JPS6355743B2

JPS6355743B2 -

Info

Publication number: JPS6355743B2
Application number: JP57149555A
Authority: JP
Inventors: Seiji Endo
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1982-08-27
Filing date: 1982-08-27
Publication date: 1988-11-04
Also published as: JPS5940429A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は自己保持型電磁接触器の接触子開閉
方法に関する。

通例の電磁接触器は、電気回路の開閉に当つて
接触子の開閉を交流電磁石による吸引吸着力とス
プリングによる復帰力とによつて行なつている
が、電気回路閉の状態、すなわち接触子が接触し
たままの状態の保持には電磁石に交流を通電して
おかなければならない。この交流常時通電のた
め、電力を消費するのみならず、時にうなりを発
生したり、温度上昇による電磁石コイルの損傷に
よる故障を起す等の欠点がある。

これらの欠点を解消する省電力型として、電磁
石の代りに永久磁石を使用した自己保持型ソレノ
イドを設けた電磁接触器（以下、単に自己保持型
電磁接触器と云う）が考案されている。

自己保持型電磁接触器においては、接触子の開
閉を自己保持型ソレノイドによる吸引吸着力と、
スプリングによる復帰力とによつて制御するが、
この自己保持型ソレノイドの駆動は、交流電源を
半波整流あるいは全波整流することで直流電源を
つくり、この電源により吸引釈放して行なわれ
る。すなわち、電気回路を閉にするには、自己保
持型ソレノイドの励磁コイルに直流を瞬時通電す
ることにより、スプリング力に打ち勝つ吸引力で
プランジヤーを吸引吸着するとともに接触子を閉
状態にし、その後はスプリング力に打ち勝つ永久
磁石の吸着力により接触子の閉状態を維持するも
のである。

また釈放時には、永久磁石からの磁束を打ち消
す方向の直流電流を励磁コイルに通電すること
で、吸着力をスプリング力以下にし、接触子を開
状態とする。

このように自己保持型電磁接触器の接触子の開
閉においては、瞬時の直流通電以外は電力を不要
とするため、省エネルギー型であり、温度上昇に
よる励磁コイルの損傷やうなりの発生等を解消す
る優れた面が多いが、他方、駆動電源が直流のた
め、整流回路、電源極性変更スイツチが必要であ
る等の問題点を有している。

本発明は、これらの諸問題を解決しようとする
もので、従来、自己保持型電磁接触器の接触子の
開閉は直流によつて行なわなければならないとさ
れてきた通念を打破し、交流による接触子の開閉
を可能ならしめたものである。

自己保持型電磁接触器の接触子を開状態にすべ
く励磁コイルに交流を通電した場合、永久磁石の
みで吸着力を有するところに交流の正負両方に発
生する保持吸着力を加えても接触子を開状態にす
ることは不可能の如く考えられるが、本発明者が
種々実験を繰り返した結果、自己保持型電磁接触
器を構成する自己保持型ソレノイドの自己保持状
態でのプランジヤーの磁束密度を飽和あるいは
略々飽和とすることによつて、交流磁界の方向が
永久磁石による磁界と同一方向のときには磁束密
度の増加はあまりなく、永久磁石による磁界と反
対方向に磁界が加えられたとき印加起磁力に比例
して減少し自己保持型ソレノイドの釈放が可能に
なる事実を確認し、この知見に基づいて本発明を
完成したのである。

第１図は本発明の方法を適用する自己保持型電
磁接触器の一実施例を示す縦断正面図であつて、
外枠１内にフレームヨーク２を収容し、プランジ
ヤー３及び固定コア４を収容する非磁性管５を前
記フレームヨーク２内に収容し、前記非磁性管５
とフレームヨーク２間に永久磁石６を配置し、さ
らにフレームヨーク内の前記永久磁石の下に吸引
用励磁コイル７、釈放用励磁コイル８を収容する
とともに、外枠１の上部に固定接触子１４を設
け、これに対設する可動接触子１３を前記プラン
ジヤー３の上部に固着する非磁性の支持部材９に
取付け、プランジヤー３を固定コア４より離間す
る方向に働くンプリング１０を支持部材９の腕と
外枠１間に設けた構造で、同図はプランジヤー３
と固定コア４が離間し、従つて可動接触子と固定
接触子が開、電気回路が開の状態にあるところを
示している。

