JPH11289785A

JPH11289785A - 電気回路

Info

Publication number: JPH11289785A
Application number: JP11053155A
Authority: JP
Inventors: Kjeld Kristiansen; クイエルド，クリスチァンセン
Original assignee: Linak AS
Current assignee: Linak AS
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1999-03-01
Publication date: 1999-10-19
Also published as: US6487062B1; DK175056B1; EP0945976A2; DK26798A; EP0945976A3

Abstract

(57)【要約】【課題】誘導負荷に接続されたリレーの有効寿命を長
くするようにリレーを制御する電気回路を提供する。【解決手段】第１及び第２のリレー（２１、２２）の
接続点（１、２、３；１ａ、２ａ、３ａ）の与えられた
位置の切り換えにより、その第１の接続点（１）及び
（１ａ）間に直接的に又は間接的に、電動機（１４）の
ような誘導負荷、又は電源（１２）を接続し、前記誘導
負荷における電圧降下を遮断させる、又は反転させると
きは、前記第１及び第２のリレー（２１、２２）を作動
して、それらの接点を介して前記誘導負荷のイナーシャ
を電気的に減衰させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の導入部
に述べたように電気回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機により駆動される線形アクチュエ
ータ用の制御は、この電動機を電源に接続する制御のた
めに電磁リレーを頻繁に使用する。典型的な制御は、例
えば主要な３つの状態の間、即ち、短絡した電動機によ
り遮断された電源と、１回転方向における回転と、逆回
転方向における回転との間で行うことができる。これら
静止状態の変化は、例えば、電動機の起動及び停止と共
に、回転方向の逆転であり得る。リレーにおける接点
は、電流がオンとなるとき、特に大電流をオフにすると
きのスパークのために摩耗を起こすことは周知である。
接点におけるその応力は、一定形式のシステムにおける
一定形式の状態変化において特に顕著となることが判っ
た。例えば、電動機の接続は、停止又は電圧反転のよう
な状態変化後、短期間又は長期間にわたる電動機のイナ
ーシャのために、リレーの性能に明らかに影響し、かつ
時間の経過によるリレーの耐久性を低下させる大きな無
効電圧を発生させる。従って、電動機制御用のリレー
は、合理的でない短い有効寿命を有するということを予
測しなければならない。このようなシステムにおけるリ
レーの交換は、比較的に大きなコストが掛かるので、こ
の有効寿命は、特にカプセル封入された電気回路に関連
して取り扱いが困難になる。

【０００３】ＤＥ３８１１７９９及びＤＥ３
５１６９８５では、以上で述べたような応力の問題を
最小化するために、ＦＥＴトランジスタを使用してい
る。ＦＥＴトランジスタを使用して、リレーの位置を変
更することにより電動機の状態が変化する前に回路を非
動作にしている。この回路は、電動機が停止するまで非
動作にされて、それからリレーの位置、従って電動機の
状態を変化させることが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この処理は、リレーに
対する不必要な応力を避けるために電動機が減速するま
で、電動機の状態の変更を遅延させる必要があるので、
極めて時間のかかることになり得る。

【０００５】本発明の目的は、動作におけるリレーの有
効寿命の大幅な改善が得られる電気回路を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載したよう
に、この電気回路は、非動作状態において第１の接続点
を電気的に第２の接続点に接続し、かつ動作状態におい
て前記第１の接続点を第３の接続点に接続する電気的に
動作可能な第１のリレーと、非動作状態において第１の
接続点を電気的に第２の接続点に接続し、かつ動作状態
において前記第１の接続点を第３の接続点に接続する電
気的に動作可能な第２のリレーと、を備えた電気回路で
あって、前記２つの第１の接続点間に、直接又は付加的
に接続される複数の電気部品を介して誘導負荷を接続し
て、前記誘導負荷を前記リレーの与えられた位置におい
て電源に接続し、前記電気回路は、前記誘導負荷におけ
る電圧降下を遮断及び／又は反転させるときは、前記両
リレーを動作するようにし、本発明によれば、前記電気
回路に関連される前記リレーの有効寿命における顕著な
改善及び動作における高い信頼性が達成される。

【０００７】接続された電動機における電圧の遮断は、
この電動機の回転を停止させる目的で実行される動作を
意味するものと解釈され、一方、電圧源の反転は、接続
されている電動機の回転方向を逆転させるために実行さ
れる動作を意味するものと解されることに注意すべきで
ある。

