JPS62283518A - 開閉器の電磁石装置 - 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】 ５、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は、開閉器の電磁石装置、特にモータ制御用の
主回路常閉接点型、クレーン、ホイスト制御用の耐衝撃
・耐振動型、ビル配電盤用の耐熱型等の開閉器の接点を
開閉するために用いられるものに関するものである。

〔従来の技術〕

笛乞叡１卦ｒｒｇ笈にＭけ窯門昭５９−ら９４４８−旧
１に示された従来の電磁石装置を示す図である。

図において、（１）は交流を直流に変換する全波整流器
、（２）は直流電流が通電される操作コイル、（３）は
操作コイル（２）Ｋ流れる電流を制限するためのコンデ
ンサ、（４）は抵抗、（５）は操作コイル電流を制限す
るための切換スイッチでおる。コンデンサ（３）に残留
電荷が残った状態で切換スイッチ（５）が閉じるので、
大きな放電電流が流れるが、抵抗（４）はこの放電電流
を抑制するために設けられている。

（６）は固定鉄心であり、操作コイル（２）によシ励磁
される。（７）は可動鉄心で固定鉄心（６）に吸引され
る。

また、切換スイッチ（５）は可動鉄心（７）と連動して
動作し、可動鉄心（７）が解放状態では切換スイッチ（
５ンは閉じており、可動鉄心（７）が吸引動作を開始し
てから後に、可動鉄心（７）が固定鉄心（６）に吸着す
る前に開くようになっている。

上記のように構成された従来の開閉器電磁石装置では、
交流電圧がこの電磁石装置に印加されると、切換スイッ
チ（５）、全波整流器（１）を経由して操作コイル（２
）に電流が流れる。その結果、固定鉄心（６）が励磁さ
れ、可動鉄心（７）が固定鉄心（６）に吸引される。こ
の可動鉄心（７）が固定鉄心（６）に吸引される前ニ切
換スイッチ（５）が開き、コンデンサ（３）で限流され
た電流が操作コイル（２）に流れ、可動鉄心（７）は固
定鉄心（６）に保持される。

以上の動作により、可動鉄心（７）は空隙が大きいとき
、大きな磁力で吸引されて、吸引後は小さな磁力で保持
されることになる。従って、保持時のコイル消費電力が
小さく、全波整流器（１）によって直流に変換され、操
作コイル（２）には直流ｔｆ＆が流れるので、電磁騒音
は発生しない。

次に、印加電圧が除去されると、操作コイル（２）のイ
ンダクタンスエネルギによって第５図のｌで示すフライ
ホイール回路が形成され、操作コイル（２）のＬ−Ｒ回
路による電流の減衰が始まり、電磁石の吸引力が図示の
ない引き外しバネの反抗力よυ低くなった時点で可動鉄
心（７）は解放され、固定鉄心（６）から離れて上記引
き外しバネにより押し上げられるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の開閉器の電磁石装置では、電磁石の
操作コイル（２）が−個であるから、操作コイル（２）
の巻線抵抗は一定であり、吸引初期のみ大きな吸引力を
必要とする用途のものにあっては可動鉄心の吸引時に大
きな吸引力を得るために電圧を上げる必要がｓｂ、その
ためそれに伴って保持時の操作コイル（２）消費電力も
大きくなるという問題点があった。また、外部スイッチ
等によってコイル入力がしゃ断されても、操作コイル（
２）のエネルギにより、全波整流器（１）を介した７ラ
イホール効果の作用で底流が減衰しながら流れ続けるの
で、可動鉄心の解放時間が長くなる。この傾向は電磁石
が大きくなる程著しく、即ち、操作コイル（２）のイン
ダクタンスが大きい程解放時間が長くなって、精密な位
置制御を行なわぜる開閉器等の接点開閉に用いるには不
向きである問題点もあった。

