JPH05291032A - 直流電磁石装置 - Google Patents
直流電磁石装置Info
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- JPH05291032A JPH05291032A JP9570092A JP9570092A JPH05291032A JP H05291032 A JPH05291032 A JP H05291032A JP 9570092 A JP9570092 A JP 9570092A JP 9570092 A JP9570092 A JP 9570092A JP H05291032 A JPH05291032 A JP H05291032A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電源電圧の変化により操作コイルに生じる不要
な投入コイル電流の通電を防止する。 【構成】操作コイル１と、この操作コイル１に直列に接
続されたスイッチング素子７および電流検出用抵抗８
と、電源電圧に逆比例し操作コイル１の投入コイル電流
の通電期間に対応するパルス幅のワンショットパルスを
発生するワンショットパルス発生回路６と、このワンシ
ョットパルス出力期間中に操作コイル１の投入コイル電
流を一定の設定電流に制御する制御信号をスイッチング
素子７に出力するコンパレータ３とを備える。
な投入コイル電流の通電を防止する。 【構成】操作コイル１と、この操作コイル１に直列に接
続されたスイッチング素子７および電流検出用抵抗８
と、電源電圧に逆比例し操作コイル１の投入コイル電流
の通電期間に対応するパルス幅のワンショットパルスを
発生するワンショットパルス発生回路６と、このワンシ
ョットパルス出力期間中に操作コイル１の投入コイル電
流を一定の設定電流に制御する制御信号をスイッチング
素子７に出力するコンパレータ３とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電磁接触器などの駆動用
として用いられる直流電磁石装置に関する。
として用いられる直流電磁石装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に電磁石装置は操作コイルが巻かれ
た固定鉄心とこの固定鉄心にギャップを介して対向する
可動鉄心とより成り、操作コイルを励磁すると固定鉄心
に可動鉄心が吸引され、前記ギャップだけ移動し吸着さ
れる。このとき可動鉄心は駆動すべき負荷とスプリング
の反発力に打ち勝って移動する。この場合、鉄心ギャッ
プが大きい吸引初期においては、大きい吸引力を要し、
吸着完了後は小さい吸引力で維持することができる。
た固定鉄心とこの固定鉄心にギャップを介して対向する
可動鉄心とより成り、操作コイルを励磁すると固定鉄心
に可動鉄心が吸引され、前記ギャップだけ移動し吸着さ
れる。このとき可動鉄心は駆動すべき負荷とスプリング
の反発力に打ち勝って移動する。この場合、鉄心ギャッ
プが大きい吸引初期においては、大きい吸引力を要し、
吸着完了後は小さい吸引力で維持することができる。
【０００３】このような特性に対応するものとして、従
来例えば特開昭５９−１６８６０７号公報に記載された
ような駆動回路が用いられた電磁石装置がある。図６は
その従来回路を示すものであり、同図において、電磁石
の操作コイル１は、スイッチ素子５ｄ例えばトランジス
タと直列にして直流電源端子Ｐ，Ｎに接続されている。
このスイッチ素子５ｄは制御電源回路６，電圧検出回路
７，タイマ回路８，発振回路９により制御されるもの
で、電圧検出回路７およびタイマ回路８の信号と発振回
路９の信号がオア回路１０，抵抗１１を経てスイッチ素
子５ｄへ入力されるようにしている。また電源回路を開
閉する操作スイッチ４が設けられている。
来例えば特開昭５９−１６８６０７号公報に記載された
ような駆動回路が用いられた電磁石装置がある。図６は
その従来回路を示すものであり、同図において、電磁石
の操作コイル１は、スイッチ素子５ｄ例えばトランジス
タと直列にして直流電源端子Ｐ，Ｎに接続されている。
このスイッチ素子５ｄは制御電源回路６，電圧検出回路
７，タイマ回路８，発振回路９により制御されるもの
で、電圧検出回路７およびタイマ回路８の信号と発振回
路９の信号がオア回路１０，抵抗１１を経てスイッチ素
子５ｄへ入力されるようにしている。また電源回路を開
閉する操作スイッチ４が設けられている。
【０００４】次に、図６の回路の動作について説明する
と、操作スイッチ４が投入され、端子Ｐ，Ｎから電源電
圧が供給され電源電圧が一定値以上になると、電圧検出
回路７が出力信号を出し、この信号はオア回路１０，抵
抗１１を経てスイッチ素子５ｄへ閉信号を与え、スイッ
チ素子５ｄがオンになり（図７のｔ1 時点）、電磁石投
入に必要な大きな電流を操作コイル１に供給する。この
電流により電磁石は投入動作を行ない、投入状態となる
（図７のｔ2 時点）。このとき、スイッチ素子５ｄはオ
ンのままで操作コイル１には大きな電流が流れている。
電圧検出回路７の出力信号は、またタイマ回路８を始動
させ、所定時間後タイマ回路８が出力を出し電圧検出回
