JPS63503342A - Ａｃ電流によって励磁されて二個の部品を係合せしめる電磁石を制御する方法及び装置 - 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】 （翻訳文） ＡＣ電流によって励磁されて二個の部品を係合せしめる電磁石を制御する方法及 び装置本発明はＡＣ電流によって励磁されて二個の部品を係合せしめる電磁石を 制御する方法及び装置に関する。

本発明は特に、ＡＣ電流によって電磁石のコイルが励磁されるに従って閉成され る電気接触器において用いられる電磁石の制御に応用されるもので、かかる励磁 は固定接点上へ接触器の可動接点への当接を生じさせるものである。

この種の装置においては、閉成させるための電磁石の可動部分に関する機械エネ ルギは、電磁石のコイルの励磁を制御するスイッチの閉成角度に応じて変化する 。すなわち、ＡＣ電流の対応する期間においてみなされる励磁の開始時点に応じ て変化するのである。

この理由は、現時点において、電磁石が最も好ましくない閉成角度をも含むすべ ての場合において動作が可能となるように当接するように作成されているからで ある。

しかしながら、これらの方策は、コストの上昇、大きさの増大に加えて種々欠点 があるが、閉成角が好適であるときに特に発現するエネルギが過剰となることが 主な欠点となっている。

この過剰エネルギの故に接触器においては、固定接点上に可動接点が激しく叩打 することが起こり、接点の跳ね返りによって摩耗が早まることが観察されている 。さらに、電磁石の可動接点及び／又はアマチュアは電磁石の固定部に高速度で 衝突するので、磁気回路の振動を起こし、また磁気回路を断絶させるほど叩くの でかなりの雑音を発生させることにもなる。

同様の問題は電磁弁等の他の電磁石装置において起こるものであって、その封止 部における弁座の急速な摩耗や特にその封止部の弾性による跳ね返り現象と称さ れる現象が生じる。

したがって、本発明の目的はこれらの欠点を克服することにある。本発明は、上 記タイプの電磁石が少なくとも一つの特定開成角を有しており、このことが電磁 石と協働する可動部品の駆動を最適化させるという発見に基づいている。従って 、この特定開成角を導入することにより上記した欠点を解消することが可能とな る。

この効果を得るために、本発明は、励磁命令を発生させそれに従ってＡＣ電流が 印加されるコイルを含む電磁石を制御しかつ二個の部分を係合させる方法であっ て、電磁石の特定励磁制御角に対応する時間を予め決定する行程と、 前記制御命令が発せられた時点からＡＣ電流の零クロスオーバを検出する行程と 、 前記零クロスオーバ後に続く前記時間が経過した時にコイルにＡＣ電流を印加す る行程とを含むことを特徴としている。

この方法は次の特徴を有する装置を用いることによって実行される。その装置は 、電磁石のコイルに直列である制御自在スイッチ装置を有し、比較的簡素な磁気 回路であって、 ＡＣ電流の電圧零を決定を零決定部材と、電磁石の特定制御角に対応する遅延時 間を得るように調節されかつ零決定部材の出力に接続された遅延素子と、前記遅 延素子によって制御されてスイッチ装置へ制御命令に続いて、前記遅延時間だけ コイルの励磁を遅延させる信号を供給させるスイッチオーバー装置とを有してい ることを特徴としている。

このようにして得られた制御は、可動アマチュア及び／又は可動接点部品に関連 した速度の制御において、上記した欠点を解消するのである。

かかる装置に関して実行された試験において、装置の命寿命が従来のものより１ ０倍になり、他方、電磁石の部品や体積をかなり減少させるものとなったことが 分かった。

これは、必要とする銅の体積が特に減少された故である。

本発明の実施例を限定されないものとして添付図面を参照しつつ以下に説明する 。

第１図は、本発明による制御装置の概略図である。

第２図は、第１図に示した回路の異なる点における電気信号を示す図である。

第３図、第４図、第５図及び第６図は、第２図及び第２図に示した装置に用いら れた調節スイッチの構成の変形例を示す図である。

第１図に示されるようにコイルしのみが示されている電磁石のための制御装置は 、ＡＣ電源の端子（端子Ｂ１゜Ｂ２）へコイルＬを励磁するために電流を印加す るように閉成される制御スイッチ■と、制御スイッチＩが閉成された時トライア ックＴのｄＶ／ｄｔによって間の悪いトリガリング（ｔｒｌｇｇｅｒｉｎｇ）を 回避するための抵抗器ＲＳ（サンバー）　（Ｓｕｎｂｂｅｒ　）によって従来通 りの方法で分流されたトライアックＴによって形成された調節自在スイッチとか らなる。

