JPS63131506A - 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〕 この発明は、例えば電磁接触器に使用する交流操作直流
励磁のｉｉｔ磁石装置、特に操作コイルの誤動作の防止
化に関する。

〔従来の技術〕

第６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回路図であり、図において１は不図
示の交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換
する全波整流器、２は全波整流器１で出力する直流電流
が通電される操作コイル、３は全波整流器１の交流側に
接続された遅延形の切換スイッチ、４はコンデンサ、５
は抵抗である。

上記のように構成された従来の電磁石装置においては、
交流電圧が印加された投入時には切換スイッチ３、全波
整流器１を介して操作コイルｉに電流が流れ、操作コイ
ル２が励磁されて操作コイル２を取付けた不図示の固定
鉄心に可動鉄心を吸引する。切換スイウチ３はこの可動
鉄心の吸引動作に連動して動作し、可動鉄心が固定鉄心
に吸着する直前に接点が開となる。したがって、可動鉄
心が固定鉄心に引着後は操作コイル２には、コンデンサ
４、抵抗５及び全波整流器１を介して電圧が印加され、
小さなコイル消費電力で保持を行なっている。

操作コイル２の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６図の矢印６で示
すフライホイール回路が形成され操作コイル２の電流が
減衰し、吸引力が不図示の引き外しバネの反抗力より低
くなった時点で可動鉄心は固定鉄心から解放される。

上記のような従来の電磁石装置は操作コイル２が１個で
あるため投入時に大きな吸引力を得るために起磁力を上
げる必要があり、このため保持時における消費電力も大
きくなるという問題点があった。また開放時には全波整
流器１を介したフライホイール効果で電流が減衰しなが
ら流れ続けるので、可動鉄心の開放時間が長くなり、例
えばホイスト、クレーン制御等精密な位置制御の際誤差
が生じてしまうとい問題点もあった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
のであり、投入時に大きな吸引力を得るために操作コイ
ルに大電流を通電し、保持時に操作コイルの消費電力を
誤動作なしに小さくすると共に可動鉄心の開放時間の短
縮を図ることができる電磁石装置を提案することを目的
とするものである。

ｃ問題点を解決するための手段〕 この発明に係る電磁石装置は全波整流器の交流側の一方
の端子と電源間に遅延形切換スイッチと並列にコンデン
サと抵抗を接続し、直流出力端子間に操作コイルを二分
割した第１の操作コイルと位２の操作コイル及び第２の
トランジスタのコレクタとエミッタ間を直列に接続し、
上記第１の操作コイルと並列に第１のトランジスタのコ
レクタとエミッタ間とを接続して、第１のトランジスタ
のオン・オフ制御をフォトカブラのフォトトランジスタ
を介して行なう。このフォトカブラの発光ダイオードは
全波整流器の直流出力端子間に第１のバイアス抵抗と一
定電圧以上で低インピーダンスとなる非直線素子とを介
して接続している。第２のトランジスタのオン・オフ制
御は第１の操作コイル及び第２の操作コイルと並列に接
続した第２のバイアス用抵抗とコンデンサにより行なう
。

〔作用〕

この発明においては電磁石の投入時には第２の操作コイ
ルに全電圧を印加して大きな吸引力を得る。遅延形切換
スイッチの動作によりフォトカブラの発光ダイオードに
流れる電流を非線形素子でオフとしてフォトトランジス
タのコレクタとエミッタ間を非導通とし、第１の操作コ
イルと第２の操作コイルに保持電流を流す。

また、電磁石の開放時には操作コイルのインダクタンス
エネルギを第２のバイアス用抵抗に接続したコンデンサ
に充電させて第２のトランジスタをオフとする。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例を示す回路図であり、図
において１．３〜５は第６図に示した従来例と全（同一
のものであるａ２ａは一端を全波整流器１の直流出力端
子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の直流抵抗は第１の操作コイ
ル２ａの直流抵抗より小さくなっている。

７は第１の操作コイル２ａと並列にコレクタとエミッタ
間を接続した第１のトランジスタであり、第１のトラン
ジスタ７のベースはフォトカブラ８に内蔵されているフ
ォトトランジスタ９のエミッタに接続されている。１０
はフォトカブラ８の発光ダイオード、１１は発光ダイオ
ードＩＯと第１のバイアス用抵抗１２と直列接続された
ツェナダイオードであり、第１のバイアス用抵抗１２、
発光ダイオード１０及びツェナダイオード１１は全波整
流器１の直流出力端子間に接続されている。