以上の構造において、電気回路を閉にする、す
なわち可動接触子１３と固定接触子１４とを閉に
するためには、吸引用励磁コイル７に瞬時、商用
交流を通電してプランジヤー３と固定コア４とを
吸着させる。

プランジヤー３が固定コア４に吸着後は永久磁
石６に磁力により支持スプリング１０の力に打ち
勝ち電気回路を閉状態にて維持する。

さらに電気回路を開にする、すなわち可動接触
子１３と固定接触子１４とを開にするためには、
釈放用励磁コイル８に瞬時、商用交流を通電する
ことでプランジヤー３と固定コア４とを釈放す
る。

次に自己保持型電磁接触器を構成する自己保持
型ソレノイドにおける釈放作用について説明す
る。

第２図に示すプランジヤーの磁化曲線におい
て、自己保持状態におけるプランジヤーの磁束密
度（Ba）は永久磁石による磁界により磁化曲線
上Ａ点の位置で示される。

こゝで釈放用励磁コイルに交流電流Ｉを通電す
ると、プランジヤーに交流磁界が加わりＡ点の位
置はＡ→Ｂ→Ａ→Ｃと変化し、それに伴いプラン
ジヤーの磁束密度も変化する。このとき図示の前
記Ａ点が略々飽和状態に位置する場合、前記交流
磁界の方向が永久磁石による磁界と同一方向に加
えられたときには、磁束密度Bpの増加は殆どな
く、永久磁石による磁界と反対方向に磁界が加え
られたときは印加起磁力に比例して減少する。

このようなプランジヤーの磁束密度の変化に伴
いプランジヤーと固定コアの吸着面における吸着
力も同様に変化する。

第３図にプランジヤーに発生する吸着力（磁束
の２乗に比例する）と時間との関係を示す。図
中、Fmで示す破線は永久磁石による吸着力、
Fspで示す破線はプランジヤーに付加されるスプ
リング（第１図１０）力を表わしている。

プランジヤー１に発生する吸着力は永久磁石と
釈放用励磁コイルとによる合成吸着力（Fm＋
Fcoil）であり、t₀、t₁領域ではスプリング力Fsp
より強く、t₁、t₂領域ではスプリング力Fspの方
が強い。

プランジヤーに発生する合成吸着力（Fm＋
Fcoil）がt₁、t₂領域にくるとスプリング力Fspに
よりプランジヤーは吸着状態から釈放され、固定
コアとプランジヤーとの間に空隙が生じる。さら
にt₂、t₃領域に移行したとき、プランジヤーは吸
引状態となり、この吸引力が強すぎると再度、吸
着され、プランジヤーは振動を起こすこととな
る。しかし、本発明において前述のごとく、t₂、
t₃領域においてプランジヤーにおける磁束密度の
増加は少なく、すなわち吸着力の増加が少なく限
定されている。

一方、永久磁石（第１図６）による吸引吸着力
はプランジヤーと固定コアの空隙の増加とともに
急激に減衰する性質を有しているから、前記永久
磁石と釈放用励磁コイル（第１図８）との合成吸
引吸着力も空隙の増加とともに急激に減衰する。

従つて、t₁、t₂領域におけるこの空隙の発生
と、空隙がない場合にプランジヤーに作用する力
（Fm＋Fcoil−Fsp）が小さくなるごとく設定さ
れている２つの効果によりt₂、t₃領域での合成吸
引吸着力は吸着時よりも急激に低下しており、従
つて実際にはt₂、t₃の領域の永久磁石と励磁コイ
ルによる吸着力は、Fspより小さくなり交流に基
く振動を起すことなく完全な釈放が維持されるも
のと推察される。

本発明の方法を実施する為に自己保持状態での
プランジヤーの磁束密度を飽和あるいは略々飽和
ならしめる設計には、使用する永久磁石の特性、
プランジヤーを含む磁気回路の性質等を考慮して
決定する。

本発明の方法を適用する自己保持型電磁接触器
は、停電時も永久磁石の吸着力により接触子１
３，１４が密着のまゝで電気回路が閉の状態を維
持する。これは用途によつては、停電解消後に電
磁接触器の操作なしで電気回路閉の状態にあるこ
とが、危険な場合がある。

この問題は、例えば第４図に示す回路を付属さ
せることで容易に解決することができる。

同図において、８は自己保持型電磁接触器の釈
放用励磁コイル、１５は自己保持型電磁接触器の
吸引用励磁コイルの励磁により開路から閉路に移
る接点（ａ接点）、１６は主電気回路系に挿入さ
れた電磁コイルの励磁により閉路から開路に移る
接点（ｂ接点）、１７，１８はスイツチ、１９は
過電流継電器、２０はダイオード、２１はコンデ
ンサーである。