このトライアックＴ　（ｔｒｌａｃ　）のゲートＧは、制御スイッチ■の端子Ａ と電源の端子Ｂ２間に接続された供給回路によって供給される電気制御回路によ って制御される。

この供給回路は、特に直列に、ダイオードＤＩｒ抵抗器Ｒ１及びツェナーダイオ ードＤｚ１によって分流されるコンデンサＣ１とを有している。

この実施例においては、電磁石の特定制御角（ｐｒｌνｉｌｅｇｅｄ　ｃｏｎｔ ｒｏｌ　ａｎｇｌｅ）を決定する遅延時間の検出と電源電圧の零の検出方法は、 以下の行程を含む方法を用いて行われる。

まず、特定制御角に対応する位相偏移角によって電源に関して位相偏移されてい ないが電源のＡＣ電流に同期した半波整流電流を規定する。

次に、該整流電流の形状を逆位相であって同一周波数特性を有する矩形波信号に 波形整形する。

次に、該信号の立上がりに対応するパルスが得られるように矩形波信号を分流す る。

次に、該パルスに応じて双安定フリップフロップ回路ＦＬによってトライアック ＴのゲートＧを制御する。

このように実施例に示しすように、整流電流を得るための位相は、端子Ａ及び端 子８２間において抵抗器Ｒ４と、コンデンサＣ３に並列に接続されたダイオード Ｄ３とを含む整流回路によって達成される。ＡＣ電流回路網における点Ｃにおい て得られる半波整流電流の位相偏移は、抵抗器Ｒ４及び／又はコンデンサＣ３の 値の適当な選択によって所望の値に調節できる。この位相偏移は第２図における オシログラム０１及び０２において明らかである。第２図は端子ＡにおけるＡＣ 電流電圧と、点Ｃ（抵抗器Ｒ４及びコンデンサ０３間の接合点）において得られ る整流された半波電圧を各々示している。

半波整流電圧は、オシログラム０４に示されているように逆位相であるけれども 同期した矩形波信号を点りにおいて供給する第一反転波形整形器ＩＮ＋に印加さ れる。この信号は次に、従来通りコンデンサＣ４及び抵抗器Ｒ６によって形成さ れた分流装置に印加される。コンデンサＣ４及び抵抗器Ｒ６の接合点に位置する 点Ｆにおいて、パルスの連続が得られ、それは反転波形整形器ＩＮ、によって供 給される信号の矩形波の立上がりに各々対応している。

オシログラム０６に示されるようにこれらのパルスは次に、ＲＳ型の双安定フリ ップフロップ回路ＦＬの入力Ｅ。

に接続された出力を有する第二反転波形整形器ＩＮ２に印加される。オシログラ ムｏ８にその信号が示されているこのフリップフロップ回路ＦＬの出力Ｑは、抵 抗器Ｒ７を介してトライアックＴのゲートに接続されている。

フリップフロップ回路ＦＬの初期人力Ｅ２は、制御スイッチＩの閉成に従って電 源電圧が所定値を越えたときのみ初期化信号を出力するように初期化回路に接続 されている。

この初期化回路は特に電源回路の点ＢとＢ２との間においてコンデンサＣ２と直 列な抵抗器Ｒ８を有している。この抵抗器Ｒ８及びコンデンサ０２間の接合点は 次に、閾値装置ＩＮ３に接続されており、この閾値装置ＩＮ３はその出力Ｅにお いて、オシログラム０５によって示される変化を有する電圧を供給する。この電 圧は、制御スイッチ１の閉成に従って、電圧が点Ｂにおける供給電圧の像（オシ ログラム０２）を増加させる間の第一位相と、電圧が零値を有する間で所定閾値 ｖＳに達するとき初期化される第二位相とからなる。