【０００８】従って、動作は、その動作の最終的な目的
に拘わらず、リレー・システムを動作することにより開
始されると理解される。

【０００９】確かに、この改良の理由に対する説明は、
これらの電気的に動作可能な状態においてこれらリレー
の接点アームが前記リレーにおける接点に対して、より
よく保持され、これによって強力なスパーク放電及び強
力な機械的な衝撃を避けることである。従って、本発明
の電気回路によれば、これらリレーが動作状態におい
て、即ち機械的に不十分な単純「保持」においてバウン
スを発生するのに代わって、電気的に動作された状態に
おいてより、制御可能な位置に保持されるので、前記リ
レーのアームに対するかなりの機械的に破壊的な衝撃が
低減される。

【００１０】与えられた期間後に、状態変化後の短い時
間で発電機として作用する電動機により発生されたエネ
ルギの大部分は、電気回路により、即ち、この場合は、
リレーの機械的なコンタクト・アッセンブリというより
も、電動機の内部抵抗により消費され、その後は、例え
ば非動作により前記リレーを所望の位置に接続するこ
と、即ち電源の正端子又は負端子に接続することができ
る。

【００１１】本発明によれば、電気回路に関連されたリ
レーの単純な静的考慮を別にして、状態変化中に実行さ
れる必要なスイッチングは、機械的な弾性の非動作とい
うよりも、リレーの電気的な動作により発生するので、
ダイナミック・パフォーマンスの大きな改善が達成され
る。これは、個々のリレーにおけるリレー・アームを制
御コイルからの力により接点に押しけて、リレーのバウ
ンスを最小化又は完全になくすことを保証するというこ
とを意味する。従って、本発明は、以上で述べたよう
に、リレーの接点上の衝撃によるバウンスを最小化又は
完全になくすので、リレーの接点に対してよく確定され
たスイッチングを提供する。これに対応して、リレー・
コイルの非動作化は、消勢状態において動的な質量ばね
の振動エネルギを原因とした接点アッセンブリの接点バ
ウンスに帰結する。リレー・アームのバウンス及びその
制動中に電動機から放出される比較的に大きな電力のた
めにリレーの接点における強力な放電が避けられるの
で、使用しているリレーの有効寿命が顕著に長くなる。
従って、予備試験は、１００の係数より十分に大きな有
効寿命の改善が得られることを示した。

【００１２】更に、本発明は、関連するリレーが実際に
発生する電圧に耐えられることについて保証するのを明
確に意図しているので、補助電流及び電圧減衰手段なし
に、その包括的な実施例に使用されてもよいことに注意
すべきである。

【００１３】従って、本発明によれば、誘導エネルギ及
び電気エネルギの実質的な電気的減結合が同時に達成さ
れるので、これらのリレーにおける電気的エネルギの機
械的な吸収が最小となるように減少させることができ
る。

【００１４】本発明は、従って、既知のシステムにおい
て電動機により発生される大きな反復的スパークが減少
されるので、特に、線形アクチュエータにおいて使用さ
れる大きな電動機に関連して発生する深刻なバウンスを
阻止し、これによってかなり接点の有効寿命を長くし、
かつ信頼性を高める。従って、これらのリレーは、より
長い有効寿命が達成されるのに加えて、破壊が発生する
としても、そこに至るまで顕著に改善された有効寿命を
有することが判った。

【００１５】本発明は、その基本的な形式において、電
動機により発生した高い電圧及び電流強度の組み合わせ
を減衰させるように実質的な対策はとらないが、それよ
りも状態が変化したときに、これらの高い電圧及び電流
がリレーの接点に損傷を発生させないようにして、前記
リレーの制御を調整しようとすることに注意すべきであ
る。

【００１６】本発明の更なる効果は、本発明の電気回路
が電動機及び接続されてる機械システムにおけるエネル
ギ状態を与えられた値未満に減衰させる必要がないの
で、変化中の時間経過を最小化できることである。これ
は、機械的システムが電源の遮断時に自動的に制動を掛
ける必要がないが、しかし、与えられたエンド・ポイン
トに向かって機械的に作動するので、機械的システムの
制動が非常に低い摩擦又はイナーシャを有することに関
連して、特に効果がある。従って、本発明は、このよう
なシステムを問題なく取り扱えるころができると同時
に、完全な電気制御により制動を行えることを保証す
る。

【００１７】請求項２に記載したように、前記電気回路
がその電気回路に関連された前記リレーの適当な制御に
より、ある遅延後に遮断、反転又は訂正を確立するよう
にされているときは、その制動中に前記電動機により発
生された大きな電力と重なり合うことなく、前記リレー
の消勢された接点へのスイッチングを実行することがで
きる。

