JPH04357638A - 電気的接触器 - 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】

【０００１】

【発明の技術分野】この発明は、電気的接触器、特に電
磁石のコイルの電圧パルスの印加を制御することにより
接点が閉じられる電気的接触器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気的接触器は、電動機および他の型式
の電気的負荷を制御するために使用された電気的に操作
される開閉器である。そのような電気的接触器の一例は
米国特許第４，７２０，７６３号に開示されている。こ
の接触器は、１組の固定接点と接触されて接触器を閉じ
るための１組の可動接点を含む。これら接点はキックア
ウトばねによって開かれている。第２のばね、すなわち
接触器ばねは、可動接点が固定接点にまず接触すると、
圧縮し始める。接触器のばねは、接触器によって通電さ
れ得る電流の量および許容され得る接点摩滅の量を決定
する。可動接点は電磁石の接極子によって支持される。 電磁石は付勢されるとばねの力に打ち勝って接点を閉じ
る。

【０００３】初期の接触器では、電磁石のコイルに加え
られたエネルギーは、実質的には、接触器を閉成するの
に要するエネルギーを超えていた。積極的に閉成して接
点の密着を排除することが望ましいが、過剰なエネルギ
ーは不必要でかつ有害でさえある。もし電磁石の接極子
が高速で移行中に接触すると、過剰な運動エネルギーは
機械的装置によって、衝撃、雑音、熱、振動および接点
のはね返りとして吸収される。

【０００４】米国特許第４，７２０，７６３号は、トラ
イアックを点弧して全波整流した交流電圧パルスを電磁
石のコイルに印加し、もって接点を閉成するのに使用さ
れる電気エネルギーをもっと精密に制御するマイクロコ
ンピュータによって制御された接触器を開示する。制御
は４段階すなわち加速段階、惰走段階、グラブ段階およ
び保持段階に分けられる。加速段階では、充分な電気エ
ネルギーが供給され、ばねの力に逆らって接点を充分に
閉じるのに足りる運動エネルギーを装置に与える速度ま
で接極子を加速する。積極的な閉成を確保するために、
接極子が磁石と接触する際に接極子がまだ低い速度を有
するが、初期の接触器での全閉位置に留めるエネルギー
と比較して過剰なエネルギーが非常に小さいように、運
動エネルギーは接極子に与えられる。加速段階中以前か
ら経験によって決められた必要量のエネルギーを供給す
るように、トライアックの導通角は選択される。

【０００５】米国特許第４，７２０，７６３号の例示的
な装置では、加速段階中全波整流電圧の２つの半サイク
ルの一部が電磁石コイルに印加される。これら２つの半
サイクルのための導通角はマイクロコンピュータのメモ
リに格納される。惰走段階では、キックアウトばねが圧
縮されるので接極子は速度を失いかつ接点が接触すると
もっと速く減速し、そしてより重い接触器ばねは圧縮し
始める。 惰走段階中に供給された１つのパルスに対しより長い遅
延従ってより小さい導通角が使用される。グラブ段階で
は、接極子は電磁石に接触する。３つの大きなパルスす
なわち大きな導通角を持つパルスは、グラブ段階中接点
を密着しかつ接点のはね返りを防止するために使用され
る。理想的には、接極子が接触する直前に第１のグラブ
・パルスが印加されるように、グラブ段階の導通角は選
択される。保持段階では、小さいパルスすなわち位相が
実質的に遅らされたパルスを使って接点の閉成を維持す
る。

【０００６】加速段階、グラブ段階および保持段階では
、フィードホワード制御が使用される。これら３段階の
ためのトライアックの一定値の導通角はコンピュータの
メモリに格納される。電圧パルスの振幅の変動に適応す
るために、米国特許第４，７２０，７６３号は電圧振幅
の３つの範囲に対して加速段階、惰走段階およびグラブ
段階の各導通角の３つの値を格納する。保持段階では、
閉ループ制御回路を使用して接点の閉成を維持するため
に選ばれたコイル電流を維持する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】米国特許第４，７２０
，７６３号のマイクロコンピュータ制御式接触器は、初
期の接触器を大幅に改善し、かつ接極子が電磁石に据わ
る時に接極子の運動エネルギーを少なくするために閉成
中コイル電流を制御することに向かって長い径路をたど
るが、こゝに改善の余地がある。例えば、接点の閉成特
性は、米国特許第４，７２０，７６３号の制御装置によ
って考慮されないコイル抵抗の変動に依存することが決
定された。コイル抵抗のこのような変動は、例えば温度
変化および拡張されたワイヤのような製造工程での変化
のような要因に寄与する。従って、多数回の操作後、特
定数の位相遅延電圧パルスを使用する良好な閉成シーケ
ンスを実験的に決定できるが、接点のはね返りのような
閉成特性の劣下のために調節の必要があった。閉成シー
ケンスを調節することの難しさはサイクル全体持続時間
が非常に短いことである。

