JPH01161808A - 電磁石装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、開口！？−等の接点を開開するために用い
られる電磁石装；ｎに関するものである。

［従来の技術］ 第６図は交流電源を直流に変換して電磁石を作動させる
電磁石装置の電気回路１間である。図において、１は交
流を直流に変換する全波整流器、２は電磁コイル、３は
第１コンデンサ７４は第１抵抗、５は電磁スイッチ、６
は第２抵抗、７は第２コンデンサ、８はＮＰＮ形のトラ
ンジスタ、１３は交流電源、１４は外部スイッチである
。

電磁コイル２は、第８図に示すように、固定鉄心１１に
巻回され、可動鉄心１２を電磁力により吸引するように
なっている。

第６図において、電磁スイッチ５は、電磁コイル２の通
電による磁力によって吸引される可動鉄心１２に連動し
遅れをもって作動するｂ接点のスイッチである、電磁ス
イッチ５と並列に第１コンデンサ３と第１抵抗・１の直
列回路が接続されている。全波整流器１は４個のダイオ
ードをブリ・ソヂに組み、交流を直流に変換するもので
ある。電磁コイル２の一方の端子は全波整流器１の正極
に接続され、他方の端子はトランジスタ８のコレクタに
接続され、トランジスタ８のエミッタは全波整流器１の
負極に接続されている。トランジスタ８のベースは第２
抵抗６を介して全波整流器】の正極に接続されている。

トランジスタ８のコレクタとベースとの間には第２コン
デンサ７が接続されている。

次に動作について説明する。第６図において、外部スイ
ッチ１４がオンとなり、電源１３の交流電圧がこの装置
に印加されると、電磁スイッチ５を通り、全波整流器１
で直流に変換されて、第２抵抗６を経由してトランジス
タ８のベースに電流が流れ、トランジスタ８が動作しく
オンとなり）電磁コイル２からトランジスタ８のコレク
タ、エミッタを通って流れる電流が生じ・る。

電磁コイル２に電流が流れると、第８図において、固定
鉄心１１が励磁され、可動鉄心１２が固定鉄心１１に吸
引される。可動鉄心１２が固定鉄心１１に吸着される頃
に、第６図において、連動する電磁スイッチ５の接点が
開く。それ以後は、交流電力は第１コンデンサ３．第１
抵抗４を経由して小電力が供給されれ、電磁コイル２に
小電流が継続して流れ、固定鉄心１１に吸着された可動
鉄心１２は保持される。

以上の動作により、可動鉄心１２は空隙が大きいときは
大きな磁力で吸引され、吸引後は小さな磁力で保持され
ることになり、保持時のコイル消費電力が小さいという
利点がある。また、全波整流器１で直流に変換し、直流
電流が電磁コイル２に流れるので電磁騒音が発生しない
という特徴がある。なお、第２コンデンサ７は電流の平
滑作用をする。

次に、印加電圧が切られると、トランジスタ８のベース
電流がなくなり、トランジスタ８はオフとなり、電磁コ
イル２のインダクタンスエネルギーは第２コンデンサ７
に充電させることにより、電磁コイル２の電流は減衰し
、電磁石の吸引力が図示しない引き外しばねの引き外し
力より低減した時点で、可動鉄心１２は固定鉄心１１か
ら釈放され、前記引き外しばねの力により押し上げられ
る。なお、その後、電磁スイッチ５もオン状態に復帰す
る。

第７図は直流電源を使用する場合の回路図である。直流
であるので第１コンデンサ３がないことのほかは第６図
とほぼ同様であり、動作も同様である。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の電磁石装置は以上のように構成されており、電力
の供給を切断したとき、電磁コイル２の逆起電力を第２
コンデンサ７に充電させるようになっているが、過渡現
象中のトランジスタの能動的な働きがあるため、直接直
流遮断する動作に比べると可動鉄心１２の釈放時間が長
いという欠点があった。

