JPS5817732A - 三脚トランスを用いた無接点トランスリレ−スイツチ - 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】 本発明は、−閉操作する側の回路と、該回路の開閉によ
って開切、閉成がなされる負荷側回路との間が電気的に
絶縁され良熱接点リレースイッチに関する。

スイッチ操作を行なう場合における感電事故を防止する
表どの目的で、負荷側回路からの操作側回路への影替を
遮断する必要上、操作側回路と負荷側回路とが電気的に
絶縁されたスイッチとして杜、従来よシ各種のものが提
案されてきている。

例えば、第１図に示すようなトランスリレースイッチが
ある。これは中間脚を有・する馬蹄形鉄心ａの閉鎖端部
に一次コイル１を巻回し、中間−ｓＫ低圧を飴起する二
次コイルＣを巻回し、鉄心の開口端に離合動作する接片
・を臨ませ、接片ｅの離合動作によ多負荷回路のスイッ
チｆを開切・閉成するものである。即ち、二次′コイル
Ｃの端子ｄが開切状態のときは鉄心ＩＬＫ寮線で示す中
間脚部を通る磁気回路が生じ、このとき接片・は離隔状
態にあるが、二次コイルＣの端子ｄが閉成されると中間
脚部に実線とは逆方向の一点鎖線で示す磁束を生じ、磁
気回路は中間脚部を避けて接片ｅを介する迂回回路が生
じ、ために接片ｅは白ぬき矢印の如く鉄心ａに接合され
、よって負荷りの回路のスイッチｆが閉成されるもので
ある。しかし、このトランスリレースイッチは、機械的
可動部を有し、かつ有接点であるため、可動部の摩耗、
動作音、チャタリングや接点部の接触不良及び溶着をき
たし、アーク熱を発生する欠点がある。

また、第２図に示すようなフォトカブ２と双方向性電力
素子とを組合わせた無接点リレースイッチがある。これ
は発光部０の発光に反応して受光部ｐが双方向性電力素
子ｑを点弧し、よって負荷乙の回路が閉成されるもので
ある。これは前記第１−に示し九トランスリレニスイッ
チの欠点を解消するものではちふが、発光部◇を励起す
るためのＤｏ電源を必要とし、そのためには更に’）ラ
ンスや整流回路を必要とし、それらを適正な状態にセッ
トすること杜、簡易になし得るものでは々い。

更に上記２例の問題を解決するものとして、トランスを
組み込み、該トランスの一次側コイルと双方向性電力素
子とを並列接続してこれを負荷に直列接続するようＫし
、トランスの二次側コイルの開！５操作により双方向性
電力素子をＯＮ、　０ＦＩＦ動作せしめること亀考えら
れるが、トランスの一次側に流れる励磁電流は常時バラ
ツキがあるのが普通であるから、双方向性電力素子をＯ
Ｎするときのゲイト信号値と０ＦＩＦするときのゲイト
信号値との間に十分な格差を保持せしめることが困難と
なり、従ってＯＮ、　ＯＦＦ弁別が確実になされないお
それがある。

本発明は、上記従来の問題に鑑み、これを解決する目的
をもって創案されたもので、その要旨とするところは、
三脚鉄心のうちの一脚はエアギャップを有゛する開日脚
とし、一つの′開日脚に一次−コイルを巻回し、他の弁
開日脚に第１の二次コイルを巻回し、開日脚に第２の二
次コイルを巻回した三脚トランスを組込んでなシ、前記
第２の二次コイルによって形成される回路に誘起される
電圧を、−負荷を介するととＫよって前記三脚トランス
の一次側に並列接続されるべき双方向性電力素子のゲー
ト信号とするように構成した無接点トランスリレースイ
ッチを提供するものである。

