JPS6160562B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電磁石励磁制御回路に関し、急速
な磁束変化によつて渦電流が発生せしめられる非
積層コアを有する電磁石であつても急速スイツ
チ・オンおよび急速解放の双方を実行できる励磁
制御回路を提供することをその目的とするもので
ある。

急速スイツチ・オンおよび急速解放を実行する
公知の制御回路は電磁石を高電圧電源と帰還導体
との間に接続する多数の高電圧スイツチを具備し
て該スイツチはコイル電圧を解放時に逆転するよ
う動作せしめるようにするか、或は２重高電圧電
源線を具備して急速解放を行なうようにしてい
た。

この発明による電磁石励磁制御回路は、比較的
低電圧電源と帰線との間に電磁石を接続する第１
のスイツチ素子を具備し、電磁石を比較的高電圧
電源に接続して高電圧を該電磁石に対しスイツ
チ・オン時に印加せしめる第２のスイツチ素子を
具備し、インダクタを具備し、上記インダクタに
電流が流れるように該インダクタを上記低電圧源
に接続するための手段を具備し、そしてインダク
タを電磁石に接続するダイオード手段を具備して
上記第１および第２のスイツチ素子が非導通とな
つたとき、インダクタを流通している電流が電磁
石に流れるている電流の逆向きに該電磁石に転流
することを特徴とする電磁石制御回路である。

この発明の一実施例を第１〜３図を用いて説明
する。

電磁石１０はその一方の端子は接地帰線１１に
対し抵抗１２を介して接続し、他方の端子はダイ
オード１３のカソードに接続している。上記ダイ
オード１３のアノードはpnpトランジスタより成
る第１のスイツチ素子１４を介して＋14ボルト電
源線１５に接続している。トランジスタ１４のエ
ミツタは線１５に接続し、コレクタはダイオード
１３のアノードに接続している。ツエナ・ダイオ
ード１６はそのカソードはトランジスタ１４のベ
ースに接続し、アノードはトランジスタ１４のコ
レクタに接続している。

トランジスタ１４は、また、そのベースは２個
の抵抗１７，１８の接続点に接続してあり、ここ
でこれらの抵抗は直列接続して線１５とnpn駆動
トランジスタ１９に接続しているものである。上
記駆動トランジスタ１９のエミツタは抵抗１２と
電磁石１０との接続点に接続している。トランジ
スタ１９のベースはダイオード２０のアノードに
接続し、該ダイオードのカソードは抵抗２１を介
して接地に接続している。トランジスタ１９のベ
ースは、また、２個の抵抗２２，２３を介して、
２個のダイオード２４，２５のカソードに接続し
ており、こゝで、これらのダイオードのアノード
は制御端子Ｂ，Ｃに接続している。

ダイオード１３のカソードは、またpnpトラン
ジスタ２６のコレクタに接続しており、該トラン
ジスタのエミツタは高電圧電源線２７（例えば、
100ボルト）に接続している。抵抗２８はトラン
ジスタ２６のベースを線２７に接続し、該トラン
ジスタの該ベースはまた端子に接続しているも
のとする。

インダクタ２８はその一方の端子はダイオード
２９のカソードに接続しており、そして該ダイオ
ードのアノードはダイオード１３のカソードに接
続している。上記インダクタ２８の上記一方の端
子は、また、ダイオード２９ａのカソードにも接
続しており、こゝで該ダイオード２９ａのアノー
ドはpnpトランジスタ３０のコレクタに接続して
いるものである。上記トランジスタ３０のエミツ
タは＋14ボルト・電源線１５に接続している。ト
ランジスタ３０のベースは抵抗３１を介して電源
線１５に接続し、また端子にも接続している。
インダクタ２８の他方の端子はnpnトランジスタ
３２のコレクタに接続しており、該トランジスタ
のエミツタは抵抗３３を介して接地に接続してい
る。トランジスタ３２のベースは接地線１１と
pnpトランジスタ３６のコレクタとの間に直列接
続して挿入された２個の抵抗３４，３５の共通接
続点に接続している。トランジスタ３６のエミツ
タは＋５ボルト電源線３７に接続し、そのベース
は電源線３７とnpnトランジスタ４０のコレクタ
との間に直列接続して挿入された２個の抵抗３
８，３９の共通接続点に接続している。上記トラ
ンジスタ４０のエミツタはトランジスタ３２のエ
ミツタに接続している。トランジスタ４０のベー
スはダイオード４１のアノードに接続し、該ダイ
オードのカソードは抵抗４２を介して接地線１１
に接続している。トランジスタ４０のベースは抵
抗４３を介してダイオード４４のカソードに接続
しており、該ダイオードのアノードは端子Ｃに接
続している。トランジスタ４０のベースは、ま
た、ダイオード４５のカソードに接続しており、
該ダイオードのアノードは端子Ｒに接続してい
る。

