチ
SW２の個別端子Ｓ２１にそれぞれ与えられる。
またこの制御回路２１に入力される電磁石を吸引
待機状態とするための後述する待機励磁電流IE
は切換スイツチSW１の個別端子Ｓ１２と切換ス
イツチSW２の個別端子Ｓ２２にそれぞれ与えら
れる。切換スイツチSW１の共通端子Ｓ１３に与
えられる電流IH，IEに対応した電圧は、ヒステ
リシス特性を有する比較器CM１の非反転端子に
与えられ、切換スイツチSW２の共通端子Ｓ２３
に与えられる電流IH，IEに対応した電圧は、ヒ
ステリシス特性を有する比較器CM２の非反転端
子に与えられる。比較器CM１の反転端子には前
記抵抗Ｒ２によつて検出されるコイルSLに流れ
る電流に対応した電圧が与えられ、比較器CM２
の反転端子には前記抵抗Ｒ１によつて検出される
コイルSRを流れる電流に対応した電圧が与えら
れる。比較器CM１の出力はORゲートＧ５の一
方端子に与えられ、比較器CM２の出力はORゲ
ートＧ６の一方端子に与えられる。ORゲートＧ
５，Ｇ６の各他方端子には前記タイマ回路TM２
の出力がそれぞれ与えられる。ORゲートＧ５の
出力は前記NANDゲートＧ３の他方端子に与えら
れ、ORゲートＧ６の出力は前記NANDゲートの
他方端子に与えられる。NANDゲートＧ３の出力
は前記トランジスタQL１のベースに与えられ、
NANDゲートＧ４の出力は前記トランジスタQR
１のベースに与えられる。
次に第３図に示されているタイミングチヤート
を参照して電磁石駆動装置の動作について説明す
る。第３図１には切換指令信号が示され、第３図
２にはエツジデイレクタEDの出力信号が示さ
れ、第３図３にはタイマ回路TM１の出力信号が
示され、第３図４にはタイマ回路TM２の出力信
号が示され、第３図５には比較器CM２の出力信
号が示されている。第３図６はトランジスタQR
１の動作状態を示し、第３図７はトランジスタ
QR２の動作状態を示し、第３図８はトランジス
タQL１の動作状態を示し、第３図９はトランジ
スタQL２の動作状態を示す。第３図１０はコイ
ルSRに流れる電流波形を示し、第３図１１はコ
イルSLに流れる電流波形を示し、第３図１２は
切換弁１１のスプール１６の変位を示す。まず第
２図における切換弁１１のスプール１６が図中に
おける右方に移動しており、電磁石１０ａが吸引
状態であり、電磁石１０が非吸引状態とする。こ
のとき第３図１に示されている切換指令信号はロ
ーレベルであり、第３図２に示されているエツジ
デイレクタEDの出力はローレベルとなつてい
る。この状態ではタイマ回路TM１は作動され
ず、第３図３に示されるようにその出力はローレ
ベルとなり、NANDゲートＧ１，Ｇ２の出力は共
にハイレベルとなつている。この結果、第３図７
および第３図９に示すようにトランジスタQR
２，QL２は共にオン状態になつている。切換ス
イツチSW１では切換指令信号によつて個別端子
Ｓ１１と共通端子Ｓ１３が接続されており、比較
器CM１の非反転端子には、保持電流IHに対応し
た電圧が与えられている。切換スイツチSW２で
は切換指令信号によつて個別端子Ｓ２２と共通端
子Ｓ２３が接続されており、比較器CM２の非反
転端子には、待機励磁電流IEに対応した電圧が
与えられている。抵抗Ｒ１で検出されるコイル
SRに流れる電流値に対応した電圧が待機励磁電
流IE値より小となつたとき、比較器CM２の出力
はハイレベルとなり、待機励磁電流IE値と比較
器CM２のヒステリシス特性の幅の和よりも大と
なつたとき、その出力はローレベルとなる。第３
図５に示されているように比較器CM２の出力が
ハイレベルのときNANDゲートＧ４の出力はロー
レベルとなり、比較器CM２の出力がローレベル
のときNANDゲートＧ４の出力はハイレベルとな
る。コイルSRに流れる電流が待機励磁電流IEよ
りも小さいとき、トランジスタQR１はオン状態
となり、直流電流Ｅから実線で示される矢符Ａ２
の方向に電流が供給され、コイルSRに流れる電
流値が増加される。そしてコイルSRに流れる電
流値が待機励磁電流IE値と比較器CM２のヒステ
リシス特性の幅の和より大きくなると、比較器
CM２の出力はハイレベルからローレベルとな
り、トランジスタQR１がオフ状態となる。そう
するとコイルSRに流れる電流は、２点鎖線Ａ３
で示されるようにダイオードCR２を通る方向に
流れ、次第に減少する。そして再び待機励磁電流
IE値よりも小さくなると、トランジスタQR１が
オン状態となる。この結果、トランジスタQR１
がオン／オフ動作を繰り返すので、コイルSRは
第３図１０に示されるような待機励磁電流IEの
チヨツパモードで駆動されることにある。一方、
比較器CM１では、抵抗Ｒ２で検出されるコイル
SLに流れる電流値と保持電流IH値が比較され、
コイルSLに流れる電流が保持電流IHの値よりも
小となつたとき比較器CM１の出力はハイレベル
となり、保持電流IHの値と比較器CM１のヒステ
リシス特性の幅の和よりも大となつたとき、その
出力はローレベルとなる。比較器CM１の出力が
ハイレベルのときNANDゲートＧ３の出力はロー
レベルとなり、比較器CM１の出力がローレベル
のときNANDゲートＧ３の出力はハイレベルとな
