WO2014083770A1 - 電磁開閉器 - Google Patents

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WO2014083770A1
WO2014083770A1 PCT/JP2013/006442 JP2013006442W WO2014083770A1 WO 2014083770 A1 WO2014083770 A1 WO 2014083770A1 JP 2013006442 W JP2013006442 W JP 2013006442W WO 2014083770 A1 WO2014083770 A1 WO 2014083770A1
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movable
contact
state
iron core
movable contact
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PCT/JP2013/006442
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Inventor
磯崎　優
鹿志村　修
幸悦 高谷
Original Assignee
富士電機機器制御株式会社
富士電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/95—Proximity switches using a magnetic detector
    • H03K17/9517—Proximity switches using a magnetic detector using galvanomagnetic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/22—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic switch provided with a movable contact and a pair of fixed contacts inserted in a direct current path, and can easily detect whether the movable state of the movable contact is normal. Is.
  • an electromagnetic switch such as an electromagnetic relay or an electromagnetic contactor
  • a pair of fixed contacts are arranged in a sealed container at a predetermined interval, and the movable contact is connected to or separated from the pair of fixed contacts.
  • an electromagnetic switch is known in which an auxiliary contact is arranged on the bottom side near the main contact terminal, the drive shaft moves, and the movable auxiliary contact terminal is moved via a pusher to make the contact. (For example, refer to Patent Document 1).
  • an auxiliary contact is disposed on the bottom surface in the vicinity of the main contact terminal, and this auxiliary contact is pressed via a pusher by a drive shaft that moves the movable contact. Whether or not the movable contactor is movable is determined based on whether or not the auxiliary contact is placed in the sealed container in the same manner as the main contact terminal. The structure is complicated.
  • an auxiliary contact is placed near the main contact fixed terminal, and the size, number of contacts, and contact configuration are limited in order to insulate the main contact, and the interruption limit value is small and the contact life is short.
  • the auxiliary contact has a cantilever spring structure, the rigidity is weak, the gap size is large, and it is difficult to make a mirror contact. Therefore, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and without performing gas-tight processing by magnetically detecting the movable state of the movable contact without using a contact. It is an object of the present invention to provide an electromagnetic switch that can easily determine a movable state.
  • a first aspect of an electromagnetic switching device includes a pair of fixed contacts inserted in a DC current path fixedly arranged at a predetermined interval in a contact storage case, A movable contact disposed so as to be able to contact and separate with respect to the pair of fixed contacts, an electromagnet unit that moves the movable contact, and a movable state detection that detects a movable state of the movable contact as a magnetic change. And a movable state determining unit that determines whether or not the movable state of the movable contact is normal based on the detection result of the movable state detecting means.
  • the movable state detection unit includes a permanent magnet disposed on a movable iron core that moves the movable contact, and a magnetism that detects a change in magnetic flux of the permanent magnet. It consists of a sensor.
  • the 3rd aspect of the electromagnetic switch which concerns on this invention is comprised by the search coil in which the said movable state detection part detects the induced voltage by the magnetic flux of the magnetic yoke of the said electromagnet unit.
  • the movable state of the movable contact that contacts and separates from the pair of fixed contacts is magnetically detected by the movable state detection unit, and the movable state determination unit determines the movement based on the signal detected by the movable state detection unit.
  • the movable state of the movable contact can be accurately determined. For this reason, the movable state of the movable contact can be detected outside the contact storage case for storing the movable contact, and the movable state can be performed without lending the sealing process even when the contact storage case is gas-sealed. Can be detected.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment when the present invention is applied to an electromagnetic contactor as an electromagnetic switch.
  • a contact device 2 having a contact mechanism and an electromagnet unit 3 as an electromagnet device for driving the contact device 2 are arranged in series with the electromagnet unit 3 on the lower side.
  • the contact device 2 has a contact storage case 4, which is made of ceramics, synthetic resin or the like and has a bowl-shaped body 4a having a lower end opened, and a metal joining member that is tightly fixed to the open end surface. 4b.
  • the joining member 4b is brazed to the upper surface of the upper magnetic yoke 22 of the electromagnet unit 3 and fixed in an airtight state by welding or the like.
  • On the upper surface of the bowl-shaped body 4a through holes 5a and 5b having a circular cross section are provided in the longitudinal direction at a predetermined interval, and a pair of, for example, copper fixed contacts 6a and 6b are inserted into the through holes 5a and 5b. And fixed by brazing or the like.
  • the contact device 2 is disposed so as to be opposed to the movable contact 11 so that the movable contact 11 can contact and separate from the lower end surfaces of the fixed contacts 6a and 6b with a relatively narrow predetermined gap.
  • the movable contact 11 is attached to the contact holder 13 by being urged upward by a contact spring 14.
  • the contact holder 13 is connected to a movable iron core 25 of the electromagnet unit 3 described later and is driven in the vertical direction.
  • the electromagnet unit 3 has a U-shaped magnetic yoke 21 as viewed from the side, and a cylindrical portion 21 b having a lower end opened at the center of the bottom plate portion 21 a of the magnetic yoke 21.
  • the upper surface side of the magnetic yoke 21 is connected by the upper magnetic yoke 22.
  • a coil holder 24 around which an exciting coil 23 is wound is mounted on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 21b of the magnetic yoke 21, and a bottomed cylindrical shape in which a movable iron core 25 is slidably mounted on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 21b.
  • a cap 26 is provided.
  • a fixed iron core 27 is disposed on the upper end side of the cap 26 so as to face the movable iron core 25.
