WO2005041231A1 - 電気接点開閉デバイスおよび消費電力抑制回路 - Google Patents

電気接点開閉デバイスおよび消費電力抑制回路 Download PDF

Info

Publication number
WO2005041231A1
WO2005041231A1 PCT/JP2004/013554 JP2004013554W WO2005041231A1 WO 2005041231 A1 WO2005041231 A1 WO 2005041231A1 JP 2004013554 W JP2004013554 W JP 2004013554W WO 2005041231 A1 WO2005041231 A1 WO 2005041231A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contact
energizing
current
capacitor
transient current
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/013554
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Noboru Wakatsuki
Yu Yonezawa
Original Assignee
Noboru Wakatsuki
Yu Yonezawa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Noboru Wakatsuki, Yu Yonezawa filed Critical Noboru Wakatsuki
Priority to US10/577,406 priority Critical patent/US7486488B2/en
Priority to JP2005514913A priority patent/JP4525980B2/ja
Publication of WO2005041231A1 publication Critical patent/WO2005041231A1/ja

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/42—Impedances connected with contacts

Definitions

  • the present invention relates to an electrical contact switching device, a power consumption suppression circuit, a direct current motor, a pantograph device, a connector and a pulse generator.
  • Mechanically switching electrical contact switching devices such as switches, relays, sliding contacts, etc. have a larger electrical resistance in the open state than a semiconductor switch, and have a contact resistance at closing. It is characterized by its small size, excellent insulation between the control unit and the switch circuit unit, and relatively low manufacturing cost. Therefore, it is widely used to open and close circuits including power supply actuators and sensors in all fields such as information equipment, industrial equipment, automobiles and home appliances. It is also said that mechanical switches and relays will continue to increase in production.
  • a conventional common electrical contact switching device has a pair of electrical contacts for switching of one electrical circuit.
  • the pair of electrical contacts are opened during energization, the contact area of each electrical contact is sharply reduced, current concentration occurs, and a bridge phenomenon occurs in which the electrode at that point is melted due to heat generation. If current concentrates further, it will lead to metal evaporation.
  • the switching current increases, the power supply voltage increases, and the current and voltage of the minimum arc discharge current (minimum arc current) and the minimum arc discharge determined by the type of electrical contact material Whenever the voltage (minimum arc voltage) is exceeded, an arc discharge occurs (see, for example, non-patent documents 1 to 4).
  • Arc discharge in the space between electrical contacts is accompanied by heat generation of the electrode and movement of the contact material. In relays that open and close a large current, in particular, reliability and life have limited limits.
  • the conventional electrical contact switching device has a structure in which a pair of electrodes composed of a copper material as a base material and made of gold, silver, Pd, Pt, and other low-resistance metals face each other to lower the electrical resistance. have.
  • a method to prevent arc discharge efforts are being made to develop electrode materials that have a high melting point and a low electrical resistivity, and are difficult to discharge, or to select an atmosphere gas.
  • the decisive power has not been developed.
  • In order to suppress the arc discharge as much as possible there was also a method of deteriorating the heating and heat conduction characteristics of the electrode, but in the case of a relay etc., there was a problem that the exciting coil was adversely affected.
  • the welding of the electrical contacts in (1) is a direct cause of the bridge phenomenon and metal evaporation that occur when the electrode metal melts due to current concentration at the time of breaking. However, it is closely related to the roughening of the electrode surface by arc discharge and metal transition. In particular, it is prominent at direct current where arc discharge in a certain direction occurs.
  • the transition of the electrode material at the time of the electrical contact opening in (2) is a phenomenon that occurs as melting and evaporation of metal and arc discharge between the electrodes.
  • the increase in the contact resistance due to the chemical reaction on the electrode surface in (3) is caused by the increase in metal temperature and the chemical reaction with the gas activated by arc discharge or the like. (4) is due to the fact that it is difficult to miniaturize relays and other electrical contact switching devices.
  • the steady-state arc discharge starts from the discharge mediated by metal vapor generated between the electrical contacts at the time of opening, shifts to the gas phase discharge by the surrounding gas, and the characteristics such as consumption 'transition' oxidation of the electrode material It causes deterioration.
  • suppression of arcing is a fundamental solution to all problems.
  • the flow of increasing the voltage is essential to increase allowable power and to reduce the amount of power consumed by wiring in automotive electronic components, etc., which are increasingly being computerized. Even in homes, the increase in power consumption is expected, and 300V power is in progress. For this reason, measures against arcing of electrical contacts are increasingly important, and measures are being considered.
  • the minimum arc discharge current Im is known as a material-dependent value as shown in Table 1 (see Non-Patent Document 5).
  • the existence of the minimum arc discharge voltage Vm is known for the voltage as well. As shown in Table 1, for example, when Au is used as the electrical contact material, the minimum arc discharge current Im is 0.38 A and the minimum arc discharge voltage Vm is 15 V.
  • Table 1 shows the minimum arc discharge current and the minimum arc discharge voltage in various metal materials.
  • the capacitor is a load of the power supply even when the electrical contacts are cut off, the simple insulation characteristics of the electrical contact switching device are disturbed, and there is a problem that the field of use is limited. Furthermore, there is also a problem that when the electrical contact is closed while the capacitor is charged, current flows from the capacitor to the electrical contact instantaneously, and welding of the metal contact may occur. There are attempts to reduce this negative effect by connecting a resistor in series with the capacitor, but the application is limited. In addition, the theoretical study of the principle of suppression of arc discharge by the insertion of parallel capacitors is insufficient, and the relationship between the blocking current and the capacitor capacity and the adaptation to the rapidly changing current are not considered. .
  • Tmax ((Vc 2 / 4L) + T 2 ) 1/2 ⁇ 3200 ⁇ Vc [K] ⁇ ⁇ ⁇ (1)
  • Non-Patent Document 1 Takagi Phase, “Arc Discharge Phenomenon of Electrical Contacts”, Corona, 1995
  • Non-Patent Document 2 Atsuo Takahashi, “Study on the generation area of contact arcs”, Research report on Nippon Institute of Technology, 1976, Volume 1, No. 1, p65
  • Non-Patent Document 3 "Relay Technical Reference", Fujitsu Component, 2002, p. 337
  • Non-Patent Document 4 Hamilton, RW Sillars, "Spark 'Data Opening at Re-Rei' Contact 'Inter” Rapping ⁇ Dishichi 'circuit (SPA RK QUENCHING AT RELAY CONTACTS INTERRUPTING DC
  • Non-Patent Document 5 Holm (R. Holm), "Electric 'Theory of' Contact 'and' Application '(Case), (US), Springer-Verlag, New York, 1967, 4th ed. p283, p60
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-245586
  • the present invention has been made in view of such problems, and can prevent the occurrence of arc discharge, can suppress power consumption, and can achieve reduction in material cost and downsizing. It is an object of the present invention to provide an electric contact switching device, a power consumption suppression circuit, a direct current motor, a pantograph device, a connector and a pulse generating device.
  • an electrical contact switching device includes a conducting electrical contact, a transient current electrical contact, and a capacitor, the conducting electrical contact and the conductive electrical contact.
  • the transient current contacts are electrically connected in parallel with each other and can be opened and closed with a time difference, and the capacitor is connected in series to the transient current contacts.
  • the resistance between the contacts during the opening operation of the energizing contact can be opened and closed.
  • Transient current from the power supply due to change can be sent to the capacitor through the transient current contact. This generates a voltage drop due to the internal resistance of the power supply, the resistance of the load, and the inductance, and does not raise the voltage immediately after the current interruption of the energizing contact. This state corresponds to the transition to the a point c point in FIG. 40 with the voltage close to zero.
  • the electrical contact switching device can suppress the power consumption at the energizing contact at the time of disconnection.
  • the voltage or current of the energizing contact can be made equal to or less than the minimum arc discharge voltage or the minimum arc discharge current, the occurrence of arc discharge can be prevented.
  • the time for applying the power supply voltage to the capacitor by closing the transient current contact may be set only when the conductive contact is open. Reduce the material cost and can use a small capacitor with low And can be miniaturized. In addition, when the transient current contact is open, almost no electricity flows through the transient current contact except when the conductive contact is open. For this reason, it is possible to use a transient current contact smaller than the current contact for interrupting the current, and material cost can be reduced and the size can be reduced.
  • the electrical contact switching device has a configuration in which the transient current electrical contact is closed when the conductive electrical contact is opened.
  • a transient current from the power supply due to a change in resistance between contacts during the opening operation of the energizing contact can be supplied to the capacitor through the transient current contact.
  • This generates a voltage drop due to the internal resistance of the power supply, the resistance of the load, and the inductance, and suppresses the increase in voltage immediately after the current interruption of the energizing contact, thereby reducing the power consumption at the energizing contact at the time of disconnection. can do.
  • an electrical resistance or a switch is connected in parallel to the capacitor.
  • the capacitor can be initialized after opening of the transient current contact by an electrical resistance or switch.
  • the value of the current flowing through the energizing contact is the minimum of the energizing contact. It is preferable that the voltage between the energizing contacts be set to be equal to or less than the minimum arc discharge voltage value when it becomes equal to or less than the arc discharge current value. In this case, either the current or the voltage between the energizing contacts must always fall below the minimum arc discharge current value or the minimum arc discharge voltage value when the power contact is opened. The occurrence of arc discharge can be reliably prevented.
  • the capacitor is a voltage V ⁇ corresponding to the melting point temperature Tm or the boiling point temperature Tb between the energizing electrical contacts.
  • the voltage between the energizing contacts is suppressed to a voltage lower than the melting voltage or the boiling voltage according to the equation (1), when the energizing contacts are opened, a bridge phenomenon or gold is generated by the energizing contacts. Genus evaporation can be prevented from occurring.
  • the electrical contact switching device has means for mechanically or electrically switching the transient current contact based on a switching signal of the energizing contact.
  • the open / close timing of the transient current contact can be arbitrarily set mechanically or electrically using the open / close signal of the energizing contact as a trigger.
  • the electric contact switching device has a rectifying circuit instead of the transient current contact, and the rectifying circuit is configured to connect the capacitor when the energizing contact is opened.
  • the current flowing into the capacitor may be rectified to store charge.
  • the electrical contact switching device may have a transient current electrical contact serially connected to the rectifier circuit. In this case, even when the fluctuation of the power supply voltage is faster than the opening / closing operation of the energizing contact, the capacitor can store a charge when the energizing contact is opened, and steady-state operation other than transient current is performed on the capacitor. It can prevent current from flowing. Thus, the transient current switch can be opened at zero current. Also, since the rectification circuit makes it unnecessary to specify the current direction of the capacitor in the case of a DC power supply, it is possible to use a capacitor with polarity such as an electrolytic capacitor.
  • the electrical contact switching device has an energizing contact, a transient current contact, and an inductance, and the energizing contact and the transient current contact point are mutually different.
  • the circuit is characterized in that it is electrically connected in parallel and has a structure in which switching is performed with a time difference between each other, and the inductance is connected in series to the transient current electrical contact.
  • the electrical contact switching device when the energizing contact is closed, a transient current is caused to flow in the inductance through the transient current contact, so that a current flows rapidly to the load. To make a gradual change. This can suppress surge noise.
  • the electrical contact switching device preferably has a configuration in which the transient current electrical contact is closed when the current-carrying electrical contact is closed.
  • the transient current of the power source flowing through the transient current contact converges to a steady state value, and the live contact can be closed in a state where the voltage between the live contacts is substantially zero.
  • the energizing contact and the transient current contact may be semiconductor switches. In this case, it is effective to open and close the energizing contact and the transient current contact at high speed.
  • Semiconductor switches consist of transistors, FETs and diodes. In particular, in the case of a power MOSFET capable of handling a large current, heat generation at switch closing and opening can be suppressed.
  • a power consumption suppression circuit includes a power source, a load, and the electrical contact switching device according to the first aspect of the present invention, wherein the load is connected to the power source.
  • the bias is connected in series to the load, and when the conductive contact is opened, a transient current from the power source is supplied to the capacitor to cause a voltage drop due to the internal resistance of the power source or the load. It is characterized in that the transient current contact is closed so as to suppress a voltage increase of the energizing contact.
  • the power consumption suppression circuit when the energizing contact is opened, a transient current from the power supply is made to flow to the capacitor by closing the transient current contact. Since the voltage drop due to the internal resistance and load of the power supply is generated and the voltage rise of the energizing contact is suppressed, the power consumption at the energizing contact at the time of breaking can be suppressed. In addition, the voltage or current of the energizing contact, minimum arc discharge voltage or minimum arc discharge Since the current can be reduced, the occurrence of arc discharge can be prevented.
  • the transient current is caused to flow to the capacitor through the transient current contact during the opening operation of the energizing contact, so that the current flowing through the load is sharply reduced. Can be slow and forceful change. This can suppress surge noise.
  • the time for applying the power supply voltage to the capacitor by closing the transient current contact is set only at the time of disconnection of the energizing contact.
  • a small capacitor with low withstand voltage can be used, and the material cost can be reduced and the size can be reduced.
  • the transient current contact when the transient current contact is open, almost no electricity flows through the transient current contact except when the conductive contact is open. Therefore, the transient current contact can be smaller than the current interrupting contact, and the material cost can be reduced and the size can be reduced.
  • a power consumption suppressing circuit includes a power source, a load, and an electrical contact switching device according to a second aspect of the present invention, wherein the load is connected to the power source.
  • the vise is connected in series to the load to close the transient current contact, and after the transient current of the power supply flowing through the transient current contact converges to a steady state value, the energizing contact It is characterized in that it has a configuration for closing the
  • the transient current contact is closed, and the transient current of the power source flowing through the transient current contact converges to a steady value, and then the energizing contact is closed. Since the closing is performed, the power consumption at the energizing contact at the closing time can be suppressed. In addition, since the transient current flows through the inductance through the transient current contact during closing operation of the energizing contact, the current can be prevented from flowing rapidly to the load, and a gradual change can be made. Thereby, surge noise can be suppressed.
  • the DC motor according to the present invention is an electric machine placed in a magnetic field by alternately contacting a pair of brushes provided at the power source with a pair of commutators provided at both ends of the armature. It is a direct current motor which applies a direct current to the element and rotates the armature by an electromagnetic force, and the respective commutators are arranged in the rotational direction so as to be electrically connected in parallel to each other when contacting the brush. Connected in series to the two contacts provided and to the contact on the rear side in the direction of rotation And having a capacitor.
  • the pantograph device is a pantograph device for bringing into contact with an overhead wire and supplying electricity, which comprises a pair of pantograph and a capacitor, and when each pantograph comes in contact with the above-mentioned overhead wire It is provided to be connected in parallel, and the capacitor is connected in series to one pantograph and is characterized in that it is connected.
  • pantograph device In the pantograph device according to the present invention, even if the other pantograph is separated from the overhead wire due to vibration or the like, transient current from the overhead wire can flow through the capacitor as long as one pantograph contacts the overhead wire. As a result, a voltage drop due to the internal resistance of the overhead wire is generated, so that the voltage rise between the overhead wire and the other pantograph is suppressed, so the occurrence of arc discharge there can be prevented, and the power consumption is suppressed. be able to.
