JPS62283521A - 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】 ６、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
主回路常開接点型、クレーン・ホイスト制御用の耐貨撃
・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〕

第６図および第７図は実開昭５９−５９４４８号公報に
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１！流が通電される操作コイル、（３）
は操作コイル（２）に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ある。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）により励磁
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）は閉じておφ、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の電磁石装置では
、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）に吸引されろ。

この可動鉄心（７）が固定鉄心（６）に吸引される前に
切換スイッチ（５）が開き、コンデンサ（３）で限流さ
れた１！流が操作コイル（２）に流れ、可動鉄心（力は
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）には直流を眞が流れるので、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
ンタ゛クタンスエネルギによって第６図のｌで示すフラ
イホイール回路が構成され、操作コイル（′Ａ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り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１を出方装置では、電磁石
の操作コイル（２）が−個であるから、掃作コイル（２
ン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ｎ」動鉄心の吸引時
に大きな吸引力を得るために電圧を土ける必要がおり、
そのためそれに伴って保持時の操作コイル（２）消９電
力も犬さ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
フライホイール効果の作用で電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。この順向は
電磁石装置が犬きくなる程著しく、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せ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ことができると共に可動
鉄心の解放時間を短縮させることが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、単相交流電源に対し
て直列に接続され九電源投入時に閉成し、鉄心の吸着時
の直前に解放される切換スイッチ及び接点常開型リレー
のコイルと、単相交流電源の一方と全波整流器の一方の
入力側との間に接続されたリレーの第１の常開接点と、
第１の常開接点に並列接続された直列接続のコンデンサ
及び抵抗と、第１及び第２の操作コイルと並列に接続し
た直列接続のバイアス用抵抗及び充電用コンデンサと、
第１の操作コイルの開放外側と第１及び第２の操作コイ
ルの接続点に接続されたリレーの第２常開接点と、コレ
クタを第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トランジスタとを備える
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
に切換スイッチをオンにしてリレーを動作させて第１及
び第２の常開接点を閉成すると共に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
期に大きな吸弓１力が得られる。また、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
にしてリレーを動作させないことにより、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
１！流は操作コイル抵抗が大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、単相
交流電源の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を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ある。図に
おいて、（１）は交流を直流に変換する全波整流器、（
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
（２色）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（
２ａ）より小さくなっている。（６）は電源投入時に閉
成され、図示しない可動鉄心の吸着時の直前に解放され
る切換スイッチで、接点常開型のリレーのコイル（力と
直列に接続されている。この切換スイッチ（６）とコイ
ル（７）は図示しない単相交流を源に対して直列に接続
されている。

（８）は全波整流器（１）の入力側にリレーの第１常開
接点（７ａ）と直列に接続されたバリスタである。また
、リレーの第１常開接点（７ａ）には直列接続のコンデ
ンサ（３）と抵抗（４）が並列に接続されているう更に
リレーの第２常開接点（７ｂ）は全波整流器（１）の直
流出力の正側と第１操作コイル（２ａ）と第２操作コイ
ル（２ｂ）の接続点との間に接続されている。（９）　
Ｖｉバイアス用抵抗で、充電用コンデンサＣ１Ｏと直列
に接続されている。この抵抗（９）とコンデンサαＯ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。（ｌ］）は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、エミッタは全波贅ηを器（１）の
直流出力の負側に、ベースは第２のバイアス用抵抗（９
）と充填用コンデンサ＜１０の接続点に接続されている
。

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。

図示しない外部の１！源スイツチを投入すると共に可動
鉄心の吸引時に切換スイッチ（６）をオンにすることに
より、単相交流電源の電流がリレーのコイル（７）に流
れてリレーを動作させ、第１及び第２の常開接点（７ａ
ｌ、（７ｂｌを閉成する。従って、交流電源の単相交流
電圧が閉成された第１常開接点（７ａ）を介して全波整
流器（１）に印加され、全波整流器（１）により整流さ
れた電圧が第１及び第２の操作コイル（２ａｌ、　（２
ｂｌに印加されることとなる。しかし、このとき、第２
の常開接点（７ｂ）が閉成しており、トランジスタαυ
のベースにバイアス電圧が加えられ、トランジスタ（ロ
）のコレクタとエミッタ間は導通状態となり、第２の操
作コイル（２ｂ）だけ励磁される。第６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
トランジスタα→のコレクタ・エミッタ電圧、コレクタ
電流、コンデンサ電圧、コンデンサ電流。