  • a connecting shaft 28 is fitted to the center of the movable iron core 25, and the head of the connecting shaft 28 extends upward through a central opening of the fixed iron core 27 and a through hole 29 formed in the upper magnetic yoke 22. It is connected to the child holder 13.
  • a spring insertion hole 30 is formed around the connecting shaft 28 of the movable iron core 25, and a return spring 31 that biases the movable iron core downward is mounted between the spring insertion hole 30 and the fixed iron core 27.
  • a permanent magnet 32 is embedded in the bottom of the movable iron core 25, and a magnetic sensor 33 is disposed at a position facing the permanent magnet 32 through the bottom of the cap 26. Changes in the magnetic flux of these permanent magnets 32 are detected, and a voltage signal representing the amount of change in the magnetic flux is output.
  • the change of the voltage signal Vs output from the magnetic sensor 33 is as shown in FIG. That is, the exciting coil 23 of the electromagnet unit 3 is energized, and the movable contact 11 is attracted to the fixed iron 27 against the return spring 31 as shown in FIG.
  • the contact spring 14 is in contact with a predetermined contact pressure (closed state).
  • the moving amount of the movable iron core 25 is as shown in FIG.
  • the upper end of the movable iron core 25 is in contact with the lower end of the fixed iron core 27 and the moving amount is the largest.
  • the attractive force of the fixed iron core 27 is reduced accordingly, so The iron core 25 moves downward by the elastic force of the return spring 31.
  • the bottom surface of the movable iron core 25 is capped as shown by the solid line in FIG. It descends to a position where it contacts the bottom surface of the cap 26, and stabilizes in a state where it contacts the bottom surface of the cap 26.
  • the movable state determination device 34 includes an arithmetic processing circuit such as a microcomputer, and executes an operation determination process shown in FIG.
  • the exciting coil 23 of the electromagnet unit 3 is energized to release the exciting coil 23 in a non-excited state in a state where the movable contactor 11 is in contact with the fixed contacts 6a and 6b.
  • it is executed as a timer interrupt process at predetermined time intervals (for example, 10 msec).
  • the current output voltage V (n) of the magnetic sensor 33 is read in step S1, and then the process proceeds to step S2 where the previous output voltage stored in a memory unit such as a RAM is stored.
  • step S3 After reading V (n-1) and subtracting the current output voltage V (n) from the previous output voltage V (n-1) to calculate the voltage change amount ⁇ V, the process proceeds to step S3. In step S3, it is determined whether or not the voltage change amount ⁇ V is positive. If ⁇ V> 0, it is determined that the output voltage of the magnetic sensor 33 is decreasing, and the process proceeds to step S4. After incrementing the variable N representing the travel time of “1” by “1”, the timer interrupt process is terminated and the process returns to the predetermined main program.
  • step S3 determines whether the output voltage Vs of the magnetic sensor 33 has not changed or has increased. If the determination result in step S3 is ⁇ V ⁇ 0, it is determined that the output voltage Vs of the magnetic sensor 33 has not changed or has increased, and the process proceeds to step S5, where the previous voltage change amount ⁇ V is positive. It is then determined whether or not the decreasing trend is continued. If the result of this determination is that the previous voltage change amount ⁇ V is ⁇ V ⁇ 0, it is determined that the movable core 25 has not risen, the process proceeds to step S6, the variable N is cleared to “0”, and then the timer interrupt occurs. The process ends and the process returns to a predetermined main program.
  • step S5 determines whether the voltage decreasing tendency continues. If the timer is not detected, the timer interrupt process is terminated as it is, and the process returns to the predetermined main program. If the minimum value is detected, the process proceeds to step S8. In this step S8, the variable N is read and it is determined whether or not the variable N is equal to or greater than a preset normal determination threshold Nth. If N ⁇ Nth, the moving amount of the movable iron core 25 is normal. Determination is made and the process proceeds to step S9.
  • step S9 a normal detection signal Sn indicating that the moving amount of the movable iron core 25 is normal is output to an external monitoring unit, and then the process proceeds to step S11.
  • the determination result in step S8 is N ⁇ Nth, it is determined that the movable iron core 25 is in an incompletely open state, and the process proceeds to step S10, where the abnormality detection signal San is externally monitored.
  • the process proceeds to step S11.
  • step S11 the variable N is cleared to "0", the timer interrupt process is terminated, and the process returns to a predetermined main program.
  • the fixed contact 6a is connected to a DC power source (not shown), the fixed contact 6b is connected to a load, and the exciting coil 23 of the electromagnet unit 3 is in a non-excited state.
  • a magnetic path passing through the fixed iron core 27 is not formed, so that no attractive force is generated in the fixed iron core 27, the movable iron core 25 is urged downward by the return spring 31, and the bottom of the movable iron core 25 is capped. 26 is in contact with the bottom.
  • the movable contact 11 is separated by a predetermined gap downward from the lower surfaces of the fixed contacts 6a and 6b, and the contact device 2 is in a released state.
  • the movable contact 11 comes into contact with the fixed contacts 6 a and 6 b, and the movable iron core 25 rises while compressing the contact spring 14, thereby contacting the upper end of the movable iron core 25 or the lower end of the fixed iron core 27. Then, the raising of the movable iron core 25 is stopped and the input state is entered.
  • the input state when the energization of the exciting coil 23 of the electromagnet unit 3 is cut off and shifted to the released state at the time t1 in FIGS.
  • the illustrated movable state determination process is started. At this time, the movable iron core 25 starts to descend by the elastic force of the return spring 31 as the suction force of the fixed iron core 27 decreases.
