JPH0534642U - 電磁石装置および電磁石操作回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁石の励磁電流しゃ断時に発生する電磁エ
ネルギーを有効に利用可能な電磁石装置と電磁石操作回
路を得る。 【構成】 電磁石装置において、逆励磁用の補助ヨーク
と補助コイルを付設する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は電磁石および電磁石操作回路に係り、特に開閉器などに用いて有効な 電磁石装置および電磁石操作回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

直流電磁石を直接操作動力とした高圧開閉器（３ＫＶ〜３０ＫＶ程度）の制御 において、その操作電流を接点にて切る場合、抵抗負荷と異なり、インダクタン スにより発生するサージ電圧及び接点アークが接点の寿命を著しく低下させるこ ととなる。

【０００３】 これらの問題点を解決するために、接点の耐アーク性を向上させる手段と、電 磁石にサージアブソーバを付けてサージを吸収させる手段とがとられていた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

接点の耐アーク性を向上させるためには、接点が大形になる。また、電磁石に サージアブソーバを付ける手段では、付加したコンデンサ，抵抗等の部品の信頼 性と、付属品のスペース確保も問題である。

【０００５】 さらに、静止素子による直流電磁石の励磁電流しゃ断において、截断サージの 処理が、素子の過電圧保護上で問題となる。

【０００６】 すなわち、小型の直流電磁石においては、不要なエネルギー（１／２）ＬＩ² を取り除くのに図７〜図９に示すようなサージ吸収回路が用いられていた。図７ 〜図９において、４１はインダクタンス（Ｌ）素子であるコイル、４２はスイッ チ素子、４３はリアクタンス（Ｒ）素子である抵抗、４４はキャパシタンス（Ｃ ）素子であるコンデンサ、４５はダイオード、４６はサージ吸収素子である。

【０００７】 図７の回路は、キャパシタンスの（１／２）ＣＶ²にてサージを吸収する回路 であり、直流電磁石の復帰時間にほとんど影響を与えないが、図８の場合は、循 環電流のため、復帰時間が極めて長くなる。開閉器操作用の大型の直流電磁石に おいては、Ｌ，Ｉともに大きな値をとるため、図７の回路で不要エネルギーを吸 収しようとすると、電磁石の数倍の大きさのコンデンサが必要となり、実用上不 可能である。また図８の回路は、開閉極時間が長くなり利用できない。そこで、 この不要エネルギー吸収のため、図９のようなＴＮＲを利用する回路が用いられ るのが一般的である。

【０００８】 以上のようにこれまでは、電磁石の復帰時の電磁エネルギーは、不要なエネル ギーとして取り扱われていたわけであるが、直流電磁石の復帰時間を能動的に速 くするためには、コイル投入電流を遮断後すぐ逆電流を流し、残留磁化力を逆バ イアス電流によって、相殺する逆バイアス回路が必要であり、外部電源やバッテ リ，大型コンデンサ等が不要となり、回路の複雑化も問題となる。

【０００９】 本考案は上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は電磁石の励磁電流 しゃ断時に発生する電磁石エネルギーを有効に利用可能な電磁石装置と電磁石操 作回路を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記目的を達成するために、コイルと、この主コイルから発生する 磁束の磁路を形成する主ヨークおよび可動鉄心からなる主操作部と、前記主ヨー クに付設された補助ヨークと、この補助ヨークに巻装された補助コイルからなる 補助操作部によって電磁石装置を構成する。

【００１１】

【作用】

主コイルの電流截断時の電磁エネルギーによる循環電流を消磁コイルに流し、 主コイルと逆向きに磁束を発生させ、電磁石の復帰時間の高速化を図ると共に、 截断サージの発生を防ぐ。

【００１２】

【実施例】

以下に本考案の実施例を図１〜図６を参照しながら説明する。

【００１３】 図１は本考案の実施例による電磁石を示し、図２は図１のＡ−Ａ断面図を示す 。図１，図２において、１は主コイル、２ａ，２ｂは主コイル１の端部に固設さ れた主ヨーク、３ａ〜３ｄは主ヨーク２ａと２ｂ間に介設されたヨーク棒、４は 主コイル１内に位置し、主ヨーク２ａに固設された固定鉄心、５は主コイル１内 に移動可能に配設された可動鉄心、６は可動鉄心５に連設された操作ロッドで、 これらによって主操作部１０が形成される。

【００１４】 本考案の特徴とするところは、主操作部１０に加えて、補助操作部２０を設け たことにある。７は主ヨーク２ａとの間にギャップ８が形成されるように、主ヨ ーク２ｂに固設された補助ヨーク、９は補助ヨーク７に巻装された補助コイル（ 消磁コイル）で、これらの補助ヨーク７と補助コイル９によって補助操作部２０ が形成される。