ベース電流およびバイアス抵抗（９）に流れるｔＮ、そ
れぞれの時間経過を伴う変化を示した波形図であり、上
記のバイアス電圧が加えられると第３図（ホ）および第
２図のＩＢに示すようにベース電流ＩＢが流れ、トラン
ジスタαめのコレクタ及び工はツタに電流が流れること
を示している。このように、第２の操作コイル（２ｂ）
だけが励磁されて可動鉄心が固定鉄心に吸引されるとき
には、第２の操作コイル（２ｂ）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
に切換スイッチ（６）が開放されてオフ状態となる。そ
うすると、リレーのコイル（７）には電流が流れなくな
るからリレーは元の状態にリセットされ、第１及び第２
常開接点（７ａｌ、（７ｂｌは解放される。このため単
相交流電源の供給電圧が第１常開接点（７ａ）に並列接
続された直列接続コンデンサ（３）、抵抗（４）により
分圧されて全波整流器（１）の出力電圧は降下する。か
かる出力電圧は、第２常開接点（７ｂ）が解放されてい
るから第１及び第２の操作コイル（２ｍ１．　（２ｂｌ
の直列回路に印加され、これらのコイル（２ａ３．（２
ｂ）に１！流が流れて可動鉄心の同定鉄心に対する保持
状態が維持される。この保持状態では第６図に）、（ホ
）、（へ）に示すようにトランジスタ＜１１）のベース
はバイアス用抵抗（９）から電流ＩＦＬ、コンテンサ（
ＩＱから電流ＩＣ２が供給され、バイアスとして安定し
た’１１！流が流れる。また、この保持状態における保
持電流は第１の操作コイル（２ａ）と第２の操作コイル
（２ｂ）を介して流れるから、電源投入時よりもコイル
抵抗が大きくなり、投入電流よりも小さ々電流となる。

従って、保持状態のときには従来と同様に省電力電磁石
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（２ａ）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α１への充電が開始されると共に、全波整
流器（１）と第１の操作コイル（２ａ）、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（２ｍ１．　（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α４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。なお上記実施例では第２の操作コイル
（２ｂ）の負側とトランジスタ（１カとの間にコンデン
サ（９）を接続した場合について説明したが、第５図に
示すようにトランジスタＯ■をＰＮＰ型のものを使用し
ても上記実施例と（ロ）様の効果を奏することは勿論で
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
電源投入時に切換スイッチをオンにしてリレーを動作さ
せて第１及び第２の常開接点を閉成すると共にトランジ
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リレーを
動作させないことにより、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ｆ、’Ｑ＋作コイルの
抵抗が少なくなり、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ＡＣ操作ＤＣ［、磁石の
初期吸引力が小さいという欠点を解消し、主開路常開接
点型や耐衝隼・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避れてこれらコ
イルを流れる電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、二つ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６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図はこの発明の他の
実施例を示す回路図、第６図は従来例の開閉器の電磁石
装置を示す回路図、第７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、（６）は切換スイッチ、（７
）はリレーのコイル、（７ａ）は第１の常開接点、（７
ｂ）は第２の常開接点、（９）はバイアス用抵抗、αＱ
は充電層コンデンサ、αめはＮ　Ｐ　Ｎ型トランジスタ
である。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　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、単相交流電源に
   対して直列に接続された電源投入時に閉成し、鉄心の吸
   着時の直前に解放される切換スイッチ及び接点常開型リ
   レーのコイルと；単相交流電源の一方側と全波整流器の
   一方の入力側との間に接続されたリレーの第１の常開接
   点と；第１の常開接点に並列接続された直列接続のコン
   デンサ及び抵抗と；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バイアス用抵抗及
   び充電用コンデンサと；上記第１の操作コイルの開放端
   側と第１の操作コイル及び第２の操作コイルの接続点に
   接続されたリレーの第２常開接点と；コレクタを上記第
   ２の操作コイルの開放端側に、エミッタを上記全波整流
   器の負側に、ベースを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トランジスタとを備えたこと
   を特徴とする開閉器の電磁石装置。