以下に、本発明に係る無接点トランスリレースイッチの
一実施例を示す図面を参照して説明する０第３図社、本
発明に係る無接点トランスリレースイッチの基本的結線
を示すものである。同図中１は一脚にエアギャップを有
する漏洩型の三脚トランスであって、右翻の脚のみは中
間部を切欠してエアギャップを有する開日脚となってい
る〇三脚トランス１の左側の弁開日脚には一次コイル２
が巻回され、その端子の一方は電源Ｅの正極側に接続さ
れ、他方の端子は電源Ｅの逆極側に接続される。電源Ｅ
の電圧は一般の動力用配線又は家庭用配線等の如き常用
電圧のものとする〇三脚トランスの中央脚Ｋａ第１の二
次コイル３が巻回され、その端子は開閉自在となされ、
その開閉操作によって一次コイル２のインピーダンスが
増減されるように作用する０この第１の二次コイル３に
誘起される電圧は、人が触れても人体に全く危険のない
値、例えば２０数ボルト以下となるようになされている
。三脚トランス１の開日脚には第２の二次コイル４が巻
回され、核第２の二次コイル４によって形成される回路
に抵抗５が介設されている０６は双方向性電力素子であ
って、−次コイル２と並列的に設けられ、端子の一方は
負荷りを介して電源Ｅの正極側に接続されるようになさ
れ、他方の端子は電源Ｅの逆極側に接続されるようＫな
されている。そして前記第２の二次コイル４０回路に誘
起される電圧が双方向性電力素子６のゲート信号と表る
ように接続されている０本災施例では、並列接続されて
いる抵抗７及びコンデンサ８Ｆｉ、双方向性電力素子６
が点弧または消弧するときに生ずる過渡電圧を吸収する
いわゆるスナバ−（ロ）路を形成するものである０ いま、三脚トランスＩＫおける第１の二次コイル３の端
子が開切状態にあるとき、−次コイル２に電源Ｉが印加
されても、右側の開日脚にはエアギャップがあるために
、皺開日脚に巻回された第２の二次コイル４には殆んど
電圧が誘起されることはない。そのため双方向性電力素
子６にゲート信号が印加されず点弧することは未い。従
ってこのような状態では負荷りに電源１よシミ流が供給
されることはない。ところが、三脚トランスｌの第１の
二次コイル３端子を短絡状態に閉成すると、これＫよっ
て励起される磁束のために該二次コイル３が巻回された
中央脚の磁束が飽和状態となシ、余分の磁束は右側の開
日脚に溢流することとなシ、いままで殆んど電圧が誘起
されていなかった第２の二次コイル４に電圧が誘起され
、その電圧は双方向性電力素子６のゲートに印加されて
点弧状態となり、従って負荷ＬＫ電源１からの電流が供
給されることとなる。結局、電源Ｅ及び負荷りから電気
的に絶縁された第１の二次コイル３の端子を開切、閉成
操作するとｈＫよって、負荷りに対して電源１からの電
流を自由に遮断したシ供給したりすることができる亀の
となる。この場合、操作点のある第１の二次コイル３に
誘起される電圧は２０数ボルト以下の極めて軽微なもの
であること、電源Ｋ及び負荷りから電気的に完全に絶縁
されていることなどから、電撃事故の発生するおそれの
ないことは勿論のこと、その他負荷回路側に生じること
のある好ましくない現象例えば漏電が操作回路側に影響
するのを遮断することもできる。爽に、−次コイル２０
回路と双方向性電力素子６の点弧回路とは互に分離した
並列接続関係にあるため、双方向性電力素子６が０ＩＦ
Ｆ状態にあるときに、−次コイル２に生じる電流の変動
その他に影響されて負荷りに不測の電流が流れるような
ことはなく、−次コイル２のインピーダンスに比して大
小いずれの容量の負荷に対しても支障なく用いることが
できる。このようＫして、双方向性電力索子６のＯＮ、
　０ＦＩＰ動作は、第１の二次コイル３の閉成、開切操
作に確実に追従し、誤動作をするおそれはない。また本
発明では、三脚トランスを漏洩型としたから、第１の二
次コイル３の短絡によっても一次コイル２の電流が必要
以上に過大なものとはならないから、三脚トランスｌ全
体を小型なものとすることができる。

１：ｉ 本発明の場合は、双方向性電力素子６０点弧回路と一次
コイル２の回路とを分離して並列的に接続したために次
の如き利点をも有するものとなつた。一般に１双方向性
電力素子６が導通するときは負荷りへの供給電流に急変
が生じ、その場合の突入電流や過渡電圧によって双方向
性電力素子６自体が破損したり、ラジオ障害等の電波障
害を発生せしめるおそれがあるが、このような障害の防
止措置を比較的簡単に講することが可能でおる０即ち、
第４図に示す如く、電源Ｅの電圧間に直列接続した抵抗
９と抵抗ｌＯを介設して電源Ｅの電圧を分圧すると共に
１第２の二次コイル４０回路の端子間に新たに双方向性
電力素子１１を設け、抵抗１０によって生ずる分圧分、
を双方向性電力素子１１のゲート信号をするため、抵抗
９と抵抗１０との中間点を双方向性電力素子１１のゲー
ト端子に接続するのである。このようＫすれば、第１の
二次コイル３を短絡した時点が、丁度電源ｌの交ＩＩ電
圧におけるピーク近傍にあるときは、抵抗９及び抵抗１
０を流れる電流が大きく、そのため抵抗１０に生ずる電
圧降下分は双方向性電力素子１１をＯＮとすべく十分な
ゲート信号を得、よって双方向性電力素子１１は導通と
なるため、第２の二次コイル４０回路に誘起される電圧
は双方向性電力素子６のゲートに印加されず、従って導
通しないから負荷ＬＫ過大な突入電流が供給されること
はなく、前記の如き双方向性電力素子６の破損や電波障
害の起るのを防止することができる。そして、電源Ｅの
交番電圧がピーク時を越え又はピーク時以よ。零位近−
〇６ときには、抵ヮ１゜Ｋ、、イる電圧降下分は双方向
性電力素子１１をＯＮするゲート信号が得られず、よっ
て抵抗５に電流が流れ、双方向性電力素子６が点弧し導
通状態となる。この場合は負荷りへの供給電流線過大な
ものではないから、前記の如き一書の発生するおそれは
ない。