る。この結果、トランジスタQL１がオン／オフ
動作を繰り返すので、コイルSLは第３図１１で
示されるような保持電流IHのチヨツパモードで
駆動される。
を参照して電磁石駆動装置の動作について説明す
る。第３図１には切換指令信号が示され、第３図
２にはエツジデイレクタEDの出力信号が示さ
れ、第３図３にはタイマ回路TM１の出力信号が
示され、第３図４にはタイマ回路TM２の出力信
号が示され、第３図５には比較器CM２の出力信
号が示されている。第３図６はトランジスタQR
１の動作状態を示し、第３図７はトランジスタ
QR２の動作状態を示し、第３図８はトランジス
タQL１の動作状態を示し、第３図９はトランジ
スタQL２の動作状態を示す。第３図１０はコイ
ルSRに流れる電流波形を示し、第３図１１はコ
イルSLに流れる電流波形を示し、第３図１２は
切換弁１１のスプール１６の変位を示す。まず第
２図における切換弁１１のスプール１６が図中に
おける右方に移動しており、電磁石１０ａが吸引
状態であり、電磁石１０が非吸引状態とする。こ
のとき第３図１に示されている切換指令信号はロ
ーレベルであり、第３図２に示されているエツジ
デイレクタEDの出力はローレベルとなつてい
る。この状態ではタイマ回路TM１は作動され
ず、第３図３に示されるようにその出力はローレ
ベルとなり、NANDゲートＧ１，Ｇ２の出力は共
にハイレベルとなつている。この結果、第３図７
および第３図９に示すようにトランジスタQR
２，QL２は共にオン状態になつている。切換ス
イツチSW１では切換指令信号によつて個別端子
Ｓ１１と共通端子Ｓ１３が接続されており、比較
器CM１の非反転端子には、保持電流IHに対応し
た電圧が与えられている。切換スイツチSW２で
は切換指令信号によつて個別端子Ｓ２２と共通端
子Ｓ２３が接続されており、比較器CM２の非反
転端子には、待機励磁電流IEに対応した電圧が
与えられている。抵抗Ｒ１で検出されるコイル
SRに流れる電流値に対応した電圧が待機励磁電
流IE値より小となつたとき、比較器CM２の出力
はハイレベルとなり、待機励磁電流IE値と比較
器CM２のヒステリシス特性の幅の和よりも大と
なつたとき、その出力はローレベルとなる。第３
図５に示されているように比較器CM２の出力が
ハイレベルのときNANDゲートＧ４の出力はロー
レベルとなり、比較器CM２の出力がローレベル
のときNANDゲートＧ４の出力はハイレベルとな
る。コイルSRに流れる電流が待機励磁電流IEよ
りも小さいとき、トランジスタQR１はオン状態
となり、直流電流Ｅから実線で示される矢符Ａ２
の方向に電流が供給され、コイルSRに流れる電
流値が増加される。そしてコイルSRに流れる電
流値が待機励磁電流IE値と比較器CM２のヒステ
リシス特性の幅の和より大きくなると、比較器
CM２の出力はハイレベルからローレベルとな
り、トランジスタQR１がオフ状態となる。そう
するとコイルSRに流れる電流は、２点鎖線Ａ３
で示されるようにダイオードCR２を通る方向に
流れ、次第に減少する。そして再び待機励磁電流
IE値よりも小さくなると、トランジスタQR１が
オン状態となる。この結果、トランジスタQR１
がオン／オフ動作を繰り返すので、コイルSRは
第３図１０に示されるような待機励磁電流IEの
チヨツパモードで駆動されることにある。一方、
比較器CM１では、抵抗Ｒ２で検出されるコイル
SLに流れる電流値と保持電流IH値が比較され、
コイルSLに流れる電流が保持電流IHの値よりも
小となつたとき比較器CM１の出力はハイレベル
となり、保持電流IHの値と比較器CM１のヒステ
リシス特性の幅の和よりも大となつたとき、その
出力はローレベルとなる。比較器CM１の出力が
ハイレベルのときNANDゲートＧ３の出力はロー
レベルとなり、比較器CM１の出力がローレベル
のときNANDゲートＧ３の出力はハイレベルとな
る。この結果、トランジスタQL１がオン／オフ
動作を繰り返すので、コイルSLは第３図１１で
示されるような保持電流IHのチヨツパモードで
駆動される。
第３図１０および第３図１１に示されているタ
イミングチヤートでは、コイルSRに流れる電流
値がコイルSLに流れる電流値より大となつてい
るが、コイルSL側の電磁石のギヤツプが最小、
コイルSR側のギヤツプが最大となつている状態
であるので、コイルSR側の電磁石１０の吸引力
の方がコイルSL側の電磁石１０ａの吸引力より
小さい。そのため切換弁のスプールは第２図の右
方に押し付けられたままである。
イミングチヤートでは、コイルSRに流れる電流
値がコイルSLに流れる電流値より大となつてい
るが、コイルSL側の電磁石のギヤツプが最小、
コイルSR側のギヤツプが最大となつている状態
であるので、コイルSR側の電磁石１０の吸引力
の方がコイルSL側の電磁石１０ａの吸引力より
小さい。そのため切換弁のスプールは第２図の右
方に押し付けられたままである。
切換指令信号がローレベルからハイレベルにな
ると、エツジデイレクタEDがこの信号の立ち上
がりを検出して、期間Ｔ４の間だけハイレベルの
信号を導出するので、タイマ回路TM１，TM２
