JPH06132116A - 電磁石のコイル駆動装置 - Google Patents

電磁石のコイル駆動装置

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JPH06132116A
JPH06132116A JP27646792A JP27646792A JPH06132116A JP H06132116 A JPH06132116 A JP H06132116A JP 27646792 A JP27646792 A JP 27646792A JP 27646792 A JP27646792 A JP 27646792A JP H06132116 A JPH06132116 A JP H06132116A
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JP
Japan
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coil
circuit
current
power supply
supply voltage
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JP27646792A
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English (en)
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Masahisa Niwa
正久 丹羽
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コイル電流を適当に減衰させて、可動子の高
速化と、リバウンドの軽減を図ること。 【構成】 スイッチ2が閉じている間は、パルス信号発
生回路5がスイッチング素子4をオンオフし、コイル3
に流れる電流をチョッパ制御してほぼ一定値に保つ。ス
イッチング素子4がオフしている間は、コイル3に流れ
る電流はトランジスタ7、ダイオード6からなる第1の
回生回路を介して回生する。スイッチ2を開放して電源
電圧を除去すると、パルス信号発生回路5が停止し、ス
イッチング素子4はオフとなる。また、トランジスタ1
3,7がオフとなり、第1の回生回路は非導通状態とな
る。第1の回生回路の遮断により、コイル電流は減衰す
る。ここで、ツエナーダイオード8のツエナー電圧Vz
を適当に小さく選ぶことで、コイル電流は従来のサージ
吸収素子の場合と比べてゆっくりと減衰する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子回路を利用した電
磁石のコイル駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、電磁接触器の電磁石のコイル駆
動装置としては、可動鉄心の吸着時には大電流を流し、
吸着後はパルス信号によってチョッパ制御し、吸着保持
に必要な消費電力だけをコイルに供給する方法がよく用
いられる。図9はこのような回路の例である。スイッチ
2が閉じている間は、パルス信号発生回路5から発生さ
れる適当なパルスでスイッチング素子4をオンオフし、
コイル3に流れる電流icをチョッパ制御してほぼ一定
値I0 に保つ。スイッチング素子4がオフしている間は
コイル3に流れる電流icはダイオード6を介して回生
する。尚、1は直流電源である。
【0003】しかしながら、図9の回路では、回生回路
がダイオード6のみであるため、スイッチ2を開いて電
源電圧を除去したときに、コイル3の電流icはダイオ
ード6を介して流れ続け(図2(b)の参照)、接点
の釈放時間が長くなるという欠点、及び通電時の可動子
の位置から無通電時の可動子の位置へ移動する際の可動
子のスピードが遅く、直流大電流負荷のときに接点に発
生するアークが切りにくいという問題があった。
【0004】なお、このときのdic/dtは、ダイオ
ード6の順方向降下電圧Vfと、コイル3のインダクタ
ンスLにより次式で与えられる。 dic/dt=−|Vf/L| ・・・・ これらの欠点を解決する手段として、例えば、図10に
示すような回路方式がある。この方式では、ダイオード
6と直列にトランジスタ7が接続されて回生回路を構成
しており、スイッチ2を開いて電源電圧を除去すると、
トランジスタ7がオフして、この回生回路を非導通状態
となる。
【0005】従って、電流icはサージ吸収素子8を介
して流れ、図2(b)ののごとく極めて短時間でゼロ
となる。このときのdic/dtは、サージ吸収素子8
のサージ制限電圧Vzと、コイル3のインダクタンスL
により次式で与えられる。 dic/dt≒−|Vz/L| ・・・・ 電流icの遮断に伴って発生するサージのエネルギー
は、サージ吸収素子8に吸収される。
【0006】また、抵抗9,10によりスイッチ2が閉
じている間はトランジスタ7を導通状態とし、スイッチ
2が開放するとトランジスタ7を非導通状態となる。こ