路７からの信号を停止してスイッチ素子５ｄはオフとな
る。同時にタイマ回路８の出力は発振回路９にも印加さ
れ、発振回路９が動作を開始し断続出力信号を出す（図
７のｔ3 時点）。この断続信号はオア回路１０および抵
抗１１を経てスイッチ素子５ｄへ印加され、スイッチ素
子５ｄはオン，オフを繰返す。これにより操作コイル１
には断続した電圧（実際に操作コイル１に流れる電流は
フライホィールダイオード１４により平滑化されてい
る）が印加されることになり前記オン，オフの時間を適
正に選ぶことにより電磁石は小さい電流で保持状態を続
ける。
と、操作スイッチ４が投入され、端子Ｐ，Ｎから電源電
圧が供給され電源電圧が一定値以上になると、電圧検出
回路７が出力信号を出し、この信号はオア回路１０，抵
抗１１を経てスイッチ素子５ｄへ閉信号を与え、スイッ
チ素子５ｄがオンになり（図７のｔ1 時点）、電磁石投
入に必要な大きな電流を操作コイル１に供給する。この
電流により電磁石は投入動作を行ない、投入状態となる
（図７のｔ2 時点）。このとき、スイッチ素子５ｄはオ
ンのままで操作コイル１には大きな電流が流れている。
電圧検出回路７の出力信号は、またタイマ回路８を始動
させ、所定時間後タイマ回路８が出力を出し電圧検出回
路７からの信号を停止してスイッチ素子５ｄはオフとな
る。同時にタイマ回路８の出力は発振回路９にも印加さ
れ、発振回路９が動作を開始し断続出力信号を出す（図
７のｔ3 時点）。この断続信号はオア回路１０および抵
抗１１を経てスイッチ素子５ｄへ印加され、スイッチ素
子５ｄはオン，オフを繰返す。これにより操作コイル１
には断続した電圧（実際に操作コイル１に流れる電流は
フライホィールダイオード１４により平滑化されてい
る）が印加されることになり前記オン，オフの時間を適
正に選ぶことにより電磁石は小さい電流で保持状態を続
ける。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述の直流電磁石装置
においては次のような問題点がある。この問題点を図８
により説明する。図６の回路の場合投入時は電源電圧を
そのまま印加している為、電源電圧により電磁石の吸引
力が大きく変化する。現在、電磁接触器の使用電圧範囲
は定格電圧の８５〜１１０％と規格で定められており、
従って電磁石部は定格の８５％の電圧でも投入動作に必
要な充分な吸引力を有するように設計しておかなければ
ならない。ところが、電磁石の吸引力は印加電圧の２乗
に比例するので、図８に示す通り印加電圧が大きくなる
につれ必要以上に大きな吸引力が生じ、電磁石の鉄心や
その値の部分に大きな衝撃が加わり機械的寿命が短かく
なったり、主接触部がチャタリングを起して接点寿命が
短かくなる等の欠点があった。
においては次のような問題点がある。この問題点を図８
により説明する。図６の回路の場合投入時は電源電圧を
そのまま印加している為、電源電圧により電磁石の吸引
力が大きく変化する。現在、電磁接触器の使用電圧範囲
は定格電圧の８５〜１１０％と規格で定められており、
従って電磁石部は定格の８５％の電圧でも投入動作に必
要な充分な吸引力を有するように設計しておかなければ
ならない。ところが、電磁石の吸引力は印加電圧の２乗
に比例するので、図８に示す通り印加電圧が大きくなる
につれ必要以上に大きな吸引力が生じ、電磁石の鉄心や
その値の部分に大きな衝撃が加わり機械的寿命が短かく
なったり、主接触部がチャタリングを起して接点寿命が
短かくなる等の欠点があった。
【０００６】図８は電磁石の一般的な吸引力特性図で、
横軸に印加電圧ｖで、縦軸に吸引力ｆを表わし、ｆは電
磁石の吸引力、ｆ0 は電磁石の動作に必要な吸引力であ
る。電磁石の最低動作電圧のときの吸引力に比し、印加
電圧ｖが増すに従って吸引力ｆが急速に増大しているこ
とが分る。前述の問題点を解決するために特開昭６１−
１８７３０４号公報で記載された直流電磁石装置が提案
されている。図９はその回路を示し、図１０は図９にお
けるコイル１の電流変化に対する定電流回路１６の出力
関係を示す動作波形図である。この内容の説明は省略す
るが、要は操作コイル１に流れる電流ｉを検出し、電磁
石投入時において定電流回路１６の設定レベルＶ1 より
小さい場合は出力を出して操作コイル１に電圧を印加
し、これによりコイル電流ｉを増加させる。コイル電流
ｉが設定レベルＶ1 より大きくなると、定電流回路１６
は出力を停止してこれによりコイル電流ｉを減少させ
る。コイル電流ｉが設定レベルＶ1 より小さくなると、
定電流回路１６は再び出力を出してコイル電流ｉを増加
させ、以上のような動作を繰り返してコイル電流ｉを一
定に保つようにする。また、電磁石保持時において設定
レベルＶ1 より低い値の設定レベルＶ2 に対して制御を
行い、同様電磁石保持に必要な低い値のコイル電流ｉに
保つようにしたものである。
横軸に印加電圧ｖで、縦軸に吸引力ｆを表わし、ｆは電
磁石の吸引力、ｆ0 は電磁石の動作に必要な吸引力であ
る。電磁石の最低動作電圧のときの吸引力に比し、印加
電圧ｖが増すに従って吸引力ｆが急速に増大しているこ
とが分る。前述の問題点を解決するために特開昭６１−
