WO2014034278A1 - 電磁継電器の溶着検出装置および電磁継電器の溶着検出方法 - Google Patents

電磁継電器の溶着検出装置および電磁継電器の溶着検出方法 Download PDF

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WO2014034278A1
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electromagnetic relay
welding
movable contact
voltage
excitation coil
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PCT/JP2013/068611
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木下 政宏
岩坂 博之
中村 渉
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オムロン株式会社
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    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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    • G01R31/3277Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
    • G01R31/3278Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches of relays, solenoids or reed switches
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    • H01H50/54Contact arrangements
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    • H01H2047/008Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current with a drop in current upon closure of armature or change of inductance

Definitions

  • a movable iron core is disposed at one end of a drive shaft provided so as to be capable of reciprocating in the central axis direction of the excitation coil, and a movable contact is disposed at the other end of the drive shaft.
  • the present invention relates to a welding detection device for detecting the presence or absence of welding of a movable contact in an electromagnetic relay configured to reciprocate integrally.
  • An arc is generated when the contact of the electromagnetic relay is turned on, the contact is welded, and a problem that the contact remains on even when the power is turned off occurs.
  • a configuration is known in which the welding of the contact is detected by flowing a current for turning the contact on and off through the coil and confirming the actual contact on / off.
  • FIG. 10 is a circuit diagram for explaining a conventional welding detection apparatus.
  • the welding detection apparatus includes a battery 91 in which a plurality of battery units 92 are connected in series, a contactor 93 that is connected in series to the positive side and negative side outputs of the battery 91 and supplies power to the load 40, and a contactor A control circuit 94 for controlling on / off of the contactor 93 and a welding detection circuit 95 for detecting the welding of the contact 80 of the contactor 93.
  • the contactor 93 includes a positive contactor 93A connected to the positive side of the battery 91 and a contactor 93B connected to the negative output.
  • the load 40 is a motor 43 and a generator 44 connected via a DC / AC inverter 42, and has a large capacity capacitor 41 on the primary side of the DC / AC inverter 42.
  • the positive side contactor 93A is connected between the positive side of the battery 91 and the positive output terminal 99
  • the negative side contactor 93B is connected between the negative side of the battery 91 and the negative output terminal 99.
  • the contactor 93A on the positive electrode side and the contactor 93B on the negative electrode side have an exciting coil 81 that controls on / off of the contact 80.
  • the positive side contactor 93A and the negative side contactor 93B are relays each having an exciting coil 81 so that they can be controlled independently.
  • the contactor 93 ⁇ / b> A on the positive electrode side and the contactor 93 ⁇ / b> B on the negative electrode side are switched on when the contact 80 is turned on while the current is supplied to the exciting coil 81, and the current supply is stopped.
  • the power supply device When the ignition switch is switched on, the power supply device holds the positive contactor 93A off and switches the negative contactor 93B on. In this state, the power supply device is connected in parallel with the positive contactor 93A.
  • the capacitor 41 is precharged by the precharge circuit 96. After the capacitor 41 is precharged, the contactor 93A on the positive electrode side is switched from OFF to ON, and the traveling battery 91 is connected to the load 40. Thereafter, the precharge contactor 98 of the precharge circuit 96 is switched off.
  • the precharge circuit 96 is a series circuit of a precharge resistor 97 and a precharge contactor 98, and is connected in parallel with the positive side contactor 93A.
  • the precharge contactor 98 is turned on before the positive contactor 93A is turned on, and charges the capacitor 41 with the traveling battery 91.
  • the precharge resistor 97 limits the current with which the traveling battery 91 charges the capacitor 41.
  • the precharge circuit 96 charges the capacitor 41 while limiting the charging current with the precharge resistor 97.
  • the control circuit 94 switches the contactor 93 off.
  • the control circuit 94 cuts off the energization of the excitation coil 81 of the positive side contactor 93A and the negative side contactor 93B, that is, sets the excitation coil 81 in a non-energized state and switches it off.
  • the contactor 93 in which the exciting coil 81 is in a non-energized state is switched off in a normal operating state.
  • the contactor 93 to which the contact 80 is welded is not switched off when the exciting coil 81 is in a non-energized state, and is kept in the on state.
  • the welding detection circuit 95 detects the inductance of the exciting coil 81 and detects the welding of the contactor 93 based on the inductance value.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view showing an ON state (welding state) of the contactor 93 where the presence or absence of welding is detected
  • FIG. 11B is a cross-sectional view showing an OFF state of the contactor 93.
  • the contact 80 of the contactor 93 is reciprocated by an excitation coil 81 as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b). Therefore, the position of the contact 80 specifies the position of the plunger 82.
  • FIG. 11A shows an ON state of the contact 80 of the contactor 93, which is the same state as when the contact 80 is welded.
  • FIG. 11B shows an off state of the contact 80 of the contactor 93.
  • the position of the plunger 82 changes the inductance of the exciting coil 81. This is because the plunger 82 is inserted into the exciting coil 81 and its position changes.
  • the plunger 82 attracted by the exciting coil 81 reduces the magnetic resistance of the exciting coil 81 and increases the inductance.
  • the inductance of the exciting coil 81 increases when the exciting coil 81 is energized. This is because the plunger 82 is inserted deeply into the exciting coil 81.
  • FIG. 11B when the exciting coil 81 is in a non-energized state, the inductance of the exciting coil 81 is small. This is because the plunger 82 is pushed out from the exciting coil 81 by the spring 83.
  • the welding detection circuit 95 can detect the inductance of the exciting coil 81 and detect the position of the plunger 82, that is, the position of the contact 80. This is because when the inductance of the exciting coil 81 is large, the plunger 82 is in a position where the contact 80 is turned on, and when the inductance of the exciting coil 81 is small, it is in a position where the contact 80 is turned off.
  • the welding detection circuit 95 can detect the inductance of the exciting coil 81, and can detect the position of the plunger 82, that is, the ON position and the OFF position of the contact 80 from the inductance value. If the inductance is large in the non-energized state of the exciting coil 81, it is determined that the contact 80 is welded at the ON position. This is because the inductance is small when the exciting coil 81 is not energized.
  • FIG. 12 shows the configuration of the welding detection circuit 95 of the power supply apparatus of FIG. 10, and FIG. 13 shows the operating principle of the welding detection circuit 95 of FIG. 12 detecting the inductance.
  • the welding detection circuit 95 includes a capacitor 84 connected in series with the excitation coil 81 of the contactor 93, and an AC power source 85 that supplies an inductance detection voltage to the series circuit of the capacitor 84 and the excitation coil 81.
  • the welding detection circuit 95 detects an inductance by detecting a voltage induced at both ends of the excitation coil 81 in a state where the AC power supply 85 supplies the AC power to the series circuit of the excitation coil 81 and the capacitor 84.
  • the voltage induced in the exciting coil 81 increases in proportion to the inductance. Therefore, the induction voltage of the exciting coil 81 can be detected by the differential amplifier 86 and input to the discrimination circuit 87 to detect the inductance. As described above, the inductance of the exciting coil 81 that turns on the contact 80 is larger than the inductance of the exciting coil 81 that turns off the contact 80. Therefore, the induced voltage of the exciting coil 81 detected by the differential amplifier 86 is higher when the contact 80 is turned on than when the contact 80 is turned off. Therefore, the determination circuit 87 compares the induced voltage input from the differential amplifier 86 with the set voltage, and can determine that the contact 80 is turned on when the voltage is higher than the set voltage and the contact 80 is turned off when the voltage is lower than the set voltage. .
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2008-219973 (published on September 18, 2008)
  • An object of the present invention is to provide a welding detection device for an electromagnetic relay that can determine the presence or absence of welding of a movable contact by detecting the inductance of an exciting coil with a simple configuration.
  • a welding detection apparatus for an electromagnetic relay has a movable iron core disposed at one end of a drive shaft provided to be reciprocally movable in the central axis direction of the excitation coil, and the drive shaft
  • a welding contact detection device for an electromagnetic relay configured such that a movable contact is disposed at the other end of the coil, and the movable iron core and the movable contact are reciprocally moved together.
  • a welding detection circuit connected in parallel to the driving circuit with respect to the excitation coil to detect welding of the movable contact, and the welding detection circuit includes the excitation circuit.
  • a fixed resistor connected to the coil is provided, and when the drive signal is off, the welding detection circuit has a voltage that is lower than an operating voltage of the electromagnetic relay according to a step input signal, the excitation coil, and the fixed resistor. Based on the transient response signal is generated so as to correspond to the voltage, and having a determination circuit for determining whether the welding of the movable contact.