１３はフォトトランジスタ９のコレクタと全波整流器１
の直流出力端子の正側に接続された保護抵抗である。

１４はコレクタを第２の操作コイル２ｂにエミッタを全
波整流器１の直流出力端子の負側に接続した第２のトラ
ンジスタであり、第２のトランジスタ１４のベースは第
１の操作コイル２ａ及び第２の操作コイル２ｂと並列に
接続された直列接続の第２のバイアス用抵抗１５と充電
用コンデンサ１６の接続点に接続されている。１７は電
源に接続する交流入力端子間に接続したバリスタである
。

上記のように構成した電磁石装置の動作を第２図に示し
た等価回路図及び第３図の波形図に基いて説明する。

第３図は電磁石装置の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１
４のコレクタ・エミッタ電圧、コレクタ電流、充電用コ
ンデンサ１６の電圧、電流、第２のトランジスタ１４の
ベース電流及び第２のバイアス用抵抗１５に流れる電流
の時間経過に伴なって変化する状態を示した波形図であ
る。

外部の電源スィッチ（不図示）を投入することにより、
交流電源から単相交流電圧が切換スイッチ３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
直流電圧が第１のバイアス用抵抗１２とツェナダイオー
ド１１を介してフォトカブラ８の発光ダイオード１０に
印加され、電流が流れて発光ダイオード１０から光信号
がフォトトランジスタ９に送られる。この光信号により
フォトトランジスタ９のコレクタとエミッタ間が導通状
態となり、第１のトランジスタ７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７のコレクタとエミ
ッタ間を導通させる。これと同時に第２のバイアス用抵
抗１５を介して第２のトランジスタ１４のベースにバイ
アス電圧が加えられると、第２図及び第３図ホに示すベ
ース電流■、が流れて第２のトランジスタ１４のコレク
タとエミッタ間を４通させ、第１のトランジスタ７と第
２のトランジスタ１４を介して第２の操作コイル２ｂに
投入電流を流す。第２の操作コイル２ｂの直流抵抗は小
さく、かつ全電圧が第２の操作コイル２ｂに印加される
から、投入時には第２の操作コイル２ｂに第３図口に示
すように大電流が流れ、第４図に示すように従来例と比
べて大きな吸引力を得ることができる。

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３がオフとなると、交流電源か
ら供給する交流電圧が切換スイッチ３と並列に接続され
た直列接続のコンデンサ４と抵抗５により分圧され、全
波整流器１に印加される交流電圧が低減される。この結
果、全波整流器１が出力する直流電圧が低下し、発光ダ
イオード１０に流れる電流も低減する。一方ツエナダイ
オード１１の両端電圧も低下しツェナ電圧以下となりツ
ェナダイオード１１のインピーダンスが急速に大となり
、発光ダイオード１０に流れる電流を完全Ｃ６断する。

したがって発光ダイオード１０から光信号が出力しなく
なってフォトトランジスタ９のコレクタとエミッタ間が
不導通状態となり、第１のトランジスタ７のコレクタと
エミッタ間も不導通状態となって、第１の操作コイル２
ａと第２の操作コイル２ｂに投入電流よりも小さな保持
電流を流す、この保持状態は第３図二、ホ、へに示すよ
うに第２のトランジスタ１４のベースには第２のバイア
ス用抵抗１５から電流Ｉｌｌ、充電用コンデンサ１６か
ら電流Ｊ　Ｃ１が供給され、バイアスとして安定した電
流がながれる。

上記のようにフォトカブラ８の発光ダイオード１０に直
列にツェナダイオード１１を接続したのは次の理由によ
る。

フォトカブラ８とトランジスタと同様な特性を有し、発
光ダイオード１０に流れる電流に見合った伝達率の電流
がフォトトランジスタ９に流れ、この電流が第１のトラ
ンジスタ７のベースに供給される。このベース電流に見
合った増幅率の電流が第１のトランジスタ７のコレクタ
とエミッタ間に流れる。したがって全波整流器１の直流
出力電圧が低減して発光ダイオード１０に流れる電流が
低減し、発光ダイオード１０に流れる電流が小となって
も、フォトカブラ８の伝達率、第１のトランジスタ７の
増幅率によって増幅された電流が第１のトランジスタ７
のコレクタとエミッタを通って第２の操作コイル２ｂに
流れ、完全な第１の操作コイル２ａと第２の操作コイル
２ｂの直列回路が構成できなくなり、第２の操作コイル
２ｂに高い電圧が印加され続けて、第２の操作コイルの
焼損、絶縁劣化等が不具合が生じる。