  • the movable state determination device 34 performs the movable state determination process of FIG. 5, the voltage change amount ⁇ V calculated in step S2 becomes negative indicating a decrease, and the process proceeds from step S3 to step S4.
  • the variable N is incremented by “1”.
  • the output voltage of the magnetic sensor 33 continues to decrease relatively slowly as shown in FIG. Therefore, the variable N is incremented by “1” every time the timer interrupt process is executed.
  • the contact pressure of the contact spring 14 is released at the time t2 and there is no welding between the movable contact 11 and the fixed contacts 6a and 6b, the movable contact 11 starts to descend, and moves in response to this.
  • the iron core 25 also continues to descend. Therefore, the variable N is continuously incremented in the movable state determination process of FIG.
  • the detection voltage of the magnetic sensor 33 also continues to decrease, and when the bottom surface of the movable iron core 25 comes into contact with the bottom surface of the cap 26 at time t3, the descent of the movable iron core 25 is stopped.
  • the detection voltage detected by the magnetic sensor 33 increases rapidly by a predetermined amount and then becomes stable.
  • the variable N exceeds the normal determination threshold value Nth.
  • step S8 the variable N is read. Since the variable N is equal to or greater than the normal determination threshold value Nth, the process proceeds to step S9, and after the normal detection signal Sn is output to the monitoring unit, the variable N is set to “0”. To clear the timer interrupt processing and return to a predetermined main program.
  • step S10 the determination process of whether it is in the movable state
  • step S11 the variable N is cleared to “0”
  • the timer interrupt process is terminated, and the process returns to the predetermined main program.
  • the movable state determination device 34 when the transition is made from the input state to the release state, the movable state determination device 34 performs the movable state determination process shown in FIG. 5, so that the movable contact 11 is based on the detection voltage Vs of the magnetic sensor 33. Between the movable contact 11 and the fixed contacts 6a and 6b, or at least one of the fixed contacts 6a and 6b is in an incompletely opened state. Can be accurately determined.
  • the operating state of the movable iron core 25 is magnetically detected by the permanent magnet 32 and the magnetic sensor 33 provided on the movable iron core 25 on the outside of the sealed container composed of the contact housing case 4, the upper magnetic yoke 22 and the cap 26.
  • the detection unit in the sealed container, so that it is not necessary to perform a sealing process, and the operating state of the movable iron core 25 can be easily detected.
  • the operating state of the movable iron core 25 is detected from the magnetic flux in the magnetic path of the electromagnet unit 3 in place of the detection unit using the permanent magnet and the magnetic sensor. That is, in the second embodiment, as shown in FIG. 6, the search coils 40a and 40b for detecting the magnetic flux flowing through the magnetic yoke 21 forming the magnetic path of the electromagnet unit 3 as an induced voltage are arranged. Is.
  • the voltages induced in the search coils 40a and 40b are as shown in FIG. That is, as in the first embodiment described above, the induced voltage induced in the search coils 40a and 40b when the input state is changed to the released state is shown in FIG. 8 as shown in FIG.
  • the peak voltage Vp1 when returning to the release state is any of the movable contact 11 and the fixed contacts 6a and 6b shown in FIG. It has been confirmed that the peak voltage Vp2 is higher than the peak voltage Vp2 in the case of the incompletely open state in which welding occurs between the two and the peak voltage Vp1 is later than the peak voltage V2. .
  • the movable state of the movable iron core 25, that is, the movable state of the movable contactor 11 can be determined.
  • the induced voltage Vi of the search coils 40a and 40b is input to the movable state determining device 34, and the movable state determining process is performed as shown in FIG.
  • step S3 the process of step S3 is changed to step S21 for determining whether or not the induced voltage Vi of the search coils 40a and 40b has reached the peak voltage Vip.
  • the routine proceeds to step S4, where the variable N is incremented by “1”, and when the peak voltage Vip has been reached, the routine proceeds directly to step S8.
  • the movable state determination device 34 when the movable contact 11 is in contact with the stationary contacts 6a and 6b and is shifted from the released state to the released state, the movable state determination device 34 is in the activated state, and FIG. The movable state determination process shown is executed. Therefore, when the movable contact 11 is not welded to the fixed contacts 6a and 6b, the induced voltage Vi of the search coils 40a and 40b from the start of release is. When the time to reach the peak value Vip is delayed and the variable N becomes larger than the normal determination threshold value Nth, it is determined as a normal operation state, and the normal detection signal Sn is output to the monitoring unit.
  • the movable state of the movable iron core 25 can be accurately determined by detecting the magnetic flux change through the magnetic yoke 21 as the voltage change by the search coils 40a and 40b.
  • the movable state of the movable iron core 25, that is, the movable contact 11 can be easily and accurately determined by a magnetic change outside the sealed container.
  • the operation state is determined by measuring the time from the release start time t1 until reaching the peak voltage Vip.
  • the present invention is not limited to this.
  • the presence or absence of welding between the movable contact 11 and the fixed contacts 6a and 6b may be determined based on whether or not the peak voltage Vip detected at 40a and 40b is greater than the normal threshold voltage Vipth.
  • the search coils 40a and 40b are wound around the entire circumference of the magnetic yoke 21 .
  • the present invention is not limited to this, and a cutout portion is provided in the magnetic yoke 21.
  • a search coil may be wound around the notch.
  • the abnormality detection signal San may be output to the drive circuit of the light emitting diode to notify the abnormal state by light, and may be supplied to another display device.
  • the movable contact 11 opposed the fixed contacts 6a and 6b from the lower side was demonstrated, it is not limited to this, The contact part of the fixed contacts 6a and 6b is used.