１８７３０４号公報で記載された直流電磁石装置が提案
されている。図９はその回路を示し、図１０は図９にお
けるコイル１の電流変化に対する定電流回路１６の出力
関係を示す動作波形図である。この内容の説明は省略す
るが、要は操作コイル１に流れる電流ｉを検出し、電磁
石投入時において定電流回路１６の設定レベルＶ1 より
小さい場合は出力を出して操作コイル１に電圧を印加
し、これによりコイル電流ｉを増加させる。コイル電流
ｉが設定レベルＶ1 より大きくなると、定電流回路１６
は出力を停止してこれによりコイル電流ｉを減少させ
る。コイル電流ｉが設定レベルＶ1 より小さくなると、
定電流回路１６は再び出力を出してコイル電流ｉを増加
させ、以上のような動作を繰り返してコイル電流ｉを一
定に保つようにする。また、電磁石保持時において設定
レベルＶ1 より低い値の設定レベルＶ2 に対して制御を
行い、同様電磁石保持に必要な低い値のコイル電流ｉに
保つようにしたものである。
【０００７】しかしながら、この直流電磁石装置におい
ても、次のような問題点がある。図１１は電源電圧ｖが
低い値のｖ1 と高い値のｖ2 における電磁石の動作を示
す波形図であり、図１１において電源電圧が時刻ｔ0 で
印加されると｛図１１（１）｝、操作コイルの電流ｉは
電源電圧ｖが低いｖ1 の時は実線で示すｉ1 のように低
い立ち上りで上昇し、電源電圧ｖが高いｖ2 の時は破線
で示すｉ2 のように高い立ち上りで上昇する｛図１１
（２）｝。このためにコイルの電流ｉの大きさを設定値
Ｖ1 に抑えても、電磁石は低い電源電圧ｖ1 の時は長い
動作時間ＴＭ1 の後に高い電源電圧ｖ2 の時には短かい
動作時間ＴＭ2 の後に、それぞれ時刻ｔ1およびｔ2 で
投入されるようになる。なお図１１（２）において操作
コイル１の電流ｉが上昇後一時低下する点は電磁石が投
入された点であり、この電流低下は電磁石が投入された
ため操作コイル１のインダクタンスが増加するために生
じたものである。このように電源電圧ｖが高いｖ2 のと
きには、投入動作時間ＴＭ2で投入が完了しているにも
かかわらず、電源電圧ｖがｖ1 で低いときの投入動作時
間ＴＭ1 をカバーする時刻ｔ3 までの期間ＴＣの間、操
作コイルに通電する必要があり、Ｔ2 −Ｔ1 の時間の不
要な電流が流れることにより投入時の衝撃の低減を困難
にしている。
ても、次のような問題点がある。図１１は電源電圧ｖが
低い値のｖ1 と高い値のｖ2 における電磁石の動作を示
す波形図であり、図１１において電源電圧が時刻ｔ0 で
印加されると｛図１１（１）｝、操作コイルの電流ｉは
電源電圧ｖが低いｖ1 の時は実線で示すｉ1 のように低
い立ち上りで上昇し、電源電圧ｖが高いｖ2 の時は破線
で示すｉ2 のように高い立ち上りで上昇する｛図１１
（２）｝。このためにコイルの電流ｉの大きさを設定値
Ｖ1 に抑えても、電磁石は低い電源電圧ｖ1 の時は長い
動作時間ＴＭ1 の後に高い電源電圧ｖ2 の時には短かい
動作時間ＴＭ2 の後に、それぞれ時刻ｔ1およびｔ2 で
投入されるようになる。なお図１１（２）において操作
コイル１の電流ｉが上昇後一時低下する点は電磁石が投
入された点であり、この電流低下は電磁石が投入された
ため操作コイル１のインダクタンスが増加するために生
じたものである。このように電源電圧ｖが高いｖ2 のと
きには、投入動作時間ＴＭ2で投入が完了しているにも
かかわらず、電源電圧ｖがｖ1 で低いときの投入動作時
間ＴＭ1 をカバーする時刻ｔ3 までの期間ＴＣの間、操
作コイルに通電する必要があり、Ｔ2 −Ｔ1 の時間の不
要な電流が流れることにより投入時の衝撃の低減を困難
にしている。
【０００８】本発明の目的は電源電圧の変化により操作
コイルに生じる不要な投入コイル電流の通電を防止した
直流電磁石装置を提供することにある。
コイルに生じる不要な投入コイル電流の通電を防止した
直流電磁石装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに本発明の直流電磁石装置は操作コイルが巻かれた固
定鉄心と、この固定鉄心にギャップを介して対向する可
動鉄心と、前記操作コイルにそれぞれ直列に接続された
スイッチング素子および電流検出用抵抗と、電源電圧を
検出し，この電圧が設定値以上のとき検出信号を出力す
る電圧検出回路と、この電圧検出回路から出力された検
出信号により始動し，前記電源電圧に逆比例し，前記操
作コイルの投入コイル電流の通電期間に対応するパルス
幅のワンショットパルスを出力するワンショットパルス
発生回路と、そのベースにこのワンショットパルス発生
回路から出力されたワンショットパルスが，そのエミッ
タに前記電圧検出回路から出力された検出信号がそれぞ
れ入力される投入制御用トランジスタと、その一方の入
力端子に前記制御用トランジスタのコレクタ電圧の分電
圧ならびに第１の抵抗を介し前記電圧検出回路から出力
された検出信号がそれぞれ入力され，その他方の端子に
前記電流検出用抵抗の電圧降下が積分回路を介し入力さ
れ，この一方の入力端子に入力される信号の大きさが他
方の入力端子に入力される信号の大きさより大きいとき