そこでツェナ電圧がコンデンサ４と抵抗５で分圧して低
減した全波整流器１の直流出力電圧よりも大きいツェナ
ダイオード１１を発光ダイオード１０と直列に接続して
、保持時に発光ダイオード１０に流れる電流を完全に遮
断し完全な第１の操作コイル２ａと第２の操作コイル２
ｂの直列回路が構成するようにした。

次に、外部スイッチを遮断すると、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１６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操作コイルのインダク
タンスエネルギが消費され、これらのコイル２ａ、２ｂ
の電流が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１４の容量の値が
小さくなる程短くなるが、逆にコンデン充電電圧および
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、上記実施例においては発光ダイオード１０と直列
に接続した非直線素子としてツェナダイオード１１を使
用した場合について説明したが、第５図に示すようにバ
リスタ１８を発光ダイオードｌＯと直列に接続しても上
記実施例と同様な動作を行なうことができる。

〔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
投入時には第２の操作コイルに全電圧を印加して大きな
吸引力を得ることができるから交流操作直流電磁石の初
期吸引力が小さいという欠点を解消することができ、投
入時のうなりの発生等を防止することができる。

また、可動鉄心の保持時には、交流入力電圧をコンデン
サと抵抗で分圧することにより低減した全波整流器の直
流出力電圧よりも大きい制限電圧を有する非直線素子に
よりフォトカブラの発光ダイオードに流れる電流を完全
に遮断するから第１の操作コイルと第２の操作コイルの
直列回路を確実に構成することができ、保持電流の低減
と同時に第２の操作コイルの焼損、絶縁劣化を防止する
ことができる。

さらに、第１の操作コイル及び第２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なうことができる
という効果も有する。

【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１！　ｔｏ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図は他の実施
例を示す回路図、第６図は従来例の電磁石装置を示す回
路図である。 １・・・・・・・・・全波整流器、２ａ・・・・・・・
・・第１の操作コイル、２ｂ・・・・・・・・・第２の
操作コイル、３・・・・・・・・・遅延形切換スイッチ
、４・・・・・・・・・コンデンサ、５・・・・・・・
・・抵抗、７・・・・・・・・・第１のトランジスタ、
８・・・・・・・・・フォトカプラ、９・・・・・・・
・・フォトトランジスタ、１０・・・・・・・・・発光
ダイオード、１１・・・・・・・・・ツェナダイオード
、１２・・・・・・・・・第１のバイアス用抵抗、１３
・・・・・・・・・保護抵抗、１４・・・・・・・・・
第２のトランジスタ、１５・・・・・・・・・第２のバ
イアス用抵抗、１６・・・・・・・・・充電用コンデン
サ、１８・・・・・・・・・バリスタ。 なお、図において同一符号は同一または相当部分を示す
。 代　理　人　弁理士　佐々木　宗　治 第３図 ＩＲ 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （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、該操作コイルに単相交流
   電源から直列接続のコンデンサと抵抗を平列に接続した
   遅延形切換スイッチを介して供給した電圧を全波整流し
   て印加する電磁石装置において、 全波整流器の直流出力端子間に接続した直列接続の第１
   のバイアス用抵抗、フォトカプラの発光ダイオード及び
   制限電圧以上で低インピーダンスとなる特性の非直線素
   子と； 上記第１の操作コイルと並列にコレクタとエミッタ間を
   接続した第１のトランジスタと；該第１のトランジスタ
   のベースにエミッタを接続し、上記第１の操作コイルと
   全波整流器の接続点に保護抵抗を介してコレクタを接続
   した上記フォトカプラのフォトトランジスタと；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コンデンサと； 上記第１の操作コイル及び第２の操作コイルと直列にコ
   レクタとエミッタ間を接続し、ベースを上記第２のバイ
   アス用抵抗とコンデンサの接続点に接続した第２のトラ
   ンジスタと を備えたことを特徴とする電磁石装置。
2. （２）非直線素子の制限電圧が遅延形切換スイッチのオ
   フ時に交流入力電圧をコンデンサと抵抗で分圧すること
   により低減した全波整流器の直流出力電圧より高い電圧
   とした特許請求の範囲第１項記載の電磁石装置。
3. （３）非直線素子がツエナーダイオードである特許請求
   の範囲第１項及び第２項記載の電磁石装置。
4. （４）非直線素子がバリスタである特許請求の範囲第１
   項及び第２項記載の電磁石装置。