JPS6229883B2 - - Google Patents
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- JPS6229883B2 JPS6229883B2 JP18237782A JP18237782A JPS6229883B2 JP S6229883 B2 JPS6229883 B2 JP S6229883B2 JP 18237782 A JP18237782 A JP 18237782A JP 18237782 A JP18237782 A JP 18237782A JP S6229883 B2 JPS6229883 B2 JP S6229883B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- operating coil
- operating
- iron core
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
- H01F7/1805—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current
- H01F7/1816—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current making use of an energy accumulator
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Relay Circuits (AREA)
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するものである。
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するものである。
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、1は可動鉄心、2は固定鉄心、3
は電磁吸引力の零点を無くす為に装着されている
隈取りコイル(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
によつて囲まれたクマトリ部、6はクマトリコイ
ル3の外にある非クマトリ部、Φ1は非クマトリ
部6の中を通る非クマトリ部磁束、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(ギヤツプ)で
ある。なおこの装置の接続を第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(スイツチ)、V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、ωは単相
交流電源7の角周波数、L(t)は操作コイル4
のインダクタンス、i(t)は操作コイル4を流
れる電流である。
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、1は可動鉄心、2は固定鉄心、3
は電磁吸引力の零点を無くす為に装着されている
隈取りコイル(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
によつて囲まれたクマトリ部、6はクマトリコイ
ル3の外にある非クマトリ部、Φ1は非クマトリ
部6の中を通る非クマトリ部磁束、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(ギヤツプ)で
ある。なおこの装置の接続を第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(スイツチ)、V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、ωは単相
交流電源7の角周波数、L(t)は操作コイル4
のインダクタンス、i(t)は操作コイル4を流
れる電流である。
第2図において、スイツチ8を閉じると、操作
コイルMC4が励磁されて、可動鉄心1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4には大きなラツ
シユ電流が流れ、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
1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(t)は大きくなり、励磁コイル4を
流れる電流i(t)は小さくなる。この時クマト
リコイル3によりクマトリ部磁束Φ2と非クマト
リ部磁束Φ1の間に位相差ができ、電磁石の吸引
力は零になることがなくなり、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か
かつていたと言つても過言ではない。
コイルMC4が励磁されて、可動鉄心1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4には大きなラツ
シユ電流が流れ、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
1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(t)は大きくなり、励磁コイル4を
流れる電流i(t)は小さくなる。この時クマト
リコイル3によりクマトリ部磁束Φ2と非クマト
リ部磁束Φ1の間に位相差ができ、電磁石の吸引
力は零になることがなくなり、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か
かつていたと言つても過言ではない。
第4図に吸引開始からの励磁コイル4に加わる
端子間電圧vと時間tとの関係図aおよび吸引力
fと時間tとの関係図bをそれぞれカーブで図示