が作動される。そうするとタイマ回路TM１は第
３図３に示されるように期間TWの間だけハイレ
ベルの出力を導出する。タイマ回路TM１のハイ
レベルの出力がNANDゲートＧ２に与えられて
も、NOT回路INの出力がローレベルとなるので
ゲートＧ２の出力はハイレベルの状態のままとな
り、トランジスタQR２は第３図７に示されるよ
うにオン状態が継続される。一方、タイマ回路
TM１のハイレベルの出力がNANDゲートＧ１に
与えられると、その期間Twの間だけ、NANDゲ
ートＧ１の出力がローレベルとなり、トランジス
タQL２は第３図９に示されるようにオフ状態と
なる。トランジスタQL２がオフ状態となると、
コイルSLに流れる電流は、破線で示される矢符
Ａ４のようにツエナーダイオードZDL、ダイオー
ドCL１を通る方向に流れ、急速に消滅する。タ
イマ回路TM２の出力が期間Tsの間だけハイレベ
ルとなると、ORゲートＲ６の出力は比較器CM
２の出力に関係なくハイレベルとなる。ORゲー
トＧ６の出力がハイレベルであると、NANDゲー
トＧ４の出力はローレベルとなり、期間Tsの
間、強制的にトランジスタQR１がオン状態とな
り、コイルSRに流れる電流が増大される。すな
わち、吸引していた電磁石のコイルSLに流れる
電流を急速に消滅させ、新たに吸引側となつた電
磁石のコイルSRに流れる電流値を待機励磁電流
IE値よりさらに高くして、吸引力を高めること
によつて、第３図１２に示されるように切換弁１
１のスプール１６を非常に高速度に左方に移動す
ることができる。このとき切換スイツチSW２で
は、個別端子Ｓ２１と共通端子Ｓ２３とが接続さ
れ、保持電流IH値が比較器CM２の非反転端子に
入力される。タイマ回路TM２の出力が期間Ts
後、ローレベルになると、ORゲートＧ６の出力
は比較器CM２の出力に左右され、その出力によ
つてトランジスタQR１がオン／オフ状態とな
り、コイルSRは第３図１０に示されるように保
持電流IHのチヨツパモードで駆動される。一
方、コイルSLは、待機励磁電流IE値が切換スイ
ツチSW１を介して比較器CM１に与えられ、ト
ランジスタQL１が期間Tw経過後にNANDゲート
Ｇ１の出力がハイレベルに復帰するので、比較器
CM２の出力によつてオン／オフ状態となり、第
３図１１で示されるように待機励磁電流IEの定
電流チヨツパモードで駆動される。このとき切換
弁１１のスプール１６は、切換指令信号がハイレ
ベルのときと同様の理由で左方に押し付けられた
ままとなる。
ると、エツジデイレクタEDがこの信号の立ち上
がりを検出して、期間Ｔ４の間だけハイレベルの
信号を導出するので、タイマ回路TM１，TM２
が作動される。そうするとタイマ回路TM１は第
３図３に示されるように期間TWの間だけハイレ
ベルの出力を導出する。タイマ回路TM１のハイ
レベルの出力がNANDゲートＧ２に与えられて
も、NOT回路INの出力がローレベルとなるので
ゲートＧ２の出力はハイレベルの状態のままとな
り、トランジスタQR２は第３図７に示されるよ
うにオン状態が継続される。一方、タイマ回路
TM１のハイレベルの出力がNANDゲートＧ１に
与えられると、その期間Twの間だけ、NANDゲ
ートＧ１の出力がローレベルとなり、トランジス
タQL２は第３図９に示されるようにオフ状態と
なる。トランジスタQL２がオフ状態となると、
コイルSLに流れる電流は、破線で示される矢符
Ａ４のようにツエナーダイオードZDL、ダイオー
ドCL１を通る方向に流れ、急速に消滅する。タ
イマ回路TM２の出力が期間Tsの間だけハイレベ
ルとなると、ORゲートＲ６の出力は比較器CM
２の出力に関係なくハイレベルとなる。ORゲー
トＧ６の出力がハイレベルであると、NANDゲー
トＧ４の出力はローレベルとなり、期間Tsの
間、強制的にトランジスタQR１がオン状態とな
り、コイルSRに流れる電流が増大される。すな
わち、吸引していた電磁石のコイルSLに流れる
電流を急速に消滅させ、新たに吸引側となつた電
磁石のコイルSRに流れる電流値を待機励磁電流
IE値よりさらに高くして、吸引力を高めること
によつて、第３図１２に示されるように切換弁１
１のスプール１６を非常に高速度に左方に移動す
ることができる。このとき切換スイツチSW２で
は、個別端子Ｓ２１と共通端子Ｓ２３とが接続さ
れ、保持電流IH値が比較器CM２の非反転端子に
入力される。タイマ回路TM２の出力が期間Ts
後、ローレベルになると、ORゲートＧ６の出力
は比較器CM２の出力に左右され、その出力によ
つてトランジスタQR１がオン／オフ状態とな
り、コイルSRは第３図１０に示されるように保
持電流IHのチヨツパモードで駆動される。一
方、コイルSLは、待機励磁電流IE値が切換スイ
ツチSW１を介して比較器CM１に与えられ、ト
ランジスタQL１が期間Tw経過後にNANDゲート
Ｇ１の出力がハイレベルに復帰するので、比較器
CM２の出力によつてオン／オフ状態となり、第
３図１１で示されるように待機励磁電流IEの定
電流チヨツパモードで駆動される。このとき切換
弁１１のスプール１６は、切換指令信号がハイレ
ベルのときと同様の理由で左方に押し付けられた