  • the connector according to the present invention is a connector for electrically connecting a socket-side conductive wire connected to the socket and a plug-side conductive wire connected to the plug by connecting the socket and the plug,
  • the socket side conductive wire has a socket side current-carrying contact, and the socket side branch wire is branched from the socket side conductive wire to be used for socket side transient current
  • the plug-side conductive wire has a plug-side conductive contact, and the plug-side branch wire branches from the plug-side conductive wire to have a plug-side transient current contact, and the capacitor is the socket
  • the socket side energizing contact and the plug side energizing contact close.
  • the socket side transient current contact and the plug side transient current contact are closed, and the closed state is maintained.
  • the socket side energizing contact and the plug side energizing contact are separated from each other, the socket is exposed by the plug force. It is characterized by having a cup structure.
  • the socket side energizing contact and the plug side energizing contact are closed in a state where the socket side transient current contact and the plug side transient current contact are closed.
  • Power supply transient current can be passed through the capacitor in order to As a result, a voltage drop due to the internal resistance of the power supply or the like is generated to suppress a voltage rise between the socket side energizing contact and the plug side energizing contact, so that the occurrence of arc discharge can be prevented. Power consumption can be reduced.
  • the pulse generator according to the present invention has a rotating body, a plurality of rotating electrodes, a contact electrode, and a capacitor, and each rotating electrode is separated by an insulator and is centered on the rotating shaft of the rotating body.
  • each rotating electrode is provided with a front electrode piece disposed on the front side in the rotational direction of the rotating body and a rear electrode piece disposed on the rear side in the rotational direction, and the front electrode piece and the front electrode piece
  • the rear electrode pieces have a configuration in which they are electrically connected in parallel to each other with respect to a power supply, and the contact electrodes intermittently and sequentially contact the respective rotating electrodes when the rotating body rotates.
  • the front electrode piece and the rear electrode piece of each rotating electrode are in contact with the front electrode piece, the contact to the front electrode piece and the rear electrode piece, and the contact to the rear electrode piece in this order.
  • the capacitor is connected in series to each rear electrode piece. It is characterized.
  • the pulse generator according to the present invention can generate a current pulse train or a voltage pulse train, and can be used for an inverter device or the like.
  • the contact electrode contacts the front electrode piece and the rear electrode piece of each rotating electrode with the front electrode piece in contact, the front electrode piece with the rear electrode piece, and the rear electrode piece in this order.
  • a transient current from the power supply can be passed to the capacitor.
  • a voltage drop due to the internal resistance of the power supply or the like is generated, and the voltage rise between the contact electrode and the front electrode piece is suppressed, so that the occurrence of arc discharge can be prevented, and the power consumption is suppressed. be able to.
  • a current waveform or a series flowing through the electric current contacts for transient current is used. If you analyze the voltage waveform of the capacitor or coil connected to the The characteristics of the circuit in the condition close to the condition can be estimated as an equivalent circuit as shown in Fig.1. In this case, when the energizing contact is closed and the circuit is operating, neither the current at the transient current contact nor the voltage at the capacitor or coil is generated, and the circuit for detecting the current or voltage has an influence. There is neither receiving nor giving.
  • the transient current contact is also opened, so neither the current of the transient current contact nor the voltage of the capacitor or the coil is generated.
  • the circuits that detect the current or voltage may or may not be affected.
  • an electric contact switching device a power consumption suppression circuit, a DC motor, a pantograph device, a connector, and a pulse that can prevent the occurrence of arc discharge and can reduce material cost and size.
  • a generator can be provided.
  • FIGS. 1 to 25 show the power consumption suppression circuit according to the first embodiment of this invention.
  • the power consumption suppression circuit 10 has a power supply 11, equivalent impedances 12 such as a power supply and a load, and an electrical contact switching device 13.
  • the power supply 11 is a DC or AC power supply and has an internal resistance.
  • the equivalent impedance 12 such as the power source and load can be expressed by series connection with the power source 11 from the ⁇ 'Thevenin theorem.
  • the electrical contact switching device 13 is connected in series to the equivalent impedance 12 such as a power source and a load, and has a conducting electrical contact 14, a transient current electrical contact 15, switching means (not shown) and a capacitor 16. ing.
  • the energizing contacts 14 and the transient current contacts 15 also have a switching force and are electrically connected in parallel with each other !.
  • the energizing contact 14 and the transient current contact 15 can be opened and closed with a time lag.
  • the opening / closing means is configured to open / close the transient current contact 15 mechanically or electrically based on the opening / closing signal of the energizing contact 14! .
  • the switching means closes the transient current contact 15 (on) when the energizing contact 14 is opened (turned off). It is supposed to keep it.
  • the transient current contact 15 is opened immediately after the conduction current becomes almost zero. It is getting worse.
  • the opening and closing means is configured as follows.
  • the switching means utilizes the difference in distance between the contacts, the difference in elasticity of the contact springs, the difference in mass of the contacts, etc. It can be configured to open and close the transient current contact 15 with the switching operation and the time difference.
  • the opening and closing means may be configured as shown in FIG. 5 for a rotary sliding contact.
  • the electrode C rotates clockwise and contacts the current-carrying electrode A to conduct current.
  • it contacts the transient current electrode B while being in contact with the current-carrying electrode A.
  • it rotates and opens the current-carrying electrode A while being in contact with the transient current electrode B.
  • the opening / closing means may be configured by adjusting the contact positions of the two mechanical panel contacts by a push button switch.
  • Fig. 6 (b) it can be confirmed that steady arc discharge is suppressed.
  • the transient current switch B at the time of disconnection is in the off state before the capacitor 16 is completely charged with the power supply voltage.
  • the switching means is a general-purpose electromagnetic relay
  • the two can be combined, and one can be used as the energizing contact 14 and the other as the transient current contact 15 by using the driving current of the electromagnetic relay.
  • Fig. 8 it can be confirmed that the arc discharge is completely suppressed.
  • FIG. 9 it is also confirmed that the steady-state arc discharge is suppressed also from the trace force on the surface of the electrical contact after 100 operations.
  • the capacitor 16 is connected in series to the transient current contact 15.
  • the voltage between the energizing contacts 14 is reached when the current value flowing through the energizing contact 14 becomes less than the minimum arc discharge current value of the energizing contact 14.
  • the capacity is set so that the value of ⁇ ⁇ ⁇ becomes less than the minimum arc discharge voltage value. In one example, it is set as follows. As shown in FIG. 10, the resistance between contacts when the energizing contact 14 is opened is a transient that depends on the energizing current value because the temperature rises due to the current concentration at the energizing contact 14. After showing the characteristics, it reaches a fully opened steady state. As shown in Fig.
  • the capacitor 16 does not exceed the voltage V ⁇ Tm / 3200 or V ⁇ Tb / 3200 corresponding to the melting point temperature Tm or the boiling point temperature Tb between the voltage contacts for energizing and the electrical contacts 14 for energizing. It is set to capacity. As described above, the capacity of the capacitor 16 is set so as to prevent the occurrence of a bridge phenomenon or metal evaporation at the energizing contact 14 when the energizing contact 14 is opened.
  • the transient current contact 15 is closed by the switching means so that the transient current from the power supply 11 is closed.
  • a current is supplied to the capacitor 16 to generate a voltage drop due to the internal resistance of the power supply 11, the equivalent impedance 12 such as the power supply and the load, and the like, thereby suppressing the voltage rise of the energizing contact 14. be able to.
  • the voltage rise of the energizing contact 14 is determined by the time change of the equivalent impedance 12 such as the power source and the load, the internal resistance of the power source 11, the capacity of the capacitor 16 and the resistance value of the energizing contact 14. For this reason, the voltage rise of the energizing contact 14 can be designed to have an arbitrary rise curve by changing the capacity of the capacitor 16.
  • the power consumption suppression circuit 10 can suppress the power consumption at the energizing contact 14 at the time of disconnection.
  • either the current or voltage between the energizing contacts 14 must be at least the minimum arc discharge current value or the minimum arc discharge voltage value. Therefore, the occurrence of arcing can be reliably prevented.
  • the power consumption suppression circuit 10 supplies a transient current to the capacitor 16 through the transient current contact 15 when the energizing contact 14 is opened, thereby allowing the power supply, load, etc. to flow. It is possible to prevent the current flowing through the equivalent impedance 12 from falling rapidly and to make a gradual change. Assuming that the inductance such as the power supply and the equivalent impedance 12 such as load is L and the current is I, the surge voltage V is V L (dlZdt), and surge noise can be suppressed. As shown in FIG. 17, as a result of calculation by circuit simulation, when the capacitor 16 is connected, the surge voltage becomes 1 Z5 or less as compared with the case where the capacitor 16 is not connected. Thereby, the suppression effect of surge noise can be confirmed.
  • the time for applying the power supply voltage to the capacitor 16 by closing the transient current contact 15 is set only when the energizing contact 14 is open. As it is fixed, it is possible to use a small high-capacity capacitor 16 with low pressure resistance, and to reduce the material cost and miniaturize. In addition, except when the energizing contact 14 is open, almost no electricity flows through the transient current contact 15 because the transient current contact 15 is kept open. Therefore, the transient current contact 15 can be smaller than the current interrupting contact, and the material cost can be reduced and the size can be reduced. [0066]
  • the electrical contact switching device 13 can apply its principle to all the switches that interrupt the current. For example, it can be applied to a high power vacuum current circuit breaker, a semiconductor switch for an inverter, and the like.
  • the electric resistance 17 or the switch 18 may be connected in parallel to the capacitor 16.
  • the capacitor 16 can be initialized after opening of the transient current contact 15 by the electric resistance 17 or the switch 18. If there is a resistance in series with the transient current contact 15 and the capacitor 16, the transient current is limited. Furthermore, if there is an inductance in series with the transient current contact 15 and the capacitor 16, a momentary surge voltage is generated due to the inrush current to the capacitor 16, and a very short high voltage of about pico to micro seconds is generated. Although it is assumed that a voltage is generated, the impact on the reliability and the life of the electric contact switching device 13 is small because the energy for a short time is small.
  • the power consumption suppression circuit 10 has a rectifying circuit 19 connected in series to the transient current contact 15 and the capacitor 16, and the rectifying circuit 19 has It may be configured to rectify the current flowing into the capacitor 16 so as to store charge in the capacitor 16 when the power contact 14 is opened.
  • the rectifier circuit 19 may be full wave or half wave. Without the rectifier circuit 19, as shown in FIG. 20, if the fluctuation of the power supply voltage is faster than the opening / closing operation of the energizing contact 14 or the transient current contact 15, even if the energizing contact 14 opens, A transient current other than the transient current flows in the transient current contact 15 and the capacitor 16, and the transient current contact 15 may not be disconnected in the state of zero current.
  • the energizing contact 14 is opened even when the fluctuation of the power supply voltage is faster than the opening / closing operation of the energizing contact 14. When this occurs, charge can be stored in the capacitor 16, and steady current other than transient current can be prevented from flowing in the capacitor 16. For this reason, the transient current contact 15 can be opened at a current of zero.
  • the rectification circuit 19 eliminates the need for specifying the current direction of the capacitor 16 in the case of the DC power supply 11, it is possible to use a capacitor 16 with polarity such as an electrolytic capacitor. As a result of measurement using the circuit shown in FIG. 22, it can be confirmed that arcing does not occur, as shown in FIG.
  • the circuit shown in FIG. 19 (a) can be applied to, for example, three-phase alternating current by combining three circuits.
  • FIGS. 26 to 28 show a power consumption suppression circuit according to a second embodiment of the present invention.
  • the power consumption suppression circuit 20 includes a power supply 21, a load 22 and electrical contacts. It has an opening and closing device 23.
  • the power supply 21 is also a direct current or alternating current power supply, and has an internal resistance.
  • the load 22 is connected to the power supply 21.
  • the electrical contact switching device 23 is connected in series to the load 22 and has a conducting electrical contact 24, a transient current electrical contact 25 and an inductance 26.
  • the energizing contact 24 and the transient current contact 25 consist of switches, and are electrically connected in parallel with each other.
  • the energizing contact 24 and the transient current contact 25 can be opened and closed with a time lag.
  • the electric contact switching device 23 closes the transient current contact 25 and closes the energizing contact 24 after the transient current of the power source 21 flowing through the transient current contact 25 converges to a steady value. Have.
  • An inductance 26 is connected in series to the transient current contact 25.
  • the transient current contact 25 can be opened when the current value is almost zero, which is determined by the ratio of the equivalent series resistance of the inductance 26 to the contact resistance of the energizing contact 24.
  • the power consumption suppression circuit 20 causes the load 22 to have a sudden change by passing a transient current to the inductance 26 through the transient current contact 25 when the energizing contact 24 is closed. Can prevent the flow of current to make a gradual change. Assuming that the inductance such as the load 22 is L and the current is I, the surge voltage V is VL (dlZdt), and the surge noise can be suppressed.
  • the electrical contact switching device 23 can apply its principle to all the switches that cut off the current. For example, it can be applied to a high power vacuum current circuit breaker, a semiconductor switch for an inverter, and the like.
  • the conduction electric contacts 14 and 24 and the transient current electric contacts 15 and 25 may also have a semiconductor switching force. In this case, it is effective to open and close the energizing contacts 14, 24 and transient current contacts 15, 25 at high speed.
  • Semiconductor switches also include transistors, FETs and diodes. In particular, in the case of a power MOSFET that can handle a large current, heat generation at switch closing and disconnection can be suppressed. The configuration using this semiconductor switch is considered to provide a new method not only for mounting and circuit design, but also for element design. As a result of measurement using the circuit shown in FIG. 29, power consumption is reduced and surge noise is reduced also when! / When the energizing switch shown in FIG. 30 is closed and when the energized switch shown in FIG. The effect of suppression can be confirmed.
  • FIG. 32 shows a DC motor according to an embodiment of the present invention.
  • the DC motor 30 has a pair of brushes 31, an armature 32, and a pair of commutators 33 /!
  • the brush 31 is made of carbon and connected to a power supply.
  • the armature 32 also has a coil force and is placed in a magnetic field.
  • Each commutator 33 is provided at both ends of the armature 32. Each commutator 33 is configured to be in contact with each brush 31 alternately, supply a direct current to the armature 32, and rotate the armature 32 by an electromagnetic force. Each commutator 33 has two contacts 34, 35 and a capacitor 36. The contact points 34 and 35 are arranged in the rotational direction so as to be electrically connected in parallel with each other when contacting the brush 31. Condenser 36 is driven in the rotational direction and It is connected in series to the contact 35 on the other side.
  • the direct current motor 30 is an application of the power consumption control circuit 10 shown in FIG. 1, and the contact 34 for the forward side directed in the rotational direction and the brushes 31 form the electrical contact 14 for energizing, and the rear side
  • the electrical contacts 15 for the transient current are formed by the contacts 35 and the brushes 31 respectively.
  • FIG. 33 shows a pantograph apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the pantograph device 40 includes a pair of pantographs 41, 42 and a capacitor 43!
  • the pantographs 41 and 42 are provided so as to be electrically connected in parallel with each other when contacting the wire 44.
  • a capacitor 43 is connected in series to one pantograph 42.
  • the pantograph device 40 is an application of the power consumption control circuit 10 shown in FIG. 1, and the wire 44 and the other pantograph 41 form an electrical contact 14 for energization, and the wire 44 and one pantograph 42 A transient current contact 15 is formed.
  • FIG. 34 shows a connector according to an embodiment of the present invention.
  • the connector 50 includes a socket 51, a plug 52, a socket side branch line 53, a plug side branch line (not shown), a capacitor 54, and an electrical resistance 55.
