| 【発明の名称】 |
電磁石装置のコイル駆動回路 |
| 【発明者】 |
【氏名】今井 宏貴
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内
【氏名】馬場 貞彰
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】いかなるタイミングで交流電源電圧が入力しても過大な吸引力が発生しない瞬時電圧値でコイルを励磁すること。
【解決手段】瞬時電圧検出回路５の出力を比較回路６で基準電圧Ｖｓ１と比較し、基準電圧Ｖｓ１以下の場合、検出信号を制御回路７ａに出力する。これにより制御回路７ａから初めて投入信号Ｓ１が出力され、スイッチング素子であるＦＥＴ１３がオン状態となり、当初全波整流された交流電圧のうち基準電圧Ｖｓ１以下の電圧がコイル１２に印加される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電源スイッチの投入時に、投入信号を前記スイッチング素子に出力してオンさせ、または投入信号を発振回路に出力して前記発振回路が前記スイッチング素子をオンにする制御を行う制御回路とを備える電磁石装置のコイル駆動回路において、前記整流回路が出力する交流電圧の瞬時値を検出する瞬時電圧検出回路と、前記瞬時値と基準値との大小関係を比較し前記瞬時値が前記基準値以下になるのを検出する比較回路とを備え、前記制御回路は、前記比較回路の検出信号を受けて、前記投入信号を発生することを特徴とする電磁石装置のコイル駆動回路。
【請求項２】 電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電源スイッチの投入時に、投入信号を前記スイッチング素子に出力してオンさせ、または投入信号を発振回路に出力して前記発振回路が前記スイッチング素子をオンにする制御を行う制御回路とを備える電磁石装置のコイル駆動回路において、前記整流回路が出力する交流電圧の微分値を出力する微分回路と、前記微分値と第１の基準値との大小関係を比較し前記微分値が前記第１の基準値を超えるのを検出する第１の比較回路と、前記微分値と第２の基準値との大小関係を比較し前記微分値が前記第２の基準値以下になるのを検出する第２の比較回路とを備え、前記制御回路は、前記第１の比較回路と前記第２の比較回路からの検出信号のうち先に出力された検出信号を受けて、前記投入信号を発生することを特徴とする電磁石装置のコイル駆動回路。
【請求項３】 電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電源スイッチの投入時に、投入信号を前記スイッチング素子に出力してオンさせ、または投入信号を発振回路に出力して前記発振回路が前記スイッチング素子をオンにする制御を行う制御回路とを備える電磁石装置のコイル駆動回路において、前記整流回路が出力する交流電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路と、前記ゼロクロス検出回路の検出信号を受けて、前記交流電圧がゼロクロス点からピーク値以下の所定電圧値近傍まで上昇するのに要する一定時間を計時する時限回路とを備え、前記制御回路は、前記時限回路が前記一定時間を計時した動作時限後に、前記投入信号を発生することを特徴とする電磁石装置のコイル駆動回路。
【請求項４】 電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電源スイッチの投入時に、投入信号を前記スイッチング素子に出力してオンさせ、または投入信号を発振回路に出力して前記発振回路が前記スイッチング素子をオンにする制御を行う制御回路とを備える電磁石装置のコイル駆動回路において、前記整流回路が出力する交流電圧のピーク値を検出するピーク電圧検出回路と、前記ピーク電圧検出回路の出力を受けて、前記交流電圧がピーク値から所定電圧値以下まで下降するのに要する一定時間を計時する時限回路とを備え、前記制御回路は、前記時限回路が前記一定時間を計時した動作時限後に、前記投入信号を発生することを特徴とする電磁石装置のコイル駆動回路。
【請求項５】 電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングする第１のスイッチング素子と、前記電源スイッチの投入時に、投入信号を前記スイッチング素子に出力してオンにし、または投入信号を発振回路に出力して前記発振回路が前記スイッチング素子をオンにする制御を行い、前記電磁石の吸着保持時に、前記発振回路からパルス幅が短いパルス信号を前記スイッチング素子に出力させる保持信号を発生する制御回路と、前記保持信号が出力されている期間には前記コイルのフライホイール回路を導通させ、前記保持信号が出力されていない期間には前記フライホイール回路を遮断する第２のスイッチング素子とを備えた電磁石装置のコイル駆動回路において、前記電源スイッチがオフされてからの一定時間であるオフ時限の外部設定が可能なオフ時限設定回路を備え、前記制御回路は、前記電源スイッチがオフされたとき前記オフ時限設定回路のオフ時限後に前記保持信号をオフにすることを特徴とする電磁石装置のコイル駆動回路。
【請求項６】 電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電源スイッチの投入時に、投入信号を前記スイッチング素子に出力してオンさせ、または投入信号を発振回路に出力して前記発振回路が前記スイッチング素子をオンにする制御を行い、前記電磁石の吸着保持時に、前記発振回路からパルス幅が短いパルス信号を前記スイッチング素子に出力させる保持信号を発生する制御回路とを備えた電磁石装置のコイル駆動回路において、前記電磁石の固定鉄心と可動鉄心との間における磁束密度を検出する磁気検出手段と、前記磁気検出手段の出力信号から直流成分を検出するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力値と基準値との大小関係を比較し前記ローパスフィルタの出力値が前記基準値を超えるのを検出する比較回路とを備え、前記制御回路は、前記比較回路の検出信号を受けて、前記スイッチング素子に出力している前記投入信号をオフにし、または前記発振回路の動作を前記投入信号による動作から前記保持信号による動作に切り換え、前記保持信号をオンにすることを特徴とする電磁石装置のコイル駆動回路。
【請求項７】 前記磁気検出手段は、前記電磁石の固定鉄心あるいは可動鉄心の接触面溝部に巻かれた磁気検出コイル、または、前記固定鉄心あるいは前記可動鉄心の脚部に設けられた磁気検出コイルと、前記磁気検出コイルに誘起された電流を検出し対応する電圧信号を前記ローパスフィルタに出力する電流検出回路とを備えたことを特徴とする請求項６に記載の電磁石装置のコイル駆動回路。
【請求項８】 前記磁気検出手段は、前記電磁石の固定鉄心と可動鉄心間のギャップを囲む周辺部に設けられ、外部への漏れ磁束を検出する磁気センサであることを特徴とする請求項６に記載の電磁石装置のコイル駆動回路。
【請求項９】 電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電源スイッチの投入時に、投入信号を前記スイッチング素子に出力してオンさせ、または投入信号を発振回路に出力して前記発振回路が前記スイッチング素子をオンにする制御を行い、前記電磁石の吸着保持時に、発振回路からパルス幅が短いパルス信号を前記スイッチング素子に出力させる保持信号を発生する制御回路とを備えた電磁石装置のコイル駆動回路において、前記電磁石の可動鉄心を含む可動部の位置を検出する位置検出センサと、前記位置検出センサの出力に基づき前記可動鉄心が固定鉄心に吸着しているか否かを判定する判定回路とを備え、前記制御回路は、前記判定回路から吸着しているとの判定信号が出力されたとき、前記スイッチング素子に出力している前記投入信号をオフにし、または前記発振回路の動作を前記投入信号による動作から前記保持信号による動作に切り換え、前記保持信号をオンにすることを特徴とする電磁石装置のコイル駆動回路。
【請求項１０】 電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電磁石の吸着保持時に、発振回路からパルス幅が短いパルス信号を前記スイッチング素子に出力させる保持信号を発生する制御回路とを備えた電磁石装置のコイル駆動回路において、前記電磁石の吸着・釈放の動作に連動して接離する接点を有する可動接触子及び固定接触子の前記接点同士が当接することによって形成される電路に通電される電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の出力がゼロクロスしたことを検出するゼロクロス検出回路と、前記電路に通電される電流の半周期よりも長い動作時限が設定され、前記ゼロクロス検出回路の出力を受けて前記動作時限に向けての計時動作を行うオフ時限回路とを備え、前記制御回路は、前記オフ時限回路が前記動作時限を計時したとき前記保持信号をオフにして前記電磁石を釈放することを特徴とする電磁石装置のコイル駆動回路。
【請求項１１】 前記オフ時限回路の動作時限は、前記電路に通電される電流がゼロ点となるときに、前記接点が開離されるように設定されていることを特徴とする請求項１０に記載の電磁石装置のコイル駆動回路。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電磁開閉器などの電気機器に用いられる電磁石装置のコイル駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気機器に用いられる電磁石装置では、電力消費低減の観点から、電磁石の鉄心ギャップが大きい投入開始時には比較的大きな電流でコイルを励磁するが、鉄心ギャップがない吸着保持時には比較的小さな電流でコイルを励磁することが望まれる。上記事項を考慮した従来の電磁石装置のコイル駆動回路としては、例えば特開平１−１３２１０８号公報（電磁石のコイル駆動装置）に開示されたものが知られている。