ままとなる。
切換指令信号がハイレベルからローレベルにな
ると、再びエツジデイレクタEDがこの信号の立
ち下がりを検出し、タイマ回路TM１，TM２を
作動させ、コイルSRに流れる電流を急速に消滅
させ、コイルSLに流れる電流を増大させて、第
３図１２で示されるように切換弁１１のスプール
１６や右方に移動される。タイマ回路TM１の設
定期間Twは切換弁の切り換え頻度を上げるため
に第３図１０および第３図１１に示されるような
コイルSR，SLの電流消滅時間Tdよりも僅かに長
く設定され、タイマ回路TM２の設定時間Tsはス
プールの移動時間Tmに等しいか、または僅かに
長く設定される。
ると、再びエツジデイレクタEDがこの信号の立
ち下がりを検出し、タイマ回路TM１，TM２を
作動させ、コイルSRに流れる電流を急速に消滅
させ、コイルSLに流れる電流を増大させて、第
３図１２で示されるように切換弁１１のスプール
１６や右方に移動される。タイマ回路TM１の設
定期間Twは切換弁の切り換え頻度を上げるため
に第３図１０および第３図１１に示されるような
コイルSR，SLの電流消滅時間Tdよりも僅かに長
く設定され、タイマ回路TM２の設定時間Tsはス
プールの移動時間Tmに等しいか、または僅かに
長く設定される。
本発施例では待機励磁電流を大きくして吸引力
を大きくし、保持電流を小さくしてコイルSR，
SLの流れる電流の消滅期間Tdの短縮を図つてい
るが、待機励磁電流IEと保持電流IHを同一の値
として駆動装置の簡略化を図つてもよい。
を大きくし、保持電流を小さくしてコイルSR，
SLの流れる電流の消滅期間Tdの短縮を図つてい
るが、待機励磁電流IEと保持電流IHを同一の値
として駆動装置の簡略化を図つてもよい。
本発明ではコイルSR，SLに流れる電流の消滅
期間Tdのみが関係、励磁電流の立ち上げ速度は
全く無関係でよく、その結果比較的低い電源電圧
の使用が可能となる。背景技術で示した第１式か
ら励磁時の所要ピーク電流（必要とするスプール
移動時間Ｔ３を得るための電流）をIDとし、コ
イルのインダクタンスをＬとし、それに達するま
での時間Trを求めると、 Tr≒Ｌ／Ｅ・ID ………(3) となる。一方、ツエナー電圧をVZとし、保持電
流IH値から励磁電流が消滅するまでの時間Th
は、 Th≒Ｌ／ＶＺ・IH ………(4) で得られる。保持電流IH値は所要ピーク励磁電
流IDの1/2〜1/5とすることが可能で、また電源
電圧を大とするよりも、ツエナー電圧VZを大と
するほうが回路を設計する上で容易であり、した
がつて先行技術に比較して格段の高速化を図るこ
とができる。なお、消磁回路の非線形素子として
ツエナーダイオードを使用したが、バリスタ（電
圧依存性抵抗素子）を使用しても同様の効果が得
られる。
期間Tdのみが関係、励磁電流の立ち上げ速度は
全く無関係でよく、その結果比較的低い電源電圧
の使用が可能となる。背景技術で示した第１式か
ら励磁時の所要ピーク電流（必要とするスプール
移動時間Ｔ３を得るための電流）をIDとし、コ
イルのインダクタンスをＬとし、それに達するま
での時間Trを求めると、 Tr≒Ｌ／Ｅ・ID ………(3) となる。一方、ツエナー電圧をVZとし、保持電
流IH値から励磁電流が消滅するまでの時間Th
は、 Th≒Ｌ／ＶＺ・IH ………(4) で得られる。保持電流IH値は所要ピーク励磁電
流IDの1/2〜1/5とすることが可能で、また電源
電圧を大とするよりも、ツエナー電圧VZを大と
するほうが回路を設計する上で容易であり、した
がつて先行技術に比較して格段の高速化を図るこ
とができる。なお、消磁回路の非線形素子として
ツエナーダイオードを使用したが、バリスタ（電
圧依存性抵抗素子）を使用しても同様の効果が得
られる。
本発明を内燃機関の燃料噴射制御装置３０に適
用した実施例を第４図に示し、そのタイミングチ
ヤートを第５図に示す。第５図１にはRSフリツ
プフロツプFF１出力の切換指令信号が示され、
第５図２にはRSフリツプフロツプFF２出力のコ
イルSRの予備励磁信号が示さ、第５図３にはRS
フリツプフロツプFF３出力のコイルSLの予備励
磁信号が示され、第５図４にはORゲートＧ１７
の出力信号が示され、第５図５にはORゲートＧ
１３の出力信号が示され、第５図６にはタイマ遅
れ回路TD１１の出力信号が示されている。第５
図７はトランジスタQR１の動作状態を示し、第
５図８はトランジスタQR２の動作状態を示し、
第５図９はトランジスタQL１の動作状態を示
し、第５図１０はトランジスタQL２の動作状態
を示す。第５図１１はコイルSRに流れる電流波
形を示し、第５図１２はコイルSLに流れる電流
波形を示し、第５図１３は切換弁のスプールの変
位を示す。スプールは左位置で燃料噴射中とな
り、右位置で停止する。第４図では１つの電磁弁
制御ユニツトについてのみ示されており、残りの
制御ユニツトについては省略されている。エンジ
ンのクランク角を検出するレゾルバ３１がクラン
ク軸に取り付けられており、このレゾルバ３１の
出力のアナログ信号をＡ／Ｄ（アナログ／デジタ
ル）変換器３２に与えて、デジタル信号としてク