第２図に示される回路は第１図のための入力
，Ｂ，，Ｒを示すものである。この回路は慣
用されている型の３個の単安定回路を具備してお
り、DCトリガされるが入力が高レベルとなり出
力高レベルとなる時間の長さを決定するＲ，Ｃ時
定数回路を有するものである。信号は図示の如
く簡単な論理インバータ５０により得られ、該イ
ンバータの出力は単安定回路５１を駆動してＲ出
力を発生せしめるものである。Ｃ入力は、また、
２個の更なる単安定回路５２，５３をも駆動し、
回路５２をしてＢ出力を発生せしめ、回路５３を
してＡ出力を発生せしめる。こゝで、Ａ出力は更
なる論理インバータ５４により転倒される。

第２図における出力は第３図に示す通りのもの
であり、Ｃ高レベル入力は持続時間が不定であ
る。図示される通りＣ高レベル入力の始点におい
て出力は短時間に亘つて低レベルとされ、Ｂ出
力は出力よりも長い時間に亘つて高レベルとさ
れる。Ｒ出力はＣ入力が再び低レベルとなると短
時間の間高レベルとなる。これらの時間は電磁石
とその負荷に適するように選定される。

スイツチ・オンが必要であるとき、回路（図示
されていない）により端子Ｃの信号を高レベルに
する。この段階において、低レベル信号はトラ
ンジスタ２６を導通せしめて電磁石１０に急速に
電流を流通せしめそして（ダイオード２９を介し
て）インダクタ２８にも急速に電流を流通せしめ
ることとなり、トランジスタ３２はＣ信号により
ダイオード４４を介してバイアスされて導通せし
められる。電磁石１０の電流はこの段階において
は制御状態にはないが、インダクタ２８の電流
は、抵抗３３の電流がトランジスタ４０を非導通
にバイアスするに充分な値になりそして該トラン
ジスタ４０のベース電圧がこの段階において一定
とされているとき、増大することを停止する。

この「付勢」段階中は、電磁石１０の電流は
低レベル信号の持続時間の間極めて急速に増大
し、そしてこの時間中に該電磁石が自己のアーマ
チユアとこれに吸引されるべき負荷とを吸引する
に充分なレベルに迄到達する。

低レベル信号が終止した時、ＢおよびＣ高レ
ベル信号および低レベル信号は持続している。
この段階においては、電磁石１０の電流は抵抗２
１により決定される吸引電流レベルより低いレベ
ルから通常は降下し始め、トランジスタ１４およ
び１９は後者のトランジスタのベースがＢおよび
Ｃ端子の双方から抵抗２１に流れる電流によつて
所定電圧に設定されているので飽和のまゝであ
る。こゝで、上記所定電圧は抵抗１２にかゝる電
圧よりも高い電圧であるものとする。一方、イン
ダクタ２８の電流レベルは今度はトランジスタ３
０およびダイオード２９ａを介して供給されるも
のであるが、これは付勢段階中に到達したレベル
と同一のレベルのまゝである。Ｂ高レベル信号は
電磁石のアーマチユアがその１行程を完了するに
要する時間よりも充分に長い時間の間持続する。

Ｂ信号は低レベルとなつた時Ｃ高レベル信号は
アーマチユアを吸引状態に保持するに必要とされ
る時間だけ持続される。この間中、抵抗２１の電
流は端子Ｃからのみの電流しか流れていないので
以前よりも低電流である。如くして、トランジス
タ１９のベースの電圧は降下し、そのトランジス
タ１４の電流も降下して巻線１０における誘導サ
ージ電圧をシエナ・ダイオード１６を介した帰還
回路により100ボルト程度に制限するに到り、使
用されている半導体素子を破壊することなしに電
流を急減することができることとなる。このと
き、トランジスタ３０は飽和しており、従つてダ
イオード２９は逆バイアスされている。