【０００３】また、電気機器に用いられる電磁石装置では、鉄心の釈放時間を短縮させることも重要な課題である。この問題に対処した従来の電磁石装置のコイル駆動回路としては、例えば特開昭６２−２４４１０９号公報（電磁石装置のコイル駆動回路）に開示されたものが知られている。
【０００４】上記公報では、電磁石の鉄心が吸着保持されている時にパルス電圧をコイルに印加し、パルス電圧のオフ期間にコイル内に蓄積された残留磁気エネルギーをフライホイール回路で回生させることで、少ない電力での鉄心吸着保持を実現させ、電源電圧が遮断されると、そのフライホイール回路を遮断する手段をもたせることにより、鉄心の釈放を速動化させる技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の電磁石装置のコイル駆動回路では、電磁石を投入する際に、交流電源電圧の瞬時値に対する配慮がなされていないので、投入時における交流電源電圧の瞬時値の違いにより、電磁石の吸引力に差が生ずるという問題がある。つまり、従来の電磁石装置のコイル駆動回路では、ある瞬時値で投入動作させると、過大な吸引力が発生して電磁石への衝撃が過大となってしまうことがある。そのため、例えば、電磁開閉器等の電磁石の動作と電気的接点動作とが連動した機器に適用する場合、吸引力が大きいために接点への衝撃が過大となり、異常な接点バウンスが顕著に現われたり、鉄心自身の衝撃が過大となるため、その衝撃による振動で接点が開離する等の現象が起こる。接点が開離することによって、接点間にアークが発生し、そのアーク熱によって接点消耗が増大し、接点寿命が短命となるケースが発生していた。
【０００６】また、従来の電磁石装置のコイル駆動回路では、電源電圧が遮断された時にフライホイール回路を遮断することで電磁石の釈放を速動化させているが、その電磁石装置が使用される機器の目的に応じた電磁石の釈放時間を設定することができないという問題がある。
【０００７】さらに、従来の電磁石装置のコイル駆動回路では、比較的大きな電流でコイルを励磁する状態から比較的小さな電流でコイルを励磁する状態への切り換えタイミングを、電磁石が吸着される期間を見込んだ一定期間後、もしくは入力された電源電圧の電圧値に応じた期間経過後としているが、電磁石の鉄心が吸着保持しているかを検出することはしていないので、外部的要因による投入不良等が発生した場合でも、比較的大きな電流でコイルを励磁する状態から比較的小さな電流でコイルを励磁する状態への切り換えが行われてしまうという問題がある。
【０００８】加えて、従来の電磁石装置のコイル駆動回路では、電磁開閉器等の電路を開閉する機器に対し、電路に通電される電流の状態を検知することなく無制御で電磁石装置を駆動するので、電路に通電される交流電流のピーク付近で電路が開離された場合、接点間に大きなアークが発生し、そのアーク熱によって接点消耗が増大し、接点寿命が短命となってしまうという問題もある。
【０００９】この発明は、上記に鑑みてなされたもので、いかなるタイミングで交流電源電圧が入力されても過大な吸引力が発生しない瞬時電圧値でコイルを励磁できる電磁石装置のコイル駆動回路を得ることを目的とする。
【００１０】また、この発明は、電磁石装置が使用される機器の目的に応じた電磁石の釈放時間を外部から設定することのできる電磁石装置のコイル駆動回路を得ることを目的とする。
【００１１】また、この発明は、外部的要因による投入不良等が発生しても、比較的大きな電流でコイルを励磁する状態から比較的小さな電流でコイルを励磁する状態への切り換えが行われず、確実な投入動作が行える電磁石装置のコイル駆動回路を得ることを目的とする。
【００１２】また、この発明は、電路を開離する際に、接点間にアークを発生させず、アークによる接点の消耗を抑制して接点寿命の長命化が図れる電磁石装置のコイル駆動回路を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、この発明にかかる電磁石装置のコイル駆動回路は、電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電源スイッチの投入時に、投入信号を前記スイッチング素子に出力してオンさせ、または投入信号を発振回路に出力して前記発振回路が前記スイッチング素子をオンにする制御を行う制御回路とを備える電磁石装置のコイル駆動回路において、前記整流回路が出力する交流電圧の瞬時値を検出する瞬時電圧検出回路と、前記瞬時値と基準値との大小関係を比較し前記瞬時値が前記基準値以下になるのを検出する比較回路とを備え、前記制御回路は、前記比較回路の検出信号を受けて、前記投入信号を発生することを特徴とする。
【００１４】この発明によれば、瞬時電圧検出回路にて、整流回路が出力する交流電圧の瞬時値が検出され、比較回路にて、検出された瞬時電圧値と基準値との大小比較が行われ、瞬時電圧値が基準値以下となったとき、初めて制御回路から投入信号が出力され、コイルには、常に、基準値以下の瞬時電圧、つまり過大な吸引力を発生しない所定の電圧値が印加される。
【００１５】つぎの発明にかかる電磁石装置のコイル駆動回路は、電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電源スイッチの投入時に、投入信号を前記スイッチング素子に出力してオンさせ、または投入信号を発振回路に出力して前記発振回路が前記スイッチング素子をオンにする制御を行う制御回路とを備える電磁石装置のコイル駆動回路において、前記整流回路が出力する交流電圧の微分値を出力する微分回路と、前記微分値と第１の基準値との大小関係を比較し前記微分値が前記第１の基準値を超えるのを検出する第１の比較回路と、前記微分値と第２の基準値との大小関係を比較し前記微分値が前記第２の基準値以下になるのを検出する第２の比較回路とを備え、前記制御回路は、前記第１の比較回路と前記第２の比較回路からの検出信号のうち先に出力された検出信号を受けて、前記投入信号を発生することを特徴とする。
【００１６】この発明によれば、微分回路にて、整流回路が出力する交流電圧の微分値が求められると、第１の比較回路にて、前記微分値と第１の基準値との大小関係を比較され微分値が第１の基準値を超えるのが検出されると、制御回路に検出信号が出力される。同様に第２の比較回路にて、前記微分値と第２の基準値との大小関係を比較され微分値が第２の基準値を超えるのが検出されると、制御回路に検出信号が出力される。ここに、第１及び第２の基準値は、過大な吸引力を発生させない所定の電圧値に対応する値である。そこで、制御回路は、第１の比較回路と前記第２の比較回路からの検出信号のうち先に出力された検出信号を受けて、前記投入信号を発生する。これにより、常に、コイルは、過大な吸引力を発生しない所定の電圧値で励磁される。
【００１７】つぎの発明にかかる電磁石装置のコイル駆動回路は、電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電源スイッチの投入時に、投入信号を前記スイッチング素子に出力してオンさせ、または投入信号を発振回路に出力して前記発振回路が前記スイッチング素子をオンにする制御を行う制御回路とを備える電磁石装置のコイル駆動回路において、前記整流回路が出力する交流電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路と、前記ゼロクロス検出回路の検出信号を受けて、前記交流電圧がゼロクロス点からピーク値以下の所定電圧値近傍まで上昇するのに要する一定時間を計時する時限回路とを備え、前記制御回路は、前記時限回路が前記一定時間を計時した動作時限後に、前記投入信号を発生することを特徴とする。
【００１８】この発明によれば、ゼロクロス検出回路にて、整流回路が出力する交流電圧のゼロクロス点を検出することが行われ、時限回路にて、交流電圧がゼロクロス点からピーク値以下の所定電圧値近傍まで上昇するのに要する一定時間が計時されると、制御回路から投入信号が出力され、コイルにピーク値以下の所定電圧値近傍の電圧、つまり過大な吸引力を発生させない電圧が印加される。
【００１９】つぎの発明にかかる電磁石装置のコイル駆動回路は、電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電源スイッチの投入時に、投入信号を前記スイッチング素子に出力してオンさせ、または投入信号を発振回路に出力して前記発振回路が前記スイッチング素子をオンにする制御を行う制御回路とを備える電磁石装置のコイル駆動回路において、前記整流回路が出力する交流電圧のピーク値を検出するピーク電圧検出回路と、前記ピーク電圧検出回路の出力を受けて、前記交流電圧がピーク値から所定電圧値以下まで下降するのに要する一定時間を計時する時限回路とを備え、前記制御回路は、前記時限回路が前記一定時間を計時した動作時限後に、前記投入信号を発生することを特徴とする。
【００２０】この発明によれば、ピーク電圧検出回路にて、整流回路が出力する交流電圧のピーク値を検出することが行われ、時限回路にて、交流電圧がピーク値から所定電圧値以下まで下降するのに要する一定時間が計時されると、制御回路から投入信号を出力され、コイルにピーク値以下の所定電圧値近傍の電圧、つまり過大な吸引力を発生させない電圧が印加される。
【００２１】つぎの発明にかかる電磁石装置のコイル駆動回路は、電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングする第１のスイッチング素子と、前記電源スイッチの投入時に、投入信号を前記スイッチング素子に出力してオンにし、または投入信号を発振回路に出力して前記発振回路が前記スイッチング素子をオンにする制御を行い、前記電磁石の吸着保持時に、前記発振回路からパルス幅が短いパルス信号を前記スイッチング素子に出力させる保持信号を発生する制御回路と、前記保持信号が出力されている期間には前記コイルのフライホイール回路を導通させ、前記保持信号が出力されていない期間には前記フライホイール回路を遮断する第２のスイッチング素子とを備えた電磁石装置のコイル駆動回路において、前記電源スイッチがオフされてからの一定時間であるオフ時限の外部設定が可能なオフ時限設定回路を備え、前記制御回路は、前記電源スイッチがオフされたとき前記オフ時限設定回路のオフ時限後に前記保持信号をオフにすることを特徴とする。