ランク角度情報を得ている。このＡ／Ｄ変換器３
２の出力信号と、燃料噴射開始設定手段３３、燃
料噴射完了設定手段３４、コイルSRの予備励磁
タイミング設定手段３５およびコイルSLの予備
励磁タイミング設定手段３６から出力される各信
号とが、それらの信号が一致するかを判定し、一
致すると出力信号を導出する判定手段３７〜４０
にそれぞれ入力される。燃料噴射開始のタイミン
グは燃料噴射開始設定としてクランク角度で設定
され、その完了のタイミングは回転数制御系から
求められ、それをクランク角度に換算して設定さ
れる。また、燃料噴射開始設定のタイミングは、
ピストンの上死点TDC前のクランク角30〜０度
の範囲に限定され、それに先行する上死点TDC
前のクランク角50度にコイルSR予備励磁タイミ
ングが設定され、また、燃料噴射完了のタイミン
グより先行したクランク角にコイルSLの予備励
磁タイミングが設定される。エンジン回転によ
り、クランク角度が変化して行き、各々の設定値
がＡ／Ｄ変換器３２の出力信号を一致すると判定
回路３７〜４０からパルス信号が発生される。こ
れらのパルス信号が次段のRSフリツプフロツプ
FF１〜FF３をトリガすると、それらの出力から
燃料噴射開始からその完了の切換指令信号、コイ
ルSR予備励磁タイミングから燃料噴射開始迄の
コイルSR予備励磁信号およびコイルSL予備励磁
タイミングから燃料噴射完了迄のコイルSL予備
励磁信号とが得られる。
用した実施例を第４図に示し、そのタイミングチ
ヤートを第５図に示す。第５図１にはRSフリツ
プフロツプFF１出力の切換指令信号が示され、
第５図２にはRSフリツプフロツプFF２出力のコ
イルSRの予備励磁信号が示さ、第５図３にはRS
フリツプフロツプFF３出力のコイルSLの予備励
磁信号が示され、第５図４にはORゲートＧ１７
の出力信号が示され、第５図５にはORゲートＧ
１３の出力信号が示され、第５図６にはタイマ遅
れ回路TD１１の出力信号が示されている。第５
図７はトランジスタQR１の動作状態を示し、第
５図８はトランジスタQR２の動作状態を示し、
第５図９はトランジスタQL１の動作状態を示
し、第５図１０はトランジスタQL２の動作状態
を示す。第５図１１はコイルSRに流れる電流波
形を示し、第５図１２はコイルSLに流れる電流
波形を示し、第５図１３は切換弁のスプールの変
位を示す。スプールは左位置で燃料噴射中とな
り、右位置で停止する。第４図では１つの電磁弁
制御ユニツトについてのみ示されており、残りの
制御ユニツトについては省略されている。エンジ
ンのクランク角を検出するレゾルバ３１がクラン
ク軸に取り付けられており、このレゾルバ３１の
出力のアナログ信号をＡ／Ｄ（アナログ／デジタ
ル）変換器３２に与えて、デジタル信号としてク
ランク角度情報を得ている。このＡ／Ｄ変換器３
２の出力信号と、燃料噴射開始設定手段３３、燃
料噴射完了設定手段３４、コイルSRの予備励磁
タイミング設定手段３５およびコイルSLの予備
励磁タイミング設定手段３６から出力される各信
号とが、それらの信号が一致するかを判定し、一
致すると出力信号を導出する判定手段３７〜４０
にそれぞれ入力される。燃料噴射開始のタイミン
グは燃料噴射開始設定としてクランク角度で設定
され、その完了のタイミングは回転数制御系から
求められ、それをクランク角度に換算して設定さ
れる。また、燃料噴射開始設定のタイミングは、
ピストンの上死点TDC前のクランク角30〜０度
の範囲に限定され、それに先行する上死点TDC
前のクランク角50度にコイルSR予備励磁タイミ
ングが設定され、また、燃料噴射完了のタイミン
グより先行したクランク角にコイルSLの予備励
磁タイミングが設定される。エンジン回転によ
り、クランク角度が変化して行き、各々の設定値
がＡ／Ｄ変換器３２の出力信号を一致すると判定
回路３７〜４０からパルス信号が発生される。こ
れらのパルス信号が次段のRSフリツプフロツプ
FF１〜FF３をトリガすると、それらの出力から
燃料噴射開始からその完了の切換指令信号、コイ
ルSR予備励磁タイミングから燃料噴射開始迄の
コイルSR予備励磁信号およびコイルSL予備励磁
タイミングから燃料噴射完了迄のコイルSL予備
励磁信号とが得られる。
RSフリツプフロツプFF１出力の切換指令信
号、RSフリツプフロツプFF２出力のコイルSR
予備励磁指令信号およびRSフリツプフロツプFF
３出力のコイルSL予備励磁指令信号が共にロー
レベルのとき、ORゲートＧ１１の出力はローレ
ベルでトランジスタQR２はオフ状態となる。OR
ゲートＧ１１の出力はタイマ遅れ回路TD１１を
通つてNANDゲートＧ１４に与えられ、その結
果、NANDゲートＧ１４出力はハイレベルとな
り、トランジスタQR１がオフ状態になり、コイ
ルSRの電流は消失している。一方、RSフリツプ
フロツプFF１の出力を入力とするNOT回路IN１
の出力が一方端子に与えられるORゲートＧ１２
の出力はハイレベルとなり、トランジスタQL２
がオン状態となる。また、切換スイツチSW３で
はORゲートＧ１７の出力がローレベルなので保
持電流IH値が選択され、切換スイツチSW４では