【０００８】従って、接点のはね返りがなく積極的な閉
成を行う改良した接触器が必要である。接点のはね返り
がなくそのような積極的に閉成のために要するエネルギ
ーを供給するために位相制御された電圧パルスを使用す
るような改良された接触器も必要である。接触器電磁石
の特性の動的変化を考慮するような接触器も必要である
。閉成シーケンスの非常に短い時間フレーム内で調節で
きるような接触器も必要である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】これらの必要性や他の必
要性は、接触器コイルの動的状態および給電電圧に適応
して低い衝撃速度および最少の接点はね返りという調和
した閉成特性を呈する電気的接触器に向けられたこの発
明によって満足される。この発明に係る接触器は、一定
の導通角望ましくは全導通角で接触器電磁石のコイルへ
第１の電圧パルスを印加し、かつコイルの電気的応答す
なわちピーク電流を監視する。第２の電圧パルスの導通
角は第１の電圧パルスによって生じられたピーク電流お
よび第１の電圧パルスの電圧に基づいて調節され、第１
の電圧パルスと一緒に、コイル抵抗および電源電圧が変
動するにもかゝわらず一定量の電気エネルギーをコイル
に供給する。

【００１０】接触器のコイルへの第３の電圧パルスおよ
び後続電圧パルスは予め選択された導通角で印加される
ので、第１および第２の電圧パルスによって一定のエネ
ルギーが供給されると、接点は接触した後に選択された
パルス中に事実上一定の点で密着する。接点の閉成は、
第３の電圧パルス或はもっと多いエネルギーを要する大
型の接触器では第４以後の電圧パルスで起こり得る。

【００１１】低い衝撃速度および最少の接点はね返りと
いう所望の結果を達成するため、接点の接触および密着
は終始一貫してコイル電流の減少時に起こる。

【００１２】通常、閉成限界状態下すなわち第１の電圧
パルスによって生じられたピーク電流が所定値よりも小
さい場合に、第３以後の電圧パルスが一定の導通角で接
触器コイルに印加されるが、第３以後の電圧パルスをコ
イルに印加するには第２組の導通角が使用される。第３
以後の電圧パルスの事実上全導通はこの第２組の導通角
によって生じられる。

【００１３】この発明は、添付図面に示された望ましい
実施例についての以下の説明から充分に理解されるだろ
う。

【００１４】

【実施例】この発明を、米国特許第４，７２０，７６３
号に開示されたような３相電気的接触器に適用されたも
のについて説明する。そのような接触器の特色の詳細は
上記米国特許を参照することによって得られる。図１は
そのような接触器の１極を示すが、他の２相も同様であ
ることを理解されたい。接触器１０は適当な電気絶縁材
料で作られたハウジング１２を備え、このハウジング１
２上には電気的負荷端子１４および１６が配置されてお
り、これら端子１４および１６は接触器１０によってサ
ービスされるべき或は制御されるべき電気装置、回路ま
たはシステムと相互接続されるためのものである。端子
１４，１６はそれぞれ導体２０，２４から間隔があけら
れかつ各導体２０，２４と内部的に相互接続されており
、これら導体２０および２４はハウジング１２の中央領
域へ延びている。導体２０，２４はそれぞれ適当な固定
接点２２，２６によって終端されている。固定接点２２
と２６を相互接続することにより端子１４，１６間に回
路連続性を確立しかつ接触器１０にこれを流れる電流を
通電させる。

【００１５】コイル制御盤２８はハウジング１２中に水
平に緊着される。コイル制御盤２８上には、電気的なコ
イルまたはソレノイド３１を含み得るコイルまたはソレ
ノイドのアセンブリ３０が配置されている。コイル制御
盤２８から離れてアセンブリ３０の一端を形成するのは
ばね座３２であり、このばね座３２上にキックアウトば
ね３４の一端が緊着されている。このキックアウトばね
３４の他端はハウジング１２の部分１２Ａに載っている
が、それも支持体４２が後述する仕方で動きだすまでで
ある。支持体４２が動くと、その底部４２Ａにキックア
ウトばね３４をピックアップさせてこれをばね座３２に
押し付ける。これは、支持体４２の直径がキックアウト
ばね３４の直径よりも大きい場合に、図１の平面を横切
る平面で起こる。磁化材料で作られた固定磁石すなわち
スラグ３６は、アセンブリ３０のコイル３１と半径方向
で整列された通路３８内に配置されている。固定磁石３
６から軸方向に変位されかつ同一の通路３８中に配置さ
れているのは、磁気的に透磁性の材料で作られた接極子
４０である。この接極子４０は固定磁石３６に対して通
路３８中で長手方向（すなわち軸方向）に動き得る。接
極子４０は、長手方向に延びる絶縁性接点支持体４２に
よって支持されている。この支持体４２は導電性接点橋
絡体４４も支持する。この橋絡体４４の２つのアームは
接点４６および４８を支持する。もちろん、これら接点
は３極接触器の場合には３組あることを理解されたい。 接触器１０が閉じるような端子１４，１６間に回路が内
部的に完成される時に、接点４６は固定接点２２にそし
て接点４８は固定接点２６に当たる。他方、固定接点２
２が接点４６からそして固定接点２６が接点４８から離
れる時に、端子１４，１６間の内部回路は開く。この開
回路位置が図１に示されている。