閾値装置ＩＮ３の入力Ｅは、その出力Ｓにおいて出力を供給する反転波形整形器 ＩＮ４の入力に接続されている。

二の出力は、オシログラム０７から明らかなように、閾値装置ＩＮ３の動作の第 一位相において零値（論理値０）を有することができかつ第二位相の間において は論理値１に対応する値を有することができるものである。この出力電圧はフリ ップフロップ回路ＦＬの初期化人力Ｅ２に印加される。このように、フリップフ ロップ回路ＦＬの初期化は遅延し、このことは制御スイッチＩの開成に従う位相 偏移中におけるフリップフロップ回路ＦＬの不正確な動作を回避させる。

点Ｆ（分流装置Ｃａ　Ｒ６の出力）及び点Ｓ間に接続されたダイオードＤ４は、 制御スイッチＩの閉成中に起こらなければならない初期化が終了しない間（ダイ オードＤムは反転波形整形器ＩＮ３及びＩＮａの第一動作位相中の零電圧に分流 装置Ｃ４Ｒ６の出力を維持している。）のすべての時間においてフリップフロッ プ回路ＦＬのトリガを防止している。

上記した回路はさらに次のものを有している。

点Ｂにおいて供給される供給電圧へ点Ｃにおける電圧を制限するように点Ｂ及び Ｃを共に接続するダイオードＤ２゜抵抗器Ｒ８に並列にあり、制御スイッチ■の 開放時においてコンデンサＣ２の放電を加速させるように働くダイオードＤ９゜ 第２図に示されるオシログラムＯにおいて、電磁石の特定制御角度に対応する遅 延時間が、角度５０°に対応する約２．７ｍｓに選択されていることに注意され たい。

もちろん、本発明はこの角度に限定されるものではない。

実際、使用される電磁石装置によって、この角度は０″から１８０”までの角度 の範囲で変化させられ得る。

第３図に示された変形例においては、トライアックＴのゲート電流は、抵抗器Ｒ ＩＧを介してフリップフロップ回路ＦＬの出力Ｑに接続されたベースを有するト ランジスタＴＲ１によって増幅される。このトランジスタＴＲ，のコレクタは抵 抗器Ｒ１１を介してダイオードＤ１に接続され、ざらにツェナーダイオードＤｚ ２によって分流されるコンデンサＣ５を介してＡＣ電源の端子Ｂ２によって分流 されるコンデンサＣ５を介してＡＣ電流の端子Ｂ２に接続されている。トランジ スタＴＲ，のエミッタは次に、遅延されるべきトライアックＴの制御状態を可能 とする発光ダイオードＤＩｏと抵抗器ＲＩ２を介してトライアックＴのトリガに 接続されている。

電磁石の制御は他方においであるトライアックによってなされていることに注意 されたい。

このように第４図はオプトカブラ（ｏｐｔｏ−ｃｏｕｐｌｅｒ）によってこの制 御がなされることを示している。このオプトカブラはそれ自体公知の方法におい て、フリップフロップ回路ＦＬの出力回路に接続された発光ダイオードＤＩ＋と コイルＬの回路において互いのアノードとカソードが接続された二個のオプトサ イリスタＴＲＩ　、　Ｔｔ（２（ｏｐｔｏｔｈｙｒｌｓｔｏｒ）からなっている 。

第５図は他の変形例を示している。この中においてはフリップフロップ回路ＦＬ は発振器又はトランスの一次側Ｐ１に供給する出力を有するマルチバイブレータ ＯＳＣ。

を駆動させている。このトランスは二個の二次巻線Ｐ２゜Ｐ３を有しており、こ の巻線はダイオードＤＩ２．ＤＩ３及び抵抗器Ｒ１４，ＲＩ５を有する二個の変 調器を介して電磁石のコイルＬの回路において互いのアノード及びカソードが接 続されている二個のサイリスタＴＨ４、ＴＨ５を各々駆動している。

第６図に示すようにコアレストランスを有する変形例においては、このトランス は単一の二次巻線を有しておりその一次側Ｐ４は双安定フリップフロップ回路Ｆ Ｌによって駆動される発振器０ＳＣ２の出力回路中に接続されている。