切換スイツチSW３の出力が選択される。保持電
流IH値がヒステリシス特性を有する比較器CMP
２の非反転入力に与えられ、コイルSLに流れる
電流が抵抗Ｒ２で検出されて、比較器CMP２の
反転入力に与えられる。エツジデイテクタED１
はローレベルを出力しているのでタイマ回路TM
１２を非動作とし、その出力をローレベルに維持
しているので、ORゲートＧ１５の一方の入力を
ローレベルとしており、また、ORゲートＧ１２
の出力は、タイマ遅れ回路TD１３を通つて
NANDゲートＧ１６の入力をハイレベルとしてい
るので、比較器CMP２の出力がトランジスタス
イツチQL１をオン／オフ動作させ、図示の実線
で示される矢符Ａ１０また破線の矢符Ａ１１の方
向にコイルSLに電流を流し、コイルSLを保持電
流IHでの定電流チヨツパモードで駆動してい
る。このときはコイルSL側の電磁石が吸引し、
ギヤツプが小となつており、切換弁のスプールは
コイルSR側の方向に押されている。
号、RSフリツプフロツプFF２出力のコイルSR
予備励磁指令信号およびRSフリツプフロツプFF
３出力のコイルSL予備励磁指令信号が共にロー
レベルのとき、ORゲートＧ１１の出力はローレ
ベルでトランジスタQR２はオフ状態となる。OR
ゲートＧ１１の出力はタイマ遅れ回路TD１１を
通つてNANDゲートＧ１４に与えられ、その結
果、NANDゲートＧ１４出力はハイレベルとな
り、トランジスタQR１がオフ状態になり、コイ
ルSRの電流は消失している。一方、RSフリツプ
フロツプFF１の出力を入力とするNOT回路IN１
の出力が一方端子に与えられるORゲートＧ１２
の出力はハイレベルとなり、トランジスタQL２
がオン状態となる。また、切換スイツチSW３で
はORゲートＧ１７の出力がローレベルなので保
持電流IH値が選択され、切換スイツチSW４では
切換スイツチSW３の出力が選択される。保持電
流IH値がヒステリシス特性を有する比較器CMP
２の非反転入力に与えられ、コイルSLに流れる
電流が抵抗Ｒ２で検出されて、比較器CMP２の
反転入力に与えられる。エツジデイテクタED１
はローレベルを出力しているのでタイマ回路TM
１２を非動作とし、その出力をローレベルに維持
しているので、ORゲートＧ１５の一方の入力を
ローレベルとしており、また、ORゲートＧ１２
の出力は、タイマ遅れ回路TD１３を通つて
NANDゲートＧ１６の入力をハイレベルとしてい
るので、比較器CMP２の出力がトランジスタス
イツチQL１をオン／オフ動作させ、図示の実線
で示される矢符Ａ１０また破線の矢符Ａ１１の方
向にコイルSLに電流を流し、コイルSLを保持電
流IHでの定電流チヨツパモードで駆動してい
る。このときはコイルSL側の電磁石が吸引し、
ギヤツプが小となつており、切換弁のスプールは
コイルSR側の方向に押されている。
コイルSR予備励磁信号がハイレベルとなる
と、ORゲートＧ１７の出力がハイレベルとなる
ので切換スイツチSW３では保持増加電流IHUが
選択される。コイルSLは印加される電流が増加
され、保持増加電流IHU値の定電流チヨツパレベ
ルで駆動される。一方、ゲートＧ１１の出力はハ
イレベルとなつてトランジスタQR２をオン状態
とするが、タイマ遅れ回路TD１１の出力は期間
Tdの間ローレベルが更に継続する。そのため
NANDゲートＧ１４の出力もハイレベルを維持し
ているので、トランジスタQR１はオフ状態が継
続し、コイルSRには電流が流れない。期間Tdが
経過すると、タイマ遅れ回路TD１１の出力はハ
イレベルとなり、また、タイマ回路TM１２の出
力はローレベルを維持しているのでヒステリシス
特性を有する比較器CMP１がトランジスタQR１
をオン／オフ状態にする。切換スイツチSW５で
はRSフリツプフロツプFF１出力の切換指令がロ
ーレベルなので待機励磁電流IEが選択され、こ
の電流IEが比較器CMP１の非反転入力端子に与
えられ、抵抗Ｒ１で検出されたコイルSRに流れ
る電流が比較器CMP１の反転入力端子に入力さ
れている。そのためコイルSRは待機励磁電流IE
の定電流チヨツパモードで駆動され待機する。こ
の間、切換弁のスプールを右側に押している力
は、コイルSRの吸引力によつて減じられるが、
それ以前にコイルSLの電流を保持電流IHから保
持増加電流IHUに増加させているので、コイル
SLの吸引力は保持電流IHの定電流チヨツパモー
ド時の吸引力に比較して小となることはない。期
間Tdは、スプールに働く力がいつでも流体力等
よりも大きくなるよう設定され、もし、保持電流
IHの吸引力が流体力よりも非常に大であれば、
保持増加電流の設定機能の省略も可能であるが、
その場合には、保持増加電流の設定機能が付加さ
れた場合に比して電磁石コイルの温度上昇が大き
く、また、電源効率が劣化する。エンジンが回転
してクランク角が燃料噴射開始設定と一致する
と、RSフリツプフロツプFF１出力の切換指令が
ローレベルからハイレベルに変化し、RSフリツ
プフロツプFF２出力のコイルSR予備励磁信号が
ハイレベルからローレベルに変化する。ORゲー
トＧ１２出力はローレベルとなり、トランジスタ
QL２をオフ状態とし、コイルSLに流れる電流は