の方式によれば、接点の釈放時間を短くでき、且つ可動
子のスピードを速くすることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のように図10に
示す回路方式によって、ばね力を変えることなく接点の
釈放時間を短くし、また開放時の可動子のスピードを速
くすることが可能となった。しかしながら、サージ制限
電圧Vzの大きなサージ吸収素子8を用いて、図2
(b)ののように、あまりにも短時間にコイル電流i
cを遮断すると、可動子が速く動くのは良いが、ばねの
押し込みも大きいので、ばねの大きな反発力を受けて可
動子は大きくリバウンドし、通電時の可動子の位置と無
通電時の可動子の位置が近接しているような場合には、
電源電圧の除去によって離れた接点が再びつきかねない
という問題があった。
【0008】本発明は上述の点に鑑みて提供したもので
あって、コイル電流を適当に減衰させて、可動子の高速
化と、リバウンドの軽減を図ることを目的とした電磁石
のコイル駆動装置を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、電磁石を励磁
するコイルと、スイッチング素子のオンオフにより上記
コイルに電源電圧を供給する手段と、上記コイルに並列
に接続され、電源供給時で上記スイッチング素子がオフ
時は導通状態となって電流をコイルに回生させ、電源電
圧を除去した後は、瞬時に非導通状態となる回生回路と
を備えた電磁石のコイル駆動装置において、所定のツエ
ナー電圧により電源電圧を除去した後にコイルに流れる
電流を適当に減衰させるツエナーダイオードを回生回路
に対して並列的に設けたものである。
【0010】また、請求項2においては、コイルと並列
に接続され、電源電圧を除去した後に導通状態となっ
て、コイルに流れる電流を適宜に減衰させる第2の回生
回路を設けたものである。
【0011】
【作用】本発明によれば、適当なツエナー電圧を有する
ツエナーダイオードを用いることで、コイル電流を適当
に減衰させることができ、可動子を高速かつ少ないリバ
ウンドで電源電圧がかかっているときの位置から電源電
圧を除去したときの位置に移動させることができる。
【0012】また、請求項2においては、コイルと並列
に接続され、電源電圧を除去した後に導通状態となっ
て、コイルに流れる電流を適宜に減衰させる第2の回生
回路を設けたものであるから、コイル電流を減衰させる
際、まず、第1の回生回路を遮断し、減衰率の大きい側
から減衰率の小さい第2の回生回路により回生電流路を
切り換えるために、可動子を高速かつ少ないリバウンド
で電源電圧がかかっているときの位置から電源電圧を除
去したときの位置に移動させることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1に具体回路図を示す。図中1〜8は図9、図
10の場合と同様であり、サージ吸収素子としてツエナ
ーダイオード8を用いている。9〜12は抵抗、13は
トランジスタであるが、抵抗9〜12、トランジスタ1
3は、スイッチ2が閉じている間は、トランジスタ7を
導通状態とし、スイッチ2が開放するとトランジスタ7
を非導通状態とするので、本質的に図10の抵抗9,1
0と同じ働きをする。
【0014】次に、図1の回路構成での動作を、図2
(a)及び図2(b)のにより説明する。スイッチ2
が閉じている間は、パルス信号発生回路5が可動鉄心吸
着用の大きなパルスに続いて、吸着保持用のパルスを発
生してスイッチング素子4をオンオフし、コイル3に流
れる電流icをチョッパ制御して、ほぼ一定値I0 に保
つ。
【0015】スイッチング素子4がオフしている間は、
コイル3に流れる電流icはトランジスタ7、ダイオー
ド6からなる第1の回生回路を介して回生する。時刻t
0 にスイッチ2を開放して電源電圧を除去すると、パル
ス信号発生回路5が停止し、スイッチング素子4はオフ
となる。また、トランジスタ13がオフとなって、従っ
て、トランジスタ7もオフとなり、第1の回生回路は非
導通状態となる。第1の回生回路の遮断により、コイル
電流icは式で与えられるように減衰する。
【0016】ここで、ツエナーダイオード8のツエナー
電圧Vzを適当に小さく選ぶことで、コイル電流icは
図2(b)のに示すように、の場合よりはゆっくり
と減衰することになる。図3は、可動子のストロークが
1mmのある電磁石装置で、ツエナーダイオード8のツ
エナー電圧を変化させた場合の可動子のスピードとリバ
ウンドを示している。図3に示すように、適当にツエナ
ー電圧を選択することで、高速を維持しつつ、リバウン
ドを軽減することがわかる。
【0017】また、本発明は、電磁接触器を例として説
明してきたが、電磁接触器に限らず、可動子が電磁力と
ばね力によって支配される電磁石装置一般についても適
用できるものである。 (実施例2)図4に実施例2を示す。本実施例は、図1
0に示す回路方式と同様の働きをする第1の回生回路と
サージ吸収素子の他に、第1の回生回路の遮断後に適当