  • a first movable iron core is disposed at one end of a first drive shaft provided to be reciprocally movable in a central axis direction of a first excitation coil, and the first drive
  • a first electromagnetic relay configured to arrange a first movable contact at the other end of the shaft so that the first movable iron core and the first movable contact reciprocally move together, and a central axis of the second excitation coil
  • a second movable iron core disposed at one end of a second drive shaft provided so as to be capable of reciprocating in a direction, a second movable contact disposed at the other end of the second drive shaft, and the second movable iron core
  • a welding detection device with a second electromagnetic relay configured to reciprocate integrally with the second movable contact, applying a voltage to the first excitation coil based on on / off of a first drive signal,
  • a welding detection circuit connected to
  • a first fixed resistor and a second fixed resistor connected to the second exciting coil, and the welding detection circuit is configured to detect a step input signal and the first fixed signal when the first drive signal is off. Whether or not the first movable contact is welded based on a first transient response signal generated so as to correspond to a voltage equal to or lower than the operating voltage of the first electromagnetic relay according to one excitation coil and the first fixed resistor
  • the first determination circuit for determining the second electromagnetic relay is less than the operating voltage of the second electromagnetic relay according to the step input signal, the second excitation coil, and the second fixed resistance. Generated to correspond to the voltage That based on the second transient response signal, and having a second determination circuit for determining the presence or absence of welding of the second movable contact.
  • a movable iron core is disposed at one end of a drive shaft provided to be reciprocally movable in the central axis direction of the exciting coil, and a movable contact is disposed at the other end of the drive shaft.
  • the movable iron core and the movable contact are integrally reciprocated, and a voltage is applied to the excitation coil by a drive circuit based on on / off of a drive signal,
  • the welding detection circuit connected in parallel to the drive circuit with respect to the excitation coil detects welding of the movable contact, and the welding detection circuit is provided with a fixed resistor connected to the excitation coil.
  • a first movable iron core is disposed at one end of a first drive shaft provided so as to be capable of reciprocating in the central axis direction of the first excitation coil.
  • a first electromagnetic contact configured to dispose a first movable contact at the other end so that the first movable iron core and the first movable contact reciprocate together; and in the direction of the central axis of the second excitation coil
  • a second movable iron core is disposed at one end of a second drive shaft provided so as to be capable of reciprocating movement, and a second movable contact is disposed at the other end of the second drive shaft.
  • a welding detection method with a second electromagnetic relay configured to reciprocate integrally with two movable contacts, wherein a voltage is applied to the first excitation coil based on on / off of a first drive signal, and second drive A voltage is applied to the second exciting coil based on on / off of the signal, and the first and second A welding detection circuit connected to the magnetic coil detects welding of the first and second movable contacts, and the welding detection circuit includes a first fixed resistor connected to the first exciting coil, and A second fixed resistor connected to the second excitation coil is provided, and when the first drive signal is off, depending on the step input signal, the first excitation coil, and the first fixed resistor, Whether or not the first movable contact is welded is determined based on a first transient response signal generated so as to correspond to a voltage equal to or lower than the operating voltage of the first electromagnetic relay, and when the second drive signal is off , Based on a second transient response signal generated to correspond to a voltage equal to or lower than an operating voltage of the second electromagnetic relay according to the
  • the electromagnetic relay welding detection device when the drive signal is OFF, the electromagnetic relay welding detection device corresponds to a voltage equal to or lower than the operation voltage of the electromagnetic relay according to a step input signal, the excitation coil, and the fixed resistance. Based on the generated transient response signal, the presence or absence of welding of the movable contact is determined. For this reason, when detecting the inductance of the exciting coil to determine whether or not the movable contact is welded, a large-scale configuration such as an oscillation circuit is not required as in the conventional configuration, and only a fixed resistor is required. With this configuration, it is possible to determine whether or not the movable contact is welded by detecting the inductance of the exciting coil.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a welding detection apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. (A) is sectional drawing which shows the normal OFF state of the electromagnetic relay by which the presence or absence of welding is detected by the said welding detection apparatus
  • (b) is sectional drawing which shows the welding state of the said electromagnetic relay. It is a wave form diagram which shows operation
  • FIG. (A) is a wave form diagram for demonstrating the method of determining the presence or absence of the welding of the movable contact of the said welding detection apparatus
  • (b) is for demonstrating the other method of determining the presence or absence of the welding of the said movable contact.
  • FIG. (A) is a figure which shows the relationship between the inductance and DC resistance of the coil of the said electromagnetic relay, and the fixed resistance provided in the said welding detection apparatus
  • (b) is the said fixed resistance value, the said DC resistance value, and the said electromagnetic wave
  • It is a wave form diagram which shows the relationship with the drive voltage of a relay.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a welding detection device according to a second embodiment. It is a circuit diagram for demonstrating the conventional welding detection apparatus.
  • (A) is sectional drawing which shows the ON state (welding state) of the electromagnetic relay by which the presence or absence of welding is detected by the said welding detection apparatus
  • (b) is sectional drawing which shows the OFF state of the said electromagnetic relay.
  • It is a circuit diagram which shows the internal structure of the welding detection circuit provided in the said welding detection apparatus. It is a figure which shows the operation
  • FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration of a welding detection apparatus 1 according to the first embodiment.
  • the welding detection device 1 includes a relay drive circuit 2 for driving the electromagnetic relay 5 and a welding detection circuit 3 for detecting welding of the electromagnetic relay 5.
  • FIG. 2 (a) is a cross-sectional view showing a normally off state of the electromagnetic relay 5
  • FIG. 2 (b) is a cross-sectional view showing a welded state of the electromagnetic relay 5.
  • FIG. The electromagnetic relay 5 includes an exciting coil 6 provided between a yoke 11 having a substantially U-shaped cross section and a yoke 12 spanning both ends of the yoke 11.
  • a fixed iron core 13 is provided on the yoke 12 so as to protrude inside the exciting coil 6.
  • a drive shaft 7 is provided so as to reciprocate through the fixed iron core 13 and the yoke 12 along the central axis direction of the exciting coil 6.
  • a movable iron core 8 is coupled to one end of the drive shaft 7.
  • a return coil spring 16 is provided between the movable iron core 8 and the fixed iron core 13.
  • the other end of the drive shaft 7 is provided with a flange 18 and a movable contact 9 is provided so as to be orthogonal to the drive shaft 7.
  • the movable contact 9 is installed together with a compression spring 19 between a pair of washers 14 attached to the drive shaft 7.
  • a washer 14 installed on the lower side (reference to FIG. 2) is fixed to the drive shaft 7 by an E-ring 15.
  • the movable contact 9 is brought into contact with the bottom surface of the upper washer 14 by the compression spring 19 and the upper surface of the upper washer 14 is brought into contact with the bottom surface of the flange 18. As a result, it is fixed to the drive shaft 7.
  • the electromagnetic relay 5 is provided with a cover 17 provided so as to cover the movable contact 9 and a pair of fixed contacts 10 attached to the cover 17 so as to face the movable contact 9.
  • the movable iron core 8 and the movable contact 9 are configured to reciprocate integrally with the drive shaft 7.
  • the relay drive circuit 2 has a transistor TR1 coupled to the exciting coil 6.
  • the transistor TR1 applies a voltage to the exciting coil 6 based on the drive signal input to the terminal SIG-1.
  • the welding detection circuit 3 has a fixed resistor R1 connected to the exciting coil 6 and a transistor TR2 connected to the fixed resistor R1.
  • the transistors TR1 and TR2 are coupled to the negative terminal of the power supply VCC, and the positive terminal of the power supply VCC is coupled to the terminal on the opposite side of the exciting coil 6 from the relay drive circuit 2.
  • the terminal SIG-2 is coupled to the transistor TR2.
  • a terminal SIG-3 is provided on the side of the exciting coil 6 of the fixed resistor R1.
  • a terminal SIG-4 is provided between the fixed resistor R1 and the transistor TR2.
  • a terminal SIG-5 is provided on the power supply VCC side of the exciting coil 6.
  • a diode D1 is coupled to both ends of the exciting coil 6.
  • the welding detection circuit 3 has a determination circuit 4.
  • the determination circuit 4 operates the operating voltage of the electromagnetic relay 5 according to the step input signal input to the terminal SIG-2, the excitation coil 6 and the fixed resistor R1 when the drive signal input to the terminal SIG-1 is OFF. Whether or not the movable contact 9 is welded is determined based on a transient response signal generated so as to correspond to the following voltages.
  • the transistor TR2 is not limited to a transistor, but may be a switch that operates on / off in response to an external input to the terminal SIG-2 such as an FET, a photocoupler, or a relay.
  • FIG. 3 is a waveform diagram showing the operation of the welding detection apparatus 1.
