JPS5972112A - 交流電磁石装置 - 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】 この発明は単相交流電源を操作電源とする交流電磁石装
置の鉄心騒音の軽減、消費電力の節約、投入衝撃の減少
等の改善に関テるものである。

従来の単相交流電源を操作電源とする最も一般的な交流
電磁石装置の概要図を第１図に示す。第１図において、
ｌは可動鉄心、２は固定鉄心、３は電磁吸引力の零点を
無く丁為に鉄層されている隈取リコイル（以下クマトリ
コイル）、４は磁束を発生させる操作コイル、５はクマ
トリコイル３に工って囲まれたクマトリ部、６はクマト
リコイル３の外Ｃ：ある非りマトリ部、φ１は非りマト
リ部６の中を通る非りマトリ部磁束、φ２はクマトリ部
５の中を通るクマトリ部磁束、Ｇ（ｔ）は可動鉄心１と
固定鉄心２の間の空隙（ギャッグンである。なおこの装
置Ｖ］接続を第２図に示す。また、その電圧ベクトル図
を第３図に示す。第２図および第３図において、７は単
相交流電源、８は開閉器（スイッチ）、■は単相交流電
源７の電圧ベクトル、Ｒ１は操作コイル４の内部抵抗、
Ｗは単相交流電源７リノ角周波数、Ｌ（ｔ）は操作コイ
ル４のインダクタンス、１（ｔ）は操作コイル４を流れ
る電流である。

第２図において、スイッチ８を閉じると操作コイルＭＣ
４が励磁されて、可動鉄心ｌは第１図の矢印の方向に引
張られる。一般に交流電磁石は空隙Ｇ（ｔ）が大きい時
、第３図のインダクタンスＬ（ｔ）が小さく、励磁コイ
ル４Ｃユは大きなラッシュ電流が流れ、直流′電磁石に
くらべ、大きな吸引力を発生させることができる。そし
て可動鉄心ｌと固定鉄心２が吸引完了して閉じると、イ
ンダクタンスＬ（りは大きくなり、励磁コイル４を流れ
る電流１（ｔ）は小さくなる。この時クマトリコイル３
にエリクマトリ部磁束ψ２と非りマトリ部磁束ψｌの間
に位相差ができ、電磁石の吸引力は零になる０とがなく
なり、電磁石は吸着状態を維持する。従来のこの電磁石
装置の良否は吸引力の最小値をいかに大きく設計されて
いるかに掛っていたと言っても過言ではない。

第４図に吸引開始からの励磁コイル４Ｃ二加わる端子間
電圧Ｖと時間ｔとの関係図（ａ）お工び吸引力ｆと時間
との関係図（ｂ）をそれぞれカーブで図示する。この電
磁石装置はいかに最適に設計されていたとしても、吸引
力の脈動は避けられず、鉄心の騒音は大きな問題であっ
た。そして初期吸引力が比較的大きなことから、吸引時
間は短がくすることができるが、投入衝撃が大きく、寿
命や他部品、機構部分への悪影響が大きな問題であった
。更に鉄心内を通る磁束が交＠する為、鉄心円Ｑ〕ヒス
テリシス損及びクマトリコイル３を流れる電流による損
失タマトリ損は避Ｑ丁ら扛す、吸着状態における消費入
力は決して小さくなかった。材料、構造の面から言えば
、ヒスブリシス損を小さくする為には高価な珪素鋼板を
積Ｎ４１ニした積層鉄心力使用は必然的となり、クマト
リコイルに就でも軽視できない技術の高度さを映求され
た０ これ等の問題に対処する為に、従米第５図の様な直流操
作の方法及び第６図の節約抵抗１３を用いた直流操作の
方法があった。

９は全波整流装置、１０は全電圧印加の直流操作用操作
コイル、１１は投入時のみ全電圧印加で、吸沼後抵抗で
分割された′電圧の加わる直流操作用操作コイル、１２
は投入時と吸着後と切換える為の常閉接点、１３は吸着
後操作コイル１１に加わる電圧を低くシ、消費入力を節
約する為の節約抵抗Ｒである。第５図ζ：おいては、交
番磁束がない為、鉄心内Ｃ／Ｊヒステリシス損もなく、
クマトリコイルも必要なくなる。しかし投入時には大き
な起（電力を必要とする為、第２図と同じ様なラッシュ
電流を流すと吸着後もこの電流が流ｎる為、コイルの銅
損が大きすぎ、長時間使用ではコイルの焼損がおこる。