  • the movable contactor 11 may be disposed below the contact housing case 4 and opposed to the contact parts from above.
  • the configuration of the electromagnet unit 3 is not limited to the above embodiment, and any configuration can be applied as long as the contact holder 13 can be moved by electromagnetic force.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to an electromagnetic relay or an electromagnetic switch having another configuration. it can.

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Abstract

　一対の固定接触子に対して可動接触子が正常に動作しているか否かを容易に検出することができる電磁開閉器を提供する。接点収納ケース内に所定間隔を保って固定配置された直流電流路に介挿される一対の固定接触子(６ａ)，(６ｂ)と、該一対の固定接触子に対して接離可能に配設された可動接触子(１１)と、該可動接触子を可動させる電磁石ユニット(３)と、前記可動接触子の可動状態を磁気的変化として検出する可動状態検出部(３２)，(３３)と、該可動状態検出手段の検出結果に基づいて可動接触子の可動状態が正常であるか否かを判定する可動状態判定部(３４)とを備えている。

Description

電磁開閉器
　本発明は、直流電流路に介挿された可動接触子及び一対の固定接触子を備えた電磁開閉器に関し、可動接触子の可動状態が正常であるか否かを容易に検出できるようにしたものである。
　従来、電磁継電器や電磁接触器などの電磁開閉器では、封止容器内に、所定間隔を保って一対の固定接触子を配置すると共に、一対の固定接触子に対して可動接触子を接離可能に配置するようにしている。
　このような電磁開閉器では、信頼性を確保するためには可動接触子の可動状態が正常であるか否かを検出する必要がある。
　このためには、例えば主接点端子近傍の底面側に補助接点を配置し、駆動軸が移動し、プッシャを介して可動補助接点端子を動かして接点の投入を行うようにした電磁開閉器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
米国特許第７９４４３３３号明細書
　しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、主接点端子の近傍の底面に補助接点を配置し、この補助接点が可動接点を可動させる駆動軸によってプッシャを介して押圧されるか否かで可動接触子の可動状態を判断するようにしているが、補助接点を主接点端子と同様に封止容器内に配置するので、補助接点信号を外部に取り出す場合に、ガス気密処理を必要とし、構造が複雑となる。
　また、主接点固定端子部の近傍に補助接点が配置されており、主接点との絶縁をとるために接点の大きさ、接点数、接点構成が限られ、遮断限界値が小さく接点寿命が短いという未解決の課題もある。
　さらに、補助接点が片持ちバネ構造で剛性が弱くギャップ寸法のバラツキが大きく、ミラーコンタクトをとることが難しいという未解決の課題がある。
　そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、可動接触子の可動状態を接点を使用することなく磁気的に検出することによりガス気密処理を行うことなく可動状態を容易に判断できるようにした電磁開閉器を提供することを目的としている。
　上記目的を達成するために、本発明に係る電磁開閉装置の第１の態様は、接点収納ケース内に所定間隔を保って固定配置された直流電流路に介挿される一対の固定接触子と、該一対の固定接触子に対して接離可能に配設された可動接触子と、該可動接触子を可動させる電磁石ユニットと、前記可動接触子の可動状態を磁気的変化として検出する可動状態検出部と、該可動状態検出手段の検出結果に基づいて可動接触子の可動状態が正常であるか否かを判定する可動状態判定部とを備えている。
　また、本発明に係る電磁開閉器の第２の態様は、前記可動状態検出部が、前記可動接触子を可動させる可動鉄心に配置した永久磁石と、該永久磁石の磁束の変化を検出する磁気センサとで構成されている。
　また、本発明に係る電磁開閉器の第３の態様は、前記可動状態検出部が、前記電磁石ユニットの磁気ヨークの磁束による誘導電圧を検出するサーチコイルで構成されている。
　本発明によれば、一対の固定接触子に接離する可動接触子の可動状態を可動状態検出部で磁気的に検出し、この可動状態検出部で検出した信号に基づいて可動状態判定部で可動接触子の可動状態を正確に判断することができる。
　このため、可動接触子を収納する接点収納ケースの外側で可動接触子の可動状態を検出することができ、接点収納ケースがガス封止されている場合でも貸す封止処理を行うことなく可動状態を検出することができる。