  • the socket side conductive wire 56 is connected to the socket 51.
  • the socket-side conductive wire 56 has a socket-side energizing contact 57 at its tip.
  • the plug 52 can be connected by plugging into the socket 51, and the plug-side conductive wire 58 is connected.
  • the plug-side conductive wire 58 has a plug-side energizing contact 59 at its tip.
  • the plug side conductive line 58 can be electrically connected to the socket side conductive line 56.
  • the socket side branch line 53 branches from the socket side conductive line 56 in front of the socket side energizing contact 57 and has a socket side transient current contact 60 at its tip.
  • the plug-side branch line branches from the plug-side conductive line 58 before the plug-side conductive contact 59, and has a plug-side transient current contact 61 at its tip.
  • the capacitor 54 is provided on the socket side branch line 53.
  • An electrical resistor 55 is provided in parallel to the capacitor 54.
  • the connector 50 is an application of the power consumption suppression circuit 10 shown in FIG. 1, and the socket-side electrical contact 57 and the plug-side electrical contact 59 form an electrical contact 14 for energizing, and the socket-side over current
  • the electrical contact 15 for the transient current is formed by the contact 60 for the plug and the contact 61 for the transient current on the plug side.
  • the socket side energizing contact 57 and the plug side energizing contact 59 are closed. Thereby, the socket side conductive wire 56 and the plug side conductive wire 58 are conducted.
  • the plug 52 is rotated relative to the socket 51 to close the socket side transient current contact 60 and the plug side transient current contact 61 and keep the closed state.
  • the socket side energizing contact point 57 and the plug side energizing contact point 59 are separated. At this time, a transient current from the power supply can be supplied to the capacitor 54.
  • FIG. 35 shows a pulse generator 70 according to an embodiment of the present invention.
  • the pulse generator 70 includes a rotating body 71, a plurality of rotating electrodes 72, a contact electrode 73, a connecting electrode 74, a capacitor 75, and an electrical resistance 76.
  • the pulse generator 70 is an application of the configuration of FIG.
  • the rotating body 71 is formed of a disk and has an insulator on the surface.
  • the respective rotating electrodes 72 are separated by an insulator, and provided on the surface of the rotating body 71 at rotationally symmetrical positions about the rotation axis.
  • Each rotary electrode 72 is composed of a front electrode piece A disposed on the front side in the rotational direction of the rotary body 71 and a rear electrode piece B disposed on the rear side in the rotational direction.
  • Each rotary electrode 72 is arranged such that the distance 72a between the adjacent rotary electrode 72 and the distance 72b between the front electrode piece A and the rear electrode piece B is wider.
  • the front electrode piece A is formed to extend longer than the rear electrode piece B toward the outer peripheral side of the rotary body 71.
  • the front electrode pieces A of the rotary electrodes 72 are electrically connected in parallel.
  • the back side electrode pieces B of the respective rotary electrodes 72 are electrically connected in parallel.
  • the front electrode piece A and the rear electrode piece B are electrically connected in parallel to the power supply 77.
  • the contact electrode 73 is connected to one terminal of the power source 77, and provided so as to intermittently and sequentially contact each of the rotation electrodes 72 when the rotation body 71 rotates.
  • the width 73a in contact with each rotating electrode 72 is smaller than the distance 72a between the rotating electrodes 72 and larger than the distance 72b between the front electrode piece A and the rear electrode piece B.
  • the contact electrode 73 contacts the front electrode piece A and the rear electrode piece B of each rotating electrode 72 with the front electrode piece A, contacts the front electrode piece A and the rear electrode piece B, the rear electrode piece B The contact is made in the order of the contact.
  • connection electrode 74 is connected to the other terminal of the power supply 77, and when the rotary body 71 rotates, the connection electrode 74 sequentially contacts the front electrode piece A of each rotation electrode 72 and does not contact the rear electrode piece B. It is provided near the outer circumference of the body 71.
  • the connection electrode 74 is formed such that the width 74 a of the connection electrode 74 in contact with the front electrode piece A of each rotary electrode 72 is larger than the interval 72 c of the front electrode piece A of each rotary electrode 72.
  • the connection electrode 74 is always in contact with any one of the front electrode pieces A of each rotary electrode 72.
  • the capacitor 75 is connected in series to the rear electrode piece B of each rotating electrode 72.
  • An electrical resistor 76 is provided in parallel to the capacitor 75.
  • the pulse generator 70 is an application of the power consumption suppression circuit 10 shown in FIG. 1, and the front electrode piece A and the contact electrode 73 form an electrical contact for energization, and the back electrode piece B and the contact electrode 7 3 and form an electrical contact for transient current.
  • the pulse generator 70 can generate a current pulse train or a voltage pulse train, and can be used for an inverter device or the like.
  • Contact electrode 73 contacts front electrode piece A and rear electrode piece B of each rotary electrode 72 with front electrode piece A, front electrode piece A and rear electrode piece B, rear electrode piece B Since the contact electrodes 73 are provided in order of contact, when the contact electrode 73 is separated from the front electrode piece A, a transient current from the power source 77 can be passed to the capacitor 75. As a result, a voltage drop due to the internal resistance of the power source 77 or the like is generated to suppress a voltage rise between the contact electrode 73 and the front electrode piece A, so that the occurrence of arc discharge can be prevented, Power can be reduced.
  • FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a power consumption suppression circuit according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 (a) A waveform diagram showing the time change of the switching signal by the switching means of the power consumption suppression circuit shown in FIG. 1 and Fig. 26; (b) a waveform diagram showing the time change of the switching state of the energizing contact , (C) A waveform showing the time change of the open / close state of the transient current contact when the energizing contact is closed. (D) The time change of the open / close state of the transient current contact when opening the conductive contact.
  • FIG. 2 (a) A waveform diagram showing the time change of the switching signal by the switching means of the power consumption suppression circuit shown in FIG. 1 and Fig. 26; (b) a waveform diagram showing the time change of the switching state of the energizing contact , (C) A waveform showing the time change of the open / close state of the transient current contact when the energizing contact is closed. (D) The time change of the open / close state of the transient current contact when opening the conductive contact.
  • FIG. 3 (a) A waveform chart showing the time change of the power supply voltage at the time of opening the power contact of the power consumption suppressing circuit shown in Fig. 1, (b) showing the time change of the current between the power contact. A waveform diagram, (c) is a waveform diagram showing a time change of current of the transient current electrical contact.
  • FIG. 1 is a principle explanatory view showing an example of changing (a) the distance between the contacts of the switching means of the power consumption suppression circuit, (b) an explanatory view showing an example of changing the elasticity of the contact, (c) FIG. 7 is an explanatory view of the principle showing an example of changing the mass of the contact point. 5] It is principle explanatory drawing which shows the example using the rotation type sliding contact of the switching means of the power consumption suppression circuit shown in FIG.
  • Fig. 6 shows an example using push button switches of the switching means of the power consumption suppression circuit shown in Fig. 1.
  • FIG. 7 An example using a general purpose electromagnetic relay of the switching means of the power consumption suppressing circuit shown in FIG. 1 is shown (a) switch circuit diagram, (b) electric circuit diagram of the switching means.
  • FIG. 8 A waveform diagram showing a temporal change in current and voltage between the energizing contacts when the energizing contacts in the circuit shown in FIG. 7 are opened.
  • FIG. 10 is a waveform diagram showing a transition phenomenon of the resistance between the contacts when the energizing contact of the power consumption suppression circuit shown in FIG. 1 is opened.
  • ⁇ 11 It is a waveform diagram showing the transition phenomenon of the resistance between the contacts in FIG. 10 measured by the general purpose electromagnetic relay.
  • FIG. 12 is an electric circuit diagram for analyzing a transient phenomenon by replacing the energizing electric contacts of the power consumption suppression circuit shown in FIG. 1 with the resistance between the contacts.
  • ⁇ 14 Indicates the current dependency of At calculated with the contact resistance in Fig. 11 and the arc discharge occurrence probability measured by experiments (a) When the capacitor is absent, (b) the capacity of the capacitor is In the case of 0. 001 micro F, (c) when the capacity of the capacitor is 0.01 micro F, (d) when the capacity of the capacitor is 0.1 micro F.
  • FIG. 1 (a) A waveform chart showing the time change of the resistance value between the energizing contacts at the time of opening the energizing contacts of the power consumption suppression circuit, (b) between the transient current contacts A waveform diagram showing a time change of current, (c) A waveform diagram showing a time change of voltage at both ends of a load, (d) a waveform diagram showing a time change of current between electrical contacts, (e) an electrical contact for current (F) shows the time change of the instantaneous power consumed by the energizing contact.
  • FIG. 1 (a) A waveform chart showing the time change of the resistance value between the energizing contacts at the time of opening the energizing contacts of the power consumption suppression circuit, (b) between the transient current contacts A waveform diagram showing a time change of current, (c) A waveform diagram showing a time change of voltage at both ends of a load, (d) a waveform diagram showing a time change of current between electrical contacts, (e) an electrical contact
  • FIG. 1 is a waveform chart showing the time change of the resistance value between the energizing contacts (a) at the time of opening the energizing contacts of the power consumption suppression circuit, (b) time of the load current
  • FIG. 6 is a waveform diagram showing a change
  • (d) a waveform diagram showing a time change of voltage at both ends of a load is a waveform chart showing the time change of the resistance value between the energizing contacts (a) at the time of opening the energizing contacts of the power consumption suppression circuit, (b) time of the load current
  • FIG. 6 is a waveform diagram showing a change
  • (d) a waveform diagram showing a time change of voltage at both ends of a load is a waveform chart showing the time change of the resistance value between the energizing contacts (
  • Figure 1 shows the calculation results of the circuit simulation when opening the energizing contacts in the power consumption suppression circuit (a) 42VZ1 A circuit not connected to the capacitor when not connected between the energizing contacts The waveform diagram showing the time variation of the voltage of 0.) The waveform diagram showing the time variation of the voltage between the energizing contacts when it is connected to the capacitor of 0. 001 microphone opening F with the circuit of 42 ⁇ 71. .
  • FIG. 15 is an electric circuit diagram showing a modification in which an electric resistor or a switch is connected in parallel to the capacitor of the power consumption suppression circuit shown in FIG.
  • a modification of the power consumption suppression circuit shown in FIG. 1 with the rectification circuit is shown (a) An electric circuit diagram in the case of a full wave rectification circuit, (b) an electric circuit diagram in the case of a half wave rectification circuit. .
  • FIG. 20 (a) A waveform diagram showing the time change of the power supply voltage at the time of opening of the energizing contacts of the power consumption suppressing circuit shown in Fig. 1 in the case of AC power supply, (b) Current between the energizing contacts FIG. 8C is a waveform diagram showing time change of the waveform, (c) a waveform diagram showing time change of voltage between the energizing contacts, and (d) a waveform diagram showing time change of current between the transient current contacts.
  • the solid line in the figure indicates AC power, and the dotted line indicates DC power.
  • FIG. 19 (a) (a) A waveform chart showing the temporal change of the power supply voltage at the time of opening the energizing contact of the circuit, (b) a waveform chart showing the temporal change of the voltage across the load, c) A waveform diagram showing the time change of voltage between the energizing contacts, (d) a waveform diagram showing the time change of the current between the energizing contacts, (e) the time change of the current between the transient current contacts.
  • FIG. 10 (f) is a waveform diagram showing a time change of voltage between transient current contacts. The solid line in the figure indicates AC power, and the dotted line indicates DC power.
  • FIG. 19 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a circuit shown in FIG. 19 (a).
  • FIG. 23 (a) A waveform diagram showing a time change of current at both ends of the load at the time of disconnection of the energizing contacts in the case of the 100 V AC power supply of the circuit shown in FIG. Voltage time
  • FIG. 7 is a waveform diagram showing a change
  • FIG. 7C is a waveform diagram showing a time change of current between the energizing contacts.
  • FIG. 24 is a waveform diagram showing temporal changes in current and voltage between the energizing contacts at the time of disconnection of the energizing contacts in the case of the 50 V DC power supply in the circuit shown in FIG.
  • FIG. 25 is an electric circuit diagram showing an example of application of the circuit shown in FIG. 19 (a) to three-phase alternating current.
  • FIG. 26 is an electric circuit diagram showing a power consumption suppression circuit of a second embodiment of the present invention.
  • Fig. 26 is a waveform diagram showing the time change of the resistance value between the power contacts (a) when the power contacts of the power consumption suppression circuit are closed when the power contacts are closed, (b) at both ends of the load A waveform diagram showing time change of voltage, (c) A waveform diagram showing time change of voltage between energizing contacts, (d) a waveform diagram showing time change of current between energizing contacts, (e) transient current
  • FIG. 7A is a waveform chart showing a time change of current between electrical contacts
  • FIG. 7F is a waveform chart showing a temporal change of instantaneous power consumed by the power contact.
  • Fig. 26 is a waveform diagram showing the time change of the resistance value between the electrical contacts for electrical conduction when the electrical contacts for energization of the power consumption suppression circuit are closed (a). It is a wave form diagram which shows the time change of an electric current, (c) The wave form diagram which shows the time change of the voltage between the electrical contacts for electricity supply, (d) It is a wave form diagram which shows the time change of the voltage of the both ends of a load.
  • FIG. 29 is an electric circuit diagram showing a modification of the power consumption suppression circuit shown in FIG. 1 using a semiconductor switch.
  • FIG. 30 (a) A waveform chart showing temporal changes in current and voltage between the energizing switches when the energizing switches are closed in the circuit shown in FIG. 29 (a) without using the transient current switch, (b) transient current switch The waveform diagram showing the time change of the current and voltage between the energizing switches when the switch is used, (c) The waveform diagram showing the time change of the instantaneous power consumed by the energizing switch in the case of (a) and (b) is there.
  • the upper waveform in (a) and (b) is a current waveform
  • the lower waveform is a voltage waveform.
  • FIG. 31 (a) A waveform chart showing the time change of current and voltage between the energizing switches when the energizing switch is open in the circuit shown in Fig. 29 (a) without using the transient current switch, (b) transient current switch
  • FIG. 6 is a waveform chart showing temporal changes in current and voltage between energizing switches in use, and (c) a waveform diagram showing temporal changes in instantaneous power consumed by the energizing switches in (a) and (b).
  • the upper waveform in (a) and (b) is a current waveform, and the lower waveform is a voltage waveform.
  • a connector according to an embodiment of the present invention (a) A structural view showing a basic structure, (b) A state diagram showing a state in which a socket and a plug are in contact, (c) A socket and a plug It is a state diagram which shows the state at the time of cutting
  • FIG. 35 is a principle explanatory view showing a pulse generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 (a) A waveform chart showing the temporal change of the power supply voltage of the AC power supply when the switch is closed, (b) (a) (a)
  • FIG. 7 is a waveform chart in which a part of) is enlarged, and (c) a waveform chart showing a time change of a power supply voltage of a DC power supply.
  • FIG. 38 (a) A waveform chart showing the time change of resistance value between switches when the circuit is opened by the ideal switch of the switch circuit shown in Fig. 36, (b) time change of current between switches It is a wave form diagram which shows, (c) The wave form diagram which shows the time change of the voltage between switches, (d) It is a wave form diagram which shows the time change of instantaneous power consumed by a switch.
  • FIG. 7 is a waveform diagram
  • FIG. 41 A waveform diagram showing a time change of current and voltage between switches including an arc discharge as an example of power consumption at the time of switch disconnection of the electromagnetic relay.
  • FIG. 43 (a) A waveform chart showing the time change of resistance value between switches when the circuit is closed by the ideal switch of the switch circuit shown in FIG. 36, (b) time change of current between switches It is a wave form diagram which shows, (c) The wave form diagram which shows the time change of the voltage between switches, (d) It is a wave form diagram which shows the time change of instantaneous power consumed by a switch.
  • FIG. 44 (a) Switch when the circuit is closed by the actual switch of the switch circuit shown in FIG. 36 A waveform diagram showing the time change of resistance value between channels, (b) a waveform diagram showing time change of current between switches, (C) a waveform diagram showing time change of voltage between switches, (d) consumed by switches Fig. 6 is a waveform diagram showing time change of instantaneous power.