その為、電流を制限して起磁力を出すために、非常に多
くの巻線数が必要となり、操作コイルｌＯは大きなコイ
ルとなってしま９゜そしてコイル自体が大きくなると共
に一般（′″−＃ま吸着後の消費電力はｍ４２図の交流
１【磁石装置エリもかなり大きなものとなる。第６図で
は、第５図でコイルの大きくなることを防ぐ為と吸着後
の入力を小さくする為Ｃ二投入時と吸着後を常閉接点１
２で切換えている。しかしこの場合でも節約抵抗Ｒ１３
で銅損がかなり発生し、吸着後も決して消費入力は小さ
いとは言えない。そしてこの銅損が大きい為、節約抵抗
Ｒ１３は大＠な許容入力をもつ人形の抵抗となることが
多い。

第５図、第６図の′α磁石装置の操作コイル１０゜１１
の両端に加わる電圧波形Ｖと吸引力ｆ　（／Ｊ投人時か
らの時間的変化をそれぞれ第７図（ａ）、（ｂ）お工ひ
第８図（ａ）、（ｂ）に示す。

この発明は上記の工つな従来のものの課題欠点を解決除
去する為になされたもので、投入時≦≧１半波整流した
電圧を第２操作コイルに印加し、鉄心吸着後あるいは吹
溜寸前（二、常時閉接点を開（ＯＦＦ）とするＣとで交
流側に設けた第ｌ操作コイルから第２操作コイルへの誘
導とフライホイール効果にエリ吸引力の直流分を生み出
し、鉄心騒音がなく消費入力が小さく更Ｃ二投入衝撃の
少なく原価の安い交流電磁石装置を提供することを目的
とするものである。

以下この発明の一実施例を図面によって詳しく説明する
。

第９図はＣの発明Ｃ二係る回路の一実施例を示す回路図
で、第１０図（ａ）、Φ）、（Ｃ）は第９図の回路を用
いた場合の第１１および第２の操作コイルの端電圧ｖｌ
、ｖ２とこれＣ二基づく吸引力ｆをそれぞれ時間ｔに対
する経過を図示したものである。第９図において７は交
流電源、８は開閉スイッチ、１２は常閉接点、１４は第
１の整流器、１５は第２の整流器、１６は第１の操作コ
イル、１７は第２の操作コイルである。第２の操作コイ
ル（ＭＣ２）１７は投入時Ｃは常閉接点１２が導通して
おり、単相平波電圧が印加されるが、吸着後あるいは吸
着寸前に常閉接点１２が開放され、第１の操作コイル１
６からの誘導にエリ保持電流な流丁第２の操作コイルで
ある。１６は成層後交流電圧印加により第２の操作コイ
ル１７に誘導する第１の操作コイルである。

口ま第２の操作コイルＭＣ２１７と第２の整流器Ｄ２１
５とのルーズを流れる電流である。投入時は第２の操作
コイルＭＣｚ１７の内部抵抗Ｃニエってほとんど決足さ
れる大きな投入電流が第２の操作コイ／ｌ’Ｍｃ２１７
　を二流れ、投入時に必要な起磁力を確保する。保時の
時点では第１の操作コイルＭＣ１１６から電磁誘導され
た第２の操作コイルＭＣｚ１７への誘起電圧がｗＪ１０
図の（ｂ）に示す工うに第２の整流器Ｄ２１５と第２の
操作コイルＭＣｚ１７とがフライホイール回路を形成し
、ｉの電流が流れ、鉄心を通る磁束は直流分を主体とし
た磁束が流れる。

そのため３二同−磁路内に設けられている第２の操作コ
イルＭＣ２１７には半波で電流を減少させている為、入
力が小さくなると共に、コイルの大きさも小さくするこ
とが可能となる。又鉄心磁束は直流分を主体とした脈動
分波形であるため、鉄心騒音は皆無−二近い状態となる
。以上のようにこの発明によれば、単相交流電源を一度
半波整流しているので投入時の衝撃も大いに緩和される
。

そして保持時にはｍｌの操作コイルＭＣＩ　１６から第
２の操作コイルＭＣ２１７への電磁誘導Ｃニエって７ラ
イホイ一ル回路を形成しており、かつ第１の操作コイル
ＭＣ１１６は定路電圧で吸引もしくは保持できない程の
僅かの巻数な施工に過ぎないため、励磁電流は非常Ｃ二
手さく、従ってコイルの消費入力も小さくすることがで
き、かつ整流器とコイルのみで回路を構成しているため
、安価で信頼性の高い上に高性能な交流電磁石装置を得
られるという効果がある。