する。なお、Pは鉄心閉時点を示す。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
題であつた。そして初期吸引力が比較的大きなこ
とから、吸引時間は短か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つた。更に鉄心内を通る
磁束が交番する為、鉄心内の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クマト
リ損は避けられず、吸着状態における消費入力は
決して小さくなかつた。材料、構造の面から言え
ば、ヒステリシス損を小さくする為には高価な珪
素鋼板を積層にした積層鉄心の使用は必然的とな
り、クマトリコイルに就いても軽視できない技術
の高度さを要求された。
端子間電圧vと時間tとの関係図aおよび吸引力
fと時間tとの関係図bをそれぞれカーブで図示
する。なお、Pは鉄心閉時点を示す。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
題であつた。そして初期吸引力が比較的大きなこ
とから、吸引時間は短か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つた。更に鉄心内を通る
磁束が交番する為、鉄心内の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クマト
リ損は避けられず、吸着状態における消費入力は
決して小さくなかつた。材料、構造の面から言え
ば、ヒステリシス損を小さくする為には高価な珪
素鋼板を積層にした積層鉄心の使用は必然的とな
り、クマトリコイルに就いても軽視できない技術
の高度さを要求された。
これ等の問題に対処する為に、従来第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つた。
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つた。
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、吸着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
加わる電圧を低くし、消費入力を節約する為の節
約抵抗Rである。第5図においては、交番磁束が
ない為、鉄心内の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
な起磁力を必要とする為、第2図と同じ様なラツ
シユ電流を流すと吸着後もこの電流が流れる為、
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10は大きなコイルとなつてしま
う。そしてコイル自体が大きくなると共に一般に
は吸着後の消費電力は第2図の交流電磁石装置よ
りもかなり大きなものとなる。第6図では、第5
図でコイルの大くなることを防ぐ為と吸着後の入
力を小さくする為に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は大きな許容入力をも
つ大形の抵抗となることが多い。
作用操作コイル、11は投入時のみ全電圧印加
で、吸着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
加わる電圧を低くし、消費入力を節約する為の節
約抵抗Rである。第5図においては、交番磁束が
ない為、鉄心内の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
な起磁力を必要とする為、第2図と同じ様なラツ
シユ電流を流すと吸着後もこの電流が流れる為、
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10は大きなコイルとなつてしま
う。そしてコイル自体が大きくなると共に一般に
は吸着後の消費電力は第2図の交流電磁石装置よ
りもかなり大きなものとなる。第6図では、第5
図でコイルの大くなることを防ぐ為と吸着後の入
力を小さくする為に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は大きな許容入力をも
つ大形の抵抗となることが多い。
第5図、第6図の電磁石装置の操作コイル1
0,11の両端に加わる電圧波形vと吸引力fの
投入時からの時間的変化をそれぞれ第7図a,b
および第8図a,bに示す。なお、Qは常閉接点
12の閉(オフ)時点を示す。
0,11の両端に加わる電圧波形vと吸引力fの
投入時からの時間的変化をそれぞれ第7図a,b
および第8図a,bに示す。なお、Qは常閉接点
12の閉(オフ)時点を示す。
この発明は上記のよう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、投入時には
交流全電圧を第1の操作コイルに印加し、鉄心吸
着後あるいは吸着寸前に、常閉接点を開(オフ)
とすることで単相全波整流装置により第2の操作
コイルを通して保持電流を流し、さらに第2の操
作コイルに第1の操作コイルに流れる電流を制限
する役割をもたせることにより、僅少な交流分磁
束を直流分磁束の上に交番させ、鉄心騒音がなく
消費入力が小さく更に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。
を解決除去する為になされたもので、投入時には
交流全電圧を第1の操作コイルに印加し、鉄心吸
着後あるいは吸着寸前に、常閉接点を開(オフ)
とすることで単相全波整流装置により第2の操作
コイルを通して保持電流を流し、さらに第2の操
作コイルに第1の操作コイルに流れる電流を制限
する役割をもたせることにより、僅少な交流分磁
束を直流分磁束の上に交番させ、鉄心騒音がなく
消費入力が小さく更に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つて詳しく