【００１６】アーク箱５０は橋絡体４４、固定接点２２
および２６並びに接点４４および４８を囲んで、端子１
４，１６間を内部的に流れる電流が安全にしゃ断され得
る部分的に囲まれた体積を提供する。アーク箱５０の中
央に凹み５２が設けられ、この凹み５２に支持体４２の
クロス・バー５４が配置されかつ図１に示したように横
方向（半径方向）に動くのを制限されるが、上述した通
路３８の中心線３８Ａの長手方向（軸方向）に自由に動
くすなわち摺動する。

【００１７】橋絡体４４は接点ばね５６に助けられて支
持体４２中に維持される。固定接点２２と接点４６それ
に固定接点２６と接点４６が接触して“閉じた”後でさ
え、接点ばね５６は支持体４２を固定磁石３６に向けて
動かし続けるために圧縮する。接点ばね５６を更に圧縮
すると、閉じた接点２２−４６および２６−４８にかゝ
る圧力が大幅に増して端子１４，１６間の内部回路の通
電性能を増すと共に接点がかなり摩滅した後でさえ接点
に“閉”位置をとらせるための自動調節特色を提供する
。固定磁石３６と可動の接極子４０との間の長手方向領
域は空隙５８を有し、こゝにはコイル３１が電気的に付
勢される時に磁束が存在する。端子ブロックＪ１中の外
部から近づける端子は、コイル制御盤２８上の印刷回路
路または他の導体により、他の物の間で、コイル３１と
の相互接続のためにコイル制御盤２８上に得られる。 例えば端子ブロックＪ１上の外部から近づける端子に供
給された電力によってコイル３１が電気的に付勢されか
つ端子ブロックＪ１で得られた接点閉成信号に応答して
、固定磁石３６、空隙５８および接極子４０を通る磁束
路が生じる。周知のように、そのような状態は、空隙５
８を短くしたり無くしたりしようとする際に通路３８内
で接極子４０を長手方向に動かせて最終的に固定磁石３
６に当てる。この運動は、初期運動段階におけるキック
アウトばね３４の圧縮力と反対すなわち圧縮力による抵
抗を受け、そして更に接極子４０の運動ストローク中の
後の段階で接点２２−４６および２６−４８が閉じた後
に接点ばね５６の圧縮力による抵抗を受ける。

【００１８】接触器１０のハウジング１２内には過負荷
リレーの印刷回路板または印刷回路カード６０を設けて
も良く、この印刷回路板６０上には電流−電圧変換器６
２（その１個だけ６２Ｂが図１に示されている）が配置
されている。導体２４は、この導体２４に流れる電流が
検知されるように電流−電圧変換器６２Ｂのトロイダル
状開口を通って延びる。このようにして検知された電流
は後述する仕方でこの発明によって使用される。

【００１９】図２は、図１に示した開位置から接極子４
０が固定磁石３６に当たる閉位置まで、支持体４２、接
点４６および４８を有する橋絡体４４並びに接極子４０
を含む接触器動作装置を動かすのに要するエネルギーを
表す図である。図２中のハッチを付けた区域Ａは、図１
の全開位置から接点４６，４８がそれぞれ固定接点２２
，２６と丁度接触する接点接触位置まで接触器動作装置
を動かすのに要するエネルギーである。この点まで、弱
いキックアウトばね３４は運動に抵抗する。図２中のハ
ッチを付けた区域Ｂは、接点接触位置から接極子４０が
固定磁石３６に座る接極子据え位置まで接触器動作装置
を動かすのに要するエネルギーである。この移動部分は
、キックアウトばね３４のみならずもっと強い接点ばね
５６によっても抵抗される。

【００２０】図２の区域ＡおよびＢ内の総エネルギーは
、接点を閉じるために接触器動作装置へ与えられなけれ
ばならない。もしこのエネルギーが供給されないと、ば
ね力は優勢で接点は閉じないだろう。接点接触点におい
ては、接触器動作装置に印加される力が区域Ｂの左側境
界によって図示された力よりも大きいことがまた重要で
あり、さもなければ接極子４０はこの位置に留り従って
接点２２−４６および２６−４８の接触を非常に弱める
。これが望ましくない状況なのは、接点が閉じられた溶
接をするための傾向がこの状態下で大幅に増されるから
である。従って、適用された技術は、接極子４０が接触
点に留らずこの点を通って接極子据え位置にまで続行す
るように接極子４０を加速することが理解できる。理想
的には、接点を十分に閉じるのに要するエネルギー量だ
けを供給することが望ましい。しかしながら、これは、
装置中のやむをえない損失および制御不能なパラメータ
変動のせいで実際的ではない。従って、接極子４０が固
定磁石３６に確実に座るのに足りる速度で、しかし不当
なショックや接点のはね返りを避けるのに足りる低い速
度で達するのが所望プロフィルである。