この発明は、電磁接触器、電磁継電器、タイマーその他
多くの分野の電磁石駆動装置に利用することができる。

また常に閉接点の両端に、コンデンサや抵抗等を接続し
たり、常閉接点を半導体化したり、第９図の整流器をサ
イリスタ化する等の応用も容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の交流電磁石装置の要部な示す概要図、第
２図はその回路図、第３図は回路内の電圧ベクトル図、
第４図は電圧Ｖ対時間を及び吸引力ｆ対時間ｔの経過を
示す特性図（ａ）および（ｂ）、第５図および第６図は
１ｊ１４１図の装置の改良の為の従来の電磁石装置の回
路図の例、第７図お工び第８図はそれぞれ第５図および
第６図に対応する回路における操作コイルの端子間電圧
Ｖと時間ｔの関係（ａ）及び吸引力ｆの投入時からの時
間ｔどの時間的変化の関係０））を示す特性図、第９図
は本発明６；係る交流電磁石装置の一実施例の回路図、
第１０図はこの実施例における第１の操作コイル端子間
電圧ｖｌと投入時からの時間ｔの時間的変化図（ａ）、
第２の操作コイル端子間電圧ｖ２と投入時からの時間的
変化図（ｂ）および吸引力ｆの時間的変化図（Ｃ）を示
す。 各図（：おいて、ｌは可動鉄心、２は固定鉄心、３は隈
取りコイル、４は操作コイル、５はクマトリ部、６は非
りマトリ部、７は交流電源、８は開閉器、９は整流装置
、１０は操作コイル、１１は操作コイル、１２は常閉接
点、１３は節約抵抗、ｌ４は第１の整流器、１５は第２
の整流器、１６は第ｌの操作コイル、１７は第２の操作
コイルである。 なお、Ｇ（ｔ）は空隙の幅、ψｌ、ψ２は磁束、ＭＣは
操作コイル、Ｖは電圧ベクトル、Ｒ１はコイルの内部抵
抗、ｉ（りは電流、Ｗは角周波数、Ｌ（’）はコイルの
インダクタンス、Ｖはコイルの端子間電圧、ｔは時間、
ｆは吸引力、ｐは鉄心閉時点、Ｑは常閉接点のオフ時点
、Ｄｔ　ｒ　Ｄｚ　ｔｘ第ｌ第２整流器、ＭＬ：１゜Ｍ
Ｃ２はそ牡ぞれ第ｌの操作コイル、第２の操作コイル、
ｖｌ、ｖｌはそれぞれ第１．第２の操作コイルの端子間
電圧を示す。なお各図において同一符号は同−又は相当
部分をあられ′Ｔ。 特許出願人　三菱電機株式会社 代理人　葛野信−外１名 茅　ｙ　ｔＡ 葬４（幻 ｊ４　Ｑ　Ｉｑ ＄７０１煽 手続補正書（自発） ｆ、？許庁長宮殿 １、事件の表示　　　　ｆｉｇ願昭５７−１８２３７６
号２、発明の名利、 交流電磁石装置 ３、　補正をする者 代表者片山仁へ部 ４、代理人 ５、補正の対象 （１）明細書の「発明の詳細な説明」欄。 （２）明細書の「図面の簡単な説明」欄。 （３）　　図面。 ６、　補正の内存 （１）明細書第３頁第７行目、 「・・・Ｗは・・・」とあるのを、 「・・・ωは・・・」と創旧する。 （２）明細書第７頁第１７行目、 「革相平波奄田が・・・」とあるのを、「畦相半波電、
圧が・・・」と訂正する。 （３）明細書第９頁第５行目、 「・・・定格電圧・・・」とあるのを、「・・・定格電
圧・・・」と訂正する。 （４）　　明細書第１１頁第６行目、 「・・・Ｗは・・・」とあるの？、 「・・・ωは・・・」と訂正する。 （５）　　図面の第１図〜第１Ｏ図を別紙のとおり訂正
する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１単相交流に使用する交流電磁石装置において、電
   源の一端Ｃ：常閉接点の一端を接続し、上記電源Ｉ：並
   列に第１の操作コイルを接続し、上記常閉接点の他端に
   第１の整流器の陽極を接続し、上記第１の整流器の陰極
   と上記電源の他端との間に第２の操作コイルと第２の整
   流器とを並列（二接続しπことを特徴とする交流電磁石
   装置。 （２）　　第１の操作コイルと、第２の操作コイルとが
   電磁石装置の同−磁路内シ；設けられたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１項記載の交流電磁石装置。 （３）　　常閉接点は電磁石装置の可動鉄心と固定鉄心
   の吹溜後に開放されることを特徴とする特許請求の範囲
   第（１１項または第（２１項に記載の交流電磁石装置。 （４）　　第１カ整流器と第２の整流器との特性を丁べ
   て逆にしたことを特徴とする特許請求の範囲第＋１３項
   または第（２）項または第（３）項に記載の交流電磁石
   装置。 （５）第１操作コイルと第２操作コイルとは同一コイル
   のスグールに２重巻されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第（１１項、第（２）項、第（３）項または＄
   ＋４）項に記載の交流電磁石装置。