この発明はかかる問題点を解消するためになされたもの
で、吸引初期のみ大きな吸引力を得てしかも保持時の操
作コイル消費電力を小さくするとることかできる開閉器
の電磁石装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る開閉器の電磁石は、直列接続の第１及び
第２操作コイルと、これら操作コイルと並列に接続した
直列接続のホトカブラの発光ダイオード及び第１の操作
コイルと、コレクタを第１操作コイルの開放端側に、エ
ミッタを第１の操作コイルと第２操作コイルの接続点に
、ペースをホトトランジスタのエミッタに各々接続した
第１のＮＰＮ型トランジスタと、コレクタを抵抗を介し
て第１のＮＰＮ型トランジスタのコレクタに接続された
ホトトランジスタと、第１及び第２の操作コイルに接続
した直列接続の第２操作コイルと充電用コンデンサと；
コレクタを上記第２の操作コイルの開放端側に、エミッ
タを全波整流器の負側に、ペースを上記第２の操作コイ
ルと充電用コンデンサの接続点に各々接続した第２のＮ
ＰＮ型トランジスタと、単相交流電源の一方され、投入
時に閉成、鉄心の吸着時の直前に開放される切換スイッ
チと；切換スイッチに並列接続された直列接続のコンデ
ンサ及び抵抗とを備えるように構成したものである。

〔作　用〕

この発明においては、可動鉄心が吸引される電源投入時
には切換スイッチをオンにしてホトカブラを動作させる
ことにより二つの操作コイルに流れる電流の切換えを行
うトランジスタのコレクタとエミッタ間を導通状態にし
て一つの操作コイルのみを励磁する。このとき、大きな
電流が流れるから吸引初期に大きな吸引力が得られる。

可動鉄心の保持時には可動鉄心が吸引される直前に切換
スイッチをオフにしてホトカブラを動作させないことに
よ）上記トランジスタのコレクタとエミッタ間を非導通
にして直列接続の二つの操作コイルを励磁するようにし
たから、可動鉄心の保持時には二つの操作コイルが励磁
されてこれらのコイルを流れる電流は操作コイルの抵抗
が犬きくなって一つの操作コイルを励磁する場合に比べ
て大幅に減少する。また、電源スィッチをオフ状態にし
た場合、操作コイルのインダクタンスエネルギ全充電用
コンデンサに充電させ、トランジスタをオフ状態にさせ
ることにより可動鉄心の解放時間が短縮される。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図で、符号（１
）〜（５）は従来例を示した第５図における同符号のも
のと同１部分である。（６）は全波整流器（１）の入力
側に遅延形の切換スイッチ（５）と直列に接続されたバ
リスタである。（２ａ）は一端を全波整流器（１）の直
流出力の正側に接続した第１の操作コイル、（２ｂ）は
第１の操作コイル（２ａ）と直列に接続された第２の操
作コイルであり、第２の操作コイル（２ｂ）の抵抗は第
１の操作コイル（２＆）より小さくなっている。（７）
は操作コイル、（８）はサージを防止するためのホトカ
ブラで、その発光ダイオード（９）は操作コイル（８）
と直列に接続されている。この抵抗（７）と発光ダイオ
ード（９）は第１の操作コイル（２ａ）及び第２の操作
コイル（２ｂ）と並列に接続されている。αＱはホトカ
ブラ（Ｊ７．ノホトトランジスタである。α力は第１の
ＮＰＮ型トランジスタであり、コレクタは第１の操作コ
イル（２＆）の開放端側に接続され、エミッタは第１の
操作コイル（２ａ）と第２の操作コイル（２ｂ）の接続
点に接続され、ベースはホトトランジスタ（１０のエミ
ッタに接続されている。α■は保護用抵抗で、ホトトラ
ンジスタ＜ＩＱのコレクタとトランジスタα（１）のコ
レクタとの間に接続されている。（至）は第２の操作コ
イルで、充電用コンデンサα→と直列に接続されている
。この抵抗（至）とコンデンサα４は第１の操作コイル
（２ａ）及び第２の操作コイル（２ｂ）と並列に接続さ
れている。（ト）は第２のＮＰＮ型トランジスタであり
、コレクタは第２の操作コイル（２ｂ）の開放端側に接
続され、エミッタは全波整流器（１）の直流出力の負側
に、ベースは第２の操作コイル（至）と充電用コンデン
サへ噂の接続点に接続されている。