説明する。
説明する。
第9図はこの発明に係る回路の一実施例を示す
回路図であり、第10図はこの回路の特性を示
す。即ち第10図a,b,cはそれぞれ第1の操
作コイルの端子電圧Y1と経過時間tとの関係、
第2の操作コイルの端子電圧Y2とtとの関係お
よび吸引力fとtとの関係を示す。第9図におい
て、14は第1の操作コイルMC1で、第1の操作
コイル14と単相全波整流装置9とは、直列接続
体を構成し、この直列接続体は単相交流電源7の
両端に開閉器8を介して接続されている。電源投
入時には常閉接点12が導通しているので、第1
の操作コイル14には交流全電圧が印加されてい
るが、吸着後あるいは吸着寸前に常閉接点12が
開放され、単相全波整流装置9により第2の操作
コイルMC215を通して保持電流が流れる。な
お、常閉接点12及び第2の操作コイル15は単
相全波整流装置9の直流出力側に並列に接続され
ている。15は吸着後単相全波整流装置により整
流された後、第1の操作コイル14に流れる電流
を制限する役割をもつ第2の操作コイルで、第1
の操作コイル14に比べて大きな内部抵抗を有せ
しめている。iは第2の操作コイル15と単相全
波整流装置9のループを流れる電流である。スイ
ツチ8の投入時は交流全電圧が第1の操作コイル
14に加わり、インダクタンスが小さい為、大き
な投入電流が流れ、必要な吸引力が得られ、交流
電磁石として特有の吸引動作が早く行なわれる。
保持時には単相全波整流装置9によつて第2の操
作コイル15に流れる直流電流iによつて鉄心を
流れる磁束はほとんど直流分となり、第1の操作
コイル14による僅少な交流分磁束が直流分磁束
の上を交番する。この為、鉄損に対する顧慮が省
け鉄心は硅素鋼板の積層とする必要が無く、安価
な冷間圧延鋼板又は熱間圧延鋼板などの普通鋼板
を使用することも可能となり、クマトリコイルも
使用することも可能となり、クマトリコイルも使
用する必要がなく、ヒステリシス損もクマトリ損
も考える必要が無くなる。従つて吸引力の直流化
の結果として鉄心騒音は皆無に近い状態となる。
回路図であり、第10図はこの回路の特性を示
す。即ち第10図a,b,cはそれぞれ第1の操
作コイルの端子電圧Y1と経過時間tとの関係、
第2の操作コイルの端子電圧Y2とtとの関係お
よび吸引力fとtとの関係を示す。第9図におい
て、14は第1の操作コイルMC1で、第1の操作
コイル14と単相全波整流装置9とは、直列接続
体を構成し、この直列接続体は単相交流電源7の
両端に開閉器8を介して接続されている。電源投
入時には常閉接点12が導通しているので、第1
の操作コイル14には交流全電圧が印加されてい
るが、吸着後あるいは吸着寸前に常閉接点12が
開放され、単相全波整流装置9により第2の操作
コイルMC215を通して保持電流が流れる。な
お、常閉接点12及び第2の操作コイル15は単
相全波整流装置9の直流出力側に並列に接続され
ている。15は吸着後単相全波整流装置により整
流された後、第1の操作コイル14に流れる電流
を制限する役割をもつ第2の操作コイルで、第1
の操作コイル14に比べて大きな内部抵抗を有せ
しめている。iは第2の操作コイル15と単相全
波整流装置9のループを流れる電流である。スイ
ツチ8の投入時は交流全電圧が第1の操作コイル
14に加わり、インダクタンスが小さい為、大き
な投入電流が流れ、必要な吸引力が得られ、交流
電磁石として特有の吸引動作が早く行なわれる。
保持時には単相全波整流装置9によつて第2の操
作コイル15に流れる直流電流iによつて鉄心を
流れる磁束はほとんど直流分となり、第1の操作
コイル14による僅少な交流分磁束が直流分磁束
の上を交番する。この為、鉄損に対する顧慮が省
け鉄心は硅素鋼板の積層とする必要が無く、安価
な冷間圧延鋼板又は熱間圧延鋼板などの普通鋼板
を使用することも可能となり、クマトリコイルも
使用することも可能となり、クマトリコイルも使
用する必要がなく、ヒステリシス損もクマトリ損
も考える必要が無くなる。従つて吸引力の直流化
の結果として鉄心騒音は皆無に近い状態となる。
以上の様にこの発明によれば、スイツチ投入時
には交流電磁石の特徴である吸引動作前および動
作中の吸引力が大きいことおよび吸引動作時間が
短いことを利用し投入動作中のトラブルを直流電
磁石に比較し少なくしている。その上、保持時に
は交流電磁石の特徴であり欠点である鉄心騒音が
皆無となる他、消費入力が減少し、瞬停等の電圧
降下に対する耐量を利用しており、ヒステリシス
損、クマトリ損等の無駄な電力消費が省け、安価
な材料を用い容易に製作できると共に、所要器材
は整流器とコイルだけで回路を構成することにな
るので、信頼性が高く、而も性能の良い交流電磁
石装置を得られるという効果がある。
には交流電磁石の特徴である吸引動作前および動
作中の吸引力が大きいことおよび吸引動作時間が
短いことを利用し投入動作中のトラブルを直流電
磁石に比較し少なくしている。その上、保持時に
は交流電磁石の特徴であり欠点である鉄心騒音が
皆無となる他、消費入力が減少し、瞬停等の電圧
降下に対する耐量を利用しており、ヒステリシス
損、クマトリ損等の無駄な電力消費が省け、安価
な材料を用い容易に製作できると共に、所要器材
は整流器とコイルだけで回路を構成することにな
るので、信頼性が高く、而も性能の良い交流電磁
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
など多くの分野の電磁石駆動装置に利用すること
ができる。
など多くの分野の電磁石駆動装置に利用すること
ができる。
なお、常閉接点の両端にコンデンサC、抵抗R
を接続したり、常閉接点を半導体化したり、整流
器をサイリスタ化する等各種の応用が容易に実現
できることは申す迄もない。
を接続したり、常閉接点を半導体化したり、整流
器をサイリスタ化する等各種の応用が容易に実現
できることは申す迄もない。
第1図は従来の交流電磁石装置の要部を示す概