【００２１】図３は、接触器１０のコイル３１がこの発
明に従って付勢される仕方を示す。後で分かるように、
全波整流した交流電圧パルス源はコイル３１の電源とし
て役立つ。スイッチは、マイクロコンピュータの制御下
でコイル３１のこれら電圧パルスの一部をゲートする。 マイクロコンピュータは、電圧パルスのゼロ交差点に対
するスイッチのターンオンを、コイル３１へのパルスの
位相制御点弧と同期させることにより、接触子動作装置
へ入力される電気的エネルギーを制御する。

【００２２】この発明によれば、図３のトレースＡ中の
第１のパルスＰ１は、装置の電気的パラメータを測定す
るために使用され得る普通のパルスである。第１のパル
スＰ１は一定の遅れ角α１および導通角β１を有する。 これらは任意所望の値に設定できる。例示的な装置では
、遅れ角α１はゼロであり、従って導通角β１は１００
％である。マイクロコンピュータ第１のパルスＰ１のた
めにゼロの遅れ角を生じるが、ハードウェアによる遅れ
のせいでトレースＡから分かるように少し遅れる。全導
通の第１パルスＰ１を使用するのが望ましいのは、もし
パルス源が弱いならば、この大きいパルスが電圧を引き
出すようにするためである。そして、もし接触器を閉じ
るのに不十分な電力しか入手できないならば、これを未
然に防ぐために早い目に決定できる。マイクロコンピュ
ータは第１のパルスＰ１によって生じられた電流および
そのピーク値を電圧測定値と共に監視して第２のパルス
Ｐ２の導通角β２を決定する。従って第２のパルスＰ２
の導通角β２はコイル３１の動的状態に適応するように
調節される。

【００２３】図５のＡおよびＢは、接触器１０を制御す
るための制御回路の回路図を示す。制御回路用の商用１
２０ボルト６０Ｈｚの電力は端子ブロックＪ１の端子１
および５を通して供給される。第１のＬＣフィルタ６４
は電力ラインから雑音を除きかつ抵抗６６はスパイクを
抑制する。交流電力は全波整流ブリッジ回路ＢＲ１に印
加され、この全波整流ブリッジ回路ＢＲ１は接触器のコ
イル３１へパルス化された直流電流を供給する。上述し
たように、コイル３１が付勢されると、橋絡体４４に接
続された接極子４０を引きつけて接点すなわち可動接点
４６−４８を電力ライン６８の３相用固定接点２２−２
６と電気的に接触させる。

【００２４】ろ波されたライン電流は回路７０へ供給さ
れて非調整−７ボルトおよび＋１０ボルトの電源となる
。

【００２５】接触器１０のコイル３１の付勢は、スイッ
チ７２によって制御される。このスイッチ７２は、例え
ばＢＣＲＶ５ＡＭ−１２のようなトライアックでも良い
し、或はＦＥＴのような他の型式の電子スイッチでも良
い。第２のＬＣフィルタ７４は、スイッチ７２の両端間
の電圧の変化率を制限してスイッチ７２の雑音感度を下
げる。

【００２６】スイッチ７２は、マイクロコンピュータＵ
２から普通の集積回路Ｕ１を通して制御される。この集
積回路Ｕ１は米国特許第４，６２６，８３１号および第
４，６７４，０３５号に開示されたものに似ている。集
積回路Ｕ１は、＋Ｖ入力端子に印加された＋１０ボルト
電源によって付勢される調整済電源ＲＰＳを含む。この
調整済電源ＲＰＳは、ポテンシォメータ７６によって微
調整され得る公称＋５ボルトの直流信号を発生する。こ
の＋５ボルトの直流信号は、基準電圧としてマイクロコ
ンピュータＵ２のアナログ入力端子ＲＥＦに印加される
。調整済電源ＲＰＳはまた、５ボルトのマイクロコンピ
ュータ電源電圧としてマイクロコンピュータＵ２へ印加
される微細に調整された＋５ボルトの直流信号ＶＤＤを
発生する。調整済電源ＲＰＳはまた、デッドマン回路Ｄ
ＭＣ（その機能は簡単に説明する）へ電力を供給する。 調整済電源ＲＰＳは、後述する目的のために比較器ＣＯ
ＭＰへ印加される３．２ボルトの信号ＣＯＭＰＯを更に
発生する。

【００２７】ろ波された１２０ボルトの交流電流は、ラ
イン４１を通して集積回路Ｕ１のＬＩＮＥ入力端子およ
びマイクロコンピュータＵ２の入力端子へ供給される。 同様に、端子ブロックＪ１の端子２に入力されたＲＵＮ
信号、端子３を通して印加されたＳＴＡＲＴ信号および
端子５に印加されたＲＥＳＥＴ信号は集積回路Ｕ１およ
びマイクロコンピュータＵ２の対応する入力端子に印加
される。集積回路Ｕ１中のクリップ兼クランプ回路ＣＬ
Ａは、マイクロコンピュータＵ２へ供給されるこれらＬ
ＩＮＥ信号、ＲＵＮ信号、ＳＴＡＲＴ信号およびＲＥＳ
ＥＴ信号の範囲を、関連信号が直流または交流の電圧信
号かどうかと無関係に選ばれた限界値（例示的な回路で
は＋４．６ボルトおよび−０．４ボルト）に制限する。 集積回路Ｕ１によって発生された＋５ボルトの電源によ
って給電される押ボタン７８はＲＥＳＥＴ信号を手動で
発生させる。