ている。

上記のように構成した開閉器の電磁石装置の動作を第２
図に示した等価回路図及び第６図の波形図に基いて説明
する。

外部の電源スィッチ（図示せず）を投入することにより
、交流電源から単相交流電圧がオンとなっている切換ス
イッチ（５）を介して全波整流器（１）に印加され、全
波整流器（１）により整流きれた電圧が第１及び第２の
操作コイル（２ａ）、（２ｂ）に印加される。しかし、
このとき、全波整流器（１）により整流された電圧がホ
トカブラ（８）の発光ダイオード（９）にも印加される
ことにより、発光ダイオード（９）に電流が流れ、光信
号がホトトランジスタαＱのベースに当ってホトトラン
ジスタαＱのコレクタとエミッタ間は導通状態となる。

従って、第１のトランジスタ＜１１）のベースにバイア
ス電圧が加えられて第１のトランジスタαηのコレクタ
とエミッタ間は導通状態となる。それと同時に第２のト
ランジスタ（ト）のベースにバイアス亀圧が加えられる
。第３図は可動鉄心が固定鉄心に吸引され、保持状態を
経て解放に至るまでの第２のトランジスタ（ト）のコレ
クタ・エミッタ寛王、コレクタ電流、コンテンサ電圧、
コンデンサを流、ベースを流および第２Ｏバイアス抵抗
（６）に流れる電流それぞれの時間経過に伴う変化を示
した波形図であり、上記のパイとエミッタ間は導通状態
となり、第２の操作コイル（２ｂ）よりトランジスタ（
ト）のコレクタ及びエミッタにＮ、流が流れる。このよ
うに、図示しない固定鉄心が励磁されて可動鉄心が固定
鉄心に吸引され始めたときには、第２の操作コイル（２
ｂ）の抵抗は小さいから大きな電流が流れ、第４図に示
すように従来例と比べて大きな吸引力が生じる。

次に、可動鉄心が吸引されて固定鉄心に吸着される直前
に遅延形の切換スイッチ（５）が開放されてオフ状態と
なる。そうすると、単相交流′＃ＰＬ源の供給電圧が切
換スイッチ（５）に並列接続された直列接続のコンデン
サ（３）、抵抗（４）により分圧され、全波整流器（１
）の出力電圧が降下し、発光ダイオード（９）に流れる
電流が低減するから、光信号が出力しなくなってホトト
ランジスタ（８）のコレクタとエミッタ間は不導通状態
となる。従って、第１のトランジスタα心のコレクタと
エミッタ間も不導通状態となり、今度は第１の操作コイ
ル（２＆）と第２の操作コイル（２ｂ）の直列回路に全
波整流器（１）によって整流された電圧が印加され、こ
れらのコイル（２ａ　ｌ　（２ｂ　）に電流が流れて可
動鉄心の固定鉄心に対する保持が維持される。この保持
状態は第３図に）、（ホ）、（へ）に示すように第２の
トランジスタ（至）のベースへは第２の操作コイル（至
）から電ｉＩｉ。

コンデンサαゆから電流ｒａ２が供給され、バイアスと
して安定した電流が流れる。

また、この保持状態における保持Ｘｉは第１の操作コイ
ル（２＆）と第２の操作コイル（２ｂ）を介して流れる
から、電源の投入時よりもコイル抵抗が犬きくな９、投
入電流よりも小さな電流となる。

従って、保持状態のときには従来と同様に省電力！磁石
が得られる。

次に、電源スィッチを遮断すると、外部からの印加電圧
がなくなり、第１の操作コイル（２＆）と第２の操作コ
イル（２ｂ）の逆起電力によるエネルギーによって充電
用コンデンサａ４への充電が開始されると共に、全波整
流器（１ンと第１の操作コイル（２ｍｌ、第２の操作コ
イル（２ｂ）との間で形成されたフライホイール回路で
消費され、これらのコイル（２ａ１．　（２ｂ）の電流
の急激な減衰が始まり、固定鉄心の吸引力が弱くなり、
この吸引力が図示しない引外しばねの弾性力よりも弱く
なった時点で可動鉄心が解放される。