本発明を電磁接触器に適用した場合の第１の実施形態を示す釈放状態の断面図である。 第１実施形態の釈放開始時のタイムチャートであって、（ａ）は磁気センサの検出電圧変化を示す図、（ｂ）は可動鉄心の移動量を示す図である。 電磁接触器の完全投入状態を示す断面図である。 電磁接触器の不完全開放状態を示す図である。 可動状態判定装置の可動状態判定処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態を示す電磁開閉器の釈放状態の断面図である。 第２実施形態の釈放開始時のタイムチャートであって、（ａ）は磁気センサの検出電圧変化を示す図、（ｂ）は可動鉄心の移動量を示す図である。 第２の実施形態における完全投入状態を示す断面図である。 第２の実施形態における不完全開放状態を示す断面図である。 第２実施形態における可動状態判定装置の可動状態判定処理手順の一例を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態について図面を伴って説明する。
　図１は本発明を電磁開閉器としての電磁接触器に適用した場合の第１の実施形態を示す断面図である。この図１において、電磁接触器は、接点機構を配置した接点装置２と、この接点装置２を駆動する電磁石装置としての電磁石ユニット３とが電磁石ユニット３を下側として直列に配置している。
　接点装置２は、接点収納ケース４を有する、この接点収納ケース４は、セラミックス、合成樹脂等で形成される下端を開放した桶状体４ａとその開放端面に密着固定された金属製の接合部材４ｂとで構成されている。そして、接合部材４ｂが電磁石ユニット３の上部磁気ヨーク２２の上面にロウ付け、溶接等によって気密状態で固定されている。
　桶状体４ａの上面には、長手方向に所定間隔を保って断面円形の貫通孔５ａ，５ｂが設けられ、これら貫通孔５ａ，５ｂ内に例えば銅製の一対の固定接触子６ａ，６ｂが挿通されてロウ付け等によって固定されている。
　また、接点装置２は、固定接触子６ａ，６ｂの下端面に比較的狭い所定のギャップを隔てて可動接触子１１が接離可能に対向配置されている。そして、可動接触子１１は接触子ホルダ１３に接触スプリング１４によって上方に付勢されて装着されている。接触子ホルダ１３は、後述する電磁石ユニット３の可動鉄心２５に連結されて上下方向に駆動される。
　電磁石ユニット３は、側面から見てＵ字形状の磁気ヨーク２１を有し、この磁気ヨーク２１の底面板部２１ａの中央部に下端を開放した円筒部２１ｂが形成されている。この磁気ヨーク２１の上面側が上部磁気ヨーク２２によって連接されている。
　磁気ヨーク２１の円筒部２１ｂの外周面には励磁コイル２３を巻装したコイルホルダ２４が装着され、円筒部２１ｂの内周面には可動鉄心２５を摺動可能に内装した有底円筒状のキャップ２６が配設されている。また、キャップ２６の上端側には可動鉄心２５に対向して固定鉄心２７が配置されている。
　可動鉄心２５には、中心部に連結軸２８が嵌合され、この連結軸２８の頭部が固定鉄心２７の中心開口、上部磁気ヨーク２２に形成された貫通孔２９を通じて上方に延長され、接触子ホルダ１３に連結されている。
　また、可動鉄心２５の連結軸２８の周囲にスプリング挿通孔３０が形成され、このスプリング挿通孔３０と固定鉄心２７との間に可動鉄心を下方に付勢する復帰スプリング３１が装着されている。
　そして、桶状体４ａ及び接合部材４ｂで構成される接点収納ケース４、上部磁気ヨーク２２及びキャップ２６で構成される密封空間内に水素ガス、窒素ガス、水素及び窒素の混合ガス、空気、ＳＦ６等のアーク消弧ガスが封入されている。
　また、可動鉄心２５の底部には永久磁石３２が埋め込まれ、この永久磁石３２にキャップ２６の底部を介して対向する位置に磁気センサ３３が配置されている。これら永久磁石３２磁束の変化を検出し、磁束の変化量を表す電圧信号を出力する。
　ここで、磁気センサ３３から出力される電圧信号Ｖｓの変化は、図２（ａ）に示すようになる。
　すなわち、電磁石ユニット３の励磁コイル２３に通電して、図３に示すように、固定鉄心２７に可動鉄心２５を復帰スプリング３１を抗して吸引して可動接触子１１が固定接触子６ａ及び６ｂに接触スプリング１４の所定の接触圧で接触している投入状態（閉極状態）にあるものとする。この投入状態から電磁石ユニット３の励磁コイル２３の通電を遮断して、図１に示す釈放状態に移行する場合の磁気センサ３３の電圧変化は、図２（ａ）に示すようになる。
　すなわち、例えば、可動接触子１１が固定接触子６ａ及び６ｂに接触スプリング１４の所定接触圧で接触している投入状態では、可動鉄心２５の移動量は、図２（ｂ）に示すように、可動鉄心２５の上端が固定鉄心２７の下端に接触して一番移動量が大きい状態にある。
 この状態で、例えば時点ｔ１で電磁石ユニット３の励磁コイル２３の通電を遮断し、励磁コイル２３で発生する磁束を減少させると、これに応じて固定鉄心２７の吸引力が低下することにより、可動鉄心２５が復帰スプリング３１の弾性力によって下方に移動する。このとき、可動接触子１１の接点部と固定接触子６ａ及び６ｂとの接点部とに溶着がない場合には、図２（ｂ）で実線図示のように、可動鉄心２５がその底面がキャップ２６の底面に接触する位置まで下降し、キャップ２６の底面に接触した状態で安定する。
　しかしながら、投入状態で、可動接触子１１と固定接触子６ａ及び６ｂの少なくとも一方との間に溶着が発生していると、可動接触子１１は固定接触子６ａ又は６ｂから離間しない状態となる。このため、図２（ｂ）で破線図示のように、可動鉄心２５は接触スプリング１４の圧縮状態が解除される位置までは下降するが、それ以上の下降は阻止される。
　このときの、磁気センサ３３で検出される磁束変化に応じた検出電圧Ｖｓは、図２（ａ）に示すように、可動接触子１１と固定接触子６ａ及び６ｂとの間に溶着が発生していない場合には、図２（ａ）で実線図示のように釈放開始時点ｔ１から減少傾向を継続し、時点ｔ３で急激に所定量増加し、その後安定することが確認された。
　これに対して、可動接触子１１と固定接触子６ａ及び６ｂの少なくとも一方との間に溶着が発生している場合には、図２（ａ）で破線図示のように、正常な場合の時点ｔ３よりも早い時点ｔ２で磁気センサ３３の検出電圧が所定量増加し、その後安定することが確認された。