なタイミングまたは抵抗値の変化をもって導通状態とな
る第2の回生回路を設けたものである。
【0018】本実施例では、図4に示すように、MOS
トランジスタ14及びダイオード15とで第2の回生回
路を構成している。16,19は抵抗、17はコンデン
サ、18はダイオードであって、抵抗16,19、コン
デンサ17及びダイオード18により、MOSトランジ
スタ14を導通状態とするためのタイミング回路を構成
している。
【0019】次に、図4の回路構成での動作を、図5
(a)及び図5(b)のにより説明する。なお、図5
は図2と同様の波形図を示している。スイッチ2が閉じ
ている間は、パルス信号発生回路5が可動鉄心吸着用の
大きなパルスに続いて、吸着保持用のパルスを発生して
スイッチング素子4をオンオフし、コイル3に流れる電
流icをチョッパ制御して、ほぼ一定値I0 に保つ。
【0020】スイッチング素子4がオフしている間は、
コイル3に流れる電流icはトランジスタ7、ダイオー
ド6からなる第1の回生回路を介して回生する。時刻t
0 にスイッチ2を開放して電源電圧を除去すると、パル
ス信号発生回路5が停止し、スイッチング素子4はオフ
となる。また、トランジスタ13がオフとなって、従っ
て、トランジスタ7もオフとなり、第1の回生回路は非
導通状態となる。第1の回生回路の遮断により、コイル
電流icは式で与えられるように減衰しはじめる。
【0021】一方、第1の回生回路の遮断により、サー
ジ吸収素子8のサージ制限電圧Vzにほぼ等しい電圧の
サージがコイル3の両端にかかるので、このサージによ
りコンデンサ17が充電される。コンデンサ17は、ダ
イオード18、抵抗19によって時刻t0 にサージ電圧
がかかるまでは、電荷が蓄積されておらず、充電の時定
数はコンデンサ17の容量値と抵抗18の抵抗値の積で
決まる。
【0022】そうして、コンデンサ17の電圧がMOS
トランジスタ14のしきい値に達した時刻t1 にMOS
トランジスタ14が導通状態となり、以後、電流icは
第2の回生回路を介して回生するようになる。従って、
電流icはほぼ式で与えられるようにゆっくりと減衰
することになる。
【0023】図6は、可動子のストロークが1mmのあ
る電磁石装置で、コンデンサ17の容量値を一定として
抵抗16の抵抗値を変化させた場合の可動子のスピード
とリバウンドを示している。適当に抵抗16の抵抗値、
コンデンサ17の容量値を選択することで、高速を維持
しつつ、リバウンドを軽減できることがわかる。このよ
うに、本実施例では、コイル電流を減衰させる際、まず
第1の回生回路を遮断し、減衰率の大きいサージ吸収素
子から減衰率の小さい第2の回生回路に適当なタイミン
グ又は抵抗値の変化により回生電流路を切り換えるため
に、可動子を高速かつ少ないリバウンドで、電源電圧が
かかっているときに位置から電源電圧を除去したときの
位置に移動させることができるものである。
【0024】(実施例3,4)図7及び図8は実施例
3,4を示し、図7及び図8において、図4と同じ番号
は原則的に上記実施例と同じ働きをする。図7の実施例
では、交流電源21を用いており、22はダイオードブ
リッジ、23は平滑用のコンデンサである。このよう
に、本発明は、電源の種類を問わないものである。
【0025】また、第2の回生回路では、スイッチング
素子14として、サイリスタを用いている。図8の実施
例では、スイッチング素子14としてトランジスタを用
いており、抵抗16、19、20の抵抗値、コンデンサ
17の容量値によってトランジスタ14は、スイッチン
グ素子ともなるし、第2の回生回路の抵抗値を可変的に
小さくする素子ともなる。
【0026】他にも、スイッチング素子14として、フ
ォトカプラ、SSR、トライアック、IGBTなどでも
良い。このように、本発明は、素子14の種類を問わな
いものである。また、図7の実施例では、素子14をP
UT24、抵抗25〜27を用いて駆動している。この
ように本発明は、素子14を駆動させる手段も問わな
い。
【0027】尚、上述したように、本発明は、電磁接触
器を例として説明してきたが、電磁接触器に限らず、可
動子が電磁力とばね力によって支配される電磁石装置一
般についても適用できるものである。
【0028】
【発明の効果】本発明は上述のように、電磁石を励磁す
るコイルと、スイッチング素子のオンオフにより上記コ
イルに電源電圧を供給する手段と、上記コイルに並列に
接続され、電源供給時で上記スイッチング素子がオフ時
は導通状態となって電流をコイルに回生させ、電源電圧
を除去した後は、瞬時に非導通状態となる回生回路とを
備えた電磁石のコイル駆動装置において、所定のツエナ
ー電圧により電源電圧を除去した後にコイルに流れる電
流を適当に減衰させるツエナーダイオードを回生回路に
対して並列的に設けたものであるから、適当なツエナー
電圧を有するツエナーダイオードを用いることで、コイ
ル電流を適当に減衰させることができ、可動子を高速か
つ少ないリバウンドで電源電圧がかかっているときの位
置から電源電圧を除去したときの位置に移動させること