特に大形の電磁石においては、コイルのインダクタンス
エネルギーが大きいため、従来の装置では最小の釈放時
間を選定しても、大形化するにつれて長くなる傾向にあ
る。そのため、例えば精密位置制御をさせる開閉器等に
利用される電磁石としては不利であるなどの問題点があ
った。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、従来の動作時における電磁コイル２の電流
の平滑ｆヤ用を少ない部品と小さな容量で構成して得ら
れる利点はそのまま有し、印加電圧を除去したときに、
直接直流遮断した場合と同等の短い釈放時間にすること
ができる電磁石装置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る電磁石装置は、直流回路の正負両極間に
接続してリレーを設け、該リレーのｂ接−点スイッチを
トランジスタのベースとエミッタとの間に接続し、トラ
ンジスタのコレクタとエミッタとの間にバリスタを接続
して設けたものである。

［作用］ この発明における電磁石装置は、外部スイッチを切断し
たとき、リレーが直ちにオフとなり、リレーのｂ接点が
閑路するため、トランジスタのベースが短絡してベース
に電流が流れなくなり、トランジスタも直ちにオフとな
る。そのとき、電磁コイルが保有していたインダクタン
スエネルギーによる電流は第２コンデンサに充電される
と共にバリスタを経由して急速に放電する。そのため、
電磁コイルに流れる電流は急速に減衰する。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１は交流を直流に変換する全波整流器、２
は電磁コイル、３は第１コンデンサ、４は第１抵抗、５
は電磁スイーＩチ、６は第２抵抗、７は第２コンデンサ
、８はトランジスタ。

９はリレー、９１はリレー９のｂ接点スイッチ、１０は
バリスタ、１３は電源、１４は外部スイッチである。

電磁コイル２は、第８図に示すように、固定鉄心１１に
巻回されて、通電されたときは電磁力により可動鉄心１
２を吸引するようになっている。

電磁スイッチ５は電磁コイル２の動作に遅れをもたせて
連動するｂ接点のスイッチである。電磁スイッチ５と並
列に、第１コンデンサ３と第１抵抗４との直列回路が接
続されている。第１コンデンサ３に電荷が残った状態で
電磁スイッチらが閑じたとき大きな放電電流が流れるの
を抑制するため第１抵抗１１が設けられている。

全波整流器１で直流に変換された回路には、電磁コイル
２の一方の端子が正極に接続され、他方の端子はｌ・ラ
ンジスタ８のコレクタに接続され、トランジスタ８のエ
ミッタは負極に接続されている。トランジスタ８はＮＰ
Ｎ形である。トランジスタ８のベースには直流回路正極
からベース電流を制限するための第２抵抗６を介して接
続する回路が設けられている。第２コンデンサ７はトラ
ンジスタ８のコレクタとベースとの間に接続されている
。

直流回路の正極と負極との間に小形のリレー９が接続さ
れて設けられており、リレー９のｂ接点スイッチ９１が
トランジスタ８のベースとエミッタとの間に接続されて
いる。バリスタ１０はトランジスタ８のコレクタとエミ
ッタとの間に接続されている。

次に、第１図に示す実施例の動作について説明する６第
３図に示すように、外部スイッチ１４が閉路し交流電源
１３の電圧がこの電磁石装置に印加されると、電磁スイ
ッチ５を経由して全波整流器１によって変換された直流
電圧が印加される。

すると直ちに、リレー９が作動し、リレー９のｂ接点ス
イッチ９１は開放となる。すると、第２抵抗６を経由し
てトランジスタ８のベースにベース電流ＩＢが流れるの
で、トランジスタ８はオンとなり、電磁コイル２からト
ランジスタ８のコレクタ、エミッタを通って電流が流れ
る。これにより電磁コイル２により、第８図に示す固定
鉄心１１が励磁され、可動鉄心１２が固定鉄心１１に吸
引される。可動鉄心１２が固定鉄心１１に吸着される以
前に遅れて作動する電磁スイッチ５の接点が開き、以後
は、第１コンデンサ及び第１抵抗４を経由して限流され
た電流が供給され、電磁コイル２には初期よりも小さな
電流が流れるが、電磁力は維持されるので、可動鉄心１
２は固定鉄心１１に吸着された状態を保持する。保持状
態では、第３図に示すように、トランジスタ８のベース
へは第２抵抗６からの電流ＩＫ及び第２コンデンサ７か
らの電流１ｃとの安定した電流ＩＢが流れる。