【００２２】この発明によれば、オフ時限設定回路は、外部から電源スイッチがオフされてからの一定時間であるオフ時限が任意に設定可能である。制御回路は、電源スイッチがオフされたとき前記オフ時限設定回路のオフ時限後に保持信号をオフにする。これにより、フライホイール回路が遮断され、外部から設定された任意のオフ時限後に電磁石が釈放される。
【００２３】つぎの発明にかかる電磁石装置のコイル駆動回路は、電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電源スイッチの投入時に、投入信号を前記スイッチング素子に出力してオンにし、または投入信号を発振回路に出力して前記発振回路が前記スイッチング素子をオンにする制御を行い、前記電磁石の吸着保持時に、前記発振回路からパルス幅が短いパルス信号を前記スイッチング素子に出力させる保持信号を発生する制御回路とを備えた電磁石装置のコイル駆動回路において、前記電磁石の固定鉄心と可動鉄心との間における磁束密度を検出する磁気検出手段と、前記磁気検出手段の出力信号から直流成分を検出するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力値と基準値との大小関係を比較し前記ローパスフィルタの出力値が前記基準値を超えるのを検出する比較回路とを備え、前記制御回路は、前記比較回路の検出信号を受けて、前記スイッチング素子に出力している前記投入信号をオフにし、または前記発振回路の動作を前記投入信号による動作から前記保持信号による動作に切り換え、前記保持信号をオンにすることを特徴とする。
【００２４】この発明によれば、磁気検出手段にて、電磁石の固定鉄心と可動鉄心との間における磁束密度が検出される。電磁石の固定鉄心と可動鉄心との間における磁束密度は、吸着状態にあるとき最大値を示す。ローパスフィルタにて、磁気検出手段の出力信号から直流成分が検出され、比較回路にて、ローパスフィルタの出力値が基準値を超えるのが検出されると、制御回路が、スイッチング素子に出力している投入信号をオフにし、または発振回路の動作を投入信号による動作から保持信号による動作に切り換え、保持信号をオンにする。これにより、電磁石が確実に吸着した後に保持信号による吸着保持時の制御が行われる。
【００２５】つぎの発明にかかる電磁石装置のコイル駆動回路は、上記の発明において、前記磁気検出手段は、前記電磁石の固定鉄心あるいは可動鉄心の接触面溝部に巻かれた磁気検出コイル、または、前記固定鉄心あるいは前記可動鉄心の脚部に設けられた磁気検出コイルと、前記磁気検出コイルに誘起された電流を検出し対応する電圧信号を前記ローパスフィルタに出力する電流検出回路とを備えたことを特徴とする。
【００２６】この発明によれば、磁気検出コイルにて、電磁石の固定鉄心と可動鉄心間の磁束密度が直接検出され、電流検出回路にて、磁気検出コイルに誘起された電流が検出され対応する電圧信号がローパスフィルタに出力される。
【００２７】つぎの発明にかかる電磁石装置のコイル駆動回路は、上記の発明において、前記磁気検出手段は、前記電磁石の固定鉄心と可動鉄心間のギャップを囲む周辺部に設けられ、外部への漏れ磁束を検出する磁気センサであることを特徴とする。
【００２８】この発明によれば、磁気センサにて、電磁石の固定鉄心と可動鉄心が吸着しているときには最小値を示す外部への漏れ磁束を検出することにより、電磁石の固定鉄心と可動鉄心間の磁束密度が間接的に検出される。なお、磁気センサには、ホール素子や磁気抵抗素子などが用いられる。
【００２９】つぎの発明にかかる電磁石装置のコイル駆動回路は、電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電源スイッチの投入時に、投入信号を前記スイッチング素子に出力してオンにし、または投入信号を発振回路に出力して前記発振回路が前記スイッチング素子をオンにする制御を行い、前記電磁石の吸着保持時に、発振回路からパルス幅が短いパルス信号を前記スイッチング素子に出力させる保持信号を発生する制御回路とを備えた電磁石装置のコイル駆動回路において、前記電磁石の可動鉄心を含む可動部の位置を検出する位置検出センサと、前記位置検出センサの出力に基づき前記可動鉄心が固定鉄心に吸着しているか否かを判定する判定回路とを備え、前記制御回路は、前記判定回路から吸着しているとの判定信号が出力されたとき、前記スイッチング素子に出力している前記投入信号をオフにし、または前記発振回路の動作を前記投入信号による動作から前記保持信号による動作に切り換え、前記保持信号をオンにすることを特徴とする。
【００３０】この発明によれば、位置検出センサにて、電磁石の可動鉄心を含む可動部の位置が検出され、判定回路にて、位置検出センサの出力に基づき可動鉄心が固定鉄心に吸着しているか否かが判定され、判定回路が吸着しているとの判定をしたとき、制御回路が、スイッチング素子に出力している投入信号をオフにし、または発振回路の動作を投入信号による動作から保持信号による動作に切り換え、保持信号をオンにする。これにより、電磁石が確実に吸着した後に保持信号による吸着保持時の制御が行われる。
【００３１】つぎの発明にかかる電磁石装置のコイル駆動回路は、電源スイッチの投入に応じて交流電源の交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続される電磁石励磁用のコイル及び前記コイルの励磁電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電磁石の吸着保持時に、発振回路からパルス幅が短いパルス信号を前記スイッチング素子に出力させる保持信号を発生する制御回路とを備えた電磁石装置のコイル駆動回路において、前記電磁石の吸着・釈放の動作に連動して接離する接点を有する可動接触子及び固定接触子の前記接点同士が当接することにより形成される電路に通電される電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の出力がゼロクロスしたことを検出するゼロクロス検出回路と、前記電路に通電される電流の半周期よりも長い動作時限が設定され、前記ゼロクロス検出回路の出力を受けて前記動作時限に向けての計時動作を行うオフ時限回路とを備え、前記制御回路は、前記オフ時限回路が前記動作時限を計時したとき前記保持信号をオフにして前記電磁石を釈放することを特徴とする。
【００３２】この発明によれば、電流検出回路にて、電磁石の吸着・釈放の動作に連動して接離する接点を有する可動接触子及び固定接触子の接点同士が当接することにより形成される電路に通電される電流の検出が行われ、ゼロクロス検出回路にて、前記電流検出回路の出力がゼロクロスするのが検出されると、前記電路に通電される電流の半周期よりも長い動作時限が設定されるオフ時限回路にて、ゼロクロス検出器の出力を受けて前記動作時限に向けての計時動作が行われる。オフ時限回路では、電源スイッチがオフされ、ゼロクロス検出回路が機能停止すると、ゼロクロス検出が発生しなくなるので、最後の検出信号から前記動作時限まで計時する。これにより、制御回路が、保持信号をオフにするので、電磁石が釈放され、可動接触子及び固定接触子の接点同士がアークの発生が抑制される状態で開離される。
【００３３】つぎの発明にかかる電磁石装置のコイル駆動回路は、上記の発明において、前記オフ時限回路の動作時限は、前記電路に通電される電流がゼロ点となるときに、前記接点が開離されるように設定されていることを特徴とする。
【００３４】この発明によれば、オフ時限回路の動作時限は、前記電路に通電される電流がゼロ点となるときに、前記接点が開離されるように設定されているので、アークの発生の無い開離が実現される。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電磁石装置のコイル駆動回路の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３６】実施の形態１.図１は、この発明の実施の形態１である電磁石装置のコイル駆動回路の構成を示すブロック図である。図２は、図１に示した電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明するための電圧波形図である。
【００３７】図１において、交流電源１は、電源スイッチ２を介して全波整流回路３の入力端に接続される。全波整流回路３の出力端間には、全波整流された交流電圧が所定値を超えたか否かを検出する電圧検出回路４が接続される。全波整流回路３の一方の出力端には、全波整流された交流電圧の瞬時電圧値を検出する瞬時電圧検出回路５が接続される。瞬時電圧検出回路５の出力は、比較回路６の一方の入力である。比較回路６の他方の入力は、基準電圧Ｖｓ１である。比較回路６は、瞬時電圧値が基準電圧Ｖｓ１以下になったか否かを検出する。基準電圧Ｖｓ１は、過大な吸引力を発生しない所定電圧値に設定される。
【００３８】比較回路６の出力は、電圧検出回路４の出力とともに、制御回路７ａに与えられる。これによって、制御回路７ａは、電磁石投入時に投入信号Ｓ１を出力し、電磁石保持時に保持信号Ｓ２を出力する。保持信号Ｓ２は、パルス信号を発生する発振回路８とフォトトランジスタカプラー９のダイオード側アノードとに供給される。フォトトランジスタカプラー９のダイオード側カソードは、全波整流回路３の他方の出力端に接続される。