【００２８】マイクロコンピュータＵ２は、外部制御信
号およびそれ自体の内部プログラムに応答して出力ポー
トにトリガ・パルスＴＲＩＧを発生する。このトリガ・
パルスＴＲＩＧは集積回路Ｕ１のＴＲＩＧ入力端子へリ
ード線８０を通して印加される。集積回路Ｕ１内のゲー
ト増幅器ＧＡはトリガ・パルスＴＲＩＧを緩衝、増幅し
てこれをＧＡＴＥ出力端子からリード線４０を通してス
イッチ７２のゲート電極へ印加する。上述したように、
スイッチ７２の点弧は、マイクロコンピュータＵ２から
のトリガ・パルスＴＲＩＧのタイミングで交流ライン電
圧に対して位相制御され、接触器接点の閉成動作を調整
しかつ接触器を閉じた状態に維持する。抵抗８２の両端
間の電圧降下は、コイル３１に流れる電流の目安であり
、ポテンシォメータ８４によって調節されて集積回路Ｕ
１のＣＣＩ入力端子へ印加され、利得Ｇの演算増幅器Ｃ
ＣＡで増幅される。集積回路Ｕ１のＣＣＯ出力端子に現
れるＣＣＵＲ信号はマイクロコンピュータＵ２のアナロ
グ入力端子へ印加される。このＣＣＵＲ信号は、コイル
電流を表し、トリガ・パルスＴＲＩＧのタイミングを調
整するためにマイクロコンピュータＵ２によって使用さ
れる。マイクロコンピュータＵ２は、その正常な動作中
約５０％のデュディ・サイクルを持つ方形波のデッドマ
ン信号ＤＭをＯ２２出力端子に発生する。このＤＭ信号
は抵抗８６を通して積分コンデンサ８８に印加され、こ
ゝで方形波信号から直流分が除かれる。この直流信号は
集積回路Ｕ１中のデッドマン回路ＤＭＣへそのＤＭ入力
端子を通して印加される。この直流信号がプリセットさ
れた高い或は低い限界値を超える時にはいつでも、リセ
ット信号が集積回路Ｕ１のＲＳ出力端子に発生される。 このリセット信号はマイクロコンピュータＵ２のＲＥＳ
入力端子へ印加されてマイクロコンピュータＵ２をリセ
ットする。デッドマン回路ＤＭＣは、電源アップ時かつ
また停源時にマイクロコンピュータＵ２へリセット信号
を印加する。デッドマン回路ＤＭＣはまた、ゲート増幅
器ＧＡへ印加されてリセット信号が発生される時にパル
スの発生を終わらせる信号を発生する。

【００２９】調整済電源ＲＰＳによって発生された＋５
ボルトの調整済電源によって充電され続けるコンデンサ
９０は別な電源を提供して停電時にマイクロコンピュー
タＵ２中のランダム・アクセス・メモリＲＡＭの完全さ
を維持する。マイクロコンピュータＵ２は、もしデッド
マン回路ＤＭＣからのリセット信号および停電と共に減
少するＵＶ信号から発生された論理信号を検出するなら
、ＲＡＭのみが付勢される停止モードに移る。コンデン
サ９０は短期間の停電中ＲＡＭへ電力を供給するのに足
りるサイズである。電源アップ時、ＲＡＭの完全さはコ
ンデンサ９０の両端間の電圧を比較器Ｃ０ＭＰへのＣＯ
ＭＰＯ信号と比較することによって検査され、正常な電
力のそう失中適切な電力がマイクロコンピュータＵ２へ
印加されたことを保証する。接触器のこの特色は、１９
８９年５月８日付けで出願された米国特許願第３４８，
９４０号の明細書に詳しく述べられている。

【００３０】この発明によれば、機械的装置へ与えられ
るエネルギーの総量が一定であるように図３のトレース
Ａ中の第２パルスＰ２の遅れは調節され、従って第１の
パルスＰ１の初めから図３のトレースＣに示された主接
点接触までの時間は電圧およびコイル抵抗の範囲に亘っ
て一定である。事実、接触器の閉成はコイル電圧および
コイル電流と同期するようになされ、そして接点のはね
返り衝撃速度に関する接触器１０の性能は予測できかつ
両方のパラメータに対して低い値で一定である。