  • the drive signal to the terminal SIG-1 is made low.
  • a step input signal is input to the terminal SIG-2 coupled to the transistor TR2 of the welding detection circuit 3 to operate the transistor TR2.
  • a transient response signal based on the time constant of the exciting coil 6 is output from the terminal SIG-3 provided between the exciting coil 6 and the fixed resistor R1, as shown in FIG.
  • This transient response signal is stabilized at a voltage determined by the ratio of the voltage VL corresponding to the DC resistance RL of the exciting coil 6 and the voltage VR corresponding to the fixed resistance R1.
  • a condition for preventing the movable contact 9 of the electromagnetic relay 5 from turning on when the welding detection circuit 3 is driven is that the voltage VL corresponding to the DC resistance RL is equal to or lower than the operating voltage of the electromagnetic relay 5. Considering this condition, VL / VR is preferably 0.5 or less.
  • the VCE voltage of the transistor TR2 is output to the terminal SIG-4.
  • FIG. 4 is a diagram showing waveforms when the electromagnetic relay 5 is in a normal OFF state and when it is in a welded state.
  • the inductance of the exciting coil 6 varies depending on the position of the movable iron core 8 with respect to the exciting coil 6.
  • the time constant of the transient response signal also changes.
  • the transient response signal S1 is a transient response signal when the electromagnetic relay 5 is in a normally off state and the inductance of the exciting coil 6 is small.
  • the transient response signal S2 is a transient response signal when the electromagnetic relay 5 is welded and the inductance of the exciting coil 6 is large. As shown in FIG. 4, the transient response signals S1 and S2 have different time constants. Therefore, by measuring this transient response signal, the inductance of the exciting coil 6 can be detected, and the presence or absence of welding can be detected while keeping the OFF state of the movable contact 9 of the electromagnetic relay 5.
  • FIG. 5A is a waveform diagram for explaining a method for determining whether or not the movable contact 9 of the welding detection apparatus 1 is welded.
  • FIG. 5B is a waveform diagram for determining whether or not the movable contact 9 is welded. It is a wave form diagram for demonstrating another method.
  • the example shown in FIG. 5A is based on the voltage value of the transient response signal output to the terminal SIG-3 when a predetermined time T1 has elapsed after the step input signal is input to the terminal SIG-2. The presence or absence of welding of the movable contact 9 is determined.
  • the transient response signal S1a When the electromagnetic relay 5 is normally off and the inductance of the exciting coil 6 is small, the transient response signal S1a has a voltage value V1a when a predetermined time T1 elapses after the step input signal is input. Further, the voltage value of the transient response signal S2a when the electromagnetic relay 5 is in the welded state and the inductance of the exciting coil 6 is large when the predetermined time T1 has elapsed is V1b. Then, a threshold voltage for the presence or absence of welding is set between the voltage value V1a and the voltage value V1b, and the voltage value of the transient response signal after the elapse of time T1 is compared with the threshold voltage to determine whether or not the movable contact 9 is welded. Determine.
  • the elapsed time when the transient response signal S1b when the electromagnetic relay 5 is normally off and the inductance of the exciting coil 6 is small reaches the threshold voltage is T1b. Further, the transient response signal S2b when the electromagnetic relay 5 is in the welded state and the inductance of the exciting coil 6 is large is the elapsed time T2b when the threshold voltage is reached.
  • a threshold time is set between the elapsed time T1b and the elapsed time T2b, and whether or not the movable contact 9 is welded is determined based on the threshold time.
  • FIG. 6A is a diagram showing the relationship between the inductance L and DC resistance RL of the exciting coil 6 of the electromagnetic relay 5 and the fixed resistance R1 provided in the welding detection circuit 3, and FIG. It is a wave form diagram which shows the relationship between the voltage VRL of a fixed resistance value and the said DC resistance value, and the drive voltage VR of the electromagnetic relay 5.
  • FIG. 7A is a waveform diagram for explaining a threshold setting method in the method for determining whether or not the movable contact 9 is welded
  • FIG. 7B is a diagram showing an actual measurement result based on the threshold. is there.
  • FIG. 8A is a waveform diagram for explaining a method of setting a determination reference value in another method of determining whether or not the movable contact 9 is welded.
  • FIG. 8B is based on the determination reference value. It is a figure which shows a measurement result.
  • the normal value of the inductance measured in advance is LOK
  • the value of the welding abnormal state is LNG
  • the intermediate value ((LOK + LNG) / 2) is Lmid.
  • DC resistance of coil RL 35 ⁇
  • Fixed resistance R1 105 ⁇
  • LOK 400 mH of the normal state of the inductance measured in advance
  • Inductance welding abnormal value LNG 900 mH measured in advance
  • t 3.34 msec It becomes.
  • the presence or absence of welding of the movable contact 9 of the electromagnetic relay 5 could be detected.
  • the elapsed time that elapses until reaching) was measured.
  • the criterion value T2th was 3.34 msec.
  • the elapsed time T1b when the electromagnetic relay 5 was in the normal OFF state was 2.1 msec.
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of the welding detection apparatus 1a according to the second embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same components as those described above. Therefore, detailed description of these components will not be repeated.
  • the welding detection device 1a includes a relay drive circuit 2a for driving four electromagnetic relays 5 arranged in parallel to each other, and a welding detection circuit 3a for detecting the welding of the electromagnetic relays 5 respectively. Yes.
  • a diode D1, a diode D2, a diode D3, and a diode D4 are coupled to both ends of the exciting coils 6 of the four electromagnetic relays 5, respectively.
  • the relay drive circuit 2a includes a transistor TR1 for driving one of the four electromagnetic relays 5, a transistor TR2 for driving the other one of the four electromagnetic relays 5, and four The transistor TR3 for driving another one of the electromagnetic relays 5 and the transistor TR4 for driving another one of the four electromagnetic relays 5 are provided.
  • a terminal SIG-1 is connected to the transistor TR1, and a terminal SIG-2 is connected to the transistor TR2.
  • a terminal SIG-3 is connected to the transistor TR3, and a terminal SIG-4 is connected to the transistor TR4.
  • the welding detection circuit 3a includes a fixed resistor R1 connected to one of the four electromagnetic relays 5, a fixed resistor R2 connected to the other one of the four electromagnetic relays 5, and four pieces.
  • R3 and R4 each have an electromagnetic relay 5 and a transistor TR5 connected to one end on the opposite side.
  • a terminal SIG-5 is connected to the transistor TR5.
  • a terminal SIG-6 is connected to one end of the fixed resistor R1 on the electromagnetic relay 5 side, and a terminal SIG-7 is connected to one end of the fixed resistor R2 on the electromagnetic relay 5 side.
  • a terminal SIG-8 is connected to one end of the fixed resistor R3 on the electromagnetic relay 5 side, and a terminal SIG-9 is connected to one end of the fixed resistor R4 on the electromagnetic relay 5 side.
  • the number of transistors provided in the welding detection circuit 3a may be only one transistor TR5 in common with the fixed resistors R1 to R4, and four transistors are provided corresponding to each of the fixed resistors R1 to R4. There is no need. Therefore, in the configuration in which the welding of the plurality of electromagnetic relays 5 is detected, the number of transistors provided in the welding detection circuit can be reduced.
  • the transistor TR5 is not limited to a transistor, but may be a switch that can be turned on / off in response to an external input to the terminal SIG-5 such as an FET, a photocoupler, or a relay.
  • a movable iron core is disposed at one end of a drive shaft provided to be reciprocally movable in the central axis direction of the exciting coil, and a movable contact is disposed at the other end of the drive shaft.
  • An electromagnetic relay welding detection device configured to reciprocate integrally with the movable iron core and the movable contact, and a drive circuit for applying a voltage to the excitation coil based on on / off of a drive signal;
  • a welding detection circuit connected in parallel to the drive circuit with respect to the excitation coil in order to detect welding of the movable contact, and the welding detection circuit is provided with a fixed resistor connected to the excitation coil;
  • the welding detection circuit is generated to correspond to a voltage equal to or lower than the operating voltage of the electromagnetic relay according to a step input signal, the excitation coil, and the fixed resistance when the drive signal is off. Based on the transient response signal, and having a determination circuit for determining whether the welding of the movable contact.
  • the determination circuit welds the movable contact based on a voltage value of the transient response signal when a predetermined time has elapsed after the step input signal is input. It is preferable to determine the presence or absence.
  • the inductance of the exciting coil can be measured with a simple configuration.
  • the determination circuit determines whether the movable contact of the movable contact is based on a time from when the step input signal is input until a voltage value of the transient response signal exceeds a threshold voltage. It is preferable to determine the presence or absence of welding.
  • the inductance of the exciting coil can be measured with a simple configuration.