【００１８】請求項２に記載したように、前記リレーの
与えられた位置において前記誘導負荷が少なくとも１つ
の電気的に制御可能な接点、好ましくは前記リレーの動
作後に前記リレーのうちの一方又は両方の非動作化によ
り遮断されるＦＥＴトランジスタを介して電源に接続さ
れるときは、前記リレーのスイッチングの不確かさが前
記リレーの非動作時に前記電源への意図しない接続に帰
結しないことを前記電源から前記システムの補助的な遮
断が保証するので、本発明の格別な効果のある実施例が
達成される。

【００１９】複数のリレーと、１つのＦＥＴトランジス
タ又は複数のＦＥＴトランジスタとの典型的な組み合わ
せによる制御は、複数のリレーのいずれかが本発明によ
り動作される前に、ＦＥＴのエレクトロニックスが前記
電源に対する接続を遮断するように実行される。

【００２０】逆に、複数のＦＥＴエレクトロニックスの
接続、従って前記電源の接続は、前記複数のリレーが前
記電気回路に接続された電動機の所望の回転方向に設定
されたときにのみ、確立される。

【００２１】例えば、いくつかのチャネルからなるＣＢ
における各チャネルの個別的なアナログ制御、並列に全
てのチャネルの共通アナログ制御、又はマイクロプロセ
ッサ制御のような種々の制御技術により、制御が実行さ
れてもよいのと同じように、各ＦＥＴトランジスタに対
して並列にいくつかのリレーＨブリッジが接続されても
よい。

【００２２】従って、請求項４に記載したように、本発
明によれば、消勢状態が電源を必要としないので、前記
電気回路の前記リレーがそれらの非動作状態において、
前記電動機を前記電源の負端子に接続するときは、特に
効果的な使用が達成される。

【００２３】請求項６に記載したように、本発明によれ
ば、決定した誘導負荷に代わって、前記システムが電気
負荷と接続されるときは、前記システムが前記電源から
遮断された後であっても、前記誘導負荷が前記リレーの
接点に電圧及び電流を発生するのであれば、リレー制御
されたシステムの有効寿命の延長が達成される。

【００２４】

【発明の実施の形態】添付する図面は、電動機１４が電
磁リレー２１及び２２により制御されている図を示して
おり、電磁リレー２１及び２２は、適当な制御により、
電動機１４の各端子をシステムの電源１２、及び適当に
制御されたＦＥＴトランジスタ３０を介して電源の負端
子１３に接続する。電動機１４は、例えば、永久磁石Ｄ
Ｃ整流子電動機であってもよい。通常の動作において、
電動機は、以下で説明するように、電源、即ち電力消費
モードにより給電され、また説明したシステムにおける
遮断の直後に、電動機又はこの電動機に接続されている
機械システムにイナーシャが存在するときは、発電機、
即ち電力発生モードとして、動作する。従って、電動機
は、電源が付加的に接続されているスイッチにより切り
離されているにも拘わらず、電磁リレー２１及び２２の
接点アッセンブリ上に電力を発生させることに注意すべ
きである。

【００２５】各リレーは、制御によりそれぞれ２つの接
点位置２、３及び２ａ、３ａ間で移動可能な機械的な接
点アームを備えている。更に、実施例によれば、各リレ
ーはコイル１１、１１ａにより動作され、その動作状態
において、即ち、電気制御の電流／電圧がコイルに印加
されるときは、接続点１及び１ａを電気的に接続点３及
び３ａにそれぞれ接続することが図から明らかである。
コイルの非動作状態において、リレー・アームはそれら
のオフ位置に復帰し、これがバネ力、イナーシャ等のよ
うなリレーの機械的特性により、排他的に保持される。

【００２６】リレーが接点位置２及び３ａにあるとき、
即ち、リレー２２が動作状態、かつＦＥＴトランジスタ
がオンのときは、電動機が第１の方向に回転する。

【００２７】ＦＥＴトランジスタのオフにより示すシス
テムにおいて電動機の状態変化により、両リレーが電気
的に動作されている間、リレー２２の接点アームが接点
位置３に引き付けられ、これによって電動機への電流が
遮断される。