【００３９】全波整流回路３の一方の出力端には、フライホイールダイオード１０のカソードが接続され、フライホイールダイオード１０のアノードは、定電圧ダイオード１１のアノードとフォトトランジスタカプラー９の出力側エミッタとに接続される。定電圧ダイオード１１のカソードは、フォトトランジスタカプラー９の出力側コレクタに接続される。電磁石を励磁するコイル１２の一端は、フライホイールダイオード１０のカソードとともに、全波整流回路３の一方の出力端に接続される。また、コイル１２の他端は、フォトトランジスタカプラー９の出力側コレクタに接続されるとともに、コイル１２の励磁電流をスイッチングするＦＥＴ１３を介して全波整流回路３の他方の出力端に接続される。ＦＥＴ１３のゲートには、投入信号Ｓ１と発振回路８の出力とが印加される。
【００４０】次に、以上のように構成される電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明する。電源スイッチ２がオンされると（図２（ａ））、交流電源１で発生する交流電圧は、全波整流回路３にて全波整流され、全波整流回路３の出力端間には、図２（ｂ）に示すような波形の交流電圧Ｖｉが現れる。比較回路６の基準電圧Ｖｓ１は、図２（ｂ）に示すように、交流電圧Ｖｉのピーク値から大きく下がった所定値に設定されている。
【００４１】電圧検出回路４は、この全波整流された交流電圧Ｖｉの電圧レベルを検出し、所定値を超えると、検出信号を制御回路７ａに出力する。これによって、制御回路７ａは、動作を開始し、比較回路６から検出信号が入力するのを待機する。一方、瞬時電圧検出回路５は、全波整流された交流電圧Ｖｉの瞬時値を検出し、逐一比較回路６に出力する。
【００４２】比較回路６は、図２（ｂ）に示すように、基準電圧Ｖｓ１と検出された瞬時電圧値との大小関係を比較し、検出された瞬時電圧値が基準電圧Ｖｓ１以下になると、制御回路７ａに検出信号を出力する。図２（ｃ）に示すように、比較回路６は、検出された瞬時電圧値が基準電圧Ｖｓ１以下になる期間内、高レベルとなるパルス信号を繰り返し出力する。
【００４３】制御回路７ａは、比較回路６からの出力を受けて初めて、一定期間のレベル信号である投入信号Ｓ１（図２（ｄ））をＦＥＴ１３に対して出力する。これによって、スイッチング素子であるＦＥＴ１３がオン状態となり、図２（ｅ）に示すように、全波整流された交流電圧Ｖｉのうち、投入信号Ｓ１が立ち上がった時以降の交流電圧Ｖｃ１がコイル１２に印加される。
【００４４】ここに、コイル１２に当初印加される電圧レベルは、電源スイッチがいかなるタイミングで投入されても基準電圧Ｖｓ１以下の電圧値となる。この基準電圧Ｖｓ１は、過大な吸引力を発生しない所定の瞬時電圧値に設定されている。したがって、電磁開閉器等に適用した場合、接点への過大衝撃がなくなるので、異常な接点バウンスが減少する。加えて、鉄心自身の過大衝撃がなくなるので、接点開離現象も減少する。その結果、接点間に発生するアークの発生頻度が減少するので、アーク熱による接点消耗が抑制され、接点寿命を伸ばすことができる。
【００４５】なお、図１では、投入信号Ｓ１が直接ＦＥＴ１３のゲートに印加される場合を示したが、投入信号Ｓ１によって発振回路８を起動し、発振回路８からＦＥＴ１３のゲートに長いパルス幅のパルス信号を印加するようにしてもよい。
【００４６】また、制御回路７ａは、投入信号Ｓ１を電磁石保持期間へ移行するまでの、ある一定期間出力すると、その後、投入信号Ｓ１をオフにして保持信号Ｓ２をオンにするようになっている。保持信号Ｓ２が出力されると、発振回路８からＦＥＴ１３のゲートに短いパルス幅のパルス信号が印加される。これによって、電磁石の鉄心が吸着保持されている時にパルス電圧がコイル１２に印加される。そして、パルス電圧のオフ期間にコイル１２内に蓄積された残留磁気エネルギーをフォトトランジスタカプラー９とフライホイールダイオード１０とで構成されるフライホイール回路で回生させることが行われる。保持信号Ｓ２がオフすると、フォトトランジスタカプラー９がオフ動作を行うので、フライホイール回路が遮断され、電磁石の釈放が行われる。
【００４７】実施の形態２.図３は、この発明の実施の形態２である電磁石装置のコイル駆動回路の構成を示すブロック図である。図４は、図３に示した電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明するための電圧波形図である。なお、図３では、図１で示した構成要素と同一である要素には、同一の符号および同一の名称を付している。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００４８】図３に示すように、この実施の形態２では、図１に示した瞬時電圧検出回路５と比較回路６に代えて、微分回路１４と比較回路１５，１６とが設けられ、それに伴い制御回路７ａに代わる制御回路７ｂが設けられている。
【００４９】図３において、全波整流回路３の一方の出力端には、全波整流された交流電圧の微分値を出力する微分回路１４が接続され、微分回路１４の出力端には、２つの比較回路１５，１６が接続される。比較回路１５は、微分回路１４の出力が基準電圧Ｖｓ２を超えたことを検出すると、検出信号を制御回路７ｂに出力する。比較回路１６は、微分回路１４の出力が基準電圧Ｖｓ３以下になったことを検出すると、検出信号を制御回路７ｂに出力する。制御回路７ｂは、比較回路１５，１６からの入力のうち、先に入力した検出信号に従って投入信号Ｓ１を出力し、その後、保持信号Ｓ２を出力するようになっている。基準電圧Ｖｓ２，Ｖｓ３は、実施の形態１で示した基準電圧Ｖｓ１を規定するように設定されている。
【００５０】次に、以上のように構成される電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明する。電源スイッチ２がオンされると（図４（ａ））、交流電源１で発生する交流電圧は、全波整流回路３によって全波整流され、全波整流回路３の出力端間には、図４（ｂ）に示すような波形の交流電圧Ｖｉが現れる。なお、図４（ｂ）では、実施の形態１で示した基準電圧Ｖｓ１が、基準電圧Ｖｓ２，Ｖｓ３との関係を明らかにするために示されている。
【００５１】電圧検出回路４は、この全波整流された交流電圧Ｖｉの電圧レベルを検出し、所定値を超えると、検出信号を制御回路７ｂに出力する。これによって、制御回路７ｂは、動作を開始し、比較回路１５，１６から検出信号が入力するのを待機する。一方、微分回路１４は、全波整流された交流電圧Ｖｉの微分値を求め、逐一比較回路１５，１６に出力する。図４（ｃ）に示すように、微分回路１４の出力波形に対し、基準電圧Ｖｓ２，Ｖｓ３が設定されている。それらは、基準電圧Ｖｓ１に相当する所定電圧値である。
【００５２】比較回路１５は、図４（ｃ）に示すように、基準電圧Ｖｓ２と微分値とを比較し、微分値が基準電圧Ｖｓ２を超えたことを検出すると、制御回路７ｂに検出信号を出力する。図４（ｄ）に示すように、比較回路１５は、微分値が基準電圧Ｖｓ２を超える期間内、高レベルとなるパルス信号を繰り返し出力する。
【００５３】比較回路１６は、図４（ｃ）に示すように、基準電圧Ｖｓ３と微分値とを比較し、微分値が基準電圧Ｖｓ３以下になったことを検出すると、制御回路７ｂに検出信号を出力する。図４（ｅ）に示すように、比較回路１６は、微分値が基準電圧Ｖｓ３以下になる期間内、高レベルとなるパルス信号を繰り返し出力する。
【００５４】制御回路７ｂは、比較回路１５，１６からの入力のうち、先に入力した検出信号に従って投入信号Ｓ１を出力する。図４（ｆ）では、比較回路１６から検出信号が先に入力したので、制御回路７ｂは、比較回路１６からの出力を受けて初めて、一定期間のレベル信号である投入信号Ｓ１をＦＥＴ１３に対して出力する場合が示されている。
【００５５】これによって、スイッチング素子であるＦＥＴ１３がオン状態となり、図４（ｇ）に示すように、全波整流された交流電圧Ｖｉのうち、投入信号Ｓ１が立ち上がった時以降の交流電圧Ｖｃ１がコイル１２に印加される。
【００５６】ここに、コイル１２に当初印加される電圧レベルは、電源スイッチ２がいかなるタイミングで投入されても基準電圧Ｖｓ１以下の電圧値となるので、電源投入時に過大な吸引力が発生しないようにすることができ、実施の形態１と同様の作用・効果が得られる。
【００５７】なお、発振回路８が、投入信号Ｓ１によって起動されＦＥＴ１３を一定期間オン駆動する場合があることと、保持信号Ｓ２に関する動作とは、前述した通りである。
【００５８】実施の形態３.図５は、この発明の実施の形態３である電磁石装置のコイル駆動回路の構成を示すブロック図である。図６は、図５に示した電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明するための電圧波形図である。なお、図５では、図１で示した構成要素と同一である要素には、同一の符号および同一の名称が付されている。ここでは、この実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。
【００５９】図５に示すように、この実施の形態３では、図１に示した瞬時電圧検出回路５と比較回路６とに代えて、ゼロクロス検出回路１７と時限回路１８とが設けられ、それに伴い制御回路７ａに代わる制御回路７ｃが設けられている。
【００６０】図５において、全波整流回路３の一方の出力端には、全波整流された交流電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路１７が接続され、ゼロクロス検出回路１７の出力端には、時限回路１８が接続される。時限回路１８は、ゼロクロス検出回路１７の出力を受けて、全波整流された交流電圧がゼロクロス点からピーク値以下の所定電圧値近傍まで上昇するのに要する一定時間を計時し、時限信号を制御回路７ｃに出力する。制御回路７ｃは、時限回路１８が一定時間を計時した動作時限後に、投入信号Ｓ１を出力し、その後、保持信号Ｓ２を出力する。