  • a first movable iron core is disposed at one end of a first drive shaft provided to be reciprocally movable in a central axis direction of a first excitation coil, and the first drive
  • a first electromagnetic relay configured to arrange a first movable contact at the other end of the shaft so that the first movable iron core and the first movable contact reciprocally move together, and a central axis of the second excitation coil
  • a second movable iron core disposed at one end of a second drive shaft provided so as to be capable of reciprocating in a direction, a second movable contact disposed at the other end of the second drive shaft, and the second movable iron core
  • a welding detection device with a second electromagnetic relay configured to reciprocate integrally with the second movable contact, applying a voltage to the first excitation coil based on on / off of a first drive signal,
  • a welding detection circuit connected to
  • a first fixed resistor and a second fixed resistor connected to the second exciting coil, and the welding detection circuit is configured to detect a step input signal and the first fixed signal when the first drive signal is off. Whether or not the first movable contact is welded based on a first transient response signal generated so as to correspond to a voltage equal to or lower than the operating voltage of the first electromagnetic relay according to one excitation coil and the first fixed resistor
  • the first determination circuit for determining the second electromagnetic relay is less than the operating voltage of the second electromagnetic relay according to the step input signal, the second excitation coil, and the second fixed resistance. Generated to correspond to the voltage That based on the second transient response signal, and having a second determination circuit for determining the presence or absence of welding of the second movable contact.
  • a movable iron core is disposed at one end of a drive shaft provided to be reciprocally movable in the central axis direction of the exciting coil, and a movable contact is disposed at the other end of the drive shaft.
  • the movable iron core and the movable contact are integrally reciprocated, and a voltage is applied to the excitation coil by a drive circuit based on on / off of a drive signal,
  • the welding detection circuit connected in parallel to the drive circuit with respect to the excitation coil detects welding of the movable contact, and the welding detection circuit is provided with a fixed resistor connected to the excitation coil.
  • the presence or absence of welding of the movable contact is determined based on the voltage value of the transient response signal when a predetermined time elapses after the step input signal is input. It is preferable.
  • the presence or absence of welding of the movable contact is determined based on the time from when the step input signal is input until the voltage value of the transient response signal exceeds a threshold voltage. It is preferable to do.
  • a first movable iron core is disposed at one end of a first drive shaft provided so as to be capable of reciprocating in the central axis direction of the first excitation coil.
  • a first electromagnetic contact configured to dispose a first movable contact at the other end so that the first movable iron core and the first movable contact reciprocate together; and in the direction of the central axis of the second excitation coil
  • a second movable iron core is disposed at one end of a second drive shaft provided so as to be capable of reciprocating movement, and a second movable contact is disposed at the other end of the second drive shaft.
  • a welding detection method with a second electromagnetic relay configured to reciprocate integrally with two movable contacts, wherein a voltage is applied to the first excitation coil based on on / off of a first drive signal, and second drive A voltage is applied to the second exciting coil based on on / off of the signal, and the first and second A welding detection circuit connected to the magnetic coil detects welding of the first and second movable contacts, and the welding detection circuit includes a first fixed resistor connected to the first exciting coil, and A second fixed resistor connected to the second excitation coil is provided, and when the first drive signal is off, depending on the step input signal, the first excitation coil, and the first fixed resistor, Whether or not the first movable contact is welded is determined based on a first transient response signal generated so as to correspond to a voltage equal to or lower than the operating voltage of the first electromagnetic relay, and when the second drive signal is off , Based on a second transient response signal generated to correspond to a voltage equal to or lower than an operating voltage of the second electromagnetic relay according to the