二次巻線Ｐ５の端子における電圧は、次に整流されろ過され（ＤＩ４　、Ｃｓ　 ＊　Ｒ＋ｓ　）　、次いで電界効果トランジスタＦＥＴのゲートに印加される。

この電界効果トランジスタＦＥＴは、コイルＬの回路において互いのアノードと カソードとが接続されている二個のサイリスタＴＨ６、ＴＨｙを、ダイオードブ リッジＤＩ５からＤＩ８を介して制御する。

上記した方法及び装置はインバータ回路に用いられる接触器を制御するのに非常 に有利であることが確かめられている。

実際、これらの回路は常に反対の動作を伴う二個の接触器を有している。すなわ ちこれらの接触器の一方の閉成は他方の接触器の開放によって生じるようになっ ている。

二個の接触器における個々の開放と開成とが同時に起こるこれらの回路において は、開成命令を受ける接触器に対するスイッチオーバ（ｓｗｉｔｃｈ−ｏｖｅｒ 　）が、開放命令を受ける接触器の接点において発現するアークの伸長前、起こ る事実により回路が短絡するという相当の危険がある。このように、例えば単一 位相電流のためのインバータ回路の場合においては、位相回路は直接中立に接続 されている。

この危険性は、本発明による制御装置をインバータ回路の接触器の各々に対して 用いることにより克服される。実際、かかる装置によれば、閉成されるように付 勢された接触器のスイッチオーバは、初期化のために必要な時間のために開放さ れるように付勢される接触器のスイッチオーバに関してこの接触器のアークの伸 長時間よりも大なる遅延時間をもって、常に遅延することになる。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＦ　ＲＥ ＰＯＲ丁ＯＮ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）励磁命令を発生させそれに従って電源から流れて来るＡＣ電流が印加され るコイルを含む電磁石を制御しかつ二個の部分を係合させる方法であって、電磁 石の特定励磁制御角に対応する時間を予め決定する行程と、 電源からＡＣ電圧の零クロスオーバーを、前記制御命令が発せられた時点から、 検出する行程と、前記零クロスオーバー後に続く前記時間が経過した時にコイル にＡＣ電流を印加する行程とを含むことを特徴とする方法。
2. （２）電圧零を検知しかつ電磁石の特定制御角を決定する前記遅延時間を検知す ることは、 特定制御角に対応する位相偏移角だけ前記ＡＣ電流に関して位相偏移しているけ れども前記ＡＣ電流に同期した半波整流電流を規定する行程と、 前記整流電流を同一周波数でかつ同一位相特性を有する信号に波形整形する行程 と、 前記信号の立上がり又は立下がりによってＡＣ電流を前記コイルへ印加する制御 をする行程とを有する行程によって得られることを特徴とする請求項１記載の方 法。
3. （３）前記信号の立上がりにおける時点に一致する電流パルスを得るように矩形 波信号を分流すること及び前記パルスの一個によってＡＣ電流をコイルに印加す る制御することを含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
4. （４）制御命令の発生に続く移行期間中に前記パルスを抑止させることを有する ことを特徴とする請求項３記載の方法。
5. （５）電磁石のコイル（Ｌ）に直列である制御自在スイッチ装置（Ｔ）を通して ＡＣ電源に接続されたコイルを有した電磁石を制御する装置であって、前記スイ ッチ装置（Ｔ）が制御回路によって制御されかつ前記制御回路は、電源（Ｒ４， Ｃ３，Ｄ３，ＩＮ１，Ｃ４，Ｒ６，ＩＮ２）の電圧零を決定するための零決定部 材と、電磁石の特定制御角に対応する遅延時間を得るように調節されかつ零決定 部材の出力に接続された遅延素子と、前記遅延素子によって制御されてスイッチ 装置（Ｔ）へ追従制御命令を供給し、信号が前記遅延時間だけコイルの励磁を遅 延されるように制御するスイッチオーバー装置（ＦＬ）とからなることを特徴と する装置。