オンの制御信号を前記スイッチング素子の制御端子に出
力するコンパレータとからなるようにする。そして、例
えば電圧検出回路はその正側入力端子に電源電圧の分電
圧が，その負側入力端子には定電圧回路の出力電圧の分
電圧がそれぞれ入力され，前記電源電圧の分電圧が定電
圧回路の出力電圧の分電圧より大きいとき，その出力端
子から検出信号を出力するオペアンプからなり、ワンシ
ョットパルス発生回路は電圧検出回路から出力された検
出信号が入力されるコンデンサと抵抗とが直列に接続さ
れた充電回路と、その正側入力端子に電源電圧の分電圧
が，その負側入力端子に前記充電回路の抵抗の電圧降下
がそれぞれ入力され，この抵抗の電圧降下が前記電源電
圧の分電圧を越えている期間にその出力端子から信号電
圧を出力するオペアンプとからなるようにする。
めに本発明の直流電磁石装置は操作コイルが巻かれた固
定鉄心と、この固定鉄心にギャップを介して対向する可
動鉄心と、前記操作コイルにそれぞれ直列に接続された
スイッチング素子および電流検出用抵抗と、電源電圧を
検出し，この電圧が設定値以上のとき検出信号を出力す
る電圧検出回路と、この電圧検出回路から出力された検
出信号により始動し，前記電源電圧に逆比例し，前記操
作コイルの投入コイル電流の通電期間に対応するパルス
幅のワンショットパルスを出力するワンショットパルス
発生回路と、そのベースにこのワンショットパルス発生
回路から出力されたワンショットパルスが，そのエミッ
タに前記電圧検出回路から出力された検出信号がそれぞ
れ入力される投入制御用トランジスタと、その一方の入
力端子に前記制御用トランジスタのコレクタ電圧の分電
圧ならびに第１の抵抗を介し前記電圧検出回路から出力
された検出信号がそれぞれ入力され，その他方の端子に
前記電流検出用抵抗の電圧降下が積分回路を介し入力さ
れ，この一方の入力端子に入力される信号の大きさが他
方の入力端子に入力される信号の大きさより大きいとき
オンの制御信号を前記スイッチング素子の制御端子に出
力するコンパレータとからなるようにする。そして、例
えば電圧検出回路はその正側入力端子に電源電圧の分電
圧が，その負側入力端子には定電圧回路の出力電圧の分
電圧がそれぞれ入力され，前記電源電圧の分電圧が定電
圧回路の出力電圧の分電圧より大きいとき，その出力端
子から検出信号を出力するオペアンプからなり、ワンシ
ョットパルス発生回路は電圧検出回路から出力された検
出信号が入力されるコンデンサと抵抗とが直列に接続さ
れた充電回路と、その正側入力端子に電源電圧の分電圧
が，その負側入力端子に前記充電回路の抵抗の電圧降下
がそれぞれ入力され，この抵抗の電圧降下が前記電源電
圧の分電圧を越えている期間にその出力端子から信号電
圧を出力するオペアンプとからなるようにする。
【００１０】
【作用】本発明の直流電磁石装置においては、ワンショ
ットパルス発生回路は電源電圧に逆比例したパルス幅の
ワンショットパルスを出力し、このワンショットパルス
によって投入制御用トランジスタはオンし、このワンシ
ョットパルスの期間中コンパレータの一方の入力端子に
は投入制御用トランジスタのコレクタ電圧の分電圧、す
なわち図１に示す抵抗１６，１７によって分圧された電
圧検出回路から出力された検出信号の分電圧が、他方の
入力端子には電流検出用抵抗を介して操作コイルのコイ
ル電流（投入コイル電流となる）に比例した電圧が入力
されるので、電磁石投入時に、スイッチング素子はこの
コンパレータから出力される制御信号によって操作コイ
ルの投入コイル電流を電圧検出回路から出力された分電
圧に比例した電流値の一定電流に制御する。そしてワン
ショットパルス発生回路から出力されるワンショットパ
ルスのパルス幅は電源電圧に逆比例しているので、この
投入コイル電流は電源電圧が高いときは短かい通電期間
に、電源電圧が低いときは長い通電期間に制御される。
また、投入動作時間は電源電圧が高いときは長い投入動
作時間に、電源電圧が低いときは短かい投入動作時間に
なるので、この投入動作時間に操作コイルの投入コイル
電流の通電期間をほぼ合せることができ、これによって
不要の投入コイル電流の通電を防止することができる。
ットパルス発生回路は電源電圧に逆比例したパルス幅の
ワンショットパルスを出力し、このワンショットパルス
によって投入制御用トランジスタはオンし、このワンシ
ョットパルスの期間中コンパレータの一方の入力端子に
は投入制御用トランジスタのコレクタ電圧の分電圧、す
なわち図１に示す抵抗１６，１７によって分圧された電
圧検出回路から出力された検出信号の分電圧が、他方の
入力端子には電流検出用抵抗を介して操作コイルのコイ
ル電流（投入コイル電流となる）に比例した電圧が入力
されるので、電磁石投入時に、スイッチング素子はこの
コンパレータから出力される制御信号によって操作コイ
ルの投入コイル電流を電圧検出回路から出力された分電
圧に比例した電流値の一定電流に制御する。そしてワン
ショットパルス発生回路から出力されるワンショットパ
ルスのパルス幅は電源電圧に逆比例しているので、この
投入コイル電流は電源電圧が高いときは短かい通電期間
に、電源電圧が低いときは長い通電期間に制御される。