この解放に要する時間は、コンデンサへ４の容量の値が
小さくなる程短かくなるが、逆にコンデンサ充電電圧及
びコレクタ・エミッタ電圧が上昇するので適度の値に選
定する必要がある。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように、可動鉄心が吸引される
電源投入時には切換スイッチをオンにしてホトカブラを
動作させることにより二つの操作コイルに冗れる％流の
切換を行うトランジスタのコレクタとエミッタ間を導通
状態にして一つの操作コイルのみを励磁し、可動鉄心の
保持時には可動鉄心が吸着される直前に切換スイッチを
オフにしてホトカプラを動作させないようにすることに
よりトランジスタダ゛のコレクタとエミッタ間を非導通
にして直列接続の二つの操作コイルを励磁するようにし
たので、可動鉄心の吸引時には一つの操作コイルのみ励
磁されて従来例に比べて操作コイルの抵抗が少なくなシ
、大きな電流が流れるために吸引初期に大きな吸引力が
得られ、そのため引外しバネの反抗力を大きくすること
ができるから、ＡＣｐ作ＤＣ電磁石の初期吸弓１力が小
さいという欠点を解消し、主開路常閉接点型や耐衝撃・
耐振動型や耐熱型の開閉器に最適なものとなり、しかも
操作コイルのコイル設計によって吸引力を自由に選択可
能となるという効果がある。また、可動鉄心の保持時に
は二つの操作コイルが励磁されてこれらコイルを流れる
Ｎ、流は一つの操作コイルを励磁する場合に比べて大幅
に減少し、従来例と同様に省電力電磁石が得られるとい
う効果がある。

また、この操作コイルと直列にトランジスタを接続し、
操作コイルのインダクタンスエネルギをコンデンサに充
電させることにより交流電源の遮断時における可動鉄心
の解放時間を短縮するようにしたので、ホイスト、クレ
ーン制御等の精密な位置制御を行わせる開閉器に用いる
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は上
記実施例の等価回路図、第３図は第２図の回路における
可動鉄心とトランジスタとの動作を説明する波形図、第
４図は上記実施例と従来の電磁石の吸引力特性及び開閉
器の反抗力特性を示すグラフ、第５図は従来例の開閉器
の電磁石装置を示す回路図、第６図は同電磁石装置の概
略図である。 図において、（１）は全波整流器、（２ａ）は第１の操
作コイル、（２ｂ）は第２の操作コイル、（３）はコン
デンサ、（４）は抵抗、（５）は切換スイッチ、（７）
は第１の操作コイル、（８）はホトカプラ、（９）は発
光ダイオード、αｑはホトトランジスタ、α１）は第１
のＮＰＮ型トランジスタ、（イ）は保護用抵抗、四は第
２の操作コイル、α尋は充電用コンデンサ、αっは第２
のトランジスタである。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　操作コイルを直列に接続した第１の操作コイルと第２
   の操作コイルに二分割し、これらの操作コイルに単相交
   流電源からの供給電圧を全波整流器により全波整流して
   印加する開閉器の電磁石装置において、 上記第１の操作コイル及び第２の操作コイルと並列に接
   続した直列接続のホトカプラの発光ダイオード及び第１
   のバイアス用抵抗と；コレクタを上記第１の操作コイル
   の開放端側に、エミッタを上記第１の操作コイルと第２
   の操作コイルの接続点に、ベースを上記ホトカプラのホ
   トトランジスタのエミッタに各々接続した第１のＮＰＮ
   型トランジスタと；コレクタを保護用抵抗を介してＮＰ
   Ｎ型トランジスタのコレクタに接続されたホトカプラの
   ホトトランジスタと；上記第１の操作コイル及び第２の
   操作コイルと並列に接続した直列接続の第２のバイアス
   用抵抗と充電用コンデンサと、コレクタを上記第２の操
   作コイルの開放端側に、エミッタを全波整流器の負側に
   、ベースを上記第２のバイアス用抵抗と充電用コンデン
   サの接続点に各々接続した第２のＮＰＮ型トランジスタ
   と、単相交流電源の一方の端子と全波整流器の一方の入
   力側との間に接続され、電源投入時に閉成し、鉄心の吸
   着時の直前に開放される切換スイッチと、切換スイッチ
   に並列接続された直列接続のコンデンサ及び抵抗とを備
   えたことを特徴とする開閉器の電磁石装置。