ツエナーダイオードZDLおよびダイオードCL１
を通つて急速に消滅される。ORゲートＧ１１の
出力はハイレベルのままであるのでトランジスタ
QL２はオン状態を継続する。エツジデイテクタ
ED１が切換指令の立ち上がりを検出してパルス
信号を送出し、タイマ回路TM１２を動作させ、
ORゲートＧ１３の出力を強制的に期間Tsの間ハ
イレベルとする。また、タイマ遅れ回路TD１１
の出力は既にハイレベルとなつているので、
NANDゲートＧ１４の出力をローレベルとし、ト
ランジスタQR１をオン状態にする。すなわち、
コイルSLに流れる電流が消滅して、その吸引力
も喪失し、一方、コイルSRに流れる電流を更に
増大させて吸引力の増大を求め、切換弁のスプー
ルの動作の高速化を図つている。タイマ回路TM
１２で設定された期間Tsが経過すると、タイマ
回路TM１２出力はローレベルに戻り、比較器
CMP１には、切換スイツチSW３，SW５を通つ
て保持電流IH値が与えられているので、保持電
流IHの定電流チヨツパモードでコイルSRが駆動
される。
と、ORゲートＧ１７の出力がハイレベルとなる
ので切換スイツチSW３では保持増加電流IHUが
選択される。コイルSLは印加される電流が増加
され、保持増加電流IHU値の定電流チヨツパレベ
ルで駆動される。一方、ゲートＧ１１の出力はハ
イレベルとなつてトランジスタQR２をオン状態
とするが、タイマ遅れ回路TD１１の出力は期間
Tdの間ローレベルが更に継続する。そのため
NANDゲートＧ１４の出力もハイレベルを維持し
ているので、トランジスタQR１はオフ状態が継
続し、コイルSRには電流が流れない。期間Tdが
経過すると、タイマ遅れ回路TD１１の出力はハ
イレベルとなり、また、タイマ回路TM１２の出
力はローレベルを維持しているのでヒステリシス
特性を有する比較器CMP１がトランジスタQR１
をオン／オフ状態にする。切換スイツチSW５で
はRSフリツプフロツプFF１出力の切換指令がロ
ーレベルなので待機励磁電流IEが選択され、こ
の電流IEが比較器CMP１の非反転入力端子に与
えられ、抵抗Ｒ１で検出されたコイルSRに流れ
る電流が比較器CMP１の反転入力端子に入力さ
れている。そのためコイルSRは待機励磁電流IE
の定電流チヨツパモードで駆動され待機する。こ
の間、切換弁のスプールを右側に押している力
は、コイルSRの吸引力によつて減じられるが、
それ以前にコイルSLの電流を保持電流IHから保
持増加電流IHUに増加させているので、コイル
SLの吸引力は保持電流IHの定電流チヨツパモー
ド時の吸引力に比較して小となることはない。期
間Tdは、スプールに働く力がいつでも流体力等
よりも大きくなるよう設定され、もし、保持電流
IHの吸引力が流体力よりも非常に大であれば、
保持増加電流の設定機能の省略も可能であるが、
その場合には、保持増加電流の設定機能が付加さ
れた場合に比して電磁石コイルの温度上昇が大き
く、また、電源効率が劣化する。エンジンが回転
してクランク角が燃料噴射開始設定と一致する
と、RSフリツプフロツプFF１出力の切換指令が
ローレベルからハイレベルに変化し、RSフリツ
プフロツプFF２出力のコイルSR予備励磁信号が
ハイレベルからローレベルに変化する。ORゲー
トＧ１２出力はローレベルとなり、トランジスタ
QL２をオフ状態とし、コイルSLに流れる電流は
ツエナーダイオードZDLおよびダイオードCL１
を通つて急速に消滅される。ORゲートＧ１１の
出力はハイレベルのままであるのでトランジスタ
QL２はオン状態を継続する。エツジデイテクタ
ED１が切換指令の立ち上がりを検出してパルス
信号を送出し、タイマ回路TM１２を動作させ、
ORゲートＧ１３の出力を強制的に期間Tsの間ハ
イレベルとする。また、タイマ遅れ回路TD１１
の出力は既にハイレベルとなつているので、
NANDゲートＧ１４の出力をローレベルとし、ト
ランジスタQR１をオン状態にする。すなわち、
コイルSLに流れる電流が消滅して、その吸引力
も喪失し、一方、コイルSRに流れる電流を更に
増大させて吸引力の増大を求め、切換弁のスプー
ルの動作の高速化を図つている。タイマ回路TM
１２で設定された期間Tsが経過すると、タイマ
回路TM１２出力はローレベルに戻り、比較器
CMP１には、切換スイツチSW３，SW５を通つ
て保持電流IH値が与えられているので、保持電
流IHの定電流チヨツパモードでコイルSRが駆動
される。
更にエンジンが回転し、そのクランク角度がコ
イルSL予備励磁タイミングと一致すると、RSフ
リツプフロツプFF３出力のコイルSL予備励磁指
令信号がハイレベルとなり、コイルSRは保持増
加電流IHUの定電流チヨツパモード駆動に切り換
り、タイマ遅れ回路TD１３で設定された期間Te
後、コイルSLは待機励磁電流IEの定電流チヨツ
パモード駆動で待機する。燃料噴射完了のタイミ
ングと一致するとRSフリツプフロツプFF１の出
力の切換指令信号、およびRSフリツプフロツプ
FF３出力のコイルSLの予備励磁指令信号が共に
ローレベル、トランジスタQR２はオフ状態とな
つて、コイルSRに流れる電流は急速に消磁さ