ができる効果を奏するものである。
【0029】また、請求項2においては、コイルと並列
に接続され、電源電圧を除去した後に導通状態となっ
て、コイルに流れる電流を適宜に減衰させる第2の回生
回路を設けたものであるから、コイル電流を減衰させる
際、まず、第1の回生回路を遮断し、減衰率の大きい側
から減衰率の小さい第2の回生回路により回生電流路を
切り換えるために、可動子を高速かつ少ないリバウンド
で電源電圧がかかっているときの位置から電源電圧を除
去したときの位置に移動させることができるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の回路図である。
【図2】同上の動作説明図である。
【図3】同上のツエナーダイオードのツエナー電圧を変
化させた場合の可動子のスピードとリバウンドとの関係
を示す特性図である。
【図4】同上の実施例2の回路図である。
【図5】同上の動作説明図である。
【図6】同上の抵抗16の抵抗値を可変させた場合の可
動子のスピードとリバウンドとの関係を示す特性図であ
る。
【図7】同上の実施例3の回路図である。
【図8】同上の実施例4の回路図である。
【図9】従来例の回路図である。
【図10】他の従来例の回路図である。
【符号の説明】
1 直流電源2 スイッチ 3 コイル 4 スイッチング素子 5 パルス信号発生回路 6 ダイオード 7 トランジスタ 8 ツエナーダイオード
【手続補正書】
【提出日】平成5年1月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】一方、第1の回生回路の遮断により、サー
ジ吸収素子8のサージ制限電圧Vzにほぼ等しい電圧の
サージがコイル3の両端にかかるので、このサージによ
りコンデンサ17が充電される。コンデンサ17は、ダ
イオード18、抵抗19によって時刻t0 にサージ電圧
がかかるまでは、電荷が蓄積されておらず、充電の時定
数はコンデンサ17の容量値と抵抗16の抵抗値の積で
決まる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電磁石を励磁するコイルと、スイッチン
    グ素子のオンオフにより上記コイルに電源電圧を供給す
    る手段と、上記コイルに並列に接続され、電源供給時で
    上記スイッチング素子がオフ時は導通状態となって電流
    をコイルに回生させ、電源電圧を除去した後は、瞬時に
    非導通状態となる回生回路とを備えた電磁石のコイル駆
    動装置において、所定のツエナー電圧により電源電圧を
    除去した後にコイルに流れる電流を適当に減衰させるツ
    エナーダイオードを回生回路に対して並列的に設けたこ
    とを特徴とする電磁石のコイル駆動装置。
  2. 【請求項2】 コイルと並列に接続され、電源電圧を除
    去した後に導通状態となって、コイルに流れる電流を適
    宜に減衰させる第2の回生回路を設けたことを特徴とす
    る請求項1記載の電磁石のコイル駆動装置。
JP27646792A 1992-10-15 1992-10-15 電磁石のコイル駆動装置 Withdrawn JPH06132116A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006035938A1 (ja) * 2004-09-30 2006-04-06 Fujirebio Inc. 振動磁界発生装置及び電磁石駆動回路、並びにそれらを用いるパーツフィーダー
US7164570B2 (en) 2002-10-09 2007-01-16 Keihin Corporation Excitation control circuit for intermittently bypassing return current
JP2008041908A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Hitachi Ltd エンジン用高圧ポンプ駆動回路
JP2017113963A (ja) * 2015-12-24 2017-06-29 住友重機械工業株式会社 射出成形機、ブレーキ装置、およびブレーキ回路
PL424416A1 (pl) * 2018-01-30 2019-08-12 Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Oram Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Układ elektroniczny zawierający sterownik elektromagnesu
JP2019176065A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 新電元メカトロニクス株式会社 コイルユニット及びそれを備えたソレノイド

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