吸引用励磁コイル７に交流を通電すると接触子
１３，１４が密着し、主電気回路が閉となり、ま
たａ接点１５も閉となるとともに吸引用の励磁コ
イル７のｂ接点（図示せず）が開になるが、この
状態を保持するためには電力を必要としない。こ
こで吸引用コイル７のｂ接点はプランジヤーと連
動させてあるので、吸着時にはｂ接点開の状態の
ため釈放作用を防止している。

停電等のトラブルがない通常の使用の場合は、
スイツチ１７をONすることで釈放用励磁コイル
８に交流を通電し釈放が行なわれる。また主電気
回路が閉になると前述の如く自動的にａ接点１５
が閉となるため、ダイオード２０を通してコンデ
ンサー２１が充電され、停電発生時にはスイツチ
１８をONすることでコンデンサー２１に蓄えら
れた電力が釈放用励磁コイル８に流れ釈放が行わ
れる。

さらに停電発生と同時に釈放されるようにする
には、第４図中、点線内に示すようにｂ接点１６
を設けると、主電気回路系が停電すると同時にｂ
接点１６が閉となり、コンデンサー２１に蓄えら
れている電力が釈放用励磁コイル８に流れ釈放が
行われ主電気回路系を開にすることができる。ま
た電磁開閉器としてこの電磁接触器を作用させる
場合は過電流継電器１９を設けることで前記と同
様な作用により、接触子１３，１４を開にするこ
とが可能である。

次に本発明の自己保持型電磁接触器の接触子開
閉方法の実施例について記載する。

第１図に例示の構造の自己保持型電磁接触器に
おいて、ソレノイドのプランジヤー３の材質
S15C、直径12φ、長さ50mmとし、また永久磁石６
としてSmCO₅からなる希土類永久磁石で磁気特
性（BH）max＝20MGOeのものを使用した、自
己保持の状態においてプランジヤー３の磁束密度
は１４KGであつた。この場合、接触子の開閉と
も商用交流100Vで完全に作動し、又開状態にす
る為には商用交流70〜160Vの印加で加能となり、
商用交流電圧の変割巾内で誤動作なく確実に作動
した。他の実施例ではコイル設計を適切化するこ
とにより接触子の開閉ともに単一コイルにて行う
ことが可能であつた。

上述の如く、本発明の自己保持型電磁接触器の
接触子開閉方法は、従来の直流を用いる自己保持
型電磁接触器の接触子開閉方法と同様に電気回路
の閉状態においても電力消費がなく省エネルギー
化が可能であり、又うなりの発生、温度上昇等に
よる励磁コイル損傷の恐れを解消することも可能
であり、さらに交流にて開閉を行う為、整流回
路、電源極性変更スイツチ等を必要としない。従
つて本発明の自己保持型電磁接触器の接触子開閉
方法は、従来の電磁石のみを使用した電磁接触器
を用いた場合の長所と、永久磁石を使用した自己
保持型電磁接触器を用いた場合の長所とを併有し
た極めて工業的価値の大きなものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を適用する自己保持型電
磁接触器の一実施例を示す縦断正面図。第２図は
ソレノイドのプランジヤーの磁化曲線図。第３図
は同じくプランジヤーに発生する吸着力と時間と
の関係を示す曲線図。第４図は停電対策用の付属
電気回路例図である。３：プランジヤー、４：固定コア、６：永久磁
石、７：吸引用励磁コイル、８：釈放用励磁コイ
ル、１０：スプリング、１３：可動接触子、１
４：固定接触子、１９：過電流継電器、２０：ダ
イオード、２１：コンデンサー。

Claims

【特許請求の範囲】

１電気回路開閉を行なう自己保持型電磁接触器
の接触子開閉方法において、該自己保持型電磁接
触器が固定接触子に対設する可動接触子を担持す
る支持部材と永久磁石を使用する自己保持型ソレ
ノイドのプランジヤーとを連結してなり、前記プ
ランジヤーの磁束密度を自己保持状態で飽和ある
いは略々飽和となし、かつ前記ソレノイドの励磁
コイルに交流を印加することによつて接触子の開
閉を行なうことを特徴とする自己保持型電磁接触
器の接触子開閉方法。