【００３１】動作電圧およびコイル抵抗の全範囲に亘っ
て低い衝撃速度および少ない接点はね返りの所望性能を
達成するために、接点接触点がいつもコイル電圧および
コイル電流に対して同時に起こることが必要である。接
点接触点の決定は、コイルの動的状態を測定して調節す
るのに第１のパルス（Ｐ１）および第２のパルス（Ｐ２
）が必要であると云うことに基づく。従って、第３のパ
ルス（Ｐ３）は、接点接触点が起こり得る一番早いパル
スである。閉成のためにもっと多くのエネルギーを要す
る大型装置では、第４または第５のパルスのような後の
方のパルスまで接点接触点が起こり得ない。しかしなが
ら、経験によれば、接点接触点は最良の性能のための減
少するコイル電流でいつも起こる。接触器１０を接点接
触位置に座らせるのに要するエネルギー量により接点接
触位置は正確に決定される。図２から分かるように、こ
のエネルギーはハッチを付けた区域Ｂ中のエネルギーで
ある。接点接触位置（図３のトレースＣ参照）は、この
接点接触点での接極子４０の運動エネルギーと第３のパ
ルスＰ３のエネルギー（接触器１０を接点接触位置から
接極子据え位置まで動かす）との和によって確立される
。なお、この接極子据え位置は、図３のトレースＤであ
る動作装置速度曲線上に示された衝撃点によって表され
、図２に示されたエネルギーを少し超える。重要なのは
、コイル電流が主接点接触位置から接極子据え位置まで
減少して低い衝撃速度と最小のはね返りを確保すること
である。図３のトレースＡおよびＢから理解できるよう
に、電流は電圧より遅れてコイル３１のインダクタンス
のせいでパルス間でゼロにならないことである。

【００３２】接点接触位置が一度確立されると、低い衝
撃速度および動作装置速度（これらは低接点はね返り性
能を与える）のために適切な接点接触位置へ全開位置か
ら接点をもたらすのに十分なエネルギーを与えるのが次
の要件である。これは、接点接触パルスに先立って位相
制御されたパルスを調節することによって行われる。こ
の位相制御されたパルスは特定の入力電圧およびコイル
抵抗のために経験から確立されることができるが、もし
電圧やコイル抵抗が変わると接触器の性能が同一組のパ
ルスのために変わるという問題を残す。電圧およびコイ
ル抵抗の変化を補償する手段は、第１のパルスのピーク
電流すなわちＩ（ピーク）および電圧に基づいた制御パ
ルスを調節することである。第１のパルスは、Ｉ（ピー
ク）に基づいた計算を行うように常に同じ持続時間を持
たなければならない。

【００３３】例えば、図３の例では、電圧は交流１２２
ボルトであり、そして第１のパルスのピーク電流すなわ
ちＩ（ピーク）は第２のパルスの遅れ角α２が大きくか
つ導通角β２が比較的小さいように比較的大きい。図４
では電圧がわずか交流９８ボルトであり、そして電流は
比較的小さく、遅れ角α２がはるかに短くかつ導通角β
２がはるかに大きいことを理解できる。もし電圧が一定
のまゝであるが、電流が増加してコイル抵抗の減少を示
すなら、第２のパルスの遅れは延長される。他方、定電
圧で電流が減少すればコイル抵抗の増加を示し、そして
制御パルスの遅れは短くされる。

【００３４】コイル電流を表す電圧を発生させかつこの
電圧をパルス電圧と共にマイクロコンピュータへ入力さ
せることにより、第２のパルスＰ２の幅を変更すること
ができる。第２のパルスの遅れを決定するためのアルゴ
リズムが下記の通りであることが分かった。 制御パルスの遅れ＝［Ｋ１＊Ｉ（ピーク）−Ｋ２＊ＶＯ
ＬＴＳ−Ｋ３］＊Ｋ４たゞし、 Ｋ１（ボルト／アンペア）は回路とマイクロプロセッサ
のソフトウェアとの少なくとも一方の尺変化によって決
定される。例示的な装置では、Ｋ１は抵抗８２の抵抗値
およびポテンシォメータ８４の実効抵抗値に普通のチッ
プ１１１中の演算増幅器ＣＣＡの利得Ｇを乗算した値に
等しい。 Ｋ２（無単位）は直流抵抗の総インピーダンスの比（Ｚ
／Ｒ）または２５Ｃにある。 Ｋ３（ボルト）はＫ１がその選択で制限される時に必要
とされるオフセットである。もしＫ１が総体的に選択可
能なら、定数Ｋ３はゼロである。 Ｋ４（秒／ボルト）は遅れが電流または電圧の変化に関
連した１ボルトの変化のために変わるべき割合である。

【００３５】これら定数は、種々の電圧およびピーク電
流のデータを取りかつ所望の閉成のための制御パルスの
遅れをセットすることにより、経験から１番良く導出さ
れる。これから定数（ＫＳ）を導出できる。