  • a movable iron core is disposed at one end of a drive shaft provided so as to be capable of reciprocating in the central axis direction of the excitation coil, and a movable contact is disposed at the other end of the drive shaft.

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Abstract

 溶着検出装置(1)に設けられた溶着検出回路(3)は、駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と励磁コイル(6)と固定抵抗(R1)とに応じて電磁継電器(5)の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、可動接点(9)の溶着の有無を判定する判定回路(4)を有する。

Description

電磁継電器の溶着検出装置および電磁継電器の溶着検出方法
 本発明は、励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた駆動軸の一端に可動鉄芯を配置し、駆動軸の他端に可動接点を配置して、可動鉄芯と可動接点とが一体に往復移動するように構成した電磁継電器における可動接点の溶着の有無を検出する溶着検出装置に関する。
 電磁継電器の接点がオンしたときにアークが発生して接点が溶着し、電源をオフしても接点がオンした状態のままになる不具合が発生する。このような電磁継電器の接点の溶着を検出するために、接点をオンオフさせる電流をコイルに流して、実際の接点のオンオフを確認することにより接点の溶着を検出する構成が知られている。
 しかしながら、接点をオンさせずに、即ち、電磁継電器の接点のオフ状態をキープしたままで溶着の有無を検出したいという要望が強い。
 このような電磁継電器の接点のオフ状態をキープしたままで溶着の有無を検出する従来の構成を説明する。図10は、従来の溶着検出装置を説明するための回路図である。この溶着検出装置は、複数の電池ユニット92を直列に接続しているバッテリ91と、バッテリ91のプラス側およびマイナス側の出力に直列に接続されて負荷40に電力を供給するコンタクタ93と、コンタクタ93のオンオフを制御する制御回路94と、コンタクタ93の接点80の溶着を検出する溶着検出回路95とを備える。
 コンタクタ93は、バッテリ91のプラス側に接続している正極側のコンタクタ93Aと、負極側の出力に接続しているコンタクタ93Bとを有する。負荷40は、DC/ACインバータ42を介して接続されるモータ43と発電機44とであって、DC/ACインバータ42の一次側には大容量のコンデンサ41を有している。
 正極側のコンタクタ93Aは、バッテリ91の正極側と正極の出力端子99との間に接続され、負極側のコンタクタ93Bは、バッテリ91の負極側と負極の出力端子99との間に接続される。正極側のコンタクタ93Aと負極側のコンタクタ93Bとは、接点80のオンオフを制御する励磁コイル81を有する。正極側のコンタクタ93Aと負極側のコンタクタ93Bとは、各々独立に制御できるように、各々が励磁コイル81を有するリレーである。正極側のコンタクタ93Aと負極側のコンタクタ93Bとは、励磁コイル81に通電する状態で接点80をオン、通電を停止してオフに切り換えられる。
 電源装置は、イグニッションスイッチがオンに切り換えられると、正極側のコンタクタ93Aをオフに保持して、負極側のコンタクタ93Bをオンに切り換え、この状態で、正極側のコンタクタ93Aと並列に接続しているプリチャージ回路96でコンデンサ41をプリチャージする。コンデンサ41がプリチャージされた後、正極側のコンタクタ93Aをオフからオンに切り換えて、走行用バッテリ91を負荷40に接続する。その後、プリチャージ回路96のプリチャージコンタクタ98をオフに切り換える。
 プリチャージ回路96は、プリチャージ抵抗97とプリチャージコンタクタ98の直列回路で、正極側のコンタクタ93Aと並列に接続される。プリチャージコンタクタ98は、正極側のコンタクタ93Aをオンに切り換える前にオンに切り換えられて、走行用バッテリ91でコンデンサ41を充電する。プリチャージ抵抗97は、走行用バッテリ91がコンデンサ41を充電する電流を制限する。プリチャージ回路96は、プリチャージ抵抗97で充電電流を制限しながらコンデンサ41を充電する。
 車両のイグニッションスイッチがオフに切り換えられると、制御回路94はコンタクタ93をオフに切り換える。制御回路94は、正極側のコンタクタ93Aと負極側のコンタクタ93Bの励磁コイル81の通電を遮断して、すなわち励磁コイル81を非通電状態として、オフに切り換える。励磁コイル81が非通電状態となるコンタクタ93は、正常に動作する状態においては、オフに切り換えられる。ただ、接点80が溶着されるコンタクタ93は、励磁コイル81の非通電状態において、接点80をオフに切り換えられず、オン状態に保持される。
 制御回路94が励磁コイル81を非通電状態とする状態で、コンタクタ93がオフに切り換えられたかどうか、すなわち、コンタクタ93の接点80が溶着しているかどうかは、溶着検出回路95により検出される。溶着検出回路95は、励磁コイル81のインダクタンスを検出して、インダクタンスの値でコンタクタ93の溶着を検出する。
 図11の(a)は溶着の有無が検出されるコンタクタ93のオン状態(溶着状態)を示す断面図であり、図11の(b)はコンタクタ93のオフ状態を示す断面図である。
 コンタクタ93の接点80は、図11の(a)および図11の(b)に示すように、励磁コイル81で往復運動される。したがって、接点80の位置はプランジャー82の位置を特定する。ここで、図11の(a)は、コンタクタ93の接点80のオン状態を示しており、これは接点80の溶着時と同じ状態である。また、図11の(b)は、コンタクタ93の接点80のオフ状態を示している。プランジャー82の位置は、励磁コイル81のインダクタンスを変化させる。それは、プランジャー82が励磁コイル81の内部に挿通されて、その位置が変化するからである。また、励磁コイル81がプランジャー82を吸着するコンタクタ93にあっては、励磁コイル81に吸着されるプランジャー82が励磁コイル81の磁気抵抗を小さくしてインダクタンスを大きくする。図11の(a)のコンタクタ93は、励磁コイル81の通電状態において、励磁コイル81のインダクタンスが大きくなる。プランジャー82が励磁コイル81に深く挿入されるからである。図11の(b)に示すように、励磁コイル81の非通電状態においては、励磁コイル81のインダクタンスは小さくなる。プランジャー82が励磁コイル81からバネ83で押し出されるからである。
 したがって、溶着検出回路95は励磁コイル81のインダクタンスを検出して、プランジャー82の位置、すなわち接点80の位置を検出できる。励磁コイル81のインダクタンスが大きいと、プランジャー82は接点80をオンとする位置にあり、励磁コイル81のインダクタンスが小さいと、接点80をオフにする位置にあるからである。
 このことから、溶着検出回路95は励磁コイル81のインダクタンスを検出し、インダクタンスの値からプランジャー82の位置、すなわち接点80のオン位置とオフ位置を検出できる。励磁コイル81の非通電状態において、インダクタンスが大きいと、接点80がオン位置にある溶着と判定する。励磁コイル81の非通電状態においては、インダクタンスが小さくなるからである。
 図10の電源装置の溶着検出回路95の構成を図12に示し、さらに図12の溶着検出回路95がインダクタンスを検出する動作原理を図13に示す。この溶着検出回路95は、コンタクタ93の励磁コイル81と直列に接続されるコンデンサ84と、このコンデンサ84と励磁コイル81との直列回路にインダクタンスの検出電圧を供給する交流電源85とを備える。この溶着検出回路95は、交流電源85が励磁コイル81とコンデンサ84の直列回路に交流電源を供給する状態で、励磁コイル81の両端に誘導される電圧を検出してインダクタンスを検出する。
 励磁コイル81に誘導される電圧は、インダクタンスに比例して大きくなる。したがって、励磁コイル81の誘導電圧を差動アンプ86で検出して判別回路87に入力してインダクタンスを検出することができる。前述したように、接点80をオンとする励磁コイル81のインダクタンスは、接点80をオフとする励磁コイル81のインダクタンスよりも大きくなる。したがって、差動アンプ86が検出する励磁コイル81の誘導電圧は、接点80をオンとする状態では、接点80をオフとする状態よりも高くなる。このことから、判別回路87は、差動アンプ86から入力される誘導電圧を設定電圧に比較し、設定電圧よりも高いと接点80がオン、設定電圧よりも低いと接点80がオフと判定できる。
日本国公開特許公報「特開2008-219973号(2008年9月18日公開)」
 しかしながら、図10~図13に示す構成では、溶着検出回路95を駆動するためには、制御回路94を励磁コイル81から切り離すためのスイッチ70を設ける必要がある。このため、回路が大型化し、スイッチ等の部品が増えるという問題が生じる。
 本発明の目的は、簡単な構成により、励磁コイルのインダクタンスを検出して可動接点の溶着の有無を判定することができる電磁継電器の溶着検出装置を提供することにある。
 上記の課題を解決するために、本発明に係る電磁継電器の溶着検出装置は、励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた駆動軸の一端に可動鉄芯を配置し、前記駆動軸の他端に可動接点を配置して、前記可動鉄芯と前記可動接点とが一体に往復移動するように構成した電磁継電器の溶着検出装置であって、駆動信号のオンオフに基づいて前記励磁コイルに電圧を印加する駆動回路と、前記可動接点の溶着を検出するために前記励磁コイルに対して前記駆動回路と並列に接続された溶着検出回路とを備え、前記溶着検出回路には、前記励磁コイルに接続された固定抵抗が設けられており、前記溶着検出回路は、前記駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記励磁コイルと前記固定抵抗とに応じて前記電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する判定回路を有することを特徴とする。
 本発明に係る他の電磁継電器の溶着検出装置は、第1励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第1駆動軸の一端に第1可動鉄芯を配置し、前記第1駆動軸の他端に第1可動接点を配置して、前記第1可動鉄芯と前記第1可動接点とが一体に往復移動するように構成した第1電磁継電器と、第2励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第2駆動軸の一端に第2可動鉄芯を配置し、前記第2駆動軸の他端に第2可動接点を配置して、前記第2可動鉄芯と前記第2可動接点とが一体に往復移動するように構成した第2電磁継電器との溶着検出装置であって、第1駆動信号のオンオフに基づいて前記第1励磁コイルに電圧を印加し、第2駆動信号のオンオフに基づいて前記第2励磁コイルに電圧を印加する駆動回路と、前記第1および第2可動接点の溶着を検出するために前記第1および第2励磁コイルに対して接続された溶着検出回路とを備え、前記溶着検出回路には、前記第1励磁コイルに接続された第1固定抵抗と、前記第2励磁コイルに接続された第2固定抵抗とが設けられており、前記溶着検出回路は、前記第1駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記第1励磁コイルと前記第1固定抵抗とに応じて前記第1電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第1過渡応答信号に基づいて、前記第1可動接点の溶着の有無を判定する第1判定回路と、前記第2駆動信号がオフのときに、前記ステップ入力信号と前記第2励磁コイルと前記第2固定抵抗とに応じて前記第2電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第2過渡応答信号に基づいて、前記第2可動接点の溶着の有無を判定する第2判定回路とを有することを特徴とする。