Landscapes

  • Relay Circuits (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Description

明 細 書
電気接点開閉デバイスおよび消費電力抑制回路
技術分野
[0001] 本発明は、電気接点開閉デバイス、消費電力抑制回路、直流モータ、パンタグラフ 装置、コネクタおよびパルス発生装置に関する。
背景技術
[0002] スィッチ、リレー、摺動接点などの機械的に開閉する電気接点開閉デバイスは、半 導体方式のスィッチに比べて、開離状態での電気抵抗が大きいこと、閉成時の接触 抵抗が小さいこと、制御部と開閉回路部との絶縁にすぐれていること、製造コストが比 較的安いことなどの特徴がある。このため、情報機器、産業機器、自動車、家電など のあらゆる分野で、電源ゃァクチユエータ、センサーなどをふくむ回路の開閉に広く用 いられている。また、これからも機械的なスィッチやリレーの生産量は増加を続けると 言われている。
[0003] 従来の一般的な電気接点開閉デバイスでは、 1つの電気回路の開閉に対し、 1対 の電気接点を有している。一対の電気接点が通電中に開離されると、各電気接点の 接触面積が急激に低下するため、電流集中が生じ、そのポイントの電極が発熱で溶 融するブリッジ現象が発生する。さらに電流が集中すると、金属蒸発にいたる。
[0004] 従来の電気接点開閉デバイスでは、開閉する電流が増大し、電源電圧が高くなり、 そのの電流および電圧力 電気接点材料の種類によって決まる最小アーク放電電流 (最小アーク電流）および最小アーク放電電圧 (最小アーク電圧）を越えると、必ずァ ーク放電が発生する (例えば、非特許文献 1乃至 4参照)。電気接点間空間のアーク 放電は、電極の発熱や接点物質の移動を伴い、特に大電流を開閉するリレーでは信 頼性や寿命に限界があった。
[0005] 従来の電気接点開閉デバイスは、電気抵抗を下げるよう、銅材を基材として表面が 金、銀、 Pd、 Pt、その他の低抵抗な金属で構成された一対の電極が対向する構造を 有している。アーク放電を防ぐための方法として、融点が高く電気抵抗率が低ぐさら に放電しにくい電極材料の開発や、雰囲気ガスの選択などの開発に力が注がれてい る力 決定的なものは開発されていない。アーク放電をできるだけ抑えるため、電極 の加熱や熱伝導特性を悪くする方法もあったが、リレーなどの場合、励磁コイルに悪 影響を与えるという問題があった。電気接点電極が機械的に複数に分割され、良好 な接触の確率を高める工夫がされた電極も存在した。これは双子接点などと呼ばれ、 電気接点電極とパネが 2系統に分かれており、電気接点に異物が挟まるなどの接触 障害を防ぐものであり、アーク放電を防止するものではなかった。また、 2つの電気接 点を有する電磁継電器の接点動作に時間差をつけ、閉成あるいは開離時に発生す るアーク放電でも溶着しにく ヽ電気接点と、接点抵抗の低 ヽ電気接点とを組み合わ せて、前者を先に開閉する構造のものもある (特許文献 1参照)。しかし、この場合も アーク放電の発生は起こり、本質的な問題の解決にはならない。
[0006] 大電流、高電圧を扱う電気接点は、アーク放電による故障発生を抑え、高性能、小 形、低価格の電気接点開閉デバイスを実現するために、主に以下の 5つの課題が検 討されている。
(1)電気接点の溶着の抑制
(2)電気接点開離時の電極材料の転移抑制
(3)電極表面の化学反応 (酸化、硫化等）による接触抵抗増大の抑制
(4)形状の小形ィ匕
(5)サージ発生の低減
[0007] (1)の電気接点の溶着は、開離時の電流集中によって電極金属が溶融する事で発 生するブリッジ現象および金属蒸発が直接的な原因である。しかし、アーク放電によ る電極表面の荒れや金属転移と密接に関係している。特に、一定方向のアーク放電 の起こる直流で、顕著に発生する。（2)の電気接点開離時の電極材料の転移は、金 属の溶融、蒸発と電極間でのアーク放電とが絡み合っておこる現象である。（3)の電 極表面の化学反応による接触抵抗増大は、金属温度の上昇と、アーク放電などによ り活性化されたガスとの化学反応が原因である。（4)は、リレーなどの電気接点開閉 デバイスの小形ィ匕が難しいことによる。これは、大電流においてアーク放電を遮断す るために開離時の電気接点ギャップを広く取る必要がある事、アーク放電により生じ る凹凸のできた電気接点表面での良好な金属接触を実現するための大きな押力が 必要な事などのために、ァクチユエータが大型化することが原因である。（5)のサー ジ発生は、電気接点が大電流を遮断するとき、特に誘導性負荷時の急激な回路電 流の遮断時の、不可避な現象とみなされている。駆動力の大きなァクチユエータで、 速い接点開離速度で開閉すると、可動電極の共振現象などにより、電気接点接触時 にバウンスが生じ、複雑なノイズの原因となっている。すなわち、定常アーク放電は、 開離時の電気接点間で発生する金属蒸気を媒介とした放電から始まり、周囲気体に よるガス相放電へと移行し、電極材料の消耗 '転移'酸化などの特性劣化の要因とな る。電気接点が抱える多くの問題は、いずれも、アーク放電の抑圧が、抜本的な問題 解決手段である。
[0008] 電気接点開閉デバイスの他にも、電気モータの電機子や電車のパンタグラフにお いてもアーク放電現象が発生し、問題となっている。
電子化のすすむ自動車用電装部品などでは、許容電力を増大させ、配線による電 力消費量を抑制するために高電圧化の流れは必須である。家庭でも、大電力化がす すみ、 300Vィ匕が進行している。このため、電気接点のアーク放電対策はますます重 要であり、対策が検討されている。
[0009] 現在は、アーク放電発生は不可避とみなされ、目標とする開閉回数の放電にも耐え る電気接点構成、例えば電極の形状や合金金属の種類や金属膜の厚さなどの工夫 で対応している。従来、最小アーク放電電流 Imは、材料に依存する量として、表 1の ような値が知られている (非特許文献 5参照)。一方、電圧にも同様に最小アーク放電 電圧 Vmの存在が知られている。表 1に示すように、例えば Auを電気接点材料として 用いた場合、最小アーク放電電流 Imは 0. 38Aで最小アーク放電電圧 Vmは 15Vで ある。
[0010] 表 1に、各種金属材料における最小アーク放電電流および最小アーク放電電圧を 示す。
[表 1] Determinations of Im and Vm in normal atmosphere, by various observers； electrode diameter》 diameter of cathode spot; cf. Table (X,3)
Figure imgf000006_0001
[0011] 従来、発生したアーク放電を消去するため，電気接点間にコンデンサを並列接続 する火花消弧回路が用いられている。すなわち、アーク放電により、電気接点間に発 生した電流がコンデンサに分流して、最小アーク放電電流以下となり、アーク放電が 消えるものである。例えば、電気接点間に: Fのコンデンサを付加することで Auの アーク放電は 6A程度まで消弧される報告がなされている。しかし、電気接点間にコン デンサを挿入する事により、電気接点遮断後も交流に対するインピーダンスを持った め、使用する用途が直流に限定されるという問題がある。また、電気接点遮断時もコ ンデンサが電源の負荷となるため、電気接点開閉デバイスの単純な絶縁特性が阻害 され、使用分野に限界があるという問題もある。さらに、コンデンサが充電された状態 で、電気接点が閉成されると、瞬時にコンデンサから電気接点に電流が流れ、金属 接点の溶着が起こる場合があるという問題もある。コンデンサに直列に抵抗を接続し て、この悪影響を低減する試みもあるが、用途は限定的である。また、並列コンデン サの挿入によりアーク放電が抑圧される原理の理論的な検討が不十分であり、遮断 する電流とコンデンサ容量との関係や、高速に変化する電流に対する適応も検討さ れていない。
[0012] アーク放電の他に接点デバイスで問題となるのは開離時の電流集中により接触面近 傍の温度が上昇し、金属が溶融したり、蒸発する問題がある。電気接点の接触電圧 Vcから接触面近傍の最高温度 Tmaxを推定できる理論「 φ—Θ理論」がある（例えば 、非特許文献 5参照)。電流路両端の等温面温度を室温 (Τ = 300k)とし、接触電圧
0
を Vcとし、 ρ λ =L'T(Wiedemann— Franzの法貝 IJ)の成立を仮定すると、
Tmax = ( (Vc2/4L) + T 2) 1/2≤ 3200 · Vc [K] · · · ( 1 )
ο
の近似式が得られる。ここで、電流路の材料の軟化点温度 Ts、融点温度 Tmおよび 沸点温度 Tbに相当する電位差は、それぞれ軟化電圧 Vs、溶融電圧 Vmおよび沸騰 電圧 Vbと呼ばれている。
[0013] これらの問題を解決するために、電気接点間にコンデンサを並列接続した回路に 対して、直列に別の電気接点を設け、各電気接点を連動して開閉可能に構成された 消弧回路装置が提案されて!ヽる (特許文献 2参照)。
[0014] 非特許文献 1 :高木相、「電気接点のアーク放電現象」、コロナ社、 1995年
非特許文献 2 :高橋篤夫、「接点アークの発生領域に関する研究」、日本工業大学研 究報告、 1976年、別巻第一号、 p65
非特許文献 3 :「リレー技術解説書」、富士通コンポーネント、 2002年、 p337 非特許文献 4:ハミルトン、シラーズ (A. Hamilton, R. W. Sillars) , 「スパーク'タエ ンチング ·アット ·リレ一'コンタクト 'インターラプティング ·ディーシ一'サーキット（SPA RK QUENCHING AT RELAY CONTACTS INTERRUPTING D. C.
CIRCUITS) J ,ピ一'アイ.ィ一'ィー（P. IEE) , (米国）， 1949, Vol. 96, P64 特許文献 1：実開平 6— 70143号公報
非特許文献 5 :ホルム（R. Holm) , 「エレクトリック 'コンタクト'セオリ一'アンド'アプリ ケーシヨン (Electric Contact Theory and Application)」 , (米国) , Springe r-Verlag, New York, 1967, 4th ed. p283, p60
特許文献 2：特開平 9— 245586号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0015] し力しながら、特許文献 2記載の消孤回路装置は、各電気接点が直列に接続され ているため、電気接点が 1つの場合に比べて、接触抵抗が 2倍になり、エネルギー損 失量や発熱量が 2倍になる。このため、消費電力が増加するという課題がある。また、 各電気接点が通電電流に耐える容量を必要とするため、各電気接点が大型になり、 材料費が嵩むという課題がある。消孤のためのコンデンサには必ず電源電圧が印加 されるため、耐圧性のコンデンサを使用する必要があり、材料費が嵩み、大型になる という課題がある。
[0016] 本発明は、このような課題に着目してなされたもので、アーク放電の発生を防止す るとともに、消費電力を抑制することができ、材料費の低減および小型化を図ることが できる電気接点開閉デバイス、消費電力抑制回路、直流モータ、パンタグラフ装置、 コネクタおよびパルス発生装置を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段
[0017] 上記目的を達成するために、第 1の本発明に係る電気接点開閉デバイスは、通電 用電気接点と過渡電流用電気接点とコンデンサとを有し、前記通電用電気接点およ び前記過渡電流用電気接点は互いに電気的に並列に接続され、時間差をつけて開 閉可能であり、前記コンデンサは前記過渡電流用電気接点に対して直列に接続され ていることを、特徴とする。
[0018] 電源と抵抗やインダクタンスとから成り立つ複雑な回路であっても、鳳 'テブナンの 定理から、定電圧電源 1と等価インピーダンス 2の直列接続で表現できる。このため、 図 36に示すように、スィッチ動作の検討は、それらとスィッチ 3を組み合わせたスイツ チ回路の等価回路で行うことができる。電源 1としては、直流、交流あるいは脈流や、 それらを組み合わせたものが想定される。しかし、図 37に示すように、電源 1の時間 変化に比べて、より時間的に急激な開閉動作時の過渡現象に着目すれば、総てを 統一的に扱える。
[0019] 図 38に示すように、理想的なスィッチ 3、すなわち接触抵抗変化がゼロ→∞で、変 化時間がゼロならば、スイッチングでの電力消費 (発熱）はない。しかし、図 39に示す ように、実際のスィッチ 3では、接触抵抗はゼロではなぐ完全に開離するまでに抵抗 値の時間変化が生じる。そのために、電気接点間で電力が消費される。図 40に示す ように、電流が遮断され、ほぼゼロの電極間電圧が電源電圧まで上昇する過程にお いて、単一のスィッチ 3では、 a点力 b点にコントロールされずに移行するので、電力 の発生領域を経由する。また、図 41に示すように、例えば電磁リレーでは、大電流を 遮断するスィッチ 3の開離時に、遮断電流と電源電圧の中間で定常アーク放電現象 が発生し、電気接点間で大きな電力が消費される。このとき、インダクタンス分を無視 すれば、電源抵抗や負荷抵抗と電気接点間抵抗がほぼ等しいとき、電源 1が電気接 点にもつとも大きな電力を供給することになる。
[0020] 第 1の本発明に係る電気接点開閉デバイスでは、通電用電気接点および過渡電流 用電気接点が時間差をつけて開閉可能であるため、通電用電気接点の開離動作中 の接点間抵抗変化による電源からの過渡電流を、過渡電流用電気接点を介してコン デンサに流すことができる。これにより、電源の内部抵抗や負荷の抵抗、インダクタン スによる電圧降下を発生させ、通電用電気接点の電流遮断直後の電圧を上昇させ ない。この状態は、図 40では、電圧がゼロに近い状態で a点力 c点に移行すること に対応する。
[0021] 通電用電気接点が完全に開離後、過渡電流用電気接点を開離することにより、瞬 時に過渡電流がゼロとなり、通電用電気接点の電圧は上昇し、電源電圧に至る。こ の状態は、図 40では、 c点力も b点に至ることに対応する。このように、第 1の本発明 に係る電気接点開閉デバイスは、開離時の通電用電気接点での消費電力を抑制す ることができる。また、通電用電気接点の電圧または電流を、最小アーク放電電圧ま たは最小アーク放電電流以下にすることができるため、アーク放電の発生を防止する ことができる。
[0022] 図 42に示すように、電磁雑音の発生源として、モータやランプなどのインダクティブ な負荷などを流れる電流を遮断するとき、コンデンサなどの負荷に急速に電流を流し 始めるときに、電流の急激な変化によってサージ雑音が発生する。第 1の本発明に 係る電気接点開閉デバイスでは、通電用電気接点の開離動作時に、過渡電流用電 気接点を通してコンデンサに過渡電流を流すことにより、負荷を流れる電流が急激に 低下するのを防ぎ、緩やかな変化にすることができる。これにより、サージ雑音を抑制 することができる。
[0023] 第 1の本発明に係る電気接点開閉デバイスでは、過渡電流用電気接点を閉成して コンデンサに電源電圧をかける時間を、通電用電気接点の開離時のみに設定すれ ばよいため、耐圧性の低い小型のコンデンサを用いることができ、材料費の低減およ び小型化を図ることができる。また、通電用電気接点の開離時以外は、過渡電流用 電気接点を開離しておくことにより、過渡電流用電気接点にほとんど電気が流れない 。このため、過渡電流用電気接点に、電流遮断用の電気接点よりも小型のものを用 V、ることができ、材料費の低減および小型化を図ることができる。
[0024] 第 1の本発明に係る電気接点開閉デバイスは、前記通電用電気接点を開離すると き、前記過渡電流用電気接点を閉成しておく構成を有することが好ましい。この場合 、通電用電気接点の開離動作中の接点間抵抗変化による電源からの過渡電流を、 過渡電流用電気接点を介してコンデンサに流すことができる。これにより、電源の内 部抵抗や負荷の抵抗、インダクタンスによる電圧降下を発生させ、通電用電気接点 の電流遮断直後の電圧上昇を抑えるため、開離時の通電用電気接点での消費電力 を抑制することができる。