【００６１】次に、以上のように構成される電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明する。電源スイッチ２がオンされると（図６（ａ））、交流電源１で発生する交流電圧は、全波整流回路３によって全波整流され、全波整流回路３の出力端間には、図６（ｂ）に示すような波形の交流電圧Ｖｉが現れる。なお、図６（ｂ）では、実施の形態１で示した基準電圧Ｖｓ１が、時限回路１８に設定される動作時限Ｔ１との関係を明らかにするために示されている。
【００６２】電圧検出回路４は、この全波整流された交流電圧Ｖｉの電圧レベルを検出し、所定値を超えると、検出信号を制御回路７ｃに出力する。これによって、制御回路７ｃは、動作を開始し、時限回路１８の出力を待機する。一方、ゼロクロス検出回路１７は、全波整流された交流電圧Ｖｉのゼロクロス点（図６（ｂ））を検出し、検出できると時限回路１８への信号をオンにする（図６（ｃ））。
【００６３】時限回路１８は、図６（ｄ）に示すように、ゼロクロス検出回路１７の出力がオンするのに応答して、出力を動作時限Ｔ１の時間を要して除々に立ち上げ、動作時限Ｔ１になると、出力を一定値に保持する。動作時限Ｔ１は、図６（ｂ）（ｄ）から理解できるように、交流電圧Ｖｉがゼロクロス点から基準電圧Ｖｓ１の近傍まで上昇するのに要する時間である。
【００６４】制御回路７ｃは、時限回路１８の出力が一定値となるのを検出すると、初めて、一定期間のレベル信号である投入信号Ｓ１をＦＥＴ１３に対して出力する（図６（ｅ））。これによって、スイッチング素子であるＦＥＴ１３がオン状態となり、図６（ｆ）に示すように、全波整流された交流電圧Ｖｉのうち、投入信号Ｓ１が立ち上がった時以降の交流電圧Ｖｃ２がコイル１２に印加される。
【００６５】ここに、コイル１２に当初印加される電圧レベルは、電源スイッチ２がいかなるタイミングで投入されても基準電圧Ｖｓ１以下の電圧値となるので、電源投入時に過大な吸引力が発生しないようにすることができ、実施の形態１と同様の作用・効果が得られる。
【００６６】なお、実施の形態３と同様の動作を行う他の構成例として、ゼロクロス検出回路１７に代えて、交流電圧Ｖｉのピーク値を検出するピーク電圧検出回路を設ける場合を挙げることができる。但し、この場合には、時限回路１８の動作時限は、交流電圧Ｖｉがピーク値から基準電圧Ｖｓ１以下に下降するまでに要する時間として設定される。
【００６７】また、発振回路８が、投入信号Ｓ１によって起動されＦＥＴ１３を一定期間オン駆動する場合があることと、保持信号Ｓ２に関する動作とは、前述した通りである。
【００６８】実施の形態４.図７は、この発明の実施の形態４である電磁石装置のコイル駆動回路の構成を示すブロック図である。図８は、図７に示す電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明するための電圧波形図である。なお、図７では、図１で示した構成要素と同一である要素には、同一の符号・名称が付されている。ここでは、この実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。
【００６９】図７に示すように、この実施の形態４では、図１に示した構成に加えて、オフ時限設定回路１９が追加され、それに伴い制御回路７ａに代わる制御回路７ｄが設けられている。オフ時限設定回路１９は、全波整流回路３の一方の出力端と制御回路７ｄとの間に設けられている。
【００７０】オフ時限設定回路１９には、電源スイッチ２をオフにした後の動作時限が外部から任意に設定できるようになっている。制御回路７ｄは、オフ時限設定回路１９の動作時限後に保持信号Ｓ２をオフにするようになっている。
【００７１】次に、以上のように構成される電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明する。なお、図８では、投入信号Ｓ１がオフされた後の動作が示されている。即ち、投入信号Ｓ１は、上記したように一定時間経過するとオフされる。さらに、この発明では、後述する実施の形態５〜７で示すように、投入信号Ｓ１は、一定時間経過ではなく、電磁石の吸着検出によってオフされるようになっている。
【００７２】制御回路７ｄは、投入信号Ｓ１を出力した後、電源スイッチ２がオンしている期間内に（図８（ａ））上記の条件を満足すると、投入信号Ｓ１をオフにし、同時に保持信号Ｓ２をオンにする。保持信号Ｓ２がオンすると発振回路８が作動し、ＦＥＴ１３にはパルス信号が入力される。その結果、コイル１２には、図８（ｂ）に示すように、全波整流された交流電圧をパルス状に分割した電圧Ｖｃ３が印加される。
【００７３】また、保持信号Ｓ２がオンすると、フォトトランジスタカプラー９がオンし、コイル１２に印加されるパルス電圧Ｖｃ３のオフ期間においてコイル１２内に蓄積された残留磁気エネルギーをフォトトランジスタカプラー９とフライホイールダイオード１０とで形成されるフライホイール回路で回生させることが行われる。これにより、図示していない電磁石の少ない電力での保持吸着を実現させている。
【００７４】ここで、電源スイッチ２のオフにより交流電源１からの入力が遮断されると（図８（ａ））、コイル１２に印加されるパルス電圧Ｖｃ３は消滅するが（図８（ｂ））、オフ時限設定回路１９が、オフ時限Ｔ２を計時する期間内（図８（ｃ））、制御回路７ｄは、保持信号Ｓ２をオン状態に維持している（図８（ｄ））。したがって、オフ時限Ｔ２の期間内、フライホイール回路を流れる回生電流によって電磁石保持が維持される（図８（ｅ））。
【００７５】そして、制御回路７ｄは、オフ時限Ｔ２を経過すると、保持信号Ｓ２を初めてオフにする（図８（ｄ））。これによって、フォトトランジスタカプラー９がオフし、フライホイール回路が遮断されるので、コイル１２内に蓄積された残留磁気エネルギーが定電圧ダイオード１１で消費され、図示していない電磁石が直ちに釈放される。
【００７６】ここで、オフ時限設定回路１９のオフ時限Ｔ２は、外部から設定することができるので、例えば、電磁石の釈放時間を遅らせた遅延釈放形電磁開閉器への適用など、この発明に係る電磁石装置の駆動回路が使用される機器の目的に応じた電磁石の釈放時間を設定することができる。
【００７７】なお、この実施の形態４では、実施の形態１への適用例を示したが、実施の形態２，３にも同様に適用できることは言うまでもない。また、発振回路８が、投入信号Ｓ１によって起動されＦＥＴ１３を一定期間オン駆動する場合があることは、前述した通りである。
【００７８】実施の形態５.図９は、この発明の実施の形態５である電磁石装置のコイル駆動回路の構成を示すブロック図である。図１０は、図９に示した可動鉄心２１が固定鉄心２０に吸着する直前の部分斜視図である。図１１は、図９に示した電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明する電圧波形図である。
【００７９】図９に示すように、この実施の形態５では、電磁石の具体的な構成が示され、図１に示した構成に加えて、電流検出回路２３とローパスフィルタ２４と比較回路２５とが追加され、それに伴い制御回路７ａに代わる制御回路７ｅが設けられている。
【００８０】電磁石は、コイル１２が巻かれた固定鉄心２０と、固定鉄心２０に対して図示例では上下動自在に対向して配置される可動鉄心２１とで構成されるが、この実施の形態５では、磁気検出コイル２２が固定鉄心２０の接触面溝部に巻かれて配置されている。磁気検出コイル２２は、可動鉄心２１が固定鉄心２０に確実に吸着されたことを検出するセンサである。
【００８１】電流検出回路２３は、磁気検出コイル２２に誘起される電流を検出し、この検出した電流を電圧変換して出力する。ローパスフィルタ２４は、電流検出回路２３の出力電圧から直流成分を取り出す。比較回路２５は、ローパスフィルタ２４の出力が基準電圧Ｖｓ４を超えたか否かを検出すると、検出信号を制御回路７ｅに出力する。制御回路７ｅは、比較回路２５の出力を受けて、投入信号Ｓ１をオフにし、保持信号Ｓ２をオンにする制御を行う。
【００８２】次に、以上のように構成される電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明する。電源スイッチ２がオンされると（図１１（ａ））、交流電源１で発生する交流電圧は、全波整流回路３にて全波整流され、全波整流回路３の出力端間には、図１１（ｂ）に示すような波形の交流電圧Ｖｉが現れる。
【００８３】電圧検出回路４は、この全波整流された交流電圧Ｖｉの電圧レベルを検出し、所定値を超えると、検出信号を制御回路７ｅに出力する。これによって、制御回路７ｅは、動作を開始し、比較回路６から検出信号が入力するのを待機する。一方、瞬時電圧検出回路５は、全波整流された交流電圧Ｖｉの瞬時値を検出し、逐一比較回路６に出力する。
【００８４】比較回路６は、図１１（ｂ）に示すように、基準電圧Ｖｓ１と検出された瞬時電圧値とを比較し、検出された瞬時電圧値が基準電圧Ｖｓ１以下になると、検出信号を制御回路７ｅに出力する。図１１（ｃ）に示すように、比較回路６は、検出された瞬時電圧値が基準電圧Ｖｓ１以下になる期間内、高レベルとなるパルス信号を繰り返し出力する。
【００８５】制御回路７ｅは、比較回路６からの出力を受けて初めて、レベル信号である投入信号Ｓ１をＦＥＴ１３のゲートに出力する。投入信号Ｓ１のオン期間内、ＦＥＴ１３はオン状態となる（図１１（ｆ）（ｈ））。ここで出力される投入信号Ｓ１のオン期間は、実施の形態１〜３で説明した電磁石が投入動作を行うと想定される一定期間ではなく、保持信号Ｓ２がオンするまでの期間である。
【００８６】これによって、図１１（ｉ）に示すように、全波整流された交流電圧Ｖｉのうち、投入信号Ｓ１が立ち上がった時以降の交流電圧Ｖｃ４がコイル１２に印加される。このとき、当初に印加される電圧レベルは、常に、基準電圧Ｖｓ１以下の電圧である。
【００８７】コイル１２に流れる励磁電流によって固定鉄心２０が励磁されると、図９、図１０に示した磁束Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が矢印方向に発生する。磁束Ｂ１，Ｂ２は、磁気検出コイル２２内を通過する磁束であり、磁束Ｂ３は、外部への漏れ磁束である。当初、電磁石は、図９に示す状態にあり、外部への漏れ磁束Ｂ３が相当にあり、相対的に磁束Ｂ１，Ｂ２は小さくなっている。