【００３６】アルゴリズムの適用の一例は下記の通りで
ある。 Ｋ１＝３０．３ボルト／アンペア Ｋ２＝０．５ Ｋ３＝６８ボルト Ｋ４＝０．０００１秒／ボルト

【００３７】第４〜第７のパルスは、固定された接極子
に対して可動の接極子の衝撃に続くはね返りを最少にす
るのに十分なエネルギーを供給する一定の時間遅れを持
つ。

【００３８】図６は、この発明を実施するのにマイクロ
コンピュータＵ２に適したプログラムのフローチャート
図である。まずマイクロコンピュータＵ２はステップ９
２でスタート信号を認識しなければならない。例示的な
装置では、マイクロコンピュータＵ２は３つのスタート
信号を次々に検出し、閉ルートを初期化して偽閉成を排
除しなければならない。ステップ９４で電圧がチェック
される。もし電圧が低すぎるなら、たとえ制御パルスが
全導通であっても接触器１０を閉じるのは不可能である
。もし電圧が高すぎるなら、接触器１０は損傷を受ける
ことがある。その結果、もし電圧が範囲内になければ、
接触器１０の動作はステップ９６で中止され、そしてプ
ログラムはステップ９７で新しいスタート信号を待つ。 もし電圧が範囲内にあれば、スイッチ７２はステップ９
８でターンオンされ、一定の遅れ（例示的な装置ではゼ
ロ遅延）を持つ第１のパルスをゲートする。マイクロコ
ンピュータＵ２は、ステップ１００にて第１のパルスの
ある間コイル電流を読み取ってピーク電流としてＩ（最
大）を保つ。次にマイクロコンピュータはステップ１０
２においてＩ（最大）に基づいたルックアップ・テーブ
ル用ポインタを選択する。図７に示されているルックア
ップ・ポインタは、第３〜第７のパルスの遅れ（ミリ秒
）を決定する。もしＩ（最大）がプリセット値例えば４
．０アンペアを超えるならば、ポインタ１が選択される
。第１のパルスでのピーク電流が３．７アンペアと４．
０アンペアの間にあれば、ポインタ０が選択され、そし
てもし３．７アンペアのようなプリセット値よりも小さ
いなら、ポインタＦが選択される。ポインタの選択の仕
方により接触器の応答性を調節する。もし第１のパルス
がある間に測定されたピーク電流が所望の最小値より大
きければ、ポインタ１が選択されかつこの発明の全利点
が得られる。もしピーク電流が所望のレベルよりも低い
が最小値よりも高ければ、状態は動作境界にあって、ポ
インタ０が選択される。ポインタ０が選択されると、第
３〜第７のパルスは本質的に全導通である。ステップ１
０４にてポインタＦが選択されたと決定されるように、
もし電流が最小値より小さいと、接触器の動作はステッ
プ１０６で中止され、そしてプログラムはステップ９７
にて他のスタート信号を待つ。接極子は第１のパルスに
応答して動き始めるが、接極子に与えられたエネルギー
は図３および図４から理解できるように接点を接触位置
にさえもたらすのに不十分であり、そしてキックアウト
ばねは接点を全開位置に戻す。

【００３９】ポインタ１か０が選択されると、マイクロ
コンピュータは上述した関係を使用してステップ１０８
にて第２の（制御）パルスの遅れを計算する。第１のパ
ルスはステップ１１０にて示されたようにゼロ交差でタ
ーンオフされ、そして第２のパルスはステップ１０８で
計算された遅れを使ってステップ１１２にてターンオン
される。第２のパルスはステップ１１４で示されるよう
にゼロ交差でターンオフされる。適切なポインタで示さ
れたルックアップ・テーブル中の遅れを使用して第３〜
第７のパルスはステップ１１６にてターンオンされる。 マイクロコンピュータはステップ１１８にてコイル保持
ルーチンを実行し、こゝでは小さいパルスが導体コイル
に印加され、接点開放信号がステップ１２０で受けられ
かつコイルの付勢が終らされるまで、接点を閉じ続ける
。

【００４０】この発明の特定の実施例について詳しく説
明したが、こゝに開示した全ての教示に鑑みて種々の変
形や変更を行えることは当業者によって理解されよう。 従って、こゝに開示された特定の構成は、例示にすぎず
、この発明の特許請求の範囲を限定するものではない。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から、この発明は、電圧およ
びコイル抵抗の全範囲に亙って接点のはね返りおよび衝
撃速度の区域において優秀な接触器性能を呈することが
理解できる。この発明は、第１のパルスのピーク電流お
よび電圧を測定して第２のパルスの時間遅れを調節する
が、その際に２つのパルスの総エネルギーが一定である
ようにする点で特異である。これは、接点の接触時間が
同期しかつ接点のはね返りおよび衝撃速度が両方共低い
ことになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が組み込まれた接触器の縦断面図であ
る。

【図２】第１図の接触器のばね反応曲線を示す図である
。

【図３】この発明に従って操作された図１の接触器のコ
イル電圧およびコイル電流、主接点の位置、接触器動作
装置の速度を示す図である。

【図４】接触器に印加された電圧パルスのピーク電圧が
異なることを除けば、図３と同様な図である。

【図５】この発明に従って図１の接触器を制御するため
のマイクロコンピュータ式制御回路の回路図である。

【図６】この発明に従って図５の制御回路中のマイクロ
コンピュータ動作用適したコンピュータ・プログラムを
示すフローチャート図である。

【図７】この発明を実施する際にマイクロコンピュータ
によって使用されるルックアップ・テーブルを示す図で
ある。

【符号の説明】

１０　　　　接触器 ２２　　　　固定接点 ２６　　　　固定接点 ４６　　　　可動接点 ４８　　　　可動接点 ３１　　　　コイル ３６　　　　磁石 ４０　　　　接極子 ３４　　　　キックアウトばね ５６　　　　接点ばね