 本発明に係る電磁継電器の溶着検出方法は、励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた駆動軸の一端に可動鉄芯を配置し、前記駆動軸の他端に可動接点を配置して、前記可動鉄芯と前記可動接点とが一体に往復移動するように構成した電磁継電器の溶着検出方法であって、駆動信号のオンオフに基づいて駆動回路により前記励磁コイルに電圧を印加し、前記励磁コイルに対して前記駆動回路と並列に接続された溶着検出回路により、前記可動接点の溶着を検出し、前記溶着検出回路には、前記励磁コイルに接続された固定抵抗が設けられており、前記駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記励磁コイルと前記固定抵抗とに応じて前記電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定することを特徴とする。
 本発明に係る電磁継電器の溶着検出方法は、第1励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第1駆動軸の一端に第1可動鉄芯を配置し、前記第1駆動軸の他端に第1可動接点を配置して、前記第1可動鉄芯と前記第1可動接点とが一体に往復移動するように構成した第1電磁継電器と、第2励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第2駆動軸の一端に第2可動鉄芯を配置し、前記第2駆動軸の他端に第2可動接点を配置して、前記第2可動鉄芯と前記第2可動接点とが一体に往復移動するように構成した第2電磁継電器との溶着検出方法であって、第1駆動信号のオンオフに基づいて前記第1励磁コイルに電圧を印加し、第2駆動信号のオンオフに基づいて前記第2励磁コイルに電圧を印加し、前記第1および第2励磁コイルに対して接続された溶着検出回路により、前記第1および第2可動接点の溶着を検出し、前記溶着検出回路には、前記第1励磁コイルに接続された第1固定抵抗と、前記第2励磁コイルに接続された第2固定抵抗とが設けられており、前記第1駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記第1励磁コイルと前記第1固定抵抗とに応じて前記第1電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第1過渡応答信号に基づいて、前記第1可動接点の溶着の有無を判定し、前記第2駆動信号がオフのときに、前記ステップ入力信号と前記第2励磁コイルと前記第2固定抵抗とに応じて前記第2電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第2過渡応答信号に基づいて、前記第2可動接点の溶着の有無を判定することを特徴とする。
 本発明に係る電磁継電器の溶着検出装置は、前記駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記励磁コイルと前記固定抵抗とに応じて前記電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する。このため、励磁コイルのインダクタンスを検出して可動接点の溶着の有無を判定しようとする場合に、従来の構成のように、発振回路のような大掛かりな構成が不要になり、固定抵抗のみの簡単な構成により、励磁コイルのインダクタンスを検出して可動接点の溶着の有無を判定することができる。
実施の形態1に係る溶着検出装置の構成を示す回路図である。 (a)は上記溶着検出装置により溶着の有無が検出される電磁継電器の正常オフ状態を示す断面図であり、(b)は上記電磁継電器の溶着状態を示す断面図である。 上記溶着検出装置の動作を示す波形図である。 上記電磁継電器が正常オフ状態である場合と溶着状態である場合との波形を示す図である。 (a)は上記溶着検出装置の可動接点の溶着の有無を判定する方法を説明するための波形図であり、(b)は上記可動接点の溶着の有無を判定する他の方法を説明するための波形図である。 (a)は上記電磁継電器のコイルのインダクタンスおよび直流抵抗と上記溶着検出装置に設けられた固定抵抗との関係を示す図であり、(b)は上記固定抵抗値および上記直流抵抗値と上記電磁継電器の駆動電圧との関係を示す波形図である。 (a)は上記可動接点の溶着の有無を判定する方法における閾値の設定方法を説明するための波形図であり、(b)は上記閾値に基づく実測結果を示す図である。 (a)は上記可動接点の溶着の有無を判定する他の方法における判定基準値の設定方法を説明するための波形図であり、(b)は上記判定基準値に基づく実測結果を示す図である。 実施の形態2に係る溶着検出装置の構成を示す回路図である。 従来の溶着検出装置を説明するための回路図である。 (a)は上記溶着検出装置により溶着の有無が検出される電磁継電器のオン状態(溶着状態)を示す断面図であり、(b)は上記電磁継電器のオフ状態を示す断面図である。 上記溶着検出装置に設けられた溶着検出回路の内部構成を示す回路図である。 上記溶着検出回路の動作原理を示す図である。
 以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
 (実施の形態1)
 (溶着検出装置1の構成)
 図1は、実施の形態1に係る溶着検出装置1の構成を示す回路図である。溶着検出装置1は、電磁継電器5を駆動するためのリレー駆動回路2と、電磁継電器5の溶着を検出するための溶着検出回路3とを備えている。
 図2の(a)は電磁継電器5の正常オフ状態を示す断面図であり、図2の(b)は電磁継電器5の溶着状態を示す断面図である。電磁継電器5は、断面略コ字状のヨーク11とヨーク11の両端部に架け渡したヨーク12との間に設けられた励磁コイル6を備えている。ヨーク12には、固定鉄芯13が励磁コイル6の内側に突出するように設けられている。
 励磁コイル6の中心軸方向に沿って駆動軸7が固定鉄芯13およびヨーク12を貫通して往復移動可能に設けられている。駆動軸7の一端には可動鉄芯8が結合されている。可動鉄芯8と固定鉄芯13との間には復帰用コイルバネ16が設けられている。
 駆動軸7の他端には、鍔部18が設けられ、さらに可動接点9が駆動軸7と直交するように設けられている。詳しくは、可動接点9は、駆動軸7に取り付けられた一対の座金14の間に、圧縮バネ19とともに設置されている。下側(図2基準)に設置される座金14はEリング15により駆動軸7に固定されている。可動接点9は、圧縮バネ19により、可動接点9の上面が上側(図2基準)の座金14の底面に当接され、上記上側の座金14の上面が鍔部18の底面に当接されることによって、駆動軸7に固定されている。電磁継電器5には、可動接点9を覆うように設けられたカバー17と、可動接点9と対向するようにカバー17に取り付けられた一対の固定接点10とが設けられている。可動鉄芯8と可動接点9とは、駆動軸7と一体に往復移動するように構成されている。
 再び図1を参照すると、リレー駆動回路2は、励磁コイル6に結合されたトランジスタTR1を有している。トランジスタTR1は、端子SIG-1に入力される駆動信号に基づいて、励磁コイル6に電圧を印加する。
 溶着検出回路3は、励磁コイル6に接続された固定抵抗R1と、固定抵抗R1に接続されたトランジスタTR2とを有している。
 トランジスタTR1・TR2は、電源VCCの負極側端子に結合されており、電源VCCの正極側端子は、励磁コイル6のリレー駆動回路2と反対側の端子に結合されている。
 トランジスタTR2には端子SIG-2が結合されている。固定抵抗R1の励磁コイル6側には端子SIG-3が設けられている。固定抵抗R1とトランジスタTR2との間には端子SIG-4が設けられている。励磁コイル6の電源VCC側には端子SIG-5が設けられている。励磁コイル6の両端には、ダイオードD1が結合されている。
 溶着検出回路3は、判定回路4を有している。判定回路4は、端子SIG-1に入力される駆動信号がオフのときに、端子SIG-2に入力されるステップ入力信号と励磁コイル6と固定抵抗R1とに応じて電磁継電器5の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、可動接点9の溶着の有無を判定する。
 なお、トランジスタTR2は、トランジスタに限ることなく、FET、フォトカプラ、リレー等の端子SIG-2への外部からの入力に対応してオン・オフ動作する開閉器であればよい。
 (溶着検出装置1の動作)
 図3は、溶着検出装置1の動作を示す波形図である。まず、リレー駆動回路2をオフにするために、端子SIG-1への駆動信号をローにする。そして、溶着検出回路3のトランジスタTR2に結合された端子SIG-2にステップ入力信号を入力してトランジスタTR2を動作させる。すると、励磁コイル6と固定抵抗R1との間に設けられた端子SIG-3から、図3に示すように、励磁コイル6の時定数による過渡応答信号が出力される。
 この過渡応答信号は、励磁コイル6の直流抵抗RLに対応する電圧VLと固定抵抗R1に対応する電圧VRとの比によって決定する電圧で安定する。溶着検出回路3を駆動するときに、電磁継電器5の可動接点9がオンしないための条件は、直流抵抗RLに対応する電圧VLが、電磁継電器5の動作電圧以下であることである。この条件を考慮すると、VL/VRは0.5以下であることが好ましい。端子SIG-4にはトランジスタTR2のVCE電圧が出力される。
 図4は、電磁継電器5が正常オフ状態である場合と溶着状態である場合との波形を示す図である。可動鉄芯8の励磁コイル6に対する位置によって、励磁コイル6のインダクタンスが変化する。励磁コイル6のインダクタンスが変化すると、過渡応答信号の時定数も変化する。
 過渡応答信号S1は、電磁継電器5が正常オフ状態であり、励磁コイル6のインダクタンスが小さい場合の過渡応答信号である。過渡応答信号S2は、電磁継電器5が溶着状態であり、励磁コイル6のインダクタンスが大きい場合の過渡応答信号である。図4に示すように、この過渡応答信号S1・S2は時定数が互いに異なっている。したがって、この過渡応答信号を計測することにより、励磁コイル6のインダクタンスを検出することができ、電磁継電器5の可動接点9のオフ状態をキープしたままで溶着の有無を検出することができる。
 図5の(a)は溶着検出装置1の可動接点9の溶着の有無を判定する方法を説明するための波形図であり、図5の(b)は可動接点9の溶着の有無を判定する他の方法を説明するための波形図である。
 図5の(a)に示す例は、端子SIG-2にステップ入力信号が入力されてから、所定時間T1が経過したときに端子SIG-3に出力される過渡応答信号の電圧値に基づいて、可動接点9の溶着の有無を判定する。