【００８８】磁気検出コイル２２内を通過する磁束Ｂ１，Ｂ２によって磁気検出コイル２２には誘導電流が発生する。電流検出回路２３は、磁気検出コイル２２に誘起される電流を検出し、電圧信号に変換する。ローパスフィルタ２４は、電流検出回路２３が出力する電圧信号の直流成分だけを取り出し、比較回路２５に出力する。【００８９】図１０に示すように、可動鉄心２１が固定鉄心２０に極接近し可動鉄心２１が固定鉄心２０に吸着するに従い、漏れ磁束Ｂ３が減少することによって、磁気検出コイル内の磁束Ｂ１，Ｂ２は増大し、最終的に可動鉄心２１が吸着すると漏れ磁束Ｂ３はほぼ０となり、磁束Ｂ１、Ｂ２は急増して、ある最大値で一定値となる。
【００９０】したがって、ローパスフィルタ２４の出力波形は、図１１（ｄ）に示すように、可動鉄心２１が固定鉄心２０に接近するのに伴い漸増し、可動鉄心２１の吸着前後でステップ状に増大し、その後一定値をとる波形となる。比較回路２５の基準電圧Ｖｓ４は、その一定値よりも少しだけ低い電圧値に設定されている。そこで、比較回路２５は、ローパスフィルタ２４の出力が基準電圧Ｖｓ４以上になったとき、検出信号を制御回路７ｅに出力する（図１１（ｅ））。
【００９１】これによって、制御回路７ｅは、投入信号Ｓ１をオフにし、保持信号Ｓ２をオンにし、投入信号Ｓ１から保持信号Ｓ２への切り換え制御を行う（図１１（ｆ）（ｇ））。その結果、ＦＥＴ１３のゲートには、発振回路８からパルス信号が印加され（図１１（ｈ））、コイル１２には、保持信号Ｓ２が立ち上がった時以降、パルス状の交流電圧Ｖｃ４が印加される（図１１（ｉ））。
【００９２】このように、可動鉄心２１が確実に吸着されてから、投入信号Ｓ１から保持信号Ｓ２へ切り換えられるので、外部的要因による投入不良が発生した場合でも、誤って投入信号Ｓ１から保持信号Ｓ２に切り替わることがなく、確実な投入動作が実現できる。
【００９３】ここで、例えば、この発明に係る電磁石装置のコイル駆動回路を電磁開閉器に使用した場合、電磁開閉器の主回路に交流電流が通電されると、交流成分のみの磁束が周囲に発生するが、磁気検出コイル２２でその漏れ磁束を検出してもローパスフィルタ２４にて交流成分が遮断されるので、固定鉄心２０で発生する磁束Ｂ１、Ｂ２を正確に検出することが可能である。
【００９４】なお、この実施の形態５では、磁気検出コイル２２が固定鉄心２０の接触面溝部に巻かれて配置されている場合を示したが、その他、可動鉄心２１の接触面溝部に同様に配置してもよく、また、固定鉄心２０と可動鉄心２１の何れか一方の脚部に巻回して配置することでもよい。
【００９５】また、制御回路７ｅが、投入信号Ｓ１を直接ＦＥＴ１３に出力するのではなく、投入信号Ｓ１を発振回路８に出力し、発振回路８がＦＥＴ１３をオン駆動する場合には、発振回路８に出力する投入信号Ｓ１が起動信号（パルス信号）となるので、比較回路２５の検出信号を受けて、発振回路８の動作を投入信号Ｓ１による動作から保持信号Ｓ２による動作に切り換え、保持信号Ｓ２をオンにするようになっている。
【００９６】さらに、この実施の形態５では、実施の形態１への適用例を示したが、制御回路７ｅがＦＥＴ１３に直接出力する投入信号Ｓ１のオン期間が、固定の期間ではない点に注意すれば、実施の形態２，３，４にも同様に適用できることは言うまでもない。
【００９７】実施の形態６．図１２は、この発明の実施の形態６である電磁石装置のコイル駆動回路の構成を示すブロック図である。図１３は、図１２に記載の可動鉄心２１が固定鉄心２０に吸着する直前の部分斜視図である。図１４は、図１２に示した電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明する電圧波形図である。
【００９８】図１２に示すように、この実施の形態６では、電磁石の具体的な構成が示され、図１に示した構成に加えて、ローパスフィルタ２４と比較回路２７とが追加され、それに伴い制御回路７ａに代わる制御回路７ｆが設けられている。
【００９９】電磁石は、コイル１２が巻かれた固定鉄心２０と、固定鉄心２０に対して図示例では上下動自在に対向して配置される可動鉄心２１とで構成されるが、この実施の形態６では、磁気センサ（例えばホール素子）２６が固定鉄心２０と可動鉄心２１間のギャップを囲む周辺部に設けられている。磁気センサ（以下「ホール素子」という）２６は、可動鉄心２１が固定鉄心２０に確実に吸着されたことを検出するセンサである。
【０１００】ローパスフィルタ２４は、磁気センサ２６の出力電圧から直流成分を取り出す。比較回路２７は、ローパスフィルタ２４の出力が基準電圧Ｖｓ５以下になると、検出信号を制御回路７ｆに出力する。制御回路７ｆは、比較回路２７の出力を受けて、投入信号Ｓ１をオフし、保持信号Ｓ２をオンすることを行うようになっている。
【０１０１】次に、以上のように構成される電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明する。電源スイッチ２がオンされると（図１４（ａ））、交流電源１で発生する交流電圧は、全波整流回路３にて全波整流され、全波整流回路３の出力端間には、図１４（ｂ）に示すような波形の交流電圧Ｖｉが現れる。
【０１０２】電圧検出回路４は、この全波整流された交流電圧Ｖｉの電圧レベルを検出し、所定値を超えると、検出信号を制御回路７ｆに出力する。これによって、制御回路７ｆは、動作を開始し、比較回路６から検出信号が入力するのを待機する。一方、瞬時電圧検出回路５は、全波整流された交流電圧Ｖｉの瞬時値を検出し、逐一比較回路６に出力する。
【０１０３】比較回路６は、図１４（ｂ）に示すように、基準電圧Ｖｓ１と検出された瞬時電圧値とを比較し、検出された瞬時電圧値が基準電圧Ｖｓ１以下になると、検出信号を制御回路７ｆに出力する。図１４（ｃ）に示すように、比較回路６は、検出された瞬時電圧値が基準電圧Ｖｓ１以下になる期間内、高レベルとなるパルス信号を繰り返し出力する。
【０１０４】制御回路７ｆは、比較回路６からの出力を受けて初めて、レベル信号である投入信号Ｓ１をＦＥＴ１３のゲートに出力する。投入信号Ｓ１のオン期間内、ＦＥＴ１３はオン状態となる（図１４（ｆ）（ｈ））。ここで出力される投入信号Ｓ１のオン期間は、実施の形態１〜３で説明した電磁石が投入動作を行うと想定される期間ではなく、保持信号Ｓ２がオンするまでの期間である。
【０１０５】これによって、図１４（ｉ）に示すように、全波整流された交流電圧Ｖｉのうち、投入信号Ｓ１が立ち上がった時以降の交流電圧Ｖｃ５がコイル１２に印加される。このとき、当初に印加される電圧レベルは、常に、基準電圧Ｖｓ１以下の電圧である。
【０１０６】コイル１２に流れる励磁電流により固定鉄心２０が励磁されると、図１２、図１３に示すように、磁束Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の矢印方向の磁束が発生する。磁束Ｂ１，Ｂ２は、固定鉄心２０と可動鉄心２１間のギャップ磁束であり、磁束Ｂ３は、外部への漏れ磁束である。当初、電磁石は、図１２に示す状態にあり、外部への漏れ磁束Ｂ３が相当にあり、相対的にギャップ磁束Ｂ１，Ｂ２は小さくなっている。
【０１０７】固定鉄心２０の吸着部周辺に設けられた磁気センサ２６によって、漏れ磁束Ｂ３の磁束密度が検出され、その検出された磁束密度を示す電圧信号の直流成分だけをローパスフィルタ２４によって取り出す。図１３に示すように、可動鉄心２１が固定鉄心２０に極接近し可動鉄心２１が固定鉄心２０に吸着するに従い、漏れ磁束Ｂ３が減少することによって、ギャップ磁束Ｂ１，Ｂ２は増大し、最終的に可動鉄心２１が吸着すると漏れ磁束Ｂ３はほぼ０となり、ギャップ磁束Ｂ１、Ｂ２は急増して、ある最大値で一定値となる。
【０１０８】したがって、ローパスフィルタ２４の出力波形は、図１４（ｄ）に示すように、可動鉄心２１が固定鉄心２０に接近するのに伴い漸減し、可動鉄心２１の吸着前後でステップ状に減少し、その後０レベルになる波形となる。比較回路２７の基準電圧Ｖｓ５は、０レベルよりも少しだけ高い電圧値に設定されている。そこで、比較回路２７は、ローパスフィルタ２４の出力が基準電圧Ｖｓ５以下になったとき、制御回路７ｆに信号を出力する（図１４（ｅ））。
【０１０９】これによって、制御回路７ｆは、投入信号Ｓ１をオフにし、保持信号Ｓ２をオンにし、投入信号Ｓ１から保持信号Ｓ２への切り換え制御を行う（図１４（ｆ）（ｇ））。その結果、ＦＥＴ１３のゲートには、発振回路８からパルス信号が印加され（図１４（ｈ））、コイル１２には、保持信号Ｓ２が立ち上がった時以降、パルス状の交流電圧Ｖｃ５が印加される（図１４（ｉ））。
【０１１０】このように、可動鉄心２１が確実に吸着されてから、投入信号Ｓ１から保持信号Ｓ２へ切り換えられるので、外部的要因による投入不良が発生した場合でも、誤って投入信号Ｓ１から保持信号Ｓ２に切り替わることがなく、確実な投入動作が実現できる。
【０１１１】ここで、例えば、この発明に係る電磁石装置のコイル駆動回路を電磁開閉器に使用した場合、電磁開閉器の主回路に交流電流が通電されると交流成分のみの磁束が周囲に発生するが、磁気センサ２６がその漏れ磁束を検出してもローパスフィルタ２４にて交流成分が遮断されるので、固定鉄心２０で発生する漏れ磁束Ｂ３を正確に検出することができる。
【０１１２】なお、この実施の形態６では、磁気センサ２６としてホール素子を示したが、その他、例えば磁気抵抗素子も同様に用いることができる。また、制御回路７ｆが、投入信号Ｓ１を直接ＦＥＴ１３に出力するのではなく、発振回路８に出力し、発振回路８がＦＥＴ１３をオン駆動する場合には、発振回路に出力する投入信号Ｓ１が起動信号（パルス信号）となるので、比較回路２７の検出信号を受けて、発振回路８の動作を投入信号Ｓ１による動作から保持信号Ｓ２による動作に切り換え、保持信号Ｓ２をオンにするようになっている。