【００２８】電動機１４、又はこの電動機が接続されて
いる完全システムがあるイナーシャを有するときは、電
動機は発電機として作用し、電動機の遮断後の短期間又
は長期間に、このイナーシャが多かれ少なかれ直接、リ
レーの接点に印加される。これらは、比較的に大きく、
従って、常時予測可能ではないこれらの電圧が電磁リレ
ー２１及び２２における接点を介して結合されると同時
に、これらは電気的な制御により接点位置３及び３ａに
保持又は切り換えられ、従ってリレーの接点はバウンス
を発生させず、またリレーの接点に実質的に破壊的なス
パークを発生させない。

【００２９】従って、停止後の与えられた遅延、例えば
５０ｍｓ後に、制御は、システムの完全又は部分的な制
動のために、その時点で電動機１４及びシステムのエネ
ルギは減衰又は消滅されてしまうので、各接点がこれら
のスイッチングによる主要な放電により影響されること
なく、リレー・アーム上におけるリレーのばね力によ
り、両電磁リレー２１及び２２を非動作にする。以上で
述べた遅延は、電磁リレー２１及び２２が消勢されたと
きに、電動機１４に電流が流れないように、個々のアプ
リケーションに適応される必要があることに注意すべき
である。

【００３０】以上で述べた実施例に対する補足として、
ＦＥＴトランジスタ３０は、以上で述べた電動機１４の
遮断と同時に、又は直前に遮断されることが好ましい。
ＦＥＴトランジスタ３０によるシステムのこのような補
助的な遮断は、電磁リレー２１及び２２の時間制御に関
する不確かさが電動機１４を電力に急激に接続させるこ
とにならないことを保証する。これは、例えば、リレー
の溶着の結果として、例えば非動作状態に復帰する際
に、一方の電磁リレー２１が電源の負端子１３に接続さ
れ、それが他方の電磁リレー２２がその動作状態から切
り換えられる前であれば、発生する恐れがある。

【００３１】本発明を実際的にするために以上で述べた
制御を適応又は改善する更なる可能性は、いわゆるソフ
ト停止を形成することである。

【００３２】このソフト停止は、リレーの状態を電動機
制動に変更すること、即ち、他方の電磁リレー２１をそ
の動作状態に切り換える前に、まず電動機１４を遮断さ
れるＦＥＴトランジスタにより、その速度を例えば、２
５０ｍｓばかり減速させることにより、実行される。

【００３３】電磁リレー２１、２２と、ＦＥＴトランジ
スタ３０との組み合わせ制御は、電磁リレー２１及び２
２を介して組み合わされた大きな電圧及び電流が発生す
ると同時に、これらが状態変化を経験するアプリケーシ
ョンに対して明確な効果がある。

【００３４】しかしながら、逆方向の回転が望ましいと
きは、以上で述べたように動作が開始されると同時に、
両リレーの最終的な非動作は、リレー２２の非動作によ
り置き換えられ、その後に、電動機１４が逆方向の回転
により起動される。

【００３５】続いて電磁リレー２１及び２２が接点位置
２ａ及び３になると、即ち電磁リレー２１が動作状態に
なると、電動機の回転は最初に述べた位置と逆になる。

【００３６】ＦＥＴトランジスタ３０は、遮断時のリレ
ー制御の構成に関する以上の説明に完全に対応させて、
電動機１４の以上で述べた遮断の前又はこれと同時に、
遮断されることが好ましい。このような関係において、
リレーの応答時間は、瞬時的に遮断されるＦＥＴの応答
時間よりもはるかに長いことを想起すべきである。

【００３７】開示した実施例は、システムがその消勢状
態において、即ち非動作にされたリレーにより、遮断さ
れて電源の負端子に接続されるので、バッテリ・アプリ
ケーションとの関連において特に効果的である。

【００３８】しかしながら、更に、本発明は、本発明の
範囲内で、リレーが電源の負端子に活性に引き付けられ
る反転リレーにより実施されてもよいことを勿論強調さ
れる。

【００３９】開示した本発明の好ましい実施例は、達成
可能なスイッチング数に対して１００の係数よりも多く
の電動機のリレーに関連してリレーの平均有効寿命の改
善が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電気回路の一実施例の概要回路
図。