 電磁継電器5が正常オフ状態であり、励磁コイル6のインダクタンスが小さい場合の過渡応答信号S1aが、ステップ入力信号が入力されてから所定時間T1が経過したときに有する電圧値をV1aとする。また、電磁継電器5が溶着状態であり、励磁コイル6のインダクタンスが大きい場合の過渡応答信号S2aが、所定時間T1が経過したときに有する電圧値をV1bとする。そして、電圧値V1aと電圧値V1bとの間に溶着有無の閾値電圧を設定し、時間T1経過後の過渡応答信号の電圧値と上記閾値電圧とを比較して、可動接点9の溶着の有無を判定する。
 図5の(b)に示す例は、端子SIG-2にステップ入力信号が入力されてから、過渡応答信号の電圧値が閾値電圧を超えるまでの時間に基づいて、可動接点9の溶着の有無を判定する。
 電磁継電器5が正常オフ状態であり、励磁コイル6のインダクタンスが小さい場合の過渡応答信号S1bが、閾値電圧に到達したときの経過時間をT1bとする。また、電磁継電器5が溶着状態であり、励磁コイル6のインダクタンスが大きい場合の過渡応答信号S2bが、閾値電圧に到達したときの経過時間T2bとする。経過時間T1bと経過時間T2bとの間に閾値時間を設定し、この閾値時間に基づいて、可動接点9の溶着の有無を判定する。
 図6の(a)は電磁継電器5の励磁コイル6のインダクタンスLおよび直流抵抗RLと溶着検出回路3に設けられた固定抵抗R1との関係を示す図であり、図6の(b)は上記固定抵抗値および上記直流抵抗値の電圧VRLと電磁継電器5の駆動電圧VRとの関係を示す波形図である。図7の(a)は可動接点9の溶着の有無を判定する方法における閾値の設定方法を説明するための波形図であり、図7の(b)は上記閾値に基づく実測結果を示す図である。図8の(a)は可動接点9の溶着の有無を判定する他の方法における判定基準値の設定方法を説明するための波形図であり、図8の(b)は上記判定基準値に基づく実測結果を示す図である。
 次に閾値電圧の設定方法を説明する。固定抵抗R1は、励磁コイル6の直流抵抗RLの2倍以上4倍以下に設定する。仮に、固定抵抗R1を直流抵抗RLの3倍としたときには(R1=3×RL)、電圧VRmax≒(3/4)×VCCとなる。閾値電圧の目安は、(1/2)×VRmax(≒(3/8)×VCC)である。この値の周辺が最も変化の差が大きくなるからである。
 予め測定しておいたインダクタンスの正常状態の値をLOKとし、溶着異常状態の値をLNGとし、この中間の値((LOK+LNG)/2)をLmidとする。
 閾値電圧Vref=(3/8)×VCCであり、過渡応答信号電圧VRの時間変化は、VR=R1/(RL+R1)×VCC×(1-exp(-(RL+R1)×t/Lmid))、
であるから、Vref=VRとなるには、
t=(ln(1-R1/(RL+R1)×(3/8)×Lmid))/(-(RL+R1))、
となる。
 一例として、
コイルの直流抵抗RL=35Ω、
固定抵抗R1=105Ω、
予め測定しておいたインダクタンスの正常状態の値LOK=400mH、
予め測定しておいたインダクタンスの溶着異常状態の値LNG=900mH、
とすると、
t=3.34msec
となる。
 図7の(a)および図7の(b)を参照すると、所定時間T1=3.34msecとし、
コイルの直流抵抗RL=35Ω、
固定抵抗R1=105Ω、
電源電圧=12V、
の条件により、端子SIG-2にステップ入力が入力されてから3.34msec後の過渡応答信号電圧VRを測定した。判定基準値V1thは4.5V(=3/8VCC)であった。
 電磁継電器5が正常オフ状態であるときの過渡応答信号電圧VR=6.0Vであり、電磁継電器5が溶着状態であるときの過渡応答信号電圧VR=3.5Vであり、判定基準値V1thにより電磁継電器5の可動接点9の溶着の有無を検出することができた。
 図8の(a)および図8の(b)を参照すると、端子SIG-2にステップ入力が入力されてから、過渡応答信号電圧VRが閾値電圧=4.5V(=(3/8)VCC)に到達するまでに経過する経過時間を測定した。判定基準値T2thは3.34msecであった。電磁継電器5が正常オフ状態であるときの経過時間T1bは2.1msecであった。そして、電磁継電器5が溶着状態であるときの経過時間T2bは4.7msecであった。このように、判定基準値T2th=3.34msecにより、電磁継電器5の可動接点9の溶着の有無を検出することができた。
 (実施の形態2)
 (溶着検出装置1a)
 図9は、実施の形態2に係る溶着検出装置1aの構成を示す回路図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。したがって、これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
 溶着検出装置1aは、互いに並列に配置された4個の電磁継電器5をそれぞれ駆動するためのリレー駆動回路2aと、電磁継電器5のそれぞれの溶着を検出するための溶着検出回路3aとを備えている。また、上記4個の電磁継電器5の励磁コイル6の両端には、それぞれ、ダイオードD1、ダイオードD2、ダイオードD3およびダイオードD4が結合されている。
 リレー駆動回路2aは、4個の電磁継電器5のうちの一つを駆動するためのトランジスタTR1と、4個の電磁継電器5のうちの他の一つを駆動するためのトランジスタTR2と、4個の電磁継電器5のうちのさらに他の一つを駆動するためのトランジスタTR3と、4個の電磁継電器5のうちのさらに他の一つを駆動するためのトランジスタTR4とを有している。トランジスタTR1には端子SIG-1が接続され、トランジスタTR2には端子SIG-2が接続されている。トランジスタTR3には端子SIG-3が接続され、トランジスタTR4には端子SIG-4が接続されている。
 溶着検出回路3aは、4個の電磁継電器5のうちの一つに接続された固定抵抗R1と、4個の電磁継電器5のうちの他の一つに接続された固定抵抗R2と、4個の電磁継電器5のうちのさらに他の一つに接続された固定抵抗R3と、4個の電磁継電器5のうちのさらに他の一つに接続された固定抵抗R4と、固定抵抗R1・R2・R3・R4のそれぞれの電磁継電器5と反対側の一端に接続されたトランジスタTR5とを有している。トランジスタTR5には端子SIG-5が接続されている。固定抵抗R1の電磁継電器5側の一端には、端子SIG-6が接続され、固定抵抗R2の電磁継電器5側の一端には、端子SIG-7が接続されている。固定抵抗R3の電磁継電器5側の一端には、端子SIG-8が接続され、固定抵抗R4の電磁継電器5側の一端には、端子SIG-9が接続されている。
 上記のように構成すると、溶着検出回路3aに設けるトランジスタは、固定抵抗R1~R4に共通してトランジスタTR5を1個のみ設ければよく、固定抵抗R1~R4のそれぞれに対応して4個設ける必要がない。したがって、複数個の電磁継電器5の溶着を検出する構成では、溶着検出回路に設けるトランジスタの個数を減らすことができる。
 なお、トランジスタTR5は、トランジスタに限ることなく、FET、フォトカプラ、リレー等の端子SIG-5への外部からの入力に対応してオン・オフ動作する開閉器であればよい。
 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
 本発明に係る電磁継電器の溶着検出装置は、励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた駆動軸の一端に可動鉄芯を配置し、前記駆動軸の他端に可動接点を配置して、前記可動鉄芯と前記可動接点とが一体に往復移動するように構成した電磁継電器の溶着検出装置であって、駆動信号のオンオフに基づいて前記励磁コイルに電圧を印加する駆動回路と、前記可動接点の溶着を検出するために前記励磁コイルに対して前記駆動回路と並列に接続された溶着検出回路とを備え、前記溶着検出回路には、前記励磁コイルに接続された固定抵抗が設けられており、前記溶着検出回路は、前記駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記励磁コイルと前記固定抵抗とに応じて前記電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する判定回路を有することを特徴とする。
 この特徴により、前記駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記励磁コイルと前記固定抵抗とに応じて前記電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する。このため、励磁コイルのインダクタンスを検出して可動接点の溶着の有無を判定しようとする場合に、従来の構成のように、発振回路のような大掛かりな構成が不要になり、固定抵抗のみの簡単な構成により、励磁コイルのインダクタンスを検出して可動接点の溶着の有無を判定することができる。
 本発明に係る電磁継電器の溶着検出装置では、前記判定回路は、前記ステップ入力信号が入力されてから、所定時間が経過したときの前記過渡応答信号の電圧値に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定することが好ましい。
 上記構成によれば、簡単な構成で、励磁コイルのインダクタンスを計測することができる。
 本発明に係る電磁継電器の溶着検出装置では、前記判定回路は、前記ステップ入力信号が入力されてから、前記過渡応答信号の電圧値が閾値電圧を超えるまでの時間に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定することが好ましい。
 上記構成によれば、簡単な構成で、励磁コイルのインダクタンスを計測することができる。
 本発明に係る他の電磁継電器の溶着検出装置は、第1励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第1駆動軸の一端に第1可動鉄芯を配置し、前記第1駆動軸の他端に第1可動接点を配置して、前記第1可動鉄芯と前記第1可動接点とが一体に往復移動するように構成した第1電磁継電器と、第2励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第2駆動軸の一端に第2可動鉄芯を配置し、前記第2駆動軸の他端に第2可動接点を配置して、前記第2可動鉄芯と前記第2可動接点とが一体に往復移動するように構成した第2電磁継電器との溶着検出装置であって、第1駆動信号のオンオフに基づいて前記第1励磁コイルに電圧を印加し、第2駆動信号のオンオフに基づいて前記第2励磁コイルに電圧を印加する駆動回路と、前記第1および第2可動接点の溶着を検出するために前記第1および第2励磁コイルに対して接続された溶着検出回路とを備え、前記溶着検出回路には、前記第1励磁コイルに接続された第1固定抵抗と、前記第2励磁コイルに接続された第2固定抵抗とが設けられており、前記溶着検出回路は、前記第1駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記第1励磁コイルと前記第1固定抵抗とに応じて前記第1電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第1過渡応答信号に基づいて、前記第1可動接点の溶着の有無を判定する第1判定回路と、前記第2駆動信号がオフのときに、前記ステップ入力信号と前記第2励磁コイルと前記第2固定抵抗とに応じて前記第2電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第2過渡応答信号に基づいて、前記第2可動接点の溶着の有無を判定する第2判定回路とを有することを特徴とする。