【０１１３】さらに、この実施の形態６では、実施の形態１への適用例を示したが、制御回路７ｆがＦＥＴ１３に直接出力する投入信号Ｓ１のオン期間が、固定の期間ではない点に注意すれば、実施の形態２，３，４にも同様に適用できることは言うまでもない。
【０１１４】実施の形態７．図１５は、この発明の実施の形態７である電磁石装置のコイル駆動回路の構成を示すブロック図である。図１６は、図１５に示した電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明する電圧波形図である。
【０１１５】図１５に示すように、この実施の形態７では、電磁石の具体的な構成が示され、図１に示した構成に加えて、判定回路２９が追加され、それに伴い制御回路７ａに代わる制御回路７ｇが設けられている。
【０１１６】電磁石は、コイル１２が巻かれた固定鉄心２０と、固定鉄心２０に対して図示例では上下動自在に対向して配置される可動鉄心２１とで構成されるが、この実施の形態７では、可動鉄心２１の位置を検出する位置検出センサ２８が設けられている。位置検出センサ２８は、例えば、可動鉄心２１と固定鉄心２０のギャップの大きさや可動鉄心２１の上端と天井との間隔の大きさを光学的に検出することによって、可動鉄心２１の固定鉄心２０に対する位置を検出する。ここでは、可動鉄心２１と固定鉄心２０間のギャップの大きさを検出している。
【０１１７】したがって、判定回路２９は、位置検出センサ２８の検出信号が０レベルになったときに、制御回路７ｇに信号を出力するようにしている。制御回路７ｇは、判定回路２９の出力を受けて、投入信号Ｓ１をオフにし、保持信号Ｓ２をオンにすることを行うようになっている。
【０１１８】次に、以上のように構成される電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明する。電源スイッチ２がオンされると（図１６（ａ））、交流電源１で発生する交流電圧は、全波整流回路３にて全波整流され、全波整流回路３の出力端間には、図１６（ｂ）に示すような波形の交流電圧Ｖｉが現れる。
【０１１９】電圧検出回路４は、この全波整流された交流電圧Ｖｉの電圧レベルを検出し、所定値を超えると、検出信号を制御回路７ｇに出力する。これによって、制御回路７ｇは、動作を開始し、比較回路６から検出信号が入力するのを待機する。一方、瞬時電圧検出回路５は、全波整流された交流電圧Ｖｉの瞬時値を検出し、逐一比較回路６に出力する。
【０１２０】比較回路６は、図１６（ｂ）に示すように、基準電圧Ｖｓ１と検出された瞬時電圧値とを比較し、検出された瞬時電圧値が基準電圧Ｖｓ１以下になると、検出信号を制御回路７ｇに出力する。図１６（ｃ）に示すように、比較回路６は、検出された瞬時電圧値が基準電圧Ｖｓ１以下になる期間内、高レベルとなるパルス信号を繰り返し出力する。
【０１２１】制御回路７ｇは、比較回路６からの出力を受けて初めて、レベル信号である投入信号Ｓ１をＦＥＴ１３のゲートに出力する。投入信号Ｓ１のオン期間内、ＦＥＴ１３はオン状態となる（図１４（ｆ）（ｈ））。ここで出力される投入信号Ｓ１のオン期間は、実施の形態１〜３で説明した電磁石が投入動作を行うと想定される期間ではなく、保持信号Ｓ２がオンするまでの期間である。
【０１２２】これによって、図１６（ｉ）に示すように、全波整流された交流電圧Ｖｉのうち、投入信号Ｓ１が立ち上がった時以降の交流電圧Ｖｃ６がコイル１２に印加される。このとき、当初に印加される電圧レベルは、常に、基準電圧Ｖｓ１以下の電圧である。
【０１２３】コイル１２に流れる励磁電流により固定鉄心２０が励磁されると、可動鉄心２１は吸着される。このとき、位置検出センサ２８からの出力信号は、可動鉄心２１が固定鉄心２０に近づくのに伴い漸減し、可動鉄心２１が固定鉄心２０に吸着されると０レベルになる波形となる（図１６（ｄ））。判定回路２９は、位置検出センサ２８の出力信号が０レベルになった時点で制御回路７ｇに判定信号を出力する（図１６（ｅ））。
【０１２４】これによって、制御回路７ｇは、投入信号Ｓ１をオフにし、保持信号Ｓ２をオンにし、投入信号Ｓ１から保持信号Ｓ２への切り換え制御を行う（図１６（ｆ）（ｇ））。その結果、ＦＥＴ１３のゲートには、発振回路８からパルス信号が印加され（図１６（ｈ））、コイル１２には、保持信号Ｓ２が立ち上がった時以降、パルス状の交流電圧Ｖｃ６が印加される（図１６（ｉ））。
【０１２５】このように、可動鉄心２１が確実に吸着されてから投入信号Ｓ１から保持信号Ｓ２へ切り換えられるので、外部的要因による投入不良が発生した場合でも誤って投入信号Ｓ１から保持信号Ｓ２に切り替わることはなく、確実な投入動作が実現できる。
【０１２６】なお、制御回路７ｇが、投入信号Ｓ１を直接ＦＥＴ１３に出力するのではなく、投入信号Ｓ１を発振回路８に出力し、発振回路８がＦＥＴ１３をオン駆動する場合には、発振回路８に出力する投入信号Ｓ１が起動信号（パルス信号）となるので、判定回路２９の判定信号を受けて、発振回路８の動作を投入信号Ｓ１による動作から保持信号Ｓ２による動作に切り換え、保持信号Ｓ２をオンにするようになっている。
【０１２７】また、この実施の形態７では、実施の形態１への適用例を示したが、制御回路７ｇがＦＥＴ１３に直接出力する投入信号Ｓ１のオン期間が、固定の期間ではない点に注意すれば、実施の形態２，３，４にも同様に適用できることは言うまでもない。
【０１２８】実施の形態８．図１７は、この発明の実施の形態８である電磁石装置のコイル駆動回路の構成を示すブロック図である。図１８は、図１７に示した電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明する電圧波形図である。
【０１２９】図１７に示すように、この実施の形態８では、電磁継電器の具体的な構成が示され、図１に示した構成に加えて、電流検出回路３５ａ〜３５ｃと、ゼロクロス検出器３６ａ〜３６ｃと、オフ時限回路３７ａ〜３７ｃとが設けられ、それに伴い制御回路７ａに代わる制御回路７ｈが設けられている。
【０１３０】電磁石は、コイル１２が巻かれた固定鉄心２０と、固定鉄心２０に対して図示例では上下動自在に対向して配置される可動鉄心２１とが吸着した状態で示されている。電磁継電器は、可動鉄心２１の上端に連結された可動部３０の窓枠内に組み込まれ支持されている。
【０１３１】即ち、電磁継電器は、接点を有し電路を形成する可動接触子３１ａ〜３１ｃと、可動接触子３１ａ〜３１ｃの接触圧力を発生させるばね３２ａ〜３２ｃと、可動接触子３１ａ〜３１ｃの接点と対向する接点を有し、外部との電路を形成する固定接触子３３ａ〜３３ｃと、固定接触子３３ａ〜３３ｃの周囲に巻かれた電流検出コイル３４ａ〜３４ｃとを備えている。
【０１３２】電流検出回路３５ａ〜３５ｃは、電流検出コイル３４ａ〜３４ｃで発生した電流を検出し、それを電圧信号に変換する。ゼロクロス検出器３６ａ〜３６ｃは、電流検出回路３５ａ〜３５ｃの出力電圧のゼロクロスを検出する。オフ時限回路３７ａ〜３７ｃには、電源スイッチ２がオフされた後の動作時限が設定されている。
【０１３３】次に、以上のように構成される電磁石装置のコイル駆動回路の動作を説明する。電源スイッチ２がオンされると（図１８（ａ））、交流電源１で発生する交流電圧は、全波整流回路３にて全波整流され、全波整流回路３の出力端間には、図１８（ｂ）に示すような波形の交流電圧Ｖｉが現れる。
【０１３４】電圧検出回路４は、この全波整流された交流電圧Ｖｉの電圧レベルを検出し、所定値を超えると、検出信号を制御回路７ｈに出力する。これにより制御回路７ｈは、動作を開始し、比較回路６から検出信号が入力するのを待機する。一方、瞬時電圧検出回路５は、全波整流された交流電圧Ｖｉの瞬時値を検出し、逐一比較回路６に出力する。
【０１３５】比較回路６は、基準電圧Ｖｓ１と検出された瞬時電圧値とを比較し、検出された瞬時電圧値が基準電圧Ｖｓ１以下になると、検出信号を制御回路７ｈに出力する。制御回路７ｈは、比較回路６からの出力を受けて初めて、レベル信号である投入信号Ｓ１をＦＥＴ１３のゲートに出力する。投入信号Ｓ１のオン期間内、ＦＥＴ１３はオン状態になる。これにより、全波整流された交流電圧Ｖｉのうち、投入信号Ｓ１が立ち上がった時以降の交流電圧Ｖｃ６がコイル１２に印加される。このとき、当初に印加される電圧レベルは、常に、基準電圧Ｖｓ１以下の電圧である。
【０１３６】コイル１２に流れる励磁電流により固定鉄心２０が励磁されると、可動鉄心２１は吸引され、可動鉄心２１の上端に連結した可動部３０も吸引される。このとき、同時に可動接触子３１ａ〜３１ｃも吸引され、可動接触子３１ａ〜３１ｃの接点が固定接触子３３ａ〜３３ｃの接点に当接し、電路が形成される。接点当接後も可動鉄心２１は吸引されるので、ばね３２ａ〜３２ｃは押し込まれ、その荷重がそのまま接点間に係り、接点の接触圧力を増大させ、接点の接触を安定させている。
【０１３７】電路が形成されると、電路に電流が流れ、その電流により電流検出コイル３４ａ〜３４ｃに、その電流に比例した電流を発生する（図１８（ｃ））。発生した電流は、電流検出回路３５ａ〜３５ｃにて電圧信号に変換されてゼロクロス検出器３６ａ〜３６ｃに入力される。ゼロクロス検出器３６ａ〜３６ｃは、入力された電圧信号が０レベルになる瞬間を検出するので、図１８（ｄ）に示すように、固定接触子３３ａ〜３３ｃを流れる電流の半周期毎に検出信号をオフ時限回路３７ａ〜３７ｃに出力する。
【０１３８】オフ時限回路３７ａ〜３７ｃは、検出信号を受けてオフ時限Ｔ３の初期値からカウントダウンを行い、オフ時限Ｔ３となると出力を０レベルにするが、オフ時限Ｔ３が固定接触子３３ａ〜３３ｃを流れる電流の半周期よりも長い時限に設定されている。したがって、ゼロクロス検出器３６ａ〜３６ｃが検出信号を出力している期間では、図１８（ｅ）に示すように、オフ時限Ｔ３となる以前に次の検出信号が入力するので、オフ時限回路３７ａ〜３７ｃの出力波形は、高レベルから僅かに下降することを繰り返す鋸歯状波形となる。制御回路７ｈは、オフ時限回路３７ａ〜３７ｃの出力が０レベルとなるのを監視しているので、この段階では、保持信号Ｓ２のオン状態を維持する（図１８（ｆ））。