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　通常開いている第１および第２の電気
   的接点手段と、コイルを持つと共に、このコイルに流れ
   る電流に応答して前記接点手段を閉じるように機械的に
   接続された可動の接極子を持つ電磁石と、この電磁石に
   よる前記接点手段の閉成に抵抗するばね手段と、制御さ
   れた導通角で前記コイルへ電圧パルスを印加する付勢手
   段と、を備え、前記付勢手段は、前記コイルへ第１の電
   圧パルスを印加し、この第１の電圧パルスに対する前記
   コイルの電気的応答を監視し、かつこの電気的応答の関
   数として少なくとも１つの後続の電圧パルスが前記コイ
   ルへ印加される際の導通角を選択的に変え、これにより
   所定の閉成特性でもって前記ばね手段による抵抗に逆ら
   って前記第１および第２の電気的接点手段を閉じる電気
   的接触器。
2. 【請求項２】　　前記付勢手段は、一定の導通角で前記
   コイルへ前記第１の電圧パルスを印加する請求項１の電
   気的接触器。
3. 【請求項３】　　前記付勢手段は、一定で、しかも事実
   上全導通の導通角で前記コイルへ前記第１の電圧パルス
   を印加する請求項２の電気的接触器。
4. 【請求項４】　　前記付勢手段によって監視された前記
   第１の電圧パルスに対する前記コイルの前記電気的応答
   は、前記第１の電圧パルスによって生じられて前記コイ
   ルに通される電流を含む請求項２の電気的接触器。
5. 【請求項５】　　前記付勢手段によって監視された前記
   コイルの電気的応答は、前記第１の電圧パルスによって
   生じられて前記コイルに流されるピーク電流、および前
   記第１の電圧パルスの電圧を含む請求項４の電気的接触
   器。
6. 【請求項６】　　前記付勢手段は、所定の導通角の少な
   くとも２組のうちの選ばれた１組の導通角に従って前記
   コイルへ第２の電圧パルスに続く電圧パルスを印加し、
   前記選ばれた１組の導通角は、前記第１の電圧パルスに
   よって前記コイルに流された前記電流の関数として選択
   される請求項４の電気的接触器。
7. 【請求項７】　　前記付勢手段は、前記第１の電圧パル
   スに対する前記コイルの前記電気的応答が所定の限界内
   にない時に、前記コイルへの電圧パルスの印加を終わら
   せることにより前記電気的接点手段の閉成を中止させる
   請求項２の電気的接触器。
8. 【請求項８】　　前記付勢手段は、前記第２の電圧パル
   スに続く選択された電圧パルスで前記電気的接点手段を
   常に閉じるために選択された導通角で前記コイルへ電圧
   パルスを印加する請求項２の電気的接触器。
9. 【請求項９】　　通常開いている第１および第２の電気
   的接点手段と、コイルを持つと共に、このコイルに流れ
   る電流に応答して前記接点手段を閉じるように機械的に
   接続された可動の接極子を持つ電磁石と、この電磁石に
   よる前記接点手段の閉成に抵抗するばね手段と、制御さ
   れた導通角で前記コイルへ電圧パルスを印加する付勢手
   段と、を備え、前記付勢手段は、一定の導通角で前記コ
   イルへ第１の電圧パルスを印加し、この第１の電圧パル
   スによって生じられて前記コイルに流されたピーク電流
   および前記第１の電圧パルスの電圧を監視し、かつ電圧
   変動および前記コイルの状態にかゝわらず、一定で所定
   量の電気エネルギーが前記コイルへ供給されるように第
   ２の電圧パルスが前記コイルへ印加される際の導通角を
   選択的に変え、これにより低い衝撃速度を持つ前記ばね
   手段による抵抗に逆らって前記第１および第２の電気的
   接点手段を閉じる電気的接触器。
10. 【請求項１０】　　前記付勢手段は、前記第２の電圧パ
    ルスに続く選択された電圧パルスで前記電気的接点手段
    を常に閉じるために選択された導通角で前記コイルへ電
    圧パルスを印加する請求項９の電気的接触器。
11. 【請求項１１】　　前記第１の電圧パルスによって生じ
    られて前記コイルに流されたピーク電流が第１の所定値
    よりも大きい時に、一定の導通角で前記コイルへ前記第
    ２の電圧パルスに続く電圧パルスを印加する請求項１０
    の電気的接触器。
12. 【請求項１２】　　少なくとも２組の導通角のうちの選
    ばれた１組の導通角に従って前記第２の電圧パルスに続
    く電圧パルスを印加し、前記選ばれた１組の導通角は、
    前記第１の電圧パルスによって生じられて前記コイルに
    流されたピーク電流によって決定される請求項９の電気
    的接触器。
13. 【請求項１３】　　前記第２の電圧パルスに続く電圧パ
    ルスのための前記選ばれた１組の導通角は、前記第１の
    電圧パルスに応答して前記コイルに流された前記ピーク
    電流が第１の所定値よりも小さい時に事実上全導通角で
    ある請求項１２の電気的接触器。