また、投入動作時間は電源電圧が高いときは長い投入動
作時間に、電源電圧が低いときは短かい投入動作時間に
なるので、この投入動作時間に操作コイルの投入コイル
電流の通電期間をほぼ合せることができ、これによって
不要の投入コイル電流の通電を防止することができる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の直流電磁石装置の一実施例を
示す回路図である。図１において、直流電磁石装置は、
操作コイル１が巻かれた図示しない固定鉄心と、この固
定鉄心にギャップを介して対向する図示しない可動鉄心
と、操作コイル１にそれぞれ直列に接続されたスイッチ
ング素子７および電流検出用抵抗８と、電源電圧ｖを検
出し、この電圧が設定値以上のとき検出信号を出力する
電圧検出回路５と、この電圧検出回路５から出力された
検出信号により始動し電源電圧ｖに逆比例し、操作コイ
ル１の投入コイル電流の通電時間に対応するパルス幅の
ワンショットパルスを出力するワンショットパルス発生
回路６と、そのベースにこのワンショットパルス発生回
路から出力されたワンショットパルスが、そのエミッタ
に電圧検出回路から出力された検出信号がそれぞれ入力
される投入制御用トランジスタ２２と、その一方の入力
端子ａに抵抗１６，１７により分圧された制御用トラン
ジスタ２２のコレクタ電圧の分電圧ならびに第１の抵抗
１５を介し電圧検出回路５から出力された検出信号がそ
れぞれ入力され、その他方の端子ｂに電流検出用抵抗８
の電圧降下がダイオード１０，コンデンサ１１，抵抗１
２からなる積分回路１３を介し入力され、この一方の入
力端子ａに入力される信号の大きさが他方の入力端子ｂ
に入力される信号の大きさより大きいときオンの制御信
号をスイッチング素子７の制御端子にゲート用抵抗９を
介し出力するコンパレータ３とからなっている。なお、
Ｐ，Ｎは電源端子、１４は操作コイル１に逆極性並列に
接続されたフライホィールダイオードである。
示す回路図である。図１において、直流電磁石装置は、
操作コイル１が巻かれた図示しない固定鉄心と、この固
定鉄心にギャップを介して対向する図示しない可動鉄心
と、操作コイル１にそれぞれ直列に接続されたスイッチ
ング素子７および電流検出用抵抗８と、電源電圧ｖを検
出し、この電圧が設定値以上のとき検出信号を出力する
電圧検出回路５と、この電圧検出回路５から出力された
検出信号により始動し電源電圧ｖに逆比例し、操作コイ
ル１の投入コイル電流の通電時間に対応するパルス幅の
ワンショットパルスを出力するワンショットパルス発生
回路６と、そのベースにこのワンショットパルス発生回
路から出力されたワンショットパルスが、そのエミッタ
に電圧検出回路から出力された検出信号がそれぞれ入力
される投入制御用トランジスタ２２と、その一方の入力
端子ａに抵抗１６，１７により分圧された制御用トラン
ジスタ２２のコレクタ電圧の分電圧ならびに第１の抵抗
１５を介し電圧検出回路５から出力された検出信号がそ
れぞれ入力され、その他方の端子ｂに電流検出用抵抗８
の電圧降下がダイオード１０，コンデンサ１１，抵抗１
２からなる積分回路１３を介し入力され、この一方の入
力端子ａに入力される信号の大きさが他方の入力端子ｂ
に入力される信号の大きさより大きいときオンの制御信
号をスイッチング素子７の制御端子にゲート用抵抗９を
介し出力するコンパレータ３とからなっている。なお、
Ｐ，Ｎは電源端子、１４は操作コイル１に逆極性並列に
接続されたフライホィールダイオードである。
【００１２】図２はその動作波形を示す。図２におい
て、図２（１）は電源電圧ｖを示しており、時刻ｔ0 で
電源端子Ｐ，Ｎに印加され、時間とともに徐々に上昇し
ている。これは、例えば誘導モータを起動するときスイ
ッチ投入直後はこの誘導モータは短絡状態に近く電源電
圧は大きく低下し、誘導モータの回転の上昇とともに正
規の電源電圧に回復する場合の一例を示したもので、通
常このような場合電磁石装置は動作不良を生じ易いの
で、特にこのような悪い条件における電源電圧を示した
ものである。そして電源電圧ｖが時刻ｔ1 において設定
値以上になると電圧検出回路５から検出信号が出力され
る｛図２（２）｝。この検出信号はワンショットパルス
発生回路６に入力され、このワンショットパルス発生回
路６から電源電圧に逆比例し、操作コイル１の投入コイ
ル電流の通電期間に対応するパルス幅ＴＣのワンショッ
トパルスが出力される｛図２（３）｝。このワンショッ
トパルスによって投入制御用トランジスタ２２がオン
し、コンパレータ３の一方の端子ａには分圧抵抗１６，
１７で分圧された電圧検出回路５の分電圧が入力される
｛図２（４）｝。一方操作コイル１にはコイル電流ｉが
流れ、電流検出用抵抗８に電圧降下を生じ｛図２
（５）｝、この電圧降下は積分回路１３で平滑化されコ
ンパレータ３の他方の入力端子ｂに入力される｛図２
（６）｝。コンパレータ３はこの一方の入力端子ａに入
力される信号の大きさが他方の入力端子ｂに入力される
信号の大きさより大きいときオンの制御信号をスイッチ
ング素子７の制御端子に出力するので、コイル電流ｉは