このとき、トランジスタ８はオンであるからトランジス
タ８が導通し、バリスタ１０には電流は殆ど流れない。

なお、ｂ接点スイッチ９１はオフである。

次に、第４図に示すように、外部スイッチ１１１が切ら
れると、全波整流３１以後の直流の回路も電圧がなくな
るので、リレー９はオフとなり、リレー９のｂ接点スイ
ッチ９１は閉路となるため、トランジスタ８のベースは
負極側に短絡されたことになり、ベースに電流は流れな
くなるので、トランジスタ８は不導通となる。

電磁コイル２への電力供給がなくなると、電磁コイル２
のインダクタンスエネルギーによる逆起電力は第２コン
デンサ７へ充電を開始し、この充電電流はｂ接点スイッ
チ９１から全波整流器１を通り電磁コイル２へ帰る回路
を流れ、いわゆるフライホイール回路を形成し、Ｌ−Ｒ
−Ｃ回路による電流減衰がはじまるが、きわめて短時間
に第２コンデンサ７の電圧がバリスタ１０の動作電圧ま
で上昇するので、その後はバリスタ１０を経由した電流
が流れ、早息に電磁コイル２のインダクタンスエネルギ
ーを消費する。インダクタンスエネルギーが低下してく
ると、コンデンサ７の電圧が放電しはじめ、電圧がバリ
スタ１０の動作電圧以下になるとバリスタ１０は不導通
となる。

その後は、電磁コイル２．第２コンデンサ７゜ｂ接点ス
イッチ９１．整流器１を通るフライホイール回路でのＬ
−Ｒ−Ｃ減衰モードに戻る。電磁石の吸引力が図示しな
い引き外しばねの力以下になると、可動鉄心１２（第８
図参照）は固定鉄心１１から釈放され、前記引き外しば
ねの力により押し上げられる。

釈放時間は第２コンデンサ７の容量とバリスタ１０の動
作電圧値によって定まり、、電磁コイル２のインダクタ
ンスエネルギーが小さい場合は主として第２コンデンサ
７の容量によって定まり、インダクタンスエネルギーが
大きい場合は主としてバリスタ１０の動作電圧値によっ
て定まる。釈放時間を早くするためには、第２コンデン
サ７の容量を小さくするか、バリスタｌＯの動作電圧値
を高くすればよい。この発明の実施例による回路はバリ
スタ１０の働きにより、電磁コイル２のインダクタンス
エネルギーが大きい場合に特に有効な手段である６ なお、トランジスタ８の耐圧はバリスタ１０の動作電圧
以上とする必要がある。また、電磁石釈放後、第２コン
デンサ７に充電されていた電荷は第２抵抗６．電磁コイ
ル２を通る開回路によって放電される。

第２図は、直流電源、または交流から直流に変換された
電源からの電力が供給される場合の実施例の回路図であ
る。第２図が従来例の回路図である第７図と異なるとこ
ろは、電源の正極と負極との間に接続して小形のリレー
９を設け、リレー９のｂ接点スイッチ９１をトランジス
タ８のベースとエミッタとの間に接続したこと、および
トランジスタ８のコレクタとエミッタとの間にバリスタ
１０を設けたことである。

第２図に示す実施例の動作も第１図について説明したと
ころと同様に、外部スイ・・ｌチ１４を切断したとき、
リレー９がオフとなり、リレー９のｂ接点スイッチ９１
が導通するため、トランジスタ８が不導通となる。した
がって、電磁コイル２のインダクタンスエネルギーは第
２コンデンサ７への充放電とバリスタ１０を通って流れ
る放電電流によって減衰するが、第２コンデンサ７の容
量及びバリスタ１０の動作電圧を前述のように設定する
ことにより、電磁コイル２による電磁石の可動鉄心の釈
放時間を短縮することができる。