6. （６）電磁石のコイルは、その閉成がコイルを励磁させるための電流印加によっ て得られるスイッチ（Ｉ）と制御自在スイッチ装置（Ｔ）を直列に有している回 路を介してＡＣ電源に接続されており、前記制御自在スイッチ装置（Ｔ）の制御 は、 前記スイッチ（Ｉ）の出力に位置しかつ、電磁石の特定制御角に対応する位相偏 移角だけＡＣ電流に関して位相が偏移しているけれども前記電源のＡＣ電流に同 期する半波整流電流を供給する整流器（Ｒ４，Ｃ３，Ｄ３）と、整流半波電流を 同一周波数特性で逆位相である矩形波信号に変成する第一波形整形器（ＩＮ１） と、前記矩形波信号の立上がり又は立下がりに一致するパルスを供給しかつ前記 第一波形整形器（ＩＮ１）の出力に載置された分流装置（Ｃ４，Ｒ６）と、 前記制御自在スイッチ装置（Ｔ）を制御する出力を有する前記パルスに応じる双 安定フリップフロップ回路（ＦＬ）をとを有する回路によってなされることを特 徴とする請求項５記載の装置。
7. （７）前記スイッチ（Ｉ）の下流に位置しかつ制御自在スイッチ装置（Ｔ）の回 路の素子に供給する整流回路（Ｄ１，Ｒ１，Ｃ１，Ｄｚ１）と、整流回路（Ｄ１ ，Ｒ１，Ｃ１，Ｄｚ１）によって供給された電圧が前記スイッチ（１）の閉成に 従って所定しきい値を越える時、初期化信号を前記双安定性フリップフロップ回 路に供給するしきい値装置（ＩＮ３，ＩＮ４）とを有していることを特徴とする 請求項６記載の装置。
8. （８）スイッチ（Ｉ）の開成時から前記フリップフロップ回路（ＦＬ）の初期化 が起こる時までの間における位相偏移中において前記パルスの抑止を行う手段（ Ｄ４）を有していることを特徴とする請求項７記載の装置。
9. （９）前記制御自在スイッチ装置は、双安定フリップフロップ回路（ＦＬ）の出 力回路によって制御されるゲート（Ｇ）を有するトライアック（Ｔ）からなるこ とを特徴とする請求項５記載の装置。
10. （１０）前記制御自在スイッチ装置は、オプトカプラ（Ｄ１１，ＴＨ１，ＴＨ２ ）を含んでいることを特徴とする請求項５記載の装置。
11. （１１）前記制御自在スイッチ装置は、双安定フリップフロップ回路（ＦＬ）の 出力回路に接続された発光ダイオード（Ｄ１１）と、コイル（Ｌ）の回路におい て互いのアノード及びカソードが相互に接続された二個のオプトサイリスタ（Ｔ Ｈ１，ＴＨ２）とを有していることを特徴とする請求項１０記載の装置。
12. （１２）前記制御自在スイッチは、トランスの一次側（Ｐ１）へ供給する出力を なす双安定フリップフロップ回路によって制御される発振器（ＯＳＣ１）を有す ること、及び、このトランスは、別個の二個の変調器（Ｄ１２，Ｒ１４，Ｄ１３ ，Ｄ１５）を介して電磁石のコイル（Ｌ）の回路中において互いのアノード及び カソードを相互に接続された二個の別個のサイリスタ（ＴＨ４，ＴＨ６）を駆動 する二個の二次巻線（Ｐ２，Ｐ３）を有していることを特徴とする請求項５記載 の装置。
13. （１３）制御自在スイッチはトランスの一次側（Ｐ４）に供給する出力をなす双 安定フリップフロップ回路（ＦＬ）によって制御される発振器（ＯＳＣ２）と、 このトランスの二次側（Ｐ２）によって供給された電圧を整流及びろ過するため の整流器（Ｄ１４，Ｃ６．Ｒ１６）と、このように整流及びろ過された電圧によ って駆動される電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）とを有し、この電界効果トラン ジスタは、ダイオードブリッジ（Ｄ１５からＤ１８）を介してカソードを相互に 接続された二個のサイリスタ（ＴＨ６，ＴＨ２）を制御することを特徴とする請 求項５記載の装置。