分圧抵抗１６，１７によって分圧された電圧検出回路５
から出力された検出信号の分電圧に比例した電流値に一
定に制御される。そしてワンショットパルス発生回路６
から出力されるワンショットパルスのパルス幅は電源電
圧ｖに逆比例しているので、このコイル電流（投入コイ
ル電流となる）は電源電圧が高いときは短かい通電期間
に、電源電圧が低いときは長い通電期間に制御され、操
作コイル１にはフライホィールダイオード１４で平滑化
されたコイル電流ｉが流れる｛図２（７）｝。次に時刻
ｔ3 において、ワンショットパルスの出力期間が終ると
｛図２（３）｝、投入制御用トランジスタ２２はオフ
し、コンパレータ３の一方の端子ａには分圧抵抗１５，
１７によって分圧された電圧検出回路５から出力された
検出信号の分電圧に切り換えられ、この分電圧の大きさ
は抵抗１６，１７による分電圧の大きさより小さく設定
されているので、操作コイル１には電流値の低いコイル
電流（保持コイル電流となる）が流れる｛図２（４），
（５），（６），（７）｝。
て、図２（１）は電源電圧ｖを示しており、時刻ｔ0 で
電源端子Ｐ，Ｎに印加され、時間とともに徐々に上昇し
ている。これは、例えば誘導モータを起動するときスイ
ッチ投入直後はこの誘導モータは短絡状態に近く電源電
圧は大きく低下し、誘導モータの回転の上昇とともに正
規の電源電圧に回復する場合の一例を示したもので、通
常このような場合電磁石装置は動作不良を生じ易いの
で、特にこのような悪い条件における電源電圧を示した
ものである。そして電源電圧ｖが時刻ｔ1 において設定
値以上になると電圧検出回路５から検出信号が出力され
る｛図２（２）｝。この検出信号はワンショットパルス
発生回路６に入力され、このワンショットパルス発生回
路６から電源電圧に逆比例し、操作コイル１の投入コイ
ル電流の通電期間に対応するパルス幅ＴＣのワンショッ
トパルスが出力される｛図２（３）｝。このワンショッ
トパルスによって投入制御用トランジスタ２２がオン
し、コンパレータ３の一方の端子ａには分圧抵抗１６，
１７で分圧された電圧検出回路５の分電圧が入力される
｛図２（４）｝。一方操作コイル１にはコイル電流ｉが
流れ、電流検出用抵抗８に電圧降下を生じ｛図２
（５）｝、この電圧降下は積分回路１３で平滑化されコ
ンパレータ３の他方の入力端子ｂに入力される｛図２
（６）｝。コンパレータ３はこの一方の入力端子ａに入
力される信号の大きさが他方の入力端子ｂに入力される
信号の大きさより大きいときオンの制御信号をスイッチ
ング素子７の制御端子に出力するので、コイル電流ｉは
分圧抵抗１６，１７によって分圧された電圧検出回路５
から出力された検出信号の分電圧に比例した電流値に一
定に制御される。そしてワンショットパルス発生回路６
から出力されるワンショットパルスのパルス幅は電源電
圧ｖに逆比例しているので、このコイル電流（投入コイ
ル電流となる）は電源電圧が高いときは短かい通電期間
に、電源電圧が低いときは長い通電期間に制御され、操
作コイル１にはフライホィールダイオード１４で平滑化
されたコイル電流ｉが流れる｛図２（７）｝。次に時刻
ｔ3 において、ワンショットパルスの出力期間が終ると
｛図２（３）｝、投入制御用トランジスタ２２はオフ
し、コンパレータ３の一方の端子ａには分圧抵抗１５，
１７によって分圧された電圧検出回路５から出力された
検出信号の分電圧に切り換えられ、この分電圧の大きさ
は抵抗１６，１７による分電圧の大きさより小さく設定
されているので、操作コイル１には電流値の低いコイル
電流（保持コイル電流となる）が流れる｛図２（４），
（５），（６），（７）｝。
【００１３】図３は投入コイル電流を一定に制御したと
き、投入動作時間ＴＭが変化する様子を示し（この図は
図１１（２）と同様である）、投入動作時間ＴＭが、例
えば電源電圧ｖがｖ1 で低く投入動作時間がＴＭ1 と長
い、あるいは電源電圧ｖがｖ 2 で高く投入動作時間がＴ
Ｍ2 と短かいとき、これら投入動作時間ＴＭ1 ，ＴＭ 2
をそれぞれ、例えば電源電圧ｖがｖ1 で低いときの長い
通電期間ＴＣ1 ，および電源電圧ｖがｖ2 で高いときの
短かい通電期間ＴＣ2 にほぼ合せることによって不要な
投入コイル電流の通電を防止することができる。
き、投入動作時間ＴＭが変化する様子を示し（この図は
図１１（２）と同様である）、投入動作時間ＴＭが、例
えば電源電圧ｖがｖ1 で低く投入動作時間がＴＭ1 と長
い、あるいは電源電圧ｖがｖ 2 で高く投入動作時間がＴ
Ｍ2 と短かいとき、これら投入動作時間ＴＭ1 ，ＴＭ 2
をそれぞれ、例えば電源電圧ｖがｖ1 で低いときの長い
通電期間ＴＣ1 ，および電源電圧ｖがｖ2 で高いときの
短かい通電期間ＴＣ2 にほぼ合せることによって不要な
投入コイル電流の通電を防止することができる。
【００１４】図４は電圧検出回路５およびワンショット
パルス発生回路６の回路の一例を示す。図４において電
圧検出回路５はその正側入力端子に分圧抵抗５１，５２
によって分圧された電源電圧ｖの分電圧が、その負側入
力端子に分圧抵抗５３，５４によって分圧された定電圧
回路２の出力電圧ｖS の分電圧がそれぞれ入力され、電
源電圧ｖの分電圧が定電圧回路２の出力電圧ｖS の分電