[0025] 第 1の本発明に係る電気接点開閉デバイスは、前記コンデンサに対して並列に電 気抵抗またはスィッチが接続されていることが好ましい。この場合、電気抵抗またはス イッチにより、過渡電流用電気接点の開離後にコンデンサを初期化することができる
[0026] 第 1の本発明に係る電気接点開閉デバイスは、前記コンデンサの容量は前記通電 用電気接点を開離するとき、前記通電用電気接点を流れる電流値が前記通電用電 気接点の最小アーク放電電流値以下になる時点で、前記通電用電気接点間の電圧 が最小アーク放電電圧値以下となるよう設定されていることが好ましい。この場合、通 電用電気接点を開離するとき、通電用電気接点間の電流または電圧のいずれか一 方力 必ず最小アーク放電電流値または最小アーク放電電圧値以下になって 、るた め、アーク放電の発生を確実に防止することができる。
[0027] 第 1の本発明に係る電気接点開閉デバイスは、前記コンデンサは前記通電用電気 接点間の電圧が、前記通電用電気接点間の融点温度 Tmまたは沸点温度 Tbに対 応する電圧 V^TmZ3200または V^TbZ3200を超えない容量に設定されている ことを、特徴とする請求項 1, 2, 3または 4記載の電気接点開閉デバイス。この場合、 (1)式より、通電用電気接点間の電圧が溶融電圧または沸騰電圧より低い電圧に抑 えられるため、通電用電気接点を開離するとき、通電用電気接点でブリッジ現象や金 属蒸発が発生するのを防止することができる。
[0028] 第 1の本発明に係る電気接点開閉デバイスは、前記過渡電流用電気接点を前記 通電用電気接点の開閉信号に基づいて機械的または電気的に開閉する手段を有 することが好ましい。この場合、通電用電気接点の開閉信号をトリガとして、過渡電流 用電気接点の開閉のタイミングを、機械的または電気的に任意に設定することができ る。
[0029] 第 1の本発明に係る電気接点開閉デバイスは、前記過渡電流用電気接点の代わり に整流回路を有し、前記整流回路は、前記通電用電気接点を開離したとき前記コン デンサに電荷を蓄えるよう前記コンデンサに流入する電流を整流してもよい。さらに、 第 1の本発明に係る電気接点開閉デバイスは、前記整流回路に対して直列に接続さ れた過渡電流用電気接点を有してもよい。この場合、電源電圧の変動が通電用電気 接点の開閉動作より高速のときにも、通電用電気接点が開離したときコンデンサに電 荷を蓄えることができ、コンデンサに過渡電流以外の定常的な電流が流れるのを防 止することができる。このため、過渡電流スィッチを電流ゼロの状態で開離することが できる。また、整流回路により、直流電源の場合にコンデンサの電流方向の指定が不 要になるため、電解コンデンサのような極性のあるコンデンサを使用することができる
[0030] 第 2の本発明に係る電気接点開閉デバイスは、通電用電気接点と過渡電流用電気 接点とインダクタンスとを有し、前記通電用電気接点および前記過渡電流用電気接 点は互 ヽに電気的に並列に接続されて互!ヽに時間差をつけて開閉する構成を有し 、前記インダクタンスは前記過渡電流用電気接点に対して直列に接続されて ヽること を、特徴とする。
[0031] 図 43に示すように、図 36に示す回路で、理想的なスィッチ 3では、電力消費は生じ ない。しかし、図 44に示すように、実際のスィッチ 3では、接触抵抗はゼロではなぐ 完全に閉成するまでに抵抗値の時間変化が生じる。そのために、電気接点間で電力 が消費される。第 2の本発明に係る電気接点開閉デバイスでは、通電用電気接点お よび過渡電流用電気接点が時間差をつけて開閉可能であるため、過渡電流用電気 接点を流れる電源の過渡電流を定常値に収束させ、通電用電気接点間の電圧がほ ぼゼロとなった状態で通電用電気接点を閉成することができる。これにより、閉成時 の通電用電気接点での消費電力を抑制することができる。
[0032] 第 2の本発明に係る電気接点開閉デバイスでは、通電用電気接点の閉成動作時 に、過渡電流用電気接点を通してインダクタンスに過渡電流を流すことにより、負荷 に急激に電流が流れるのを防ぎ、緩やかな変化にすることができる。これにより、サー ジ雑音を抑制することができる。
[0033] 第 2の本発明に係る電気接点開閉デバイスは、前記通電用電気接点を閉成すると き、前記過渡電流用電気接点を閉成しておく構成を有することが好ましい。この場合 、過渡電流用電気接点を流れる電源の過渡電流が定常値に収束し、通電用電気接 点間の電圧がほぼゼロとなった状態で通電用電気接点を閉成することができる。これ により、閉成時の通電用電気接点での消費電力を抑制することができる。
[0034] 第 1および第 2の本発明に係る電気接点開閉デバイスは、前記通電用電気接点お よび前記過渡電流用電気接点は半導体スィッチカゝら成ってもよい。この場合、高速 に通電用電気接点および過渡電流用電気接点を開閉するときに効果的である。半 導体スィッチは、トラジスタゃ FET、ダイオードなどカゝら成る。特に、大電流を取り扱え るパワー MOSFETから成るとき、スィッチ閉成時および開離時の発熱を抑えることが できる。
[0035] 第 1の本発明に係る消費電力抑制回路は、電源と負荷と第 1の本発明に係る電気 接点開閉デバイスとを有し、前記負荷は前記電源に接続され、前記電気接点開閉デ バイスは前記負荷に対して直列に接続され、前記通電用電気接点を開離するとき、 前記電源からの過渡電流を前記コンデンサに流し、前記電源の内部抵抗や前記負 荷による電圧降下を発生させて前記通電用電気接点の電圧上昇を抑えるよう前記過 渡電流用電気接点を閉成しておく構成を有することを、特徴とする。
[0036] 第 1の本発明に係る消費電力抑制回路は、通電用電気接点を開離するとき、過渡 電流用電気接点を閉成しておくことにより、電源からの過渡電流をコンデンサに流し 、電源の内部抵抗や負荷による電圧降下を発生させて通電用電気接点の電圧上昇 を抑えるため、開離時の通電用電気接点での消費電力を抑制することができる。また 、通電用電気接点の電圧または電流を、最小アーク放電電圧または最小アーク放電 電流以下にすることができるため、アーク放電の発生を防止することができる。
[0037] 第 1の本発明に係る消費電力抑制回路は、通電用電気接点の開離動作時に、過 渡電流用電気接点を通してコンデンサに過渡電流を流すため、負荷を流れる電流が 急激に低下するのを防ぎ、緩や力な変化にすることができる。これにより、サージ雑音 を抑制することができる。
[0038] 第 1の本発明に係る消費電力抑制回路では、過渡電流用電気接点を閉成してコン デンサに電源電圧をかける時間を、通電用電気接点の開離時のみに設定することに より、耐圧性の低い小型のコンデンサを用いることができ、材料費の低減および小型 化を図ることができる。また、通電用電気接点の開離時以外は、過渡電流用電気接 点を開離しておくことにより、過渡電流用電気接点にほとんど電気が流れない。この ため、過渡電流用電気接点に、電流遮断用の電気接点よりも小型のものを用いるこ とができ、材料費の低減および小型化を図ることができる。
[0039] 第 2の本発明に係る消費電力抑制回路は、電源と負荷と第 2の本発明に係る電気 接点開閉デバイスとを有し、前記負荷は前記電源に接続され、前記電気接点開閉デ バイスは前記負荷に対して直列に接続され、前記過渡電流用電気接点を閉成し、前 記過渡電流用電気接点を流れる前記電源の過渡電流が定常値に収束した後、前記 通電用電気接点を閉成する構成を有することを、特徴とする。
[0040] 第 2の本発明に係る消費電力抑制回路は、過渡電流用電気接点を閉成し、過渡電 流用電気接点を流れる電源の過渡電流が定常値に収束した後、通電用電気接点を 閉成するため、閉成時の通電用電気接点での消費電力を抑制することができる。ま た、通電用電気接点の閉成動作時に、過渡電流用電気接点を通してインダクタンス に過渡電流を流すため、負荷に急激に電流が流れるのを防ぎ、緩やかな変化にする ことができる。これにより、サージ雑音を抑制することができる。
[0041] 本発明に係る直流モータは、電源に接続された 1対のブラシに、それぞれ電機子の 両端に設けられた 1対の整流子を交互に接触させて、磁界中に置かれた電機子に直 流電流を流し、電磁力により電機子を回転させる直流モータであって、各整流子は 前記ブラシに接触したとき互 ヽに電気的に並列に接続されるよう、回転方向に並べ て設けられた 2つの接点と、回転方向に向かって後方側の接点に対して直列に接続 されたコンデンサとを有することを、特徴とする。
[0042] 本発明に係る直流モータは、回転方向に向力つて前方側の接点に接触していたブ ラシが、整流子の回転によりその接点から離れるとき、後方側の接点に接触するため 、電源力 の過渡電流をコンデンサに流すことができる。これにより、電源の内部抵抗 などによる電圧降下を発生させて、ブラシと前方側の接点との間の電圧上昇を抑える ため、そこでのアーク放電の発生を防止することができ、消費電力を抑制することが できる。
[0043] 本発明に係るパンタグラフ装置は、架線に接触して通電するためのパンタグラフ装 置であって、 1対のパンタグラフとコンデンサとを有し、各パンタグラフは前記架線に 接触したとき、互いに電気的に並列に接続されるよう設けられ、前記コンデンサは一 方のパンタグラフに対して直列に接続されて!ヽることを、特徴とする。
[0044] 本発明に係るパンタグラフ装置は、他方のパンタグラフが振動などにより架線から 離れても、一方のパンタグラフが架線に接触していれば、架線からの過渡電流をコン デンサに流すことができる。これにより、架線の内部抵抗などによる電圧降下を発生 させて、架線と他方のパンタグラフとの間の電圧上昇を抑えるため、そこでのアーク放 電の発生を防止することができ、消費電力を抑制することができる。
[0045] 本発明に係るコネクタは、ソケットとプラグとを接続することにより、ソケットに接続さ れたソケット側導電線とプラグに接続されたプラグ側導電線とを導通させるコネクタで あって、ソケット側分岐線とプラグ側分岐線とコンデンサとを有し、前記ソケット側導電 線はソケット側通電用接点を有し、前記ソケット側分岐線は前記ソケット側導電線から 分岐してソケット側過渡電流用接点を有し、前記プラグ側導電線はプラグ側通電用 接点を有し、前記プラグ側分岐線は前記プラグ側導電線から分岐してプラグ側過渡 電流用接点を有し、前記コンデンサは前記ソケット側分岐線または前記プラグ側分 岐線に設けられ、前記ソケットを前記プラグに接続したとき前記ソケット側通電用接点 と前記プラグ側通電用接点とが閉成し、前記ソケットを前記プラグに接続したとき、ま たは前記ソケットを前記プラグから外すとき前記ソケット側過渡電流用接点と前記ブラ グ側過渡電流用接点とが閉成し、その閉成状態を維持したまま前記前記ソケット側 通電用接点と前記プラグ側通電用接点とが開離して前記ソケットを前記プラグ力も外 す構成を有することを、特徴とする。
[0046] 本発明に係るコネクタは、ソケットをプラグ力も外すとき、ソケット側過渡電流用接点 とプラグ側過渡電流用接点とが閉成した状態で、ソケット側通電用接点とプラグ側通 電用接点とを開離させるため、電源力 の過渡電流をコンデンサに流すことができる 。これにより、電源の内部抵抗などによる電圧降下を発生させてソケット側通電用接 点とプラグ側通電用接点との間の電圧上昇を抑えるため、そこでのアーク放電の発 生を防止することができ、消費電力を抑制することができる。
[0047] 本発明に係るパルス発生装置は、回転体と複数の回転電極と接触電極とコンデン サとを有し、各回転電極はそれぞれ絶縁体で隔てられ前記回転体の回転軸を中心と して回転対称の位置に設けられ、各回転電極は前記回転体の回転方向前側に配置 された前側電極片と回転方向後側に配置された後側電極片とから成り、前記前側電 極片および前記後側電極片は電源に対し互!ヽに電気的に並列に接続される構成を 有し、前記接触電極は、前記回転体が回転するとき各回転電極に順次間欠的に接 触し、各回転電極の前側電極片および後側電極片に対して前記前側電極片への接 触、前記前側電極片および前記後側電極片への接触、前記後側電極片への接触の 順で接触するよう設けられ、前記コンデンサは各後側電極片に対して直列に接続さ れていることを、特徴とする。
[0048] 本発明に係るパルス発生装置は、電流パルス列または電圧パルス列を発生するこ とができ、インバータ装置などに使用可能である。接触電極が各回転電極の前側電 極片および後側電極片に対して前側電極片への接触、前側電極片および後側電極 片への接触、後側電極片への接触の順で接触するよう設けられているため、接触電 極が前側電極片カも離れるとき、電源からの過渡電流をコンデンサに流すことができ る。これにより、電源の内部抵抗などによる電圧降下を発生させて、接触電極と前側 電極片との間の電圧上昇を抑えるため、そこでのアーク放電の発生を防止することが でき、消費電力を抑制することができる。
[0049] なお、第 1および第 2の本発明に係る電気接点開閉デバイス、ならびに第 1および 第 2の本発明に係る消費電力抑制回路では、過渡電流用電気接点を流れる電流波 形、または直列に接続されるコンデンサやコイルの電圧波形を解析すれば、動作条 件に近い状態での回路の特性を、図 1に示すような等価回路として推定できる。この 場合、通電用電気接点が閉成され回路が動作している時、過渡電流用電気接点で の電流もコンデンサやコイルでの電圧も発生せず、その電流や電圧を検出する回路 が影響を受けることも与えることもない。一方、通電用電気接点が開離され電流が遮 断されている時、過渡電流用電気接点が開離しているので、同様に過渡電流用電気 接点の電流もコンデンサやコイルの電圧も発生せず、その電流や電圧を検出する回 路が影響を受けることも与えることもな 、。
発明の効果
[0050] 本発明によれば、アーク放電の発生を防止するとともに、材料費の低減および小型 化を図ることができる電気接点開閉デバイス、消費電力抑制回路、直流モータ、パン タグラフ装置、コネクタおよびパルス発生装置を提供することができる。
発明を実施するための最良の形態
[0051] 以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図 1乃至図 25は、本発明の第 1の実施の形態の消費電力抑制回路を示している。 図 1に示すように、消費電力抑制回路 10は、電源 11と電源および負荷等の等価ィ ンピーダンス 12と電気接点開閉デバイス 13とを有して 、る。
[0052] 電源 11は、直流または交流電源力 成り、内部抵抗を有している。
電源および負荷等の等価インピーダンス 12は、鳳 'テブナンの定理から、電源 11と の直列接続で表現できる。
電気接点開閉デバイス 13は、電源および負荷等の等価インピーダンス 12に対して 直列に接続され、通電用電気接点 14と過渡電流用電気接点 15と開閉手段（図示せ ず）とコンデンサ 16とを有している。
[0053] 通電用電気接点 14および過渡電流用電気接点 15は、スィッチ力も成り、互いに電 気的に並列に接続されて!、る。通電用電気接点 14および過渡電流用電気接点 15 は、時間差をつけて開閉可能である。
[0054] 図 2に示すように、開閉手段は、過渡電流用電気接点 15を通電用電気接点 14の 開閉信号に基づ!、て機械的または電気的に開閉するよう構成されて！、る。開閉手段 は、通電用電気接点 14を開離 (オフ）するとき過渡電流用電気接点 15を閉成 (オン） しておくようになっている。特に、図 3に示すように、開離時にコンデンサ 16への電圧 印加レベルを電源電圧以下に低く抑えるよう、過渡電流用電気接点 15を通電電流 がほぼゼロになった直後に開離させるようになつている。
なお、開閉手段は、具体的には以下のように構成される。
[0055] 機械的に同期させる構成として、図 4に示すように、開閉手段は、接点間の距離差 、接点ばねの弾性差、接点の質量差などを利用して、通電用電気接点 14の開閉動 作と時間差で過渡電流用電気接点 15を開閉するよう構成することができる。開閉手 段は、回転形摺動接点では、図 5に示すように構成されてもよい。