【０１３９】ついで、電源スイッチ２により交流電源１からの入力が遮断されると（図１８（ａ））、ゼロクロス検出器３６ａ〜３６ｃの機能は停止され、検出信号の出力が停止する（図１８（ｄ））。その結果、オフ時限回路３７ａ〜３７ｃの出力信号は、図１８（ｅ）に示すように、ゼロクロス検出器３６ａ〜３６ｃから最後の検出信号を受けてからオフ時限Ｔ３の経過時点で０レベルとなるような波形となる。
【０１４０】なお、電源スイッチ２により交流電源１からの入力が遮断されても（図１８（ａ））、制御回路７ｈが保持信号Ｓ２のオン状態を維持するので（図１８（ｆ））、フォトトランジスタカプラー９はオン状態を維持し、コイル１２内に蓄積された残留磁気エネルギーがフォトトランジスタカプラー９とフライホイールダイオード１０とで形成されるフライホイール回路にて回生され、可動鉄心２１の吸着が保持される。
【０１４１】制御回路７ｈは、オフ時限回路３７ａ〜３７ｃの出力信号が０レベルになった時、保持信号Ｓ２をオフにする（図１８（ｆ））。これにより、フライホイール回路が遮断されるので、可動鉄心２１は、直ちに釈放され、時間Ｔ４（図１８（ｃ））が経過すると可動接触子３１ａ〜３１ｃの接点が開離する。
【０１４２】このとき、オフ時限回路３７ａ〜３７ｃのオフ時限Ｔ３と保持信号Ｓ２がオフしてから可動接触子３１ａ〜３１ｃの接点が開離するまでの時間Ｔ４の合計時間が固定接触子３３ａ〜３３ｃに流れる交流電流の半周期の倍数となるように設定されている。つまり、オフ時限回路３７ａ〜３７ｃの動作時限であるオフ時限Ｔ３は、電路に通電される電流がゼロ点となるときに、接点が開離されるように設定されている。そうすると、固定接触子３３ａ〜３３ｃに流れる交流電流が０点のとき、可動接触子３１ａ〜３１ｃの接点が開離するようになる。
【０１４３】このようにすれば、接点が開離する際に、電流を遮断することがないので、接点間にはアークが発生せず、アーク熱による接点消耗が抑制され、接点寿命を伸ばすことができる。
【０１４４】なお、この実施の形態８では、保持信号Ｓ２をオフにするタイミングに関するものであり、投入信号Ｓ１に関しては問題としていない。したがって、実施の形態１への適用だけでなく、その後の実施の形態２〜７にも同様に適用できることは言うまでもない。
【０１４５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、瞬時電圧検出回路にて、整流回路が出力する交流電圧の瞬時値が検出され、比較回路にて、検出された瞬時電圧値と基準値との大小比較が行われ、瞬時電圧値が基準値以下となったとき、初めて制御回路から投入信号が出力され、コイルには、常に、基準値以下の瞬時電圧、つまり過大な吸引力を発生しない所定の電圧値が印加されるようになる。したがって、電磁開閉器等へ適用した場合、接点への過大衝撃がなくなるので、異常な接点バウンスは減少する。加えて、鉄心自身の過大衝撃がなくなるので、接点開離現象も減少する。その結果、接点間に発生するアークの発生頻度が減少するので、アーク熱による接点消耗が抑制され、接点寿命を伸ばすことができる。
【０１４６】つぎの発明によれば、微分回路にて、整流回路が出力する交流電圧の微分値が求められると、第１の比較回路にて、微分値が第１の基準値を超えるのが検出されると、制御回路に検出信号が出力され、同様に第２の比較回路にて、微分値が第２の基準値を超えるのが検出されると、制御回路に検出信号が出力され、制御回路にて、第１の比較回路と前記第２の比較回路からの検出信号のうち先に出力された検出信号を受けて、投入信号を発生するようになる。第１及び第２の基準値は、過大な吸引力を発生させない所定の電圧値に対応する値であるので、常に、コイルは、過大な吸引力を発生しない所定の電圧値で励磁されるようにすることができる。したがって、上記の発明と同様の効果が得られる。
【０１４７】つぎの発明によれば、ゼロクロス検出回路にて、整流回路が出力する交流電圧のゼロクロス点を検出することが行われ、時限回路にて、交流電圧がゼロクロス点からピーク値以下の所定電圧値近傍まで上昇するのに要する一定時間が計時されると、制御回路から投入信号が出力されるようになる。したがって、コイルには、常に、ピーク値以下の所定電圧値近傍の電圧、つまり過大な吸引力を発生させない電圧が印加されるので、上記の発明と同様の効果が得られる。
【０１４８】つぎの発明によれば、ピーク電圧検出回路にて、整流回路が出力する交流電圧のピーク値を検出することが行われ、時限回路にて、交流電圧がピーク値から所定電圧値以下まで下降するのに要する一定時間が計時されると、制御回路から投入信号を出力されるようになる。したがって、コイルには、常に、ピーク値以下の所定電圧値近傍の電圧、つまり過大な吸引力を発生させない電圧が印加されるので、上記の発明と同様の効果が得られる。
【０１４９】つぎの発明によれば、オフ時限設定回路にて、外部から電源スイッチがオフされてからの一定時間であるオフ時限を任意に設定し、制御回路にて、電源スイッチがオフされたとき前記オフ時限設定回路のオフ時限後に保持信号をオフにする。これにより、フライホイール回路が遮断され、外部から設定された任意のオフ時限後に電磁石が釈放されるようになる。したがって、この発明による電磁石装置のコイル駆動回路が使用される機器の目的に応じた電磁石の釈放時間を外部から選択設定することにより、電磁石の釈放タイミングを調節することができる。
【０１５０】つぎの発明によれば、磁気検出手段にて、電磁石の固定鉄心と可動鉄心との間における磁束密度が検出され、ローパスフィルタにて、磁気検出手段の出力信号から直流成分が検出され、比較回路にて、ローパスフィルタの出力値が基準値を超えたことを検出すると、制御回路が、スイッチング素子に出力している投入信号をオフにし、または発振回路の動作を投入信号による動作から保持信号による動作に切り換え、保持信号をオンにする。これにより、電磁石が確実に吸着した後に保持信号による吸着保持時の制御が行われるようになる。したがって、外部的要因による投入不良等が発生しても、誤った切り換えが行われることがなく、比較的大きな電流でコイルを励磁する状態から比較的小さな電流でコイルを励磁する状態へ切り換える投入動作が確実に実現できる。
【０１５１】つぎの発明によれば、上記の発明において、磁気検出コイルにて、電磁石の固定鉄心と可動鉄心間の磁束密度を直接検出し、電流検出回路にて、磁気検出コイルに誘起された電流を検出し対応する電圧信号をローパスフィルタに出力することができる。
【０１５２】つぎの発明によれば、上記の発明において、磁気センサにて、電磁石の固定鉄心と可動鉄心が吸着しているときには最小値を示す外部への漏れ磁束を検出することにより、電磁石の固定鉄心と可動鉄心間の磁束密度を間接的に検出することができる。
【０１５３】つぎの発明によれば、位置検出センサにて、電磁石の可動鉄心を含む可動部の位置が検出され、判定回路にて、位置検出センサの出力に基づき可動鉄心が固定鉄心に吸着しているか否かが判定され、判定回路が吸着しているとの判定をしたとき、制御回路が、スイッチング素子に出力している投入信号をオフにし、または発振回路の動作を投入信号による動作から保持信号による動作に切り換え、保持信号をオンにする。これにより、電磁石が確実に吸着した後に保持信号による吸着保持時の制御が行われるようになる。したがって、外部的要因による投入不良等が発生しても、誤った切り換えが行われることがなく、比較的大きな電流でコイルを励磁する状態から比較的小さな電流でコイルを励磁する状態へ切り換える投入動作が確実に実現できる。
【０１５４】つぎの発明によれば、電流検出回路にて、電磁石の吸着・釈放の動作に連動して接離する接点を有する可動接触子及び固定接触子の接点同士が当接することにより形成される電路に通電される電流の検出が行われ、ゼロクロス検出回路にて、前記電流検出回路の出力がゼロクロスするのが検出されると、前記電路に通電される電流の半周期よりも長い動作時限が設定されるオフ時限回路にて、ゼロクロス検出器の出力を受けて前記動作時限に向けての計時動作が行われる。オフ時限回路では、電源スイッチがオフされ、ゼロクロス検出回路が機能停止すると、ゼロクロス検出が発生しなくなるので、最後の検出信号から前記動作時限まで計時する。これにより、制御回路が、保持信号をオフにするので、電磁石が釈放され、可動接触子及び固定接触子の接点同士がアークの発生が抑制される状態で開離させることができる。
【０１５５】つぎの発明によれば、上記の発明において、オフ時限回路の動作時限は、前記電路に通電される電流がゼロ点となるときに、接点が開離されるように設定されているので、アークの発生の無い開離が実現できるようになる。したがって、アーク熱による接点消耗が抑制され、接点寿命を伸ばすことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
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| 【出願日】 |
平成１３年８月２０日（２００１．８．２０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８９１１８
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明
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| 【公開番号】 |
特開２００３−５９７１６（Ｐ２００３−５９７１６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年２月２８日（２００３．２．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２４９１６８（Ｐ２００１−２４９１６８） |
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