　したがって、釈放開始時点ｔ１から磁気センサ３３の検出電圧の減少状態から増加状態に判定する時点までの時間を計測し、時点ｔ２と時点ｔ３との間に正常判定閾値を設定することにより、動作状態が正常であるか否かを判定すること可能となる。
　このため、磁気センサ３３から出力される電圧信号を、図１に示すように、可動状態判定部としての可動状態判定装置３４に入力する。この可動状態判定装置３４は例えばマイクロコンピュータ等の演算処理回路を含んで構成され、図５に示す作動判定処理を実行する。
　この可動状態判定処理は、電磁石ユニット３の励磁コイル２３を通電して可動接触子１１が固定接触子６ａ及び６ｂに接触している投入状態にある状態で、励磁コイル２３を非励磁状態として釈放状態に移行する際に所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行される。
　この可動状態判定処理は、先ず、ステップＳ１で現在の磁気センサ３３の出力電圧Ｖ(n)を読込み、次いで、ステップＳ２に移行して、ＲＡＭ等のメモリ部に記憶されている前回の出力電圧Ｖ(n-1)を読み出して、前回の出力電圧Ｖ(n-1)から現在の出力電圧Ｖ(n)を減算して電圧変化量ΔＶを算出してからステップＳ３に移行する。
　このステップＳ３では、電圧変化量ΔＶが正であるか否かを判定し、ΔＶ＞０であるときには磁気センサ３３の出力電圧が減少中であると判断してステップＳ４に移行し、可動鉄心２５の移動時間を表す変数Ｎを“１”だけインクリメントしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
　一方、前記ステップＳ３の判定結果がΔＶ≦０であるときには磁気センサ３３の出力電圧Ｖｓが変化ないか又は上昇しているものと判断してステップＳ５に移行し、前回の電圧変化量ΔＶが正であって減少傾向を継続しているか否かを判定する。
　この判定結果が前回の電圧変化量ΔＶがΔＶ≦０であるときには可動鉄心２５が上昇していないものと判断してステップＳ６に移行し、変数Ｎを“０”にクリアしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
　しかしながら、ステップＳ５の判定結果がΔＶ＜０であるときには電圧減少傾向が継続しているものと判断してステップＳ７に移行し、検出電圧の最小値を検出したか否かを判定し、最小値を検出していないときにはそのままタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、最小値を検出したときにはステップＳ８に移行する。
　このステップＳ８では、変数Ｎを読込み、この変数Ｎが予め設定された正常判定閾値Ｎｔｈ以上であるか否かを判定し、Ｎ≧Ｎｔｈであるときには、可動鉄心２５の移動量が正常であると判断してステップＳ９に移行する。
　このステップＳ９では可動鉄心２５の移動量が正常であることを表す正常検出信号Ｓｎを外部の監視部に出力してからステップＳ１１に移行する。
　一方、前記ステップＳ８の判定結果が、Ｎ＜Ｎｔｈであるときには、可動鉄心２５の移動量が足りない不完全開放状態であると判断してステップＳ１０に移行し、異常検出信号Ｓａｎを外部の監視部に出力してからステップＳ１１に移行する。
　ステップＳ１１では、変数Ｎを“０”にクリアしてからタイマ割込処理を終了し、所定のメインプログラムに復帰する。
　次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
　今、固定接触子６ａが直流電源（図示せず）に接続され、固定接触子６ｂが負荷に接続されているものとし、電磁石ユニット３の励磁コイル２３が非励磁状態にあるものとする。
　この状態では、固定鉄心２７を通る磁路が形成されていないので、固定鉄心２７に吸引力が発生せず、可動鉄心２５は復帰スプリング３１によって下方に付勢されて可動鉄心２５の底部がキャップ２６の底部に当接している。
　この状態で、図１に示すように、可動接触子１１が固定接触子６ａ及び６ｂの下面から下方に所定ギャップ分離間しており、接点装置２が釈放状態となっている。
　この釈放状態では、可動鉄心２５が磁気センサ３３に一番近づいているので、永久磁石３２からの大きな漏れ磁束が磁気センサ３３に供給される。このため、磁気センサ３３から図２（ａ）に示すように、大きなレベルの電圧信号が出力されている。
　しかしながら、可動状態判別装置３４では、釈放状態では、前述した図５の可動状態判定処理を実行せず、可動状態判定処理は停止されている。
　この釈放状態から電磁石ユニット３の励磁コイル２３に通電すると、これによって、図３及び図４に示すように、固定鉄心２７から可動鉄心２５を経て円筒部２１ｂを介して磁気ヨーク２１の底面板部２１ａ、側面板部を通じ上部磁気ヨーク２２を通じて固定鉄心２７に戻る磁路が形成される。これにより、固定鉄心２７に可動鉄心２５が復帰スプリング３１に抗して吸引されて可動鉄心２５が上昇する。
　これにより、可動接触子１１が固定接触子６ａ及び６ｂに接触し、こらに接触スプリング１４を圧縮しながら可動鉄心２５が上昇し、可動鉄心２５の上端か固定鉄心２７の下端に当接することにより、可動鉄心２５の上昇が停止されて、投入状態となる。
　この投入状態において、図２（ａ）及び（ｂ）の時点ｔ１で、電磁石ユニット３の励磁コイル２３への通電を遮断して釈放状態に移行させると、可動状態判定装置３４で、図５に示す可動状態判定処理が実行開始される。
　このとき、可動鉄心２５は、固定鉄心２７の吸引力が低下することにより、復帰スプリング３１の弾性力によって下降を開始する。このように可動鉄心２５が下降を開始し、励磁コイル２３による磁束が減少することにより、磁気センサ３３に達する漏れ磁束が減少し、これに応じて磁気センサ３３の検出電圧は図２（ａ）に示すように徐々に減少する。