図 5に示す構成で、電極 Cは、右周りに回転して通電用電極 Aに接触して通電する 。さらに右回りに回転すると、狭い絶縁 G付近で、通電用電極 Aに接触したまま過渡 電流用電極 Bにも接触する。さらに回転して、過渡電流用電極 Bに接触したまま通電 用電極 Aを開離する。
[0056] また、図 6に示すように、開閉手段は、押しボタンスィッチで、 2個の機械パネ接点の 接点位置を調整して構成されてもよい。この場合、図 6 (b)に示すように、定常アーク 放電が抑圧されていることが確認できる。なお、開離時の過渡電流スィッチ Bは、コン デンサ 16が完全に電源電圧で充電される以前にオフ状態に移行していることがわか る。
[0057] 電気的に同期させる構成として、図 7に示すように、開閉手段は、汎用の電磁リレー
2個を組み合わせて、一方を通電用電気接点 14とし、他方を過渡電流用電気接点 1 5として、電磁リレーの駆動電流を利用して構成することができる。この場合、図 8に示 すように、アーク放電が完全に抑圧されていることが確認できる。また、図 9に示すよう に、 100回動作後の電気接点表面の痕跡力もも、定常アーク放電が抑圧されている ことが確認できる。
[0058] 図 1に示すように、コンデンサ 16は、過渡電流用電気接点 15に対して直列に接続 されている。コンデンサ 16は、通電用電気接点 14を開離するとき、通電用電気接点 14を流れる電流値が通電用電気接点 14の最小アーク放電電流値以下になる時点 で、通電用電気接点 14間の電圧が最小アーク放電電圧値以下となるよう、容量が設 定されている。一例では、以下のようにして設定される。 [0059] 図 10に示すように、通電用電気接点 14の開離動作時の接点間抵抗は、通電用電 気接点 14での電流集中による温度上昇のために、通電電流値に依存した過渡特性 を示した後、完全開離した定常に至る。図 11に示すように、接点間抵抗を測定し、こ の接点間抵抗を過渡的な変化をする R (t)として、図 12に示す過渡電流解析用等価 回路に組み込む。なお、電源電圧が交流でも直流と同様に扱える。図 13に示すよう に、通電用電気接点 14の開離動作中に電流が最小アーク放電電流以下となる時間 と、電圧が最小アーク放電電圧以上となる時間との差 A tを求める。電気接点の材料 によって異なる最小アーク放電電流値および最小アーク放電電圧値は、表 1の材料 定数から求める。この値が負であれば両者が同時に満足する時間領域はなぐァー ク放電は発生しない。
[0060] 実際に、銀合金電極を使用した汎用電磁リレーで、図 11のごとく測定した R(t)を用 いて、図 12の回路で図 13のように電流、電圧を計算し A tを求めた。図 14に示すよう に、電流値とコンデンサ 16の値を変えて計算した A tの電流依存性と、電流値とコン デンサ 16の値を替えて実際に多数回行った放電発生確認実験によるアーク放電発 生確率の電流依存性とを比較すると、両者の傾向は類似している。これにより、このコ ンデンサ 16の容量を設定する手法が妥当であると考えられる。
[0061] さらに、コンデンサ 16は、通電用電気接点 14間の電圧力 通電用電気接点 14間 の融点温度 Tmまたは沸点温度 Tbに対応する電圧 V^Tm/3200または V^Tb/3200 を超えない容量に設定されている。このように、コンデンサ 16は、通電用電気接点 14 を開離するとき、通電用電気接点 14でブリッジ現象や金属蒸発が発生するのを防止 するよう、容量が設定されている。
[0062] 次に、作用について説明する。
なお、コンデンサ 16と過渡電流用電気接点 15の等価直列抵抗や等価インダクタン スなどは無視できるものとする。
図 15に示すように、消費電力抑制回路 10は、通電用電気接点 14を開離するとき、 開閉手段により、過渡電流用電気接点 15を閉成しておくことにより、電源 11からの過 渡電流をコンデンサ 16に流し、電源 11の内部抵抗や電源および負荷等の等価イン ピーダンス 12による電圧降下を発生させて通電用電気接点 14の電圧上昇を抑える ことができる。このとき、通電用電気接点 14の電圧上昇は、電源および負荷等の等 価インピーダンス 12や電源 11の内部抵抗、コンデンサ 16の容量および通電用電気 接点 14の抵抗値の時間変化によって決まる。このため、通電用電気接点 14の電圧 上昇は、コンデンサ 16の容量を変えることによって、任意の上昇曲線を設計すること ができる。
[0063] 通電用電気接点 14が完全に開離後、開閉手段により、過渡電流用電気接点 15を 開離することにより、瞬時に過渡電流がゼロとなり、通電用電気接点 14の電圧は上 昇し、電源電圧に至る。このように、消費電力抑制回路 10は、開離時の通電用電気 接点 14での消費電力を抑制することができる。また、通電用電気接点 14を開離する とき、通電用電気接点 14間の電流または電圧のいずれか一方力 必ず最小アーク 放電電流値または最小アーク放電電圧値以下になるようコンデンサ 16の容量を設定 しているため、アーク放電の発生を確実に防止することができる。
[0064] 図 16に示すように、消費電力抑制回路 10は、通電用電気接点 14の開離動作時に 、過渡電流用電気接点 15を通してコンデンサ 16に過渡電流を流すことにより、電源 および負荷等の等価インピーダンス 12を流れる電流が急激に低下するのを防ぎ、緩 やかな変化にすることができる。電源および負荷等の等価インピーダンス 12などのィ ンダクタンスを Lとし、電流を Iとすれば、サージ電圧 Vは、 V L (dlZdt)となり、サー ジ雑音を抑制することができる。図 17に示すように、回路シミュレーションによる計算 の結果、コンデンサ 16を接続したとき、コンデンサ 16を接続しないときに比べて、サ ージ電圧が 1Z5以下になる。これにより、サージ雑音の抑制効果を確認できる。
[0065] 図 15に示すように、消費電力抑制回路 10では、過渡電流用電気接点 15を閉成し てコンデンサ 16に電源電圧をかける時間を、通電用電気接点 14の開離時のみに設 定しているため、耐圧性の低い小型の大容量コンデンサ 16を用いることができ、材料 費の低減および小型化を図ることができる。また、通電用電気接点 14の開離時以外 は、過渡電流用電気接点 15を開離しておくため、過渡電流用電気接点 15にほとん ど電気が流れない。このため、過渡電流用電気接点 15に、電流遮断用の電気接点 よりも小型のものを用いることができ、材料費の低減および小型化を図ることができる [0066] 電気接点開閉デバイス 13は、その原理を、電流を遮断する総てのスィッチに適用 することができる。例えば、大電力用真空電流遮断器やインバータ用半導体スィッチ などにも適用することができる。
[0067] なお、図 18に示すように、消費電力抑制回路 10は、コンデンサ 16に対して並列に 電気抵抗 17またはスィッチ 18が接続されていてもよい。この場合、電気抵抗 17また はスィッチ 18により、過渡電流用電気接点 15の開離後にコンデンサ 16を初期化す ることができる。なお、過渡電流用電気接点 15およびコンデンサ 16に対して直列に 抵抗があれば過渡電流が制限される。さらに、過渡電流用電気接点 15およびコンデ ンサ 16に対して直列にインダクタンスがあれば、コンデンサ 16への突入電流のため に瞬間的なサージ電圧が発生し、ピコないしマイクロ秒程度の非常に短い高電圧が 発生する場合が想定されるが、時間が短ぐエネルギーも小さいため、電気接点開閉 デバイス 13の信頼性や寿命への影響は少ない。
[0068] また、図 19に示すように、消費電力抑制回路 10は、過渡電流用電気接点 15およ びコンデンサ 16に対して直列に接続された整流回路 19を有し、整流回路 19は、通 電用電気接点 14を開離したときコンデンサ 16に電荷を蓄えるようコンデンサ 16に流 入する電流を整流するよう構成されていてもよい。整流回路 19は、全波でも半波でも よい。整流回路 19がない場合、図 20に示すように、電源電圧の変動が通電用電気 接点 14や過渡電流用電気接点 15の開閉動作より高速のとき、通電用電気接点 14 が開離しても、過渡電流用電気接点 15ゃコンデンサ 16には過渡電流以外の定常的 な電流が流れ、過渡電流用電気接点 15を電流ゼロの状態で開離できない場合が生 じる。
[0069] これに対して整流回路 19を有する場合、図 21に示すように、電源電圧の変動が通 電用電気接点 14の開閉動作より高速のときにも、通電用電気接点 14が開離したとき コンデンサ 16に電荷を蓄えることができ、コンデンサ 16に過渡電流以外の定常的な 電流が流れるのを防止することができる。このため、過渡電流用電気接点 15を電流 ゼロの状態で開離することができる。また、整流回路 19により、直流電源 11の場合に コンデンサ 16の電流方向の指定が不要になるため、電解コンデンサのような極性の あるコンデンサ 16を使用することができる。 [0070] 図 22に示す回路で測定を行った結果、図 23に示すように、アーク放電が発生しな い事が確認できる。また、図 22に示す回路で電源 11を直流 50Vにした場合でも、図 24に示すように、アーク放電が発生しない事が確認できる。図 25に示すように、図 1 9 (a)に示す回路は、例えば 3個組み合わせて 3相交流へ適用することができる。
[0071] 図 26乃至図 28は、本発明の第 2の実施の形態の消費電力抑制回路を示している 図 26に示すように、消費電力抑制回路 20は、電源 21と負荷 22と電気接点開閉デ バイス 23とを有している。
[0072] 電源 21は、直流または交流電源力も成り、内部抵抗を有している。
負荷 22は、電源 21に接続されている。
電気接点開閉デバイス 23は、負荷 22に対して直列に接続され、通電用電気接点 2 4と過渡電流用電気接点 25とインダクタンス 26とを有している。
[0073] 通電用電気接点 24および過渡電流用電気接点 25は、スィッチから成り、互いに電 気的に並列に接続されている。通電用電気接点 24および過渡電流用電気接点 25 は、時間差をつけて開閉可能である。
電気接点開閉デバイス 23は、過渡電流用電気接点 25を閉成し、過渡電流用電気 接点 25を流れる電源 21の過渡電流が定常値に収束した後、通電用電気接点 24を 閉成する構成を有している。
インダクタンス 26は、過渡電流用電気接点 25に対して直列に接続されている。
[0074] 次に、作用について説明する。
図 27に示すように、消費電力抑制回路 20は、通電用電気接点 24の閉成直前に過 渡電流用電気接点 25をオンにしてインダクタンス 26を通電用電気接点 24に接続す ると、過渡電流値が定常値に収束し、その後、通電用電気接点 24間の電圧はほぼ ゼロとなる。その状態で通電用電気接点 24を閉成する。このとき、インダクタンス 26 の等価直列抵抗より接触抵抗を低くすれば、電流が通電用電気接点 24を流れる。こ れにより、閉成時の通電用電気接点 24での消費電力を抑制することができる。一方 、過渡電流用電気接点 25は、インダクタンス 26の等価直列抵抗と通電用電気接点 2 4の接触抵抗の比で決まる、ほぼゼロに近い電流値のときに、開離することができる。 [0075] 図 28に示すように、消費電力抑制回路 20は、通電用電気接点 24の閉成動作時に 、過渡電流用電気接点 25を通してインダクタンス 26に過渡電流を流すことにより、負 荷 22に急激に電流が流れるのを防ぎ、緩やかな変化にすることができる。負荷 22な どのインダクタンスを Lとし、電流を Iとすれば、サージ電圧 Vは、 V L (dlZdt)となり 、サージ雑音を抑制することができる。
[0076] 電気接点開閉デバイス 23は、その原理を、電流を遮断する総てのスィッチに適用 することができる。例えば、大電力用真空電流遮断器やインバータ用半導体スィッチ などにも適用することができる。
[0077] なお、図 29に示すように、消費電力抑制回路 10, 20は、通電用電気接点 14, 24 および過渡電流用電気接点 15, 25が半導体スィッチ力も成っていてもよい。この場 合、高速に通電用電気接点 14, 24および過渡電流用電気接点 15, 25を開閉する ときに効果的である。半導体スィッチは、トラジスタゃ FET、ダイオードなど力も成る。 特に、大電流を取り扱えるパワー MOSFETから成るとき、スィッチ閉成時および開 離時の発熱を抑えることができる。この半導体スィッチによる構成は、実装や回路設 計のみならず、素子設計にも新たな手法を提供することになると考えられる。図 29に 示す回路で測定を行った結果、図 30に示す通電スィッチ閉成時、および、図 31に 示す通電スィッチ開離時の!/、ずれの場合も、消費電力の低減およびサージ雑音の 抑制の効果が確認できる。
[0078] 図 32は、本発明の実施の形態の直流モータを示している。
図 32に示すように、直流モータ 30は、 1対のブラシ 31と電機子 32と 1対の整流子 3 3とを有して!/ヽる。
ブラシ 31は、カーボン製で、電源に接続されている。
電機子 32は、コイル力も成り、磁界中に置かれている。
[0079] 各整流子 33は、電機子 32の両端に設けられている。各整流子 33は、各ブラシ 31 に交互に接触されて、電機子 32に直流電流を流し、電磁力により電機子 32を回転さ せるよう構成されている。各整流子 33は、 2つの接点 34, 35とコンデンサ 36とを有し ている。各接点 34, 35は、ブラシ 31に接触したとき互いに電気的に並列に接続され るよう、回転方向に並べて設けられている。コンデンサ 36は、回転方向に向力つて後 方側の接点 35に対して直列に接続されている。
[0080] 次に、作用について説明する。
直流モータ 30は、図 1に示す消費電力抑制回路 10を応用したものであり、回転方 向に向力つて前方側の接点 34と各ブラシ 31とで通電用電気接点 14を形成し、後方 側の接点 35と各ブラシ 31とで過渡電流用電気接点 15を形成して 、る。
図 32に示すように、直流モータ 30は、回転方向に向力つて前方側の接点 34に接 触していたブラシ 31が、整流子 33の回転によりその接点 34から離れるとき、後方側 の接点 35に接触するため、電源からの過渡電流をコンデンサ 36に流すことができる 。これにより、電源の内部抵抗などによる電圧降下を発生させて、ブラシ 31と前方側 の接点 34との間の電圧上昇を抑えるため、そこでのアーク放電の発生を防止するこ とができ、消費電力を抑制することができる。
[0081] 図 33は、本発明の実施の形態のパンタグラフ装置を示している。
図 33に示すように、パンタグラフ装置 40は、 1対のパンタグラフ 41, 42とコンデンサ 43とを有して!/ヽる。
各パンタグラフ 41, 42は、架線 44に接触したとき、互いに電気的に並列に接続さ れるよう設けられている。
コンデンサ 43は、一方のパンタグラフ 42に対して直列に接続されている。
[0082] 次に、作用について説明する。
パンタグラフ装置 40は、図 1に示す消費電力抑制回路 10を応用したものであり、架 線 44と他方のパンタグラフ 41とで通電用電気接点 14を形成し、架線 44と一方のパ ンタグラフ 42とで過渡電流用電気接点 15を形成して 、る。
図 33に示すように、パンタグラフ装置 40は、他方のパンタグラフ 41がその弾性や 構造により振動などで架線 44から離れても、一方のパンタグラフ 42が架線 44に接触 していれば、架線 44からの過渡電流をコンデンサ 43に流すことができる。これにより 、架線 44の内部抵抗などによる電圧降下を発生させて、架線 44と他方のパンタグラ フ 41との間の電圧上昇を抑えるため、そこでのアーク放電の発生を防止することがで き、消費電力を抑制することができる。