【符号の説明】

１、１ａ、２、２ａ、３、３ａ接続点１１、１１ａコイル１２電源１３負端子２１、２２電磁リレー３０ＦＥＴトランジスタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非動作状態において第１の接続点（１）
を電気的に第２の接続点（２）に接続し、かつ動作状態
において前記第１の接続点（１）を第３の接続点（３）
に接続する電気的に動作可能な第１のリレー（２１）
と、非動作状態において第１の接続点（１ａ）を電気的に第
２の接続点（２ａ）に接続し、かつ動作状態において前
記第１の接続点（１ａ）を第３の接続点（３ａ）に接続
する電気的に動作可能な第２のリレー（２２）と、を備
えた電気回路であって、前記２つの第１の接続点（１）及び（１ａ）間に、直接
的に又は付加的に接続される複数の電気部品を介して誘
導負荷、好ましくは、１又はそれより多くの電動機（１
４）を接続して、前記リレー（２、３ａ；３、２ａ）の
与えられた位置において前記誘導負荷を電源に接続し、前記誘導負荷における電圧降下を遮断及び／又は反転さ
せるときは、前記両リレー（２１、２２）を動作させる
前記電気回路。
【請求項２】前記電気回路は、その電気回路に関連さ
れた前記リレーの適当な制御により、ある遅延後に、遮
断、反転又は補正を確立するようにされることを特徴と
する請求項１記載の電気回路。
【請求項３】前記誘導負荷は、前記リレー（２、３
ａ；３、２ａ）の与えられた位置において、少なくとも
１つの電気的に制御可能な接点、好ましくは、前記リレ
ー（２１、２２）の動作後に前記リレー（２１、２２）
のうちの一方又は両方の非動作により遮断されるＦＥＴ
トランジスタ（３０）を介して電源に接続されることを
特徴とする請求項２記載の電気回路。
【請求項４】前記電気回路の前記リレー（２１、２
２）は、それらの非動作状態において前記電動機（１
４）を前記電源の負端子に接続することを特徴とする請
求項１から３項までのいずれかに記載の電気回路。
【請求項５】非動作状態において第１の接続点（１）
を電気的に第２の接続点（２）に接続し、かつ動作状態
において第１の接続点（１）を第３の接続点（３）に接
続する電気的に動作可能な第１のリレー（２１）と、非動作状態において第１の接続点（１ａ）を電気的に第
２の接続点（２ａ）に接続し、かつ動作状態において第
１の接続点（１ａ）を第３の接続点（３ａ）に接続する
電気的に動作可能な第２のリレー（２２）と、を備えた
電気回路であって、前記電気回路は、前記２つの第１の接続点（１）及び
（１ａ）間に直接的又は付加的に接続される複数の電気
部品を介して誘導負荷に接続されて、前記リレー（２、
３ａ；３、２ａ）の与えられた位置において前記誘導負
荷を電源に接続するようにされ、前記電気回路は、接続される可能性のある誘導負荷にお
ける電圧降下を遮断、及び／又は反転させるときは、前
記両リレー（２１、２２）を動作させる前記電気回路。
【請求項６】非動作状態において第１の接続点（１）
を電気的に第２の接続点（２）に接続し、かつ動作状態
において前記第１の接続点（１）を第３の接続点（３）
に接続する電気的に動作可能な第１のリレー（２１）
と、動作状態において第１の接続点（１ａ）を電気的に第２
の接続点（２ａ）に接続し、かつ動作状態において前記
第１の接続点（１ａ）を第３の接続点（３ａ）に接続す
る電気的に動作可能な第２のリレー（２２）と、を備え
た電気回路であって、電気負荷を前記２つの第１の接続点（１）及び（１ａ）
間に直接又は付加的に接続された電気部品を介して接続
して、前記電気負荷を前記リレー（２、３ａ；３、２
ａ）の与えられた位置において電源に接続し、前記電気回路は、前記電気負荷における電圧降下が遮断
及び／又は反転されるときは、前記両リレー（２１、２
２）を動作させる前記電気回路。
【請求項７】前記電気回路は、その電気回路に関連す
る前記リレーの適当な制御によりある遅延後に、遮断、
反転又は訂正を確立するようにされていることを特徴と
する請求項６記載の電気回路。
【請求項８】前記電気負荷は、前記リレー（２、３
ａ；３、２ａ）の与えられた位置において、少なくとも
１つの電気的に制御可能なスイッチ、好ましくは、前記
リレー（２１、２２）の動作後に、一方又は両方の前記
リレー（２１、２２）の非動作により遮断されるＦＥＴ
トランジスタ（３０）を介して電源に接続されることを
特徴とする請求項６又は７記載の電気回路。
【請求項９】前記電気回路の前記リレー（２１、２
２）は、非動作状態において前記電気負荷を前記電源の
負端子に接続することを特徴とする請求項６から８まで
のいずれに記載の電気回路。
【請求項１０】請求項１から９までのいずれかによる
電気回路を備えている線形アクチュエータ。