最後に、解放を必要とするとき、Ｃ信号は低レ
ベル、Ｒ信号は高レベルとされる。Ｃ高レベル信
号が消滅すると、トランジスタ１４および３０は
非導通となる。これと同時に、トランジスタ３２
はＲ高レベル信号により強く導通せしめられる。
電磁石１０とインダクタ２８のインダクタンスに
より、両者は逆起電力を発生し、その結果第１図
に示される如くに両者の上側端子は電源線１１に
比較して負の電圧を有するものとなる。しかし、
インダクタ２８はスイツチ・オフ前の相対電流レ
ベル流通時においてより持続性の逆起電力を発生
しそして従つて電磁石１０に逆起電力を印加して
電磁石１０の電流を急速に逆向きとするように設
計されている。如くの如くに発生された逆起電力
は上述の如くツエナ・ダイオード１６の作用によ
つて制限され、如くしてトランジスタ１４を導通
せしめてインダクタ２８に残存するエネルギを消
散させるに到る。如くして、電磁石およびインダ
クタに蓄積されたエネルギの消散に可成りの時間
を要するとはいえ、電磁石中の磁束は急速に減少
せしめられて、該減少の速度は電磁石の電流の向
きが逆転した後も維持されて、渦電流は解消され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御回路の回路ダイヤグラムである。
第２図は第１図の回路における各入力に対する制
御信号を発生する回路のブロツク・ダイヤグラム
である。第３図は上記第１図の回路の入力を波形
を示す図である。 図中符号、１０……電磁石、１１……帰線、１
２……抵抗、１３……ダイオード、１４……トラ
ンジスタ、１５……＋14ボルト電源、１６……ツ
エナ・ダイオード、１７……抵抗、１８……抵
抗、１９……npn駆動トランジスタ、２０……ダ
イオード、２１……抵抗、２２……抵抗、２３…
…抵抗、２４……ダイオード、２５……ダイオー
ド、２６……pnpトランジスタ、２７……高電圧
電源線、２８……抵抗、２９……ダイオード、２
９ａ……ダイオード、３０……pnpトランジス
タ、３１……抵抗、３２……npnトランジスタ、
３３……抵抗、３４……抵抗、３５……抵抗、３
６……pnpトランジスタ、３７……＋５ボルト電
源線、３８……抵抗、３９……抵抗、４０……
npnトランジスタ、４１……ダイオード、４２…
…抵抗、４３……抵抗、４４……ダイオード、４
５……ダイオード、５０……論理インバータ、５
１……単安定回路、５２……単安定回路、５３…
…単安定回路、５４……論理インバータ、Ａ……
端子、……端子、Ｂ……端子、Ｃ……端子、
……端子、Ｒ……端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 比較的低電圧電源１５と帰線１１との間に電
   磁石１０を接続する第１のスイツチ素子１４を具
   備し、電磁石１０と比較的高電圧電源に接続して
   高電圧を該電磁石に対しスイツチ・オン時に印加
   せしめる第２のスイツチ素子２６を具備し、イン
   ダクタ２８を具備し、上記インダクタに電流が流
   れるように該インダクタを上記低電圧源に接続す
   るための手段（３０ないし４５）を具備し、そし
   てインダクタ２８を電磁石１０に接続するダイオ
   ード手段２９を具備して上記第１および第２のス
   イツチ素子が非導通となつたとき、インダクタを
   流通している電流が電磁石に流れている電流の逆
   向きに該電磁石に転流することを特徴とする電磁
   石励磁制御回路。 ２ インダクタ２８を低電圧電源１５に接続する
   ための上記手段（３０ないし４５）はインダクタ
   ２８の電流を所定レベルに制御する電流制御手段
   （３２ないし４４）を具備するものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の回路。 ３ 上記接続する手段（３０ないし４５）はトラ
   ンジスタ３２を具備し、上記トランジスタ３２の
   コレクタはインダクタ２８の一方の端子に接続し
   ておりそしてそのエミツタはインダクタ電流検出
   用抵抗３３を介して帰線１１に接続しておりそし
   て上記抵抗の電圧を検出する手段（３３ないし４
   ４）は上記トランジスタを制御することを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載の回路。 ４ 上記第１のスイツチ素子１４は電磁石の電流
   をインダクタ２８の電流とは独立に制御する制御
   置として動作するものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載の回路。