[0083] 図 34は、本発明の実施の形態のコネクタを示している。 図 34に示すように、コネクタ 50は、ソケット 51とプラグ 52とソケット側分岐線 53とプ ラグ側分岐線（図示せず）とコンデンサ 54と電気抵抗 55とを有して ヽる。
ソケット 51は、ソケット側導電線 56が接続されている。ソケット側導電線 56は、先端 にソケット側通電用接点 57を有して 、る。
プラグ 52は、ソケット 51に差し込んで接続可能で、プラグ側導電線 58が接続され ている。プラグ側導電線 58は、先端にプラグ側通電用接点 59を有している。プラグ 5 2は、ソケット 51に接続されたとき、プラグ側導電線 58がソケット側導電線 56と導通可 能である。
[0084] ソケット側分岐線 53は、ソケット側通電用接点 57の手前でソケット側導電線 56から 分岐し、先端にソケット側過渡電流用接点 60を有して 、る。
プラグ側分岐線は、プラグ側通電用接点 59の手前でプラグ側導電線 58から分岐し 、先端にプラグ側過渡電流用接点 61を有して 、る。
コンデンサ 54は、ソケット側分岐線 53に設けられている。
電気抵抗 55は、コンデンサ 54に対して並列に設けられている。
[0085] 次に、作用について説明する。
コネクタ 50は、図 1に示す消費電力抑制回路 10を応用したものであり、ソケット側通 電用接点 57とプラグ側通電用接点 59とで通電用電気接点 14を形成し、ソケット側過 渡電流用接点 60とプラグ側過渡電流用接点 61とで過渡電流用電気接点 15を形成 している。
[0086] 図 34に示すように、コネクタ 50は、プラグ 52をソケット 51に差し込んで接続すると、 ソケット側通電用接点 57とプラグ側通電用接点 59とが閉成する。これにより、ソケット 側導電線 56とプラグ側導電線 58とが導通する。プラグ 52をソケット 51から外すとき、 プラグ 52をソケット 51に対して回転させて、ソケット側過渡電流用接点 60とプラグ側 過渡電流用接点 61とを閉成させ、その閉成状態を維持したままソケット側通電用接 点 57とプラグ側通電用接点 59とを開離させる。このとき、電源からの過渡電流をコン デンサ 54に流すことができる。これにより、電源の内部抵抗などによる電圧降下を発 生させてソケット側通電用接点 57とプラグ側通電用接点 59との間の電圧上昇を抑え るため、そこでのアーク放電の発生を防止することができ、消費電力を抑制すること ができる。その状態で、ソケット 51からプラグ 52を引き抜いて外す。
[0087] 図 35は、本発明の実施の形態のパルス発生装置 70を示している。
図 35に示すように、パルス発生装置 70は、回転体 71と複数の回転電極 72と接触 電極 73と接続電極 74とコンデンサ 75と電気抵抗 76とを有している。なお、パルス発 生装置 70は、図 5の構成を応用したものである。
回転体 71は、円板から成り、表面に絶縁体を有している。
各回転電極 72は、それぞれ絶縁体で隔てられ、回転体 71の表面に回転軸を中心 として回転対称の位置に設けられている。各回転電極 72は、回転体 71の回転方向 前側に配置された前側電極片 Aと、回転方向後側に配置された後側電極片 Bとから 成っている。各回転電極 72は、隣の回転電極 72との間隔 72aが、前側電極片 Aと後 側電極片 Bとの間隔 72bより広くなるよう配置されている。前側電極片 Aは、後側電極 片 Bより回転体 71の外周側に長く伸びて形成されている。各回転電極 72の前側電 極片 Aは、それぞれ電気的に並列に接続されている。各回転電極 72の後側電極片 Bは、それぞれ電気的に並列に接続されている。前側電極片 Aおよび後側電極片 B は、電源 77に対し互いに電気的に並列に接続されている。
[0088] 接触電極 73は、電源 77の一方の端子に接続され、回転体 71が回転するとき各回 転電極 72に順次間欠的に接触するよう設けられている。接触電極 73は、各回転電 極 72に接触する幅 73aが、各回転電極 72の間隔 72aよりも小さぐかつ前側電極片 Aと後側電極片 Bとの間隔 72bよりも大きく形成されている。接触電極 73は、各回転 電極 72の前側電極片 Aおよび後側電極片 Bに対して前側電極片 Aへの接触、前側 電極片 Aおよび後側電極片 Bへの接触、後側電極片 Bへの接触の順で接触するよう になっている。
[0089] 接続電極 74は、電源 77の他方の端子に接続され、回転体 71が回転するとき各回 転電極 72の前側電極片 Aに順次接触し、後側電極片 Bに接触しないよう、回転体 7 1の外周寄りに設けられている。接続電極 74は、各回転電極 72の前側電極片 Aに接 触する幅 74aが、各回転電極 72の前側電極片 Aの間隔 72cよりも大きく形成されて いる。接続電極 74は、各回転電極 72の前側電極片 Aのいずれかに、常に接触する ようになっている。 コンデンサ 75は、各回転電極 72の後側電極片 Bに対して直列になるよう接続され ている。
電気抵抗 76は、コンデンサ 75に対して並列に設けられている。
[0090] 次に、作用について説明する。
パルス発生装置 70は、図 1に示す消費電力抑制回路 10を応用したものであり、前 側電極片 Aと接触電極 73とで通電用電気接点を形成し、後側電極片 Bと接触電極 7 3とで過渡電流用電気接点を形成して 、る。
ノ ルス発生装置 70は、電流パルス列または電圧パルス列を発生することができ、ィ ンバータ装置などに使用可能である。接触電極 73が各回転電極 72の前側電極片 A および後側電極片 Bに対して前側電極片 Aへの接触、前側電極片 Aおよび後側電 極片 Bへの接触、後側電極片 Bへの接触の順で接触するよう設けられているため、接 触電極 73が前側電極片 Aから離れるとき、電源 77からの過渡電流をコンデンサ 75 に流すことができる。これにより、電源 77の内部抵抗などによる電圧降下を発生させ て、接触電極 73と前側電極片 Aとの間の電圧上昇を抑えるため、そこでのアーク放 電の発生を防止することができ、消費電力を抑制することができる。
図面の簡単な説明
[0091] [図 1]本発明の第 1の実施の形態の消費電力抑制回路を示す電気回路図である。
[図 2]図 1と図 26に示す消費電力抑制回路の (a)開閉手段による開閉信号の時間変 化を示す波形図、（b)通電用電気接点の開閉状態の時間変化を示す波形図、（c) 通電用電気接点閉成時の過渡電流用電気接点の開閉状態の時間変化を示す波形 図、（d)通電用電気接点開離時の過渡電流用電気接点の開閉状態の時間変化を示 す波形図である。
[図 3]図 1に示す消費電力抑制回路の通電用電気接点開離時の (a)電源電圧の時 間変化を示す波形図、（b)通電用電気接点間の電流の時間変化を示す波形図、（c )過渡電流用電気接点の電流の時間変化を示す波形図である。
圆 4]図 1に示す消費電力抑制回路の開閉手段の (a)接点間距離を変更する例を示 す原理説明図、（b)接点の弾性を変更する例を示す原理説明図、（c)接点の質量を 変更する例を示す原理説明図である。 圆 5]図 1に示す消費電力抑制回路の開閉手段の回転形摺動接点を使用した例を 示す原理説明図である。
[図 6]図 1に示す消費電力抑制回路の開閉手段の押しボタンスィッチを使用した例を 示す (a)構成図、（b)通電スィッチ開離時の通電スィッチ間の電流および電圧の時 間変化を示す波形図である。
圆 7]図 1に示す消費電力抑制回路の開閉手段の汎用電磁リレーを使用した例を示 す (a)スィッチ回路図、（b)開閉手段の電気回路図である。
[図 8]図 7に示す回路の通電用電気接点開離時の通電用電気接点間の電流および 電圧の時間変化を示す波形図である。
圆 9]図 7に示す回路の 100回動作後の (a)通電用電気接点の表面状態図、（b)過 渡電流用電気接点の表面状態図である。
圆 10]図 1に示す消費電力抑制回路の通電用電気接点開離時の接点間抵抗の過 渡現象を示す波形図である。
圆 11]汎用電磁リレーで測定した図 10の接点間抵抗の過渡現象を示す波形図であ る。
圆 12]図 1に示す消費電力抑制回路の通電用電気接点を接点間抵抗に置き換えて 過渡現象を解析するための電気回路図である。
圆 13]図 12に示す回路により計算した通電用電気接点開離時の電流および電圧と 、 A tの計算方法とを示す原理説明図である。
圆 14]図 11の接点間抵抗を用いて計算した A tと、実験により測定したアーク放電発 生確率との電流依存性を示す (a)コンデンサがな ヽ場合、（b)コンデンサの容量が 0 . 001マイクロ Fの場合、（c)コンデンサの容量が 0. 01マイクロ Fの場合、（d)コンデ ンサの容量が 0. 1マイクロ Fの場合のグラフである。
圆 15]図 1に示す消費電力抑制回路の通電用電気接点開離時の (a)通電用電気接 点間の抵抗値の時間変化を示す波形図、（b)過渡電流用電気接点間の電流の時間 変化を示す波形図、（c)負荷の両端の電圧の時間変化を示す波形図、（d)通電用 電気接点間の電流の時間変化を示す波形図、（e)通電用電気接点間の電圧の時間 変化を示す波形図、 (f)通電用電気接点で消費される瞬時電力の時間変化を示す 波形図である。
圆 16]図 1に示す消費電力抑制回路の通電用電気接点開離時の理想的な (a)通電 用電気接点間の抵抗値の時間変化を示す波形図、（b)負荷の電流の時間変化を示 す波形図、（c)通電用電気接点間の電圧の時間変化を示す波形図、（d)負荷の両 端の電圧の時間変化を示す波形図である。
圆 17]図 1に示す消費電力抑制回路の通電用電気接点開離時の回路シミュレーショ ンによる計算結果を示す (a) 42VZ1 Aの回路でコンデンサに接続しな 、ときの通電 用電気接点間の電圧の時間変化を示す波形図、 0)) 42¥71八の回路で0. 001マ イク口 Fのコンデンサに接続したときの通電用電気接点間の電圧の時間変化を示す 波形図である。
圆 18]図 1に示す消費電力抑制回路のコンデンサに対して並列に電気抵抗またはス イッチを接続した変形例を示す電気回路図である。
圆 19]図 1に示す消費電力抑制回路の整流回路を有する変形例を示す (a)全波整 流回路の場合の電気回路図、（b)半波整流回路の場合の電気回路図である。
[図 20]交流電源の場合の、図 1に示す消費電力抑制回路の通電用電気接点開離時 の（a)電源電圧の時間変化を示す波形図、（b)通電用電気接点間の電流の時間変 化を示す波形図、（c)通電用電気接点間の電圧の時間変化を示す波形図、（d)過 渡電流用電気接点間の電流の時間変化を示す波形図である。図中の実線は交流電 源、点線は直流電源をしめす。
圆 21]図 19 (a)に示す回路の通電用電気接点開離時の（a)電源電圧の時間変化を 示す波形図、（b)負荷の両端の電圧の時間変化を示す波形図、（c)通電用電気接 点間の電圧の時間変化を示す波形図、（d)通電用電気接点間の電流の時間変化を 示す波形図、（e)過渡電流用電気接点間の電流の時間変化を示す波形図、（f)過 渡電流用電気接点間の電圧の時間変化を示す波形図である。図中の実線は交流電 源、点線は直流電源をしめす。
圆 22]図 19 (a)に示す回路の実施例を示す電気回路図である。
[図 23]図 22に示す回路の 100Vの交流電源の場合の通電用電気接点開離時の（a) 負荷の両端の電流の時間変化を示す波形図、（b)通電用電気接点間の電圧の時間 変化を示す波形図、（C)通電用電気接点間の電流の時間変化を示す波形図である
[図 24]図 22に示す回路の 50Vの直流電源の場合の通電用電気接点開離時の通電 用電気接点間の電流および電圧の時間変化を示す波形図である。
[図 25]図 19 (a)に示す回路を 3相交流への適用例を示す電気回路図である。
圆 26]本発明の第 2の実施の形態の消費電力抑制回路を示す電気回路図である。 圆 27]図 26に示す消費電力抑制回路の通電用電気接点閉成時の理想的な (a)通 電用電気接点間の抵抗値の時間変化を示す波形図、（b)負荷の両端の電圧の時間 変化を示す波形図、（c)通電用電気接点間の電圧の時間変化を示す波形図、（d) 通電用電気接点間の電流の時間変化を示す波形図、（e)過渡電流用電気接点間の 電流の時間変化を示す波形図、（f)通電用電気接点で消費される瞬時電力の時間 変化を示す波形図である。
圆 28]図 26に示す消費電力抑制回路の通電用電気接点閉成時の理想的な (a)通 電用電気接点間の抵抗値の時間変化を示す波形図、（b)負荷の両端の電流の時間 変化を示す波形図、（c)通電用電気接点間の電圧の時間変化を示す波形図、（d) 負荷の両端の電圧の時間変化を示す波形図である。
圆 29]図 1に示す消費電力抑制回路の半導体スィッチを使用した変形例を示す電気 回路図である。
[図 30]図 29に示す回路の通電スィッチ閉成時の（a)過渡電流スィッチを使用しな 、 場合の通電スィッチ間の電流および電圧の時間変化を示す波形図、（b)過渡電流ス イッチを使用する場合の通電スィッチ間の電流および電圧の時間変化を示す波形図 、 (c) (a)および (b)の場合の通電スィッチで消費される瞬時電力の時間変化を示す 波形図である。（a)、 （b)中の上の波形が電流波形、下の波形が電圧波形である。
[図 31]図 29に示す回路の通電スィッチ開離時の（a)過渡電流スィッチを使用しない 場合の通電スィッチ間の電流および電圧の時間変化を示す波形図、（b)過渡電流ス イッチを使用する場合の通電スィッチ間の電流および電圧の時間変化を示す波形図 、 (c) (a)および (b)の場合の通電スィッチで消費される瞬時電力の時間変化を示す 波形図である。（a)、 （b)中の上の波形が電流波形、下の波形が電圧波形である。 圆 32]本発明の実施の形態の直流モータを示す原理説明図である。
圆 33]本発明の実施の形態のパンタグラフ装置を示す原理説明図である。
圆 34]本発明の実施の形態のコネクタを示す (a)基本構造を示す構成図、（b)ソケッ トとプラグとが接触した時の状態を示す状態図、 (c)ソケットとプラグとを切断する時の 状態を示す状態図である。
[図 35]本発明の実施の形態のパルス発生装置を示す原理説明図である。
圆 36]—般的なスィッチ回路の等価回路を示す電気回路図である。
[図 37]スィッチ閉成時の（a)交流電源の電源電圧の時間変化を示す波形図、（b) (a
)の一部を拡大した波形図、（c)直流電源の電源電圧の時間変化を示す波形図であ る。
[図 38]図 36に示すスィッチ回路の理想的なスィッチで回路を開離したときの（a)スィ ツチ間の抵抗値の時間変化を示す波形図、（b)スィッチ間の電流の時間変化を示す 波形図、（c)スィッチ間の電圧の時間変化を示す波形図、（d)スィッチで消費される 瞬時電力の時間変化を示す波形図である。
圆 39]図 36に示すスィッチ回路の実際のスィッチで回路を開離したときの (a)スイツ チ間の抵抗値の時間変化を示す波形図、（b)スィッチ間の電流の時間変化を示す 波形図、（c)スィッチ間の電圧の時間変化を示す波形図、（d)スィッチで消費される 瞬時電力の時間変化を示す波形図である。
圆 40]スィッチ開閉時のスィッチ間の電流および電圧の時間変化を示す原理説明図 である。
[図 41]電磁リレーのスィッチ開離時の電力消費の例としてアーク放電を含むスィッチ 間の電流および電圧の時間変化を示す波形図である。
圆 42]サージ雑音の周波数分布を示す特性図である。
[図 43]図 36に示すスィッチ回路の理想的なスィッチで回路を閉成したときの（a)スィ ツチ間の抵抗値の時間変化を示す波形図、（b)スィッチ間の電流の時間変化を示す 波形図、（c)スィッチ間の電圧の時間変化を示す波形図、（d)スィッチで消費される 瞬時電力の時間変化を示す波形図である。
[図 44]図 36に示すスィッチ回路の実際のスィッチで回路を閉成したときの（a)スイツ チ間の抵抗値の時間変化を示す波形図、（b)スィッチ間の電流の時間変化を示す 波形図、（C)スィッチ間の電圧の時間変化を示す波形図、（d)スィッチで消費される 瞬時電力の時間変化を示す波形図である。
符号の説明
10 消費電力抑制回路
11 電源
12 電源および負荷等の等価インピーダンス
13 電気接点開閉デバイス
14 通電用電気接点
15 過渡電流用電気接点
16 コンデンサ