圧より大きいとき、その出力端子から検出信号を出力す
るオペアンプ５５からなっている。従って電源電圧ｖが
定電圧回路２の出力電圧ｖS の分電圧で定められる設定
値以上のとき検出信号を出力する。
パルス発生回路６の回路の一例を示す。図４において電
圧検出回路５はその正側入力端子に分圧抵抗５１，５２
によって分圧された電源電圧ｖの分電圧が、その負側入
力端子に分圧抵抗５３，５４によって分圧された定電圧
回路２の出力電圧ｖS の分電圧がそれぞれ入力され、電
源電圧ｖの分電圧が定電圧回路２の出力電圧ｖS の分電
圧より大きいとき、その出力端子から検出信号を出力す
るオペアンプ５５からなっている。従って電源電圧ｖが
定電圧回路２の出力電圧ｖS の分電圧で定められる設定
値以上のとき検出信号を出力する。
【００１５】また、図４においてワンショットパルス発
生回路６は、電圧検出回路５から出力された検出信号が
入力されるコンデンサ６１と抵抗６２とが直列接続され
た充電回路と、その正側入力端子に分圧抵抗６４，６５
によって分圧された電源電圧ｖの分電圧が、その負側入
力端子に前記充電回路の抵抗６２の電圧降下がそれぞさ
入力されるオペアンプ６６とからなっている。図５はそ
の動作を示し、電圧検出回路５の検出出力が入力される
と｛図５（１１）｝、充電回路６３は充電され、その抵
抗６２には初期電流からその時定数で立ち下る電流が流
れ、図５（２）に示す電圧降下を生じる。この電圧降下
が電源電圧ｖの分電圧より大きいときは、図５（３）に
示すように信号電圧が、すなわちワンショットパルスが
オペアンプ６６の出力端子から出力され、この場合電源
電圧ｖが低いｖ1 のときは図５（３），（イ）に示すよ
うに長いパルス幅ＴＣ1 であり、電源電圧ｖが高いｖ2
のときは図５（３），（ロ）に示すように短かいパルス
幅ＴＣ2 となる。そして前述したようにこのワンショッ
トパルスのパルス幅ＴＣ1 ，ＴＣ2 をそれぞれ電磁石の
投入動作時間ＴＭ1 ，ＴＭ2 にほぼ合せるようにする。
生回路６は、電圧検出回路５から出力された検出信号が
入力されるコンデンサ６１と抵抗６２とが直列接続され
た充電回路と、その正側入力端子に分圧抵抗６４，６５
によって分圧された電源電圧ｖの分電圧が、その負側入
力端子に前記充電回路の抵抗６２の電圧降下がそれぞさ
入力されるオペアンプ６６とからなっている。図５はそ
の動作を示し、電圧検出回路５の検出出力が入力される
と｛図５（１１）｝、充電回路６３は充電され、その抵
抗６２には初期電流からその時定数で立ち下る電流が流
れ、図５（２）に示す電圧降下を生じる。この電圧降下
が電源電圧ｖの分電圧より大きいときは、図５（３）に
示すように信号電圧が、すなわちワンショットパルスが
オペアンプ６６の出力端子から出力され、この場合電源
電圧ｖが低いｖ1 のときは図５（３），（イ）に示すよ
うに長いパルス幅ＴＣ1 であり、電源電圧ｖが高いｖ2
のときは図５（３），（ロ）に示すように短かいパルス
幅ＴＣ2 となる。そして前述したようにこのワンショッ
トパルスのパルス幅ＴＣ1 ，ＴＣ2 をそれぞれ電磁石の
投入動作時間ＴＭ1 ，ＴＭ2 にほぼ合せるようにする。
【００１６】
【発明の効果】本発明の直流電磁石装置においては、電
源電圧の変化に対し投入動作時間と操作コイルの投入コ
イル電流の通電期間とが合致するよう制御し、不要の投
入コイル電流の通電を防止したので電磁石投入時の衝撃
が低減される。更に電源電圧の変化に対し投入動作時間
と操作コイルの投入コイル電流の通電期間とが合致する
よう制御したので使用電源電圧範囲を、例えば１００Ｖ
から２００Ｖまでの範囲に拡大できる。
源電圧の変化に対し投入動作時間と操作コイルの投入コ
イル電流の通電期間とが合致するよう制御し、不要の投
入コイル電流の通電を防止したので電磁石投入時の衝撃
が低減される。更に電源電圧の変化に対し投入動作時間
と操作コイルの投入コイル電流の通電期間とが合致する
よう制御したので使用電源電圧範囲を、例えば１００Ｖ
から２００Ｖまでの範囲に拡大できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の直流電磁石装置の一実施例を示す回路
図
図
【図２】図１に示す本発明の直流電磁石装置の動作波形
図
図
【図３】図１に示す本発明の直流電磁石装置において、
電源電圧の変化に対しその投入動作時間が変化する様子
を示す波形図
電源電圧の変化に対しその投入動作時間が変化する様子
を示す波形図
【図４】図１に示す本発明の直流電磁石装置の電圧検出
回路およびワンショットパルス発生回路の回路図
回路およびワンショットパルス発生回路の回路図
【図５】図４に示すワンショットパルス発生回路の動作
波形図
波形図
【図６】従来の電磁石装置の一例を示す回路図
【図７】図６に示す従来の電磁石装置の動作波形図
【図８】電磁石の一般的な吸引力特性図
【図９】従来の電磁石装置の異なる例を示す回路図
【図１０】図９に示す従来の電磁石装置の動作波形図
【図１１】図９に示す従来の電磁石装置の動作波形図