なお、以上の実施例で、トランジスタ８はＮＰＮ形のも
のを示したが、ＰＮＰ形、その他のトランジスタでもよ
く、それに対応する配線とすればよい。

第５図はこの発明の実施例における各ポイントの電圧、
電流の波形図である。横軸に時間をとり縦軸に電圧また
は電流を示す。（ａ）はトランジスタ８のコレクタとエ
ミッタ間の電圧、（ｂ）はトランジスタ８のコレクタの
電流、（ｃ）は第２コンデンサ７の電圧、（ｄ）は第２
コンデンサ７の電流、（ｅ）はトランジスタ８のベース
電流、＜ｒ＞は第２抵抗６に流れる電流、（、ｇ　）は
バリスタ１０に流れる電流、（ｈ）はバリスタ１０にか
かる電圧を示す。

１ｏは外部スイッチ１４が１別路された時点、１゜はリ
レー９が動作しｂ接点スイッチ９１が開路した時点、１
，２は電磁スイッチ５が断となった時点、ｔ３は外部ス
イッチ１４が開路された時点、ｔ４は電磁石の釈放開始
または途中の時点、ｔ５は電磁石の釈放完了の時点を示
す。

し。−ｔｌの時間はリレー９の動作所要時間であり、１
．−１２の時間は電磁スイッチ５を通って大きな電流が
流れ、可動鉄心を吸引する時間であり、ｔ２　　ｔｑの
時間は第１コンデンサ３及び第１抵抗４を通って小さい
電流が流れ、可動鉄心が保持されている時間であり、ｔ
３以後は電磁石の釈放時間である。

第５１％（ｇ＞に示すように、外部スイッチ１４が開路
された時点ｔ−４の後、殆ど瞬時にバリスタ１０にかか
る電圧が動作電圧を越え（図ｈ）、バリスタ１０を通っ
て放電電流が急激に流れるので電磁コイル２のインダク
タンスエネルギーが迅速に減衰し、電磁石の吸引力が失
われる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、電磁石回路と並列に
リレーを設け、このリレーのｂ接点スイッチをトランジ
スタのベース、エミッタ間に接続し、トランジスタのコ
レクタ、エミッタ間にバリスタを接続して設けたので、
外部スイッチを開路したとき、電磁コイルのインダクタ
ンスエネルギーを吸収する第２コンデンサの充放電が早
くなり、バリスタを経由して大電流を流し、電磁コイル
のインダクタンスエネルギーを急激に減衰させることが
できるので、釈放時間の短い電磁石装置が得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図はこの発明の一実施例を示し、第１図
は第１実施例に、よる電磁石装置の電気回路図、第２図
は第２実施例による電磁石装置の電気回路図、第３図は
第１実施例において外部スイッチを投入したときの状！
ぶを示す電気回路図、第４図は第１実施例において外部
スイッチを開放したときの状態を示す電気【１１路図、
第５図は第１実施例における各ポイントの電圧、電流の
波形図である。第６図、第７図は従来例による電磁石装
置の電気回路ｌＡ、第８ＵＡは電磁石の模式的説明図で
ある。 図において、ｌは全波整流器、２は電磁コイル。 ６は第２抵抗、７は第２コンデンサ、８はトランジスタ
、９はリレー、９１はｂ接点スイッチ、１０はバリスタ
である。 なお、図中、同−符号−は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　直流電源または交流から直流に変換された電源から電
   力が供給されて作動する電磁石装置であって、前記電源
   に直列に接続された電磁コイル及びトランジスタと、該
   トランジスタのベース電流を供給するためにベースに接
   続された抵抗を介する回路と、前記トランジスタのコレ
   クタとベースとに接続されたコンデンサ回路とを具備す
   る電磁石装置において、前記電源に前記電磁コイル及び
   トランジスタの回路と並列にリレーを有する回路を設け
   、前記リレーのｂ接点スイッチを前記トランジスタのコ
   レクタとエミッタとの間に接続し、前記トランジスタの
   コレクタとエミッタとの間にバリスタを接続して設けた
   ことを特徴とする電磁石装置。