Claims

請求の範囲
[1] 通電用電気接点と過渡電流用電気接点とコンデンサとを有し、
前記通電用電気接点および前記過渡電流用電気接点は互いに電気的に並列に 接続され、時間差をつけて開閉可能であり、
前記コンデンサは前記過渡電流用電気接点に対して直列に接続されていることを 特徴とする電気接点開閉デバイス。
[2] 前記通電用電気接点を開離するとき、前記過渡電流用電気接点を閉成しておく構 成を有することを、特徴とする請求項 1記載の電気接点開閉デバイス。
[3] 前記コンデンサに対して並列に電気抵抗またはスィッチが接続されていることを、 特徴とする請求項 1または 2記載の電気接点開閉デバイス。
[4] 前記コンデンサの容量は前記通電用電気接点を開離するとき、前記通電用電気接 点を流れる電流値が前記通電用電気接点の最小アーク放電電流値以下になる時点 で、前記通電用電気接点間の電圧が最小アーク放電電圧値以下となるよう設定され ていることを、特徴とする請求項 1, 2または 3記載の電気接点開閉デバイス。
[5] 前記コンデンサは前記通電用電気接点間の電圧力 前記通電用電気接点間の融 点温度 Tmまたは沸点温度 Tbに対応する電圧 V = TmZ 3200または V TbZ 320 0を超えない容量に設定されていることを、特徴とする請求項 1, 2, 3または 4記載の 電気接点開閉デバイス。
[6] 前記過渡電流用電気接点を前記通電用電気接点の開閉信号に基づいて機械的 または電気的に開閉する手段を有することを、特徴とする請求項 1, 2, 3, 4または 5 記載の電気接点開閉デバイス。
[7] 前記過渡電流用電気接点の代わりに整流回路を有し、前記整流回路は、前記通 電用電気接点を開離したとき前記コンデンサに電荷を蓄えるよう前記コンデンサに流 入する電流を整流することを、特徴とする請求項 1, 3, 4または 5記載の電気接点開 閉デバイス。
[8] 前記整流回路に対して直列に接続された過渡電流用電気接点を有することを、特 徴とする請求項 7記載の電気接点開閉デバイス。
[9] 通電用電気接点と過渡電流用電気接点とインダクタンスとを有し、 前記通電用電気接点および前記過渡電流用電気接点は互いに電気的に並列に 接続されて互いに時間差をつけて開閉する構成を有し、
前記インダクタンスは前記過渡電流用電気接点に対して直列に接続されていること を、
特徴とする電気接点開閉デバイス。
[10] 前記通電用電気接点を閉成するとき、前記過渡電流用電気接点を閉成しておく構 成を有することを、
特徴とする請求項 9記載の電気接点開閉デバイス。
[11] 前記通電用電気接点および前記過渡電流用電気接点は半導体スィッチから成る ことを、特徴とする請求項 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9または 10記載の電気接点開閉デバ イス。
[12] 電源と負荷と請求項 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8または 11記載の電気接点開閉デバイスと を有し、
前記負荷は前記電源に接続され、
前記電気接点開閉デバイスは前記負荷に対して直列に接続され、前記通電用電 気接点を開離するとき、前記電源力もの過渡電流を前記コンデンサに流し、前記電 源の内部抵抗や前記負荷による電圧降下を発生させて前記通電用電気接点の電圧 上昇を抑えるよう前記過渡電流用電気接点を閉成しておく構成を有することを、 特徴とする消費電力抑制回路。
[13] 電源と負荷と請求項 9, 10または 11記載の電気接点開閉デバイスとを有し、
前記負荷は前記電源に接続され、
前記電気接点開閉デバイスは前記負荷に対して直列に接続され、前記過渡電流 用電気接点を閉成し、前記過渡電流用電気接点を流れる前記電源の過渡電流が定 常値に収束した後、前記通電用電気接点を閉成する構成を有することを、
特徴とする消費電力抑制回路。
[14] 電源に接続された 1対のブラシに、それぞれ電機子の両端に設けられた 1対の整流 子を交互に接触させて、磁界中に置かれた電機子に直流電流を流し、電磁力により 電機子を回転させる直流モータであって、
各整流子は前記ブラシに接触したとき互!ヽに電気的に並列に接続されるよう、回転 方向に並べて設けられた 2つの接点と、回転方向に向力つて後方側の接点に対して 直列に接続されたコンデンサとを有することを、
特徴とする直流モータ。
[15] 架線に接触して通電するためのパンタグラフ装置であって、
1対のパンタグラフとコンデンサとを有し、
各パンタグラフは前記架線に接触したとき、互いに電気的に並列に接続されるよう 設けられ、
前記コンデンサは一方のパンタグラフに対して直列に接続されていることを、 特徴とするパンタグラフ装置。
[16] ソケットとプラグとを接続することにより、ソケットに接続されたソケット側導電線とブラ グに接続されたプラグ側導電線とを導通させるコネクタであって、
ソケット側分岐線とプラグ側分岐線とコンデンサとを有し、
前記ソケット側導電線はソケット側通電用接点を有し、
前記ソケット側分岐線は前記ソケット側導電線力 分岐してソケット側過渡電流用接 点、を有し、
前記プラグ側導電線はプラグ側通電用接点を有し、
前記プラグ側分岐線は前記プラグ側導電線から分岐してプラグ側過渡電流用接点 を有し、
前記コンデンサは前記ソケット側分岐線または前記プラグ側分岐線に設けられ、 前記ソケットを前記プラグに接続したとき前記ソケット側通電用接点と前記プラグ側 通電用接点とが閉成し、前記ソケットを前記プラグに接続したとき、または前記ソケット を前記プラグから外すとき前記ソケット側過渡電流用接点と前記プラグ側過渡電流用 接点とが閉成し、その閉成状態を維持したまま前記ソケット側通電用接点と前記ブラ グ側通電用接点とが開離して前記ソケットを前記プラグ力も外す構成を有することを、 特徴とするコネクタ。
[17] 回転体と複数の回転電極と接触電極とコンデンサとを有し、 各回転電極はそれぞれ絶縁体で隔てられ前記回転体の回転軸を中心として回転 対称の位置に設けられ、各回転電極は前記回転体の回転方向前側に配置された前 側電極片と回転方向後側に配置された後側電極片とから成り、前記前側電極片およ び前記後側電極片は電源に対し互！ヽに電気的に並列に接続される構成を有し、 前記接触電極は、前記回転体が回転するとき各回転電極に順次間欠的に接触し、 各回転電極の前側電極片および後側電極片に対して前記前側電極片への接触、 前記前側電極片および前記後側電極片への接触、前記後側電極片への接触の順 で接触するよう設けられ、
前記コンデンサは各後側電極片に対して直列に接続されていることを、
特徴とするパルス発生装置。
PCT/JP2004/013554 2003-10-28 2004-09-16 電気接点開閉デバイスおよび消費電力抑制回路 WO2005041231A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/577,406 US7486488B2 (en) 2003-10-28 2004-09-16 Electric contact switching device and power consumption control circuit
JP2005514913A JP4525980B2 (ja) 2003-10-28 2004-09-16 電気接点開閉デバイスおよび消費電力抑制回路

Applications Claiming Priority (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003-366940 2003-10-28
JP2003366940 2003-10-28
JP2003-387435 2003-11-18
JP2003387435 2003-11-18
JP2004-015714 2004-01-23
JP2004015714 2004-01-23
JP2004-035992 2004-02-13
JP2004035992 2004-02-13
JP2004-183289 2004-06-22
JP2004183289 2004-06-22
JP2004211028 2004-07-20
JP2004-211028 2004-07-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005041231A1 true WO2005041231A1 (ja) 2005-05-06

Family

ID=34528416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2004/013554 WO2005041231A1 (ja) 2003-10-28 2004-09-16 電気接点開閉デバイスおよび消費電力抑制回路

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7486488B2 (ja)
JP (1) JP4525980B2 (ja)
WO (1) WO2005041231A1 (ja)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008199228A (ja) * 2007-02-12 2008-08-28 Noboru Wakatsuki スイッチ回路および回生回路
JP2011223809A (ja) * 2010-04-13 2011-11-04 Wakazuki Noboru 直流パワーハブ
US8427793B2 (en) 2007-11-07 2013-04-23 Fujitsu Limited Switching power supply, control circuit for controlling switching power supply, control method of switching power supply and module substrate
CN105576554A (zh) * 2016-01-15 2016-05-11 中国电力科学研究院 特高压带电作业电位转移电流和电弧的控制装置及其方法
JP6024801B1 (ja) * 2015-09-04 2016-11-16 ソニー株式会社 スイッチング装置、移動体、電力供給システム及びスイッチング方法
WO2017018147A1 (ja) * 2015-07-29 2017-02-02 ソニー株式会社 スイッチング装置、電動移動体及び電力供給システム
JP6147402B1 (ja) * 2016-09-14 2017-06-14 一穂 松本 直流配電システム
WO2017150079A1 (ja) * 2016-03-02 2017-09-08 国立大学法人東京工業大学 直流遮断器
CN110457822A (zh) * 2019-08-13 2019-11-15 西南交通大学 一种判定弓网接触电弧发生的接触力阈值模型构建方法
US11322314B2 (en) 2019-12-03 2022-05-03 Hyundai Motor Company Rotatable switch
JP7459522B2 (ja) 2020-01-21 2024-04-02 沖電気工業株式会社 負荷制御装置および画像形成装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7598683B1 (en) 2007-07-31 2009-10-06 Lsi Industries, Inc. Control of light intensity using pulses of a fixed duration and frequency
US8604709B2 (en) 2007-07-31 2013-12-10 Lsi Industries, Inc. Methods and systems for controlling electrical power to DC loads
US8903577B2 (en) 2009-10-30 2014-12-02 Lsi Industries, Inc. Traction system for electrically powered vehicles
CN102696087B (zh) * 2009-10-13 2015-07-08 Abb研究有限公司 混合式断路器
US8054589B2 (en) * 2009-12-16 2011-11-08 General Electric Company Switch structure and associated circuit
EP2523205B1 (en) * 2011-05-12 2017-04-26 ABB Schweiz AG Circuit and method for interrupting a current flow in a DC current path
WO2020057551A1 (zh) 2018-09-19 2020-03-26 郭桥石 灭弧电路及装置
WO2020083323A1 (zh) * 2018-10-25 2020-04-30 郭桥石 灭弧装置
US11250997B1 (en) 2021-05-12 2022-02-15 Jeffrey Ross Gray High voltage switch

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49143731U (ja) * 1973-04-05 1974-12-11
JPS5124508Y1 (ja) * 1970-04-11 1976-06-23
JPS52111667A (en) * 1976-03-16 1977-09-19 Tokyo Shibaura Electric Co Switch with surge suppressor
JPS53128704A (en) * 1977-04-15 1978-11-10 Matsushita Electric Works Ltd Commutator for small d.c. motor
JPS55120301A (en) * 1979-03-12 1980-09-16 Japanese National Railways<Jnr> Device to prevent electromagnetic noise at pantograph
JPS5625424U (ja) * 1980-07-30 1981-03-09
JPS5736620U (ja) * 1980-08-11 1982-02-26
JPS58129740U (ja) * 1982-02-26 1983-09-02 パイオニア株式会社 パルスジエネレ−タ
JPS63187542U (ja) * 1987-05-19 1988-12-01
JPH07506215A (ja) * 1993-02-19 1995-07-06 ルートロン　エレクトロニクス　カンパニー　インコーポレイテッド 蛍光灯制御装置用２リレー開閉回路
JP2003115231A (ja) * 2001-08-14 2003-04-18 Tyco Electronics Corp アーク放電防止回路

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS476666U (ja) 1971-02-13 1972-09-22
DE2421885A1 (de) * 1974-05-07 1975-11-20 Kind Dieter Prof Dr Ing Schaltanordnung fuer hochgespannte gleich- und wechselstroeme
JPS5124508A (en) 1974-08-23 1976-02-27 Sumitomo Metal Ind Kinnetsuroheno kokaino sonyuchushutsushireisochi
JPS5625424A (en) 1979-08-08 1981-03-11 Hitachi Chem Co Ltd Method and device for preliminary foaming
US4300181A (en) * 1979-11-28 1981-11-10 General Electric Company Commutation circuit for an HVDC circuit breaker
JPS6044127B2 (ja) 1980-08-15 1985-10-02 ワイケイケイ株式会社 押出しエレメントを有するフアスーナチエーンの製造方法及び装置
JPS58129740A (ja) 1982-01-29 1983-08-02 Toshiba Corp センタバルブ
JPS59105226A (ja) * 1982-12-09 1984-06-18 株式会社日立製作所 しゃ断器
JPS63187542A (ja) 1987-01-28 1988-08-03 Hitachi Ltd イオンマイクロビ−ム装置
JPH0670143A (ja) 1992-08-20 1994-03-11 Fuji Photo Film Co Ltd 画像記録装置
JPH09245586A (ja) 1996-03-12 1997-09-19 Tai-Haa Yan 直流電源切断用の消弧回路装置
US5854729A (en) * 1997-05-23 1998-12-29 Utility Systems Technologies, Inc. Power system device and method for actively interrupting fault current before reaching peak magnitude
JP3832350B2 (ja) 2002-01-30 2006-10-11 株式会社デンソー モータの駆動制御装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5124508Y1 (ja) * 1970-04-11 1976-06-23
JPS49143731U (ja) * 1973-04-05 1974-12-11
JPS52111667A (en) * 1976-03-16 1977-09-19 Tokyo Shibaura Electric Co Switch with surge suppressor
JPS53128704A (en) * 1977-04-15 1978-11-10 Matsushita Electric Works Ltd Commutator for small d.c. motor
JPS55120301A (en) * 1979-03-12 1980-09-16 Japanese National Railways<Jnr> Device to prevent electromagnetic noise at pantograph
JPS5625424U (ja) * 1980-07-30 1981-03-09
JPS5736620U (ja) * 1980-08-11 1982-02-26
JPS58129740U (ja) * 1982-02-26 1983-09-02 パイオニア株式会社 パルスジエネレ−タ
JPS63187542U (ja) * 1987-05-19 1988-12-01
JPH07506215A (ja) * 1993-02-19 1995-07-06 ルートロン　エレクトロニクス　カンパニー　インコーポレイテッド 蛍光灯制御装置用２リレー開閉回路
JP2003115231A (ja) * 2001-08-14 2003-04-18 Tyco Electronics Corp アーク放電防止回路

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008199228A (ja) * 2007-02-12 2008-08-28 Noboru Wakatsuki スイッチ回路および回生回路
US8427793B2 (en) 2007-11-07 2013-04-23 Fujitsu Limited Switching power supply, control circuit for controlling switching power supply, control method of switching power supply and module substrate
JP2011223809A (ja) * 2010-04-13 2011-11-04 Wakazuki Noboru 直流パワーハブ
WO2017018147A1 (ja) * 2015-07-29 2017-02-02 ソニー株式会社 スイッチング装置、電動移動体及び電力供給システム
CN107924782A (zh) * 2015-09-04 2018-04-17 索尼公司 开关装置、移动体、电力供应系统和开关方法
JP6024801B1 (ja) * 2015-09-04 2016-11-16 ソニー株式会社 スイッチング装置、移動体、電力供給システム及びスイッチング方法
WO2017037959A1 (ja) * 2015-09-04 2017-03-09 ソニー株式会社 スイッチング装置、移動体、電力供給システム及びスイッチング方法
US10777374B2 (en) 2015-09-04 2020-09-15 Sony Corporation Switching device, movable body, power supply system and switching method
CN105576554A (zh) * 2016-01-15 2016-05-11 中国电力科学研究院 特高压带电作业电位转移电流和电弧的控制装置及其方法
WO2017150079A1 (ja) * 2016-03-02 2017-09-08 国立大学法人東京工業大学 直流遮断器
JPWO2017150079A1 (ja) * 2016-03-02 2018-12-20 国立大学法人東京工業大学 直流遮断器
JP2018046672A (ja) * 2016-09-14 2018-03-22 一穂 松本 直流配電システム
JP6147402B1 (ja) * 2016-09-14 2017-06-14 一穂 松本 直流配電システム
CN110457822A (zh) * 2019-08-13 2019-11-15 西南交通大学 一种判定弓网接触电弧发生的接触力阈值模型构建方法
CN110457822B (zh) * 2019-08-13 2022-04-29 西南交通大学 一种判定弓网接触电弧发生的接触力阈值模型构建方法
US11322314B2 (en) 2019-12-03 2022-05-03 Hyundai Motor Company Rotatable switch
JP7459522B2 (ja) 2020-01-21 2024-04-02 沖電気工業株式会社 負荷制御装置および画像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2005041231A1 (ja) 2007-08-23
US7486488B2 (en) 2009-02-03
US20070064356A1 (en) 2007-03-22
JP4525980B2 (ja) 2010-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2005041231A1 (ja) 電気接点開閉デバイスおよび消費電力抑制回路
US8390410B2 (en) Electromagnetic relay
RU2516337C2 (ru) Вакуумный выключатель с неподвижно соединенными с шинами на обеих сторонах контактными зажимами
JP5594728B2 (ja) 直流スイッチ
US11075513B2 (en) Circuit breaker
JP2012521620A (ja) ガルヴァーニ直流電流遮断用断路装置
CN104681353B (zh) 电接触器及限制或阻止触头颤动与燃弧时间、控制触头延时闭合与打开的方法
KR20100040819A (ko) 전류검출형 아크 제거기와 전류검출형 하이브리드 스위치
JP5752354B2 (ja) 回路保護デバイス
US6958671B2 (en) Electrical contactor with positive temperature coefficient resistivity element
US11232918B2 (en) Switching device for conducting and interrupting electrical currents
Rogers et al. A hybrid diverter design for distribution level on-load tap changers
CN110994542B (zh) 一种电力用过电流处理器
JP2005510167A (ja) 電気回路の確実な切り換えを行うための回路装置
CN104715974B (zh) 电接触器及控制其触头延时闭合与打开的方法、限制或阻止触头颤动与燃弧时间的方法
Sawa et al. Evaluation of ARC EROSION of Cu-graphite brush used in small DC motors with and without quenching device
CN215118761U (zh) 真空功率开关
JP2002117740A (ja) 高速の機械的切換えポイント
Fnineche et al. Investigations on some parameters influencing the current commutation in the circuit breakers
JP2013008607A (ja) 電流開閉器及び直流電流開閉器
Fischer et al. Influence of Switching Contact Materials with Superimposed Axial Magnetic Field on the Vacuum Arc’s Chopping Behavior
CN214624939U (zh) 一种换流断路器
CN108172451B (zh) 一种高压隔离开关
Yasuoka et al. Hybrid Switch with Tungsten-clad Copper Contacts for Arc-free On/Off Switching up to DC 400 A
US455800A (en) Electric cut-off apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

DPEN Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005514913

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007064356

Country of ref document: US

Ref document number: 10577406

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase
WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 10577406

Country of ref document: US