【００１５】 上記構成の電磁石の動作を図３と図４を参照しながら説明する。図３は電磁石 の模式図、図４は操作回路３０Ａを示す。操作回路３０Ａは直流電源３１に接続 されたスイッチ素子であるトランジスタ３２，トランジスタ３２を介して直流電 源３１に接続された主コイル１およびこの主コイル１にダイオード３３を介して 並列接続された補助コイル９によって構成されている。

【００１６】 開閉器の投入時には、トランジスタ７が点弧し、主コイルに投入電流が流れる 。この電流によりφ₁の磁束が発生し、可動鉄心５は、磁化して吸引力を発生す る。主ヨーク２ａと補助ヨーク７間には隙間８を設けて相互インダクタンスを小 さくして誘起電圧の影響を少なくしておく。消磁コイル９には、ダイオード３３ があるため電流は流れない。投入が完了すると磁束変化はなくなり、誘起電圧は なくなる。

【００１７】 しゃ断時には、トランジスタ３２をオフにする。電流が切られると主コイル１ に蓄積された電磁エネルギーによって、コイル端ａがコイル端ｂよりマイナス電 位になる。この時、ｂ→ｄ→ｃ→ａの循環電流Ｉ_Lが流れる。

【００１８】 消磁コイル９は、主コイル１に比べてターン数を大きくしてあるが、常励責務 がないので線径は十分小さい。循環電流Ｉ_Lは、磁束φ₂を磁束φ₁と逆向きに発 生させ、可動鉄心の残留磁化力を打ち消し、しゃ断動作を早くする効果を生む。

【００１９】 図５は電磁石操作回路の他の例を示し、図６は開閉器操作回路の一例を示す。 図６において３４は交流しゃ断器投入コイル、３５は交流しゃ断器引きはずしコ イル、３６は自由引きはずしコイル、３７は投入指令スイッチ、３８はしゃ断指 令スイッチである。また、図５と図６において、３４ａ，３４ｂは投入コイル３ ４の常開接点、３４ｃは投入コイル３４の常閉接点、３９ａは接触器の常開接点 、３９ｂは接触器の常閉接点である。

【００２０】 投入指令により、投入コイル３４が励磁し、主コイル１に投入電流が流れる。 この操作電流により、φ₁の磁束が発生し、可動鉄心５は磁化して吸引力を発生 し、操作ロッド６を介して開閉器を投入状態に到らしむ。

【００２１】 投入動作時及び投入保持時、消磁コイル９には接点３４ｃのため、電流は流れ ない。しゃ断時には、電磁接触器３５が動作し、投入コイル３４の励磁を停止し 、投入電流が切られ、また接点３４ｃが着く。投入コイルに蓄積された電磁エネ ルギーによって、主コイル端ａが、コイル端ｂよりもマイナス電位となる。この ため、ｂ→ｄ→ｃ→ａの方向に循環電流Ｉ_Lが流れる。これにより、図５の操作 回路３０Ｂにおいても図４のものと同様な作用，効果が得られる。

【００２２】

【考案の効果】

本考案は、上述の如くであって、直流電磁石の通電電流截断時の電磁エネルギ ーは、これまで不要なエネルギーとして処理されていたが、これを電磁石の復帰 時間短縮化に有効に用いることが可能にして、復帰時間短縮化に逆バイアス回路 を用いなくても可能となり、これにより部品数削減、回路の単純化、信頼性の向 上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例による電磁石装置の正面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】図１の電磁石装置の模式図。

【図４】本考案の実施例による電磁石操作回路図。

【図５】本考案の実施例による電磁石操作回路図。

【図６】しゃ断器操作回路図。

【図７】サージ吸収回路図。

【図８】サージ吸収回路図。

【図９】サージ吸収回路図。

【符号の説明】

１…主コイル、２ａ，２ｂ…主ヨーク、３ａ〜３ｄ…ヨ
ーク棒、４…固定鉄心、５…可動鉄心、７…補助ヨー
ク、９…補助コイル（消磁コイル）、１０…主操作部、
２０…補助操作部。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 主コイルと、この主コイルから発生する
   磁束の磁路を形成する主ヨークおよび可動鉄心からなる
   主操作部と、 前記主ヨークに付設された補助ヨークと、この補助ヨー
   クに巻装された補助コイルからなる補助操作部によって
   構成された、 電磁石装置。
2. 【請求項２】 主コイルに、一方向のみの電流を通流さ
   せる素子を介して補助コイルを並列に接続して構成した
   ことを特徴とする電磁石操作回路。