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図は端子電圧v対時間tの経
過を示す特性図aおよび吸引力f対時間tの経過
を示す特性図b、第5図および第6図は第1図装
置の改良の為に用いられた従来の電磁石装置の回
路図の2例で、第7図および第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との関係aおよび吸
引力fの投入時からの時間tとの時間的変化の関
係bを示す特性図、第9図は本発明に係る交流電
磁石装置の一実施例を示す回路図、第10図はこ
の実施例における第1の操作コイルの端子電圧v1
と投入時からの時間tの時間的変化図a、第2の
操作コイルの端子電圧v2と投入時からの時間的変
化図b、および吸引力fと投入時からの時間的変
化図cを示す。 各図において、1は可動鉄心、2は固定鉄心、
3はクマトリコイル、4は操作コイル、5はクマ
トリ部、6は非クマトリ部、7は交流単相電源、
8はスイツチ、9は全波整流装置、10は11と
共に直流操作用コイル、12は常閉接点、13は
抵抗器、14は第1操作コイル、15は第2操作
コイルである。なお、G(t)は空隙の幅、Φ
1,Φ2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(t)は電
流、ωは角周波数、L(t)はコイルのインダク
タンス、vはコイルの端電圧、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、MC1,MC2はそれぞれ第1操作コイル、第2
操作コイル、v1,v2はそれぞれ第1、第2操作コ
イルの端電圧を示す。なお、各図において同一符
号は同一又は相当部分をあらわす。
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図は端子電圧v対時間tの経
過を示す特性図aおよび吸引力f対時間tの経過
を示す特性図b、第5図および第6図は第1図装
置の改良の為に用いられた従来の電磁石装置の回
路図の2例で、第7図および第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との関係aおよび吸
引力fの投入時からの時間tとの時間的変化の関
係bを示す特性図、第9図は本発明に係る交流電
磁石装置の一実施例を示す回路図、第10図はこ
の実施例における第1の操作コイルの端子電圧v1
と投入時からの時間tの時間的変化図a、第2の
操作コイルの端子電圧v2と投入時からの時間的変
化図b、および吸引力fと投入時からの時間的変
化図cを示す。 各図において、1は可動鉄心、2は固定鉄心、
3はクマトリコイル、4は操作コイル、5はクマ
トリ部、6は非クマトリ部、7は交流単相電源、
8はスイツチ、9は全波整流装置、10は11と
共に直流操作用コイル、12は常閉接点、13は
抵抗器、14は第1操作コイル、15は第2操作
コイルである。なお、G(t)は空隙の幅、Φ
1,Φ2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(t)は電
流、ωは角周波数、L(t)はコイルのインダク
タンス、vはコイルの端電圧、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、MC1,MC2はそれぞれ第1操作コイル、第2
操作コイル、v1,v2はそれぞれ第1、第2操作コ
イルの端電圧を示す。なお、各図において同一符
号は同一又は相当部分をあらわす。
Claims (1)
- 1 単相交流電源を操作電源とするる交流電磁石
装置において、上記単相交流電源の両端に接続さ
れた第1の操作コイル及び単相全波整流装置から
なる直列接続体と、上記整流装置の直流出力側両
端子間に並列に接続された常閉接点及び第2の操
作コイルとを備え、上記常閉接点は電磁石装置の
可動鉄心と固定鉄心の吸着後あるいは吸着寸前に
開放されるものであり、上記第1の操作コイルと
上記第2の操作コイルとは電磁石装置の同一磁路
内に設けられ、かつ第2の操作コイルの内部抵抗
が第1の操作コイルの内部抵抗よりも高いことを
特徴とする交流電磁石装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18237782A JPS5972113A (ja) | 1982-10-18 | 1982-10-18 | 交流電磁石装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18237782A JPS5972113A (ja) | 1982-10-18 | 1982-10-18 | 交流電磁石装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5972113A JPS5972113A (ja) | 1984-04-24 |
| JPS6229883B2 true JPS6229883B2 (ja) | 1987-06-29 |
Family
ID=16117242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18237782A Granted JPS5972113A (ja) | 1982-10-18 | 1982-10-18 | 交流電磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5972113A (ja) |
-
1982
- 1982-10-18 JP JP18237782A patent/JPS5972113A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5972113A (ja) | 1984-04-24 |
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