負荷ＬＫ電流を供給開始する時点を電源鵞の交ｉ電圧が
どの程度に零に近い領域に設定するかは、抵抗９と抵抗
１０との分圧比を適宜選択することによって調節するこ
とが可能である０実施例によれば１０：１乃至２０：１
とするのが好ましい。上記第４図の実施例では双方向性
電力素子ｉのゲート信号が交流の場合を示し九が、ゲー
ト信号が零になる際の点弧不安定性を除去する目的で直
流のゲ−ト偏−号を用いたい場合には、第６図に示す如
き直流の非ゼロボルト抑制回路１７を採用することが望
ましい。

また、本発明では、三脚トランスの二次側に第１、第２
の二次コイル３、・、４の外に１東に適宜数の絢次的二
次コイルを併せ巻回することは一層にかまわないし、む
しろそのような副次的二次コイルを併設するととＫよっ
て、本発明の無接点トランスリレースイッチを一層有効
に利用することが可能である０その実施例を第５図に示
す。これは、三脚トランス１ＫｉｌＪ次的二次コイル１
２を併設して、これを各種の制御系に応用する場合の例
である。同図において１３ａ副次的二次＝イル１２で誘
起される電圧及び電流を制御系に利用し得るよう直流変
換する整流回路であシ、１４は調節部であシ、１５は検
出部であ′シ、１６は第１の二次コイル３に接続され九
操作部である０この場合、負荷りはエアコン、電気冷蔵
庫、電気カーペット、換気扇、掃除機の如き家庭用機器
であってもよく、また、揚水ポンプ、燃料の圧送ポンプ
、送風機、ブロアー、コンベアー、電気炉の如き生産設
備用機械であってもよい。従って検出部１５が検知する
状態量は、温度、湿度、圧力、流量、貯蔵液体又は粉粒
体のレベルなど如何なる物理蓋であってもよい。いずれ
にしても調節部１４では検出部１５で検知された値とそ
の目標とする設定値とを比較し、相互間の偏差に応じた
操作信号を出力し、その信号は操作部１６へ入力される
。操作部１６は半導体スイッチであってもよく、また短
絡可能な可変抵抗器であってもよい。これらは第１の二
次、コイル３０回路を短絡状に閉成したり、閉成してそ
の回路中の抵抗や電気容量を変化させた９、電流の位相
角を変化させたり、あるいはその回路を開切したシして
目的とする状態を達成するようＫするのである。即ちこ
れは、副次的二次コイル１２によシ負荷り及び−次コイ
ル２から絶縁された制御電源を引出し、これを各種状態
の制御に利用する例である。

本発明に係る無接点トラ”ンスリレースイッチは上述の
如くであるから、小型かつ安価なものとなシ、その操作
は負荷側から絶縁された低圧の第１の二次コイル端子を
開閉するだゆで確実に負荷回路が開切、閉成されるので
一層等の事故を発生するおそれが々く、かつ、無接点で
あるためにスパークや接触不良を起す心配もなく、・ま
た家庭用電気機器は勿論、生産用機械及び設備のリモー
トコントロール用に供することができるなど、その利用
範囲と効果には多大なものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の操作部と負荷側が絶縁された
りｖ−ｘ（，７チ・第３図乃至第６図１は本発明の無接
点り一−スイッチに係ｐ、Ｍｓ図は基本的な配線図、第
４、図は非ゼロボルト点弧制御路を設けた配線図、第５
図は制御系に応用したブロック配線図、第６図は直流ゲ
ート信号を用いる場合の非ゼロボルト点弧制御回路を組
込んだ結線図である。 １・・・三脚トランス　２・・・−次コイル　３・・・
第１の二次コイル　４・・・第２の二次コイル　５・・
・抵抗６、・・・双方向性電力素子　　ト・・電源　Ｌ
・・・負荷第１図 第２図 り 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 三脚鉄心のうちの一脚はエアギャップをもった開日脚と
   し、一つの弁開日脚に一次コイルを巻回し、他の非−日
   脚に第１の二次；イルを巻回し、開日脚に第２の二次コ
   イルを巻回した三脚トランスを組込んでなシ、前記第２
   の二次コイルによって形成される回路に抵抗を介設し、
   該第２の二次コイルの回路にＩ起される電圧を、負荷を
   介することによって前記三脚トランスの一次側に並列接
   続されるべき双方向性電力素子のゲート信号とするよう
   ＫＩＮ成したことを特徴とする三脚トランスを用いた無
   接点トランスリレースイッチ０