　このため、可動状態判定装置３４では、図５の可動状態判定処理を実行しているので、ステップＳ２で算出される電圧変化量ΔＶが減少を表す負となり、ステップＳ３からステップＳ４に移行して、変数Ｎが“１”だけインクリメントされる。
　その後、可動鉄心２５の下降が継続されるので、磁気センサ３３の出力電圧は図２（ａ）に示すように比較的緩やかに減少を継続する。このため、タイマ割込処理が実行される毎に変数Ｎが“１”ずつインクリメントされる。
　その後、時点ｔ２で接触スプリング１４の接触圧が開放され、可動接触子１１と固定接触子６ａ及び６ｂ間に溶着がない場合には、可動接触子１１が下降を開始し、これに応じて可動鉄心２５も下降を継続する。このため、図５の可動状態判定処理では、変数Ｎのインクリメントが継続される。
　この間、磁気センサ３３の検出電圧も減少傾向を継続し、時点ｔ３で可動鉄心２５の底面がキャップ２６の底面に当接すると可動鉄心２５の下降が停止される。このように可動鉄心２５の下降が停止されると、磁気センサ３３で検出される検出電圧が所定量急激に増加し、その後安定する。
　この状態では、変数Ｎが正常判定閾値Ｎｔｈを超える状態となっている。
　このように、磁気センサ３３の検出電圧Ｖｓが増加傾向に反転すると、図５の可動状態判定処理で、ステップＳ３からステップＳ５に移行し、前回ΔＶ＞０であったので、ステップＳ７に移行し、最小値が検出されたので、ステップＳ８に移行する。
　このステップＳ８では、変数Ｎを読込み、この変数Ｎが正常判定閾値Ｎｔｈ以上となっているので、ステップＳ９に移行して、正常検出信号Ｓｎを監視部に出力してから変数Ｎを“０”にクリアしてタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
　ところが、可動接触子１１が固定接触子６ａ及び６ｂの少なくとも一方に溶着している場合には、前述したように図２（ａ）及び（ｂ）における時点ｔ１で釈放状態に移行したときに、接触スプリング１４の接触圧が開放された時点ｔ２で、可動鉄心２５の下降が停止されてしまう。
　このため、磁気センサ３３では、図２（ａ）で破線図示のように、時点ｔ２で検出電圧が所定値まで急増することなる。このため、図５の可動状態判定処理では、ステップＳ３からステップＳ５、Ｓ７を経てステップＳ８に移行し、変数Ｎが正常判定閾値Ｎｔｈより小さくなるので、ステップＳ１０に移行して、異常検出信号Ｓａｎを監視部に出力する。そして、可動状態か判定処理では、ステップＳ１０からステップＳ１１に移行し変数Ｎを“０”にクリアしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
　このように、投入状態から釈放状態に移行させたときに、可動状態判定装置３４で図５に示す可動状態判定処理が実行されるので、磁気センサ３３の検出電圧Ｖｓに基づいて可動接触子１１と固定接触子６ａ及び６ｂとの間に溶着が発生していない完全投入状態であるか可動接触子１１と固定接触子６ａ及び６ｂの少なくとも一方とに溶着が発生した不完全開放状態となっているかを正確に判定することができる。
　可動鉄心２５の動作状態を可動鉄心２５に設けた永久磁石３２と磁気センサ３３とによって接点収納ケース４、上部磁気ヨーク２２及びキャップ２６で構成される封止容器の外側で磁気的に検出することができ、前述した従来例のように封止容器内に検出部を配置する必要がないので、封止処理を施す必要もなく、可動鉄心２５の動作状態を容易に検出することができる。
　次に、本発明の第２の実施形態について図６～図１０を伴って説明する。
　この第２の実施形態では、可動鉄心２５の作動状態を永久磁石と磁気センサとによる検出部に代えて電磁石ユニット３の磁気経路の磁束から検出するようにしたものである。
　すなわち、第２の実施形態では、図６に示すように、電磁石ユニット３の磁路を形成する磁気ヨーク２１にこれに流れる磁束を誘導電圧として検出するサーチコイル４０ａ及び４０ｂを配置するようにしたものである。
　このように磁気ヨーク２１の左右の側板部にサーチコイル４０ａ及び４０ｂを装着することにより、このサーチコイル４０ａ及び４０ｂに誘導される電圧図７（ａ）に示すようになる。すなわち、前述した第１の実施形態と同様に、投入状態から釈放状態としたときに、サーチコイル４０ａ及び４０ｂに誘導される誘導電圧は、図７（ａ）に示すように、図８に示す可動接触子１１及び固定接触子６ａ及び６ｂ間に溶着がない完全投入状態では、釈放状態に復帰する際のピーク電圧Ｖｐ１が、図９に示す可動接触子１１と固定接触子６ａ及び６ｂの何れか一方との間に溶着が発生している不完全開放状態である場合のピーク電圧Ｖｐ２よりも高くなり、且つピーク電圧Ｖｐ１となる時間がピーク電圧Ｖ２となる時間よりも遅いことが確認された。
　このため、サーチコイル４０ａ及び４０ｂの誘導電圧のピーク電圧値が正常閾値Ｖｐｎ異常であるか否かを判定するか、釈放開始状態からピーク電圧を検出するまでの時間が正常判断閾値Ｔｔｈ以上であるかを判定することにより、可動鉄心２５の可動状態すなわち、可動接触子１１の可動状態を判定することができる。
　このため、本実施形態では、可動状態判定装置３４にサーチコイル４０ａ及び４０ｂの誘導電圧Ｖｉ入力し、且つ可動状態判定処理が、図１０に示すように、前述した第１の実施形態における図５の可動状態判定処理において、ステップＳ３の処理をサーチコイル４０ａ及び４０ｂの誘導電圧Ｖｉがピーク電圧Ｖｉｐに達したか否かを判定するステップＳ２１に変更し、このステップＳ２１の判定結果がＶｉがピーク電圧Ｖｉｐに達していないときにはステップＳ４に移行して、変数Ｎを“１”だけインクリメントし、ピーク電圧Ｖｉｐに達したときには、直接ステップＳ８に移行するように変更されている。