１ 操作コイル ２ 定電圧回路 ３ コンパレータ ５ 電圧検出回路 ６ ワンショットパルス発生回路 ７ スイッチング素子 ８ 電流検出用抵抗 １３ 積分回路 ２２ 投入制御用トランジスタ ５１ オペアンプ ６１ コンデンサ（充電回路６３の） ６２ 抵抗（充電回路６３の） ６３ 充電回路 ６６ オペアンプ
Claims (3)
- 【請求項１】操作コイルが巻かれた固定鉄心と、この固
定鉄心にギャップを介して対向する可動鉄心と、前記操
作コイルにそれぞれ直列に接続されたスイッチング素子
および電流検出用抵抗と、電源電圧を検出し，この電圧
が設定値以上のとき検出信号を出力する電圧検出回路
と、この電圧検出回路から出力された検出信号により始
動し，前記電源電圧に逆比例し，前記操作コイルの投入
コイル電流の通電期間に対応するパルス幅のワンショッ
トパルスを出力するワンショットパルス発生回路と、そ
のベースにこのワンショットパルス発生回路から出力さ
れたワンショットパルスが，そのエミッタに前記電圧検
出回路から出力された検出信号がそれぞれ入力される投
入制御用トランジスタと、その一方の入力端子に前記制
御用トランジスタのコレクタ電圧の分電圧ならびに第１
の抵抗を介し前記電圧検出回路から出力された検出信号
がそれぞれ入力され，その他方の端子に前記電流検出用
抵抗の電圧降下が積分回路を介し入力され，この一方の
入力端子に入力される信号の大きさが他方の入力端子に
入力される信号の大きさより大きいときオンの制御信号
を前記スイッチング素子の制御端子に出力するコンパレ
ータとからなることを特徴とする直流電磁石装置。 - 【請求項２】請求項１記載の直流電磁石装置において、
電圧検出回路はその正側入力端子に電源電圧の分電圧
が，その負側入力端子には定電圧回路の出力電圧の分電
圧がそれぞれ入力され，前記電源電圧の分電圧が定電圧
回路の出力電圧の分電圧より大きいとき，その出力端子
から検出信号を出力するオペアンプからなることを特徴
とする直流電磁石装置。 - 【請求項３】請求項１記載の直流電磁石装置において、
ワンショットパルス発生回路は電圧検出回路から出力さ
れた検出信号が入力されるコンデンサと抵抗とが直列に
接続された充電回路と、その正側入力端子に電源電圧の
分電圧が，その負側入力端子に前記充電回路の抵抗の電
圧降下がそれぞれ入力され，この抵抗の電圧降下が前記
電源電圧の分電圧を越えている期間にその出力端子から
信号電圧を出力するオペアンプとからなることを特徴と
する直流電磁石装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9570092A JPH05291032A (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 直流電磁石装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9570092A JPH05291032A (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 直流電磁石装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291032A true JPH05291032A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=14144783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9570092A Pending JPH05291032A (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 直流電磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05291032A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005158870A (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | Fujitsu Ten Ltd | 負荷制御装置 |
| CN118746747A (zh) * | 2024-06-13 | 2024-10-08 | 合肥工业大学智能制造技术研究院 | 基于耦合高频信号的双端接地断路器分合闸时间测试装置 |
-
1992
- 1992-04-16 JP JP9570092A patent/JPH05291032A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005158870A (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | Fujitsu Ten Ltd | 負荷制御装置 |
| CN118746747A (zh) * | 2024-06-13 | 2024-10-08 | 合肥工业大学智能制造技术研究院 | 基于耦合高频信号的双端接地断路器分合闸时间测试装置 |
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