 本発明に係る電磁継電器の溶着検出方法は、励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた駆動軸の一端に可動鉄芯を配置し、前記駆動軸の他端に可動接点を配置して、前記可動鉄芯と前記可動接点とが一体に往復移動するように構成した電磁継電器の溶着検出方法であって、駆動信号のオンオフに基づいて駆動回路により前記励磁コイルに電圧を印加し、前記励磁コイルに対して前記駆動回路と並列に接続された溶着検出回路により、前記可動接点の溶着を検出し、前記溶着検出回路には、前記励磁コイルに接続された固定抵抗が設けられており、前記駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記励磁コイルと前記固定抵抗とに応じて前記電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定することを特徴とする。
 本発明に係る電磁継電器の溶着検出方法では、前記ステップ入力信号が入力されてから、所定時間が経過したときの前記過渡応答信号の電圧値に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定することが好ましい。
 本発明に係る電磁継電器の溶着検出方法では、前記ステップ入力信号が入力されてから、前記過渡応答信号の電圧値が閾値電圧を超えるまでの時間に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定することが好ましい。
 本発明に係る電磁継電器の溶着検出方法は、第1励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第1駆動軸の一端に第1可動鉄芯を配置し、前記第1駆動軸の他端に第1可動接点を配置して、前記第1可動鉄芯と前記第1可動接点とが一体に往復移動するように構成した第1電磁継電器と、第2励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第2駆動軸の一端に第2可動鉄芯を配置し、前記第2駆動軸の他端に第2可動接点を配置して、前記第2可動鉄芯と前記第2可動接点とが一体に往復移動するように構成した第2電磁継電器との溶着検出方法であって、第1駆動信号のオンオフに基づいて前記第1励磁コイルに電圧を印加し、第2駆動信号のオンオフに基づいて前記第2励磁コイルに電圧を印加し、前記第1および第2励磁コイルに対して接続された溶着検出回路により、前記第1および第2可動接点の溶着を検出し、前記溶着検出回路には、前記第1励磁コイルに接続された第1固定抵抗と、前記第2励磁コイルに接続された第2固定抵抗とが設けられており、前記第1駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記第1励磁コイルと前記第1固定抵抗とに応じて前記第1電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第1過渡応答信号に基づいて、前記第1可動接点の溶着の有無を判定し、前記第2駆動信号がオフのときに、前記ステップ入力信号と前記第2励磁コイルと前記第2固定抵抗とに応じて前記第2電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第2過渡応答信号に基づいて、前記第2可動接点の溶着の有無を判定することを特徴とする。
 本発明は、励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた駆動軸の一端に可動鉄芯を配置し、駆動軸の他端に可動接点を配置して、可動鉄芯と可動接点とが一体に往復移動するように構成した電磁継電器における可動接点の溶着の有無を検出する溶着検出装置に利用することができる。
 1 溶着検出装置
 2 リレー駆動回路(駆動回路)
 3 溶着検出回路
 4 判定回路
 5 電磁継電器
 6 励磁コイル
 7 駆動軸
 8 可動鉄芯
 9 可動接点
10 固定接点

Claims (8)

  1.  励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた駆動軸の一端に可動鉄芯を配置し、前記駆動軸の他端に可動接点を配置して、前記可動鉄芯と前記可動接点とが一体に往復移動するように構成した電磁継電器の溶着検出装置であって、
     駆動信号のオンオフに基づいて前記励磁コイルに電圧を印加する駆動回路と、
     前記可動接点の溶着を検出するために前記励磁コイルに対して前記駆動回路と並列に接続された溶着検出回路とを備え、
     前記溶着検出回路には、前記励磁コイルに接続された固定抵抗が設けられており、
     前記溶着検出回路は、前記駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記励磁コイルと前記固定抵抗とに応じて前記電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する判定回路を有することを特徴とする電磁継電器の溶着検出装置。
  2.  前記判定回路は、前記ステップ入力信号が入力されてから、所定時間が経過したときの前記過渡応答信号の電圧値に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する請求項1に記載の電磁継電器の溶着検出装置。
  3.  前記判定回路は、前記ステップ入力信号が入力されてから、前記過渡応答信号の電圧値が閾値電圧を超えるまでの時間に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する請求項1に記載の電磁継電器の溶着検出装置。
  4.  第1励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第1駆動軸の一端に第1可動鉄芯を配置し、前記第1駆動軸の他端に第1可動接点を配置して、前記第1可動鉄芯と前記第1可動接点とが一体に往復移動するように構成した第1電磁継電器と、第2励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第2駆動軸の一端に第2可動鉄芯を配置し、前記第2駆動軸の他端に第2可動接点を配置して、前記第2可動鉄芯と前記第2可動接点とが一体に往復移動するように構成した第2電磁継電器との溶着検出装置であって、
     第1駆動信号のオンオフに基づいて前記第1励磁コイルに電圧を印加し、第2駆動信号のオンオフに基づいて前記第2励磁コイルに電圧を印加する駆動回路と、
     前記第1および第2可動接点の溶着を検出するために前記第1および第2励磁コイルに対して接続された溶着検出回路とを備え、
     前記溶着検出回路には、前記第1励磁コイルに接続された第1固定抵抗と、前記第2励磁コイルに接続された第2固定抵抗とが設けられており、
     前記溶着検出回路は、前記第1駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記第1励磁コイルと前記第1固定抵抗とに応じて前記第1電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第1過渡応答信号に基づいて、前記第1可動接点の溶着の有無を判定する第1判定回路と、前記第2駆動信号がオフのときに、前記ステップ入力信号と前記第2励磁コイルと前記第2固定抵抗とに応じて前記第2電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第2過渡応答信号に基づいて、前記第2可動接点の溶着の有無を判定する第2判定回路とを有することを特徴とする電磁継電器の溶着検出装置。
  5.  励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた駆動軸の一端に可動鉄芯を配置し、前記駆動軸の他端に可動接点を配置して、前記可動鉄芯と前記可動接点とが一体に往復移動するように構成した電磁継電器の溶着検出方法であって、
     駆動信号のオンオフに基づいて駆動回路により前記励磁コイルに電圧を印加し、
     前記励磁コイルに対して前記駆動回路と並列に接続された溶着検出回路により、前記可動接点の溶着を検出し、
     前記溶着検出回路には、前記励磁コイルに接続された固定抵抗が設けられており、
     前記駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記励磁コイルと前記固定抵抗とに応じて前記電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される過渡応答信号に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定することを特徴とする電磁継電器の溶着検出方法。
  6.  前記ステップ入力信号が入力されてから、所定時間が経過したときの前記過渡応答信号の電圧値に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する請求項5に記載の電磁継電器の溶着検出方法。
  7.  前記ステップ入力信号が入力されてから、前記過渡応答信号の電圧値が閾値電圧を超えるまでの時間に基づいて、前記可動接点の溶着の有無を判定する請求項5に記載の電磁継電器の溶着検出方法。
  8.  第1励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第1駆動軸の一端に第1可動鉄芯を配置し、前記第1駆動軸の他端に第1可動接点を配置して、前記第1可動鉄芯と前記第1可動接点とが一体に往復移動するように構成した第1電磁継電器と、第2励磁コイルの中心軸方向に往復移動可能に設けられた第2駆動軸の一端に第2可動鉄芯を配置し、前記第2駆動軸の他端に第2可動接点を配置して、前記第2可動鉄芯と前記第2可動接点とが一体に往復移動するように構成した第2電磁継電器との溶着検出方法であって、
     第1駆動信号のオンオフに基づいて前記第1励磁コイルに電圧を印加し、第2駆動信号のオンオフに基づいて前記第2励磁コイルに電圧を印加し、
     前記第1および第2励磁コイルに対して接続された溶着検出回路により、前記第1および第2可動接点の溶着を検出し、
     前記溶着検出回路には、前記第1励磁コイルに接続された第1固定抵抗と、前記第2励磁コイルに接続された第2固定抵抗とが設けられており、
     前記第1駆動信号がオフのときに、ステップ入力信号と前記第1励磁コイルと前記第1固定抵抗とに応じて前記第1電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第1過渡応答信号に基づいて、前記第1可動接点の溶着の有無を判定し、前記第2駆動信号がオフのときに、前記ステップ入力信号と前記第2励磁コイルと前記第2固定抵抗とに応じて前記第2電磁継電器の動作電圧以下の電圧に対応するように生成される第2過渡応答信号に基づいて、前記第2可動接点の溶着の有無を判定することを特徴とする電磁継電器の溶着検出方法。
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