　この第２の実施形態でも、可動接触子１１が固定接触子６ａ及び６ｂに接触している投入状態から釈放状態に移行したときに、可動状態判定装置３４が作動状態となって、図１０に示す可動状態判定処理を実行する。
　このため、可動接触子１１が固定接触子６ａ，６ｂに対して溶着していない状態では、釈放開始時からのサーチコイル４０ａ及び４０ｂの誘導電圧Ｖｉが．ピーク値Ｖｉｐに達する時間が遅くなって変数Ｎが正常判定閾値Ｎｔｈより大きくなることにより、正常動作状態と判断して、正常検出信号Ｓｎを監視部に出力する。
　これに対して、可動接触子１１が固定接触子６ａ，６ｂの少なくとも一方に溶着している不完全開放状態では、サーチコイル４０ａ及び４０ｂの誘導電圧Ｖｉがピーク電圧Ｖｉｐに達するまでの時間が短く変数Ｎが正常判定閾値Ｎｔｈより小さくなり、動作異常と判断して異常検出信号Ｓａｎを監視部に出力する。
　このように、本願の第２の実施形態でも、サーチコイル４０ａ及び４０ｂによって磁気ヨーク２１を通じる磁束変化を電圧変化として検出することにより、可動鉄心２５の可動状態を正確に判定することができる。
　この第２の実施形態でも前述した第１の実施形態と同様に、封止容器の外側で磁気的変化によって可動鉄心２５すなわち可動接触子１１の可動状態を容易かつ正確に判定することができる。
　なお、上記第２の実施形態においては、釈放開始時点ｔ１からピーク電圧Ｖｉｐに達するまでの時間を計測して作動状態を判断する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、サーチコイル４０ａ，４０ｂで検出したピーク電圧Ｖｉｐが正常閾値電圧Ｖｉｐｔｈより大きいか否かによって可動接触子１１と固定接触子６ａ及び６ｂとの間の溶着の有無を判定するようにしてよい。
　また、上記第２の実施形態においては、磁気ヨーク２１の全周にサーチコイル４０ａ及び４０ｂを巻装する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、磁気ヨーク２１に切欠部を設けてこの切欠部にサーチコイルを巻装するようにしてもよい。
　また、上記第１及び第２の実施形態においては、可動状態判定装置３４から出力される正常検出信号Ｓｎと異常検出信号Ｓａｎとを監視部に送る場合について説明したが、これに限定されるものでてはなく、異常検出信号Ｓａｎを発光ダイオードの駆動回路に出力して異常状態を光によって報知することもでき、他の表示装置に供給するようにしてもよい。
　また、上記第１及び第２の実施形態においては、接点収納ケース４を桶状体４ａ、接合部材４ｂ及び金属筒体４ｃで構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、金属製の桶状体の内側に絶縁筒体を配置するようにしてよく、任意の構成とすることができる。
　さらに、上記実施形態においては、接点収納ケース４にガスを封入する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、遮断する電流値が少ない場合にはガスの封入を省略することができる。
　また、上記実施形態においては、可動接触子１１が固定接触子６ａ及び６ｂに下側から対向する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、固定接触子６ａ及び６ｂの接点部を接点収納ケース４の下側に配置し、これら接点部に対して上側から可動接触子１１を対向させるようにしてもよい。
　さらに、電磁石ユニット３の構成も上記実施形態に限定されるものではなく、接触子ホルダ１３を電磁力で可動させることができれば任意の構成を適用することができる。
　さらに、上記実施形態においては、本発明を電磁接触器に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電磁継電器や他の構成の電磁開閉器に本発明を適用することができる。
　２…接点装置、３…電磁石ユニット、４…接点収納ケース、４ａ…桶状体、４ｂ…接合部材、４ｃ…金属筒体、６ａ，６ｂ…固定接触子、１１…可動接触子、１３…接触子ホルダ、１４…接触スプリング、２１…磁気ヨーク、２２…上部磁気ヨーク、２３…励磁コイル、２４…コイルホルダ、２５…可動鉄心、２６…キャップ、２７…固定鉄心、２８…連結軸、３１…復帰スプリング、３２…永久磁石、３３…磁気センサ、３４…可動状態判定装置、４０ａ，４０ｂ…サーチコイル

Claims (3)

  1. 　接点収納ケース内に所定間隔を保って固定配置された直流電流路に介挿される一対の固定接触子と、
    　該一対の固定接触子に対して接離可能に配設された可動接触子と、
    　該可動接触子を可動させる電磁石ユニットと、
    　前記可動接触子の可動状態を磁気的変化として検出する可動状態検出部と、
    　該可動状態検出手段の検出結果に基づいて可動接触子の可動状態が正常であるか否かを判定する可動状態判定部と
    　を備えたことを特徴とする電磁開閉器。
  2. 　前記可動状態検出部は、前記可動接触子を可動させる可動鉄心に配置した永久磁石と、該永久磁石の磁束の変化を検出する磁気センサとで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁開閉器。
  3. 　前記可動状態検出部は、前記電磁石ユニットの磁気ヨークの磁束による誘導電圧を検出するサーチコイルで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁開閉器。
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