れ、コイルSLに流れる電流はタイマ回路TM１２
の設定期間Tsの間、強制的にトランジスタQL１
がオン状態となつて増えて行く。その後、コイル
SRは保持電流IHの定電流チヨツパモード駆動と
なつて初期状態に戻る。
イルSL予備励磁タイミングと一致すると、RSフ
リツプフロツプFF３出力のコイルSL予備励磁指
令信号がハイレベルとなり、コイルSRは保持増
加電流IHUの定電流チヨツパモード駆動に切り換
り、タイマ遅れ回路TD１３で設定された期間Te
後、コイルSLは待機励磁電流IEの定電流チヨツ
パモード駆動で待機する。燃料噴射完了のタイミ
ングと一致するとRSフリツプフロツプFF１の出
力の切換指令信号、およびRSフリツプフロツプ
FF３出力のコイルSLの予備励磁指令信号が共に
ローレベル、トランジスタQR２はオフ状態とな
つて、コイルSRに流れる電流は急速に消磁さ
れ、コイルSLに流れる電流はタイマ回路TM１２
の設定期間Tsの間、強制的にトランジスタQL１
がオン状態となつて増えて行く。その後、コイル
SRは保持電流IHの定電流チヨツパモード駆動と
なつて初期状態に戻る。
効 果
以上のように本発明によれば、比較的低い電源
電圧を使用して信頼度高く、電磁装置を高速度で
作動することができる。
電圧を使用して信頼度高く、電磁装置を高速度で
作動することができる。
第１図は本発明の電磁石駆動回路の構成を示す
電気回路図、第２図は第１図に示された電磁石駆
動回路によつて駆動される一例の電磁弁MVの断
面図、第３図は第１図に示された電磁石駆動回路
の動作を説明するためのタイミングチヤート、第
４図は本発明を内燃機関の燃料噴射制御装置３０
に適用した実施例を示す回路図、第５図は第４図
に示された内燃機関の燃料噴射制御装置３０に適
用した実施例の動作を説明するためのタイミング
チヤート、第６図は従来技術の電磁石駆動装置の
構成を示す電気回路図、第７図は従来技術の電磁
石駆動装置の動作を説明するためのタイミングチ
ヤート、第８図は一般的な電磁石の吸引力特性の
一例を示すグラフである。 ２０……駆動回路、２１……制御回路、SR，
SL……コイル、CR１，CR２……ダイオード、
ZDR，ZDL……ツエナーダイオード。
電気回路図、第２図は第１図に示された電磁石駆
動回路によつて駆動される一例の電磁弁MVの断
面図、第３図は第１図に示された電磁石駆動回路
の動作を説明するためのタイミングチヤート、第
４図は本発明を内燃機関の燃料噴射制御装置３０
に適用した実施例を示す回路図、第５図は第４図
に示された内燃機関の燃料噴射制御装置３０に適
用した実施例の動作を説明するためのタイミング
チヤート、第６図は従来技術の電磁石駆動装置の
構成を示す電気回路図、第７図は従来技術の電磁
石駆動装置の動作を説明するためのタイミングチ
ヤート、第８図は一般的な電磁石の吸引力特性の
一例を示すグラフである。 ２０……駆動回路、２１……制御回路、SR，
SL……コイル、CR１，CR２……ダイオード、
ZDR，ZDL……ツエナーダイオード。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一対の電磁石とそれらの電磁力によつて移動
可能な移動体とで構成される電磁装置のための電
磁石駆動方法であつて、 前記一対の電磁石の各コイルに並列に接続され
る直列回路を有し、この直列回路はコイルの励磁
電流の方向とは逆方向性に結合されるダイオード
と、そのダイオードに直列に接続され、しかも前
記コイルの逆起電圧が予め定めた値を超えたとき
導通する非線形素子とを有する、そのような駆動
回路を設け、 一方の前記コイルを励磁して前記移動体をその
一方コイルによつて磁気吸着した状態から、その
吸着状態を脱して他方コイルによる吸着状態とす
る際には、予め一方コイルによる前記吸着状態が
保持される状態のままで他方コイルを励磁し、前
記一方コイルから他方コイルへの吸着切換時に一
方コイルが消磁されるように前記駆動回路を制御
することを特徴とする電磁石駆動方法。 ２ 一対の電磁石とそれらの電磁力によつて移動
可能な移動体とで構成される電磁装置のための電
磁石駆動方法であつて、 前記一対の電磁石の各コイルに並列に接続され
る直列回路を有し、この直列回路はコイルの励磁
電流の方向とは逆方向性に結合されるダイオード
と、そのダイオードに直列に接続され、しかも前
記コイルの逆起電圧が予め定めた値を超えたとき
導通する非線形素子とを有する、そのような駆動
回路と、 一方の前記コイルを励磁して前記移動体をその
一方コイルによつて磁気吸着した状態から、その
吸着状態を脱して他方コイルによる吸着状態とす
る際には、予め一方コイルによる前記吸着状態が
保持される状態のままで一方コイルの励磁電流を
増大し、かつ他方コイルを励磁し、前記一方コイ
ルから他方コイルへの吸着切換時に一方コイルが
消磁されるように前記駆動回路を制御することを
特徴とする電磁石駆動方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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