(57)【要約】【課題】電磁接触器の動作電源、励磁コイル、制御系をはじめとする構成要素を見直して、消費電力を低減し、さらには小型化や低価格化を進めたうえで、信頼性を高める。ＰＬＣをはじめとする制御を用いる場合も、これらの効果を得るようにする。【解決手段】複数の電磁接触器接点ユニットに対する動作電源を一本化する。各接点ユニットの励磁コイルを１個とし、投入時と保持時で励磁電力を切替える。複数の電磁接触器接点ユニットに対して、投入完了信号に基づき励磁電力を切替える制御を行い、また投入と釈放の制御を行う制御部を有する電磁接触器制御ユニットを備える。【選択図】図１
2011129268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁接触器接点ユニットと電磁接触器制御ユニットを有する電磁接触器であって、
前記電磁接触器接点ユニットは、
電力を投入ないし釈放するための主接点を有する電磁式の切替えスイッチと、
該切替えスイッチを投入状態とするための励磁コイルを有し、
前記電磁接触器制御ユニットは、
前記励磁コイルに対し前記切替えスイッチを投入状態とするための励磁電力を供給し、該供給する励磁電力が複数の設定値を有する複数の供給電圧調整部と、
該複数の供給電圧調整部が前記励磁コイルに供給する励磁電力を制御する電圧調整制御部と、前記切替えスイッチを投入ないし釈放するための指令を外部装置から受信するための制御信号入力部を有する制御部と、
該制御部及び前記複数の供給電圧調整部に対し動作電源を供給する動作電源生成部
を有することを特徴とする電磁接触器。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁接触器であって、
前記電磁接触器接点ユニットの切替えスイッチは、前記主接点と同期して動作する補助接点を有し、該補助接点が投入状態にあるか否かを示す投入完了信号を生成して前記電磁接触器制御ユニットの制御部に供給し、
前記電磁接触器制御ユニットの制御部の電圧調整制御部は、前記制御信号入力部が前記切替えスイッチを投入するための指令を受信した場合には投入に必要な第１の励磁電力を前記励磁コイルに供給し、前記投入完了信号が供給された場合には投入状態の保持に必要な前記第１の励磁電力よりは少ない電力である第２の励磁電力を前記励磁コイルに供給するよう前記供給電圧調整部を制御することを特徴とする電磁接触器。
【請求項３】
請求項１に記載の電磁接触器であって、
前記切替えスイッチを投入ないし釈放するための指令はＰＬＣに基づくことを特徴とする電磁接触器。
【請求項４】
請求項１に記載の電磁接触器であって、
前記動作電源生成部が生成する電源は直流電源であることを特徴とする電磁接触器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁接触器に係り、特に消費電力を低減した電磁接触器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁接触器は、筐体内に設けた電磁石を励磁することにより接点を操作して、電気回路の開閉を行うものであり、例えば電動機の始動、停止などを行う際に使用される。
また、電磁接触器の電磁石においては、一般的には交流により励磁されるものが多いが、大型機種になるとＯＮ状態を保持する際のうなり音防止のため、交流を直流変換して励磁するものもある。
【０００３】
例えば特許文献１においては、交流の操作電源と励磁コイル間に電子回路を構成して、該電子回路で交流を直流変換して電磁石を励磁するための操作コイルに供給することで、ＯＮ状態を保持する際のうなり音の発生を防止し、かつ該操作コイルを投入コイル及び保持コイルのダブルコイル方式とすることにより、消費電力を低減する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１０１０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１においては、電磁接触器１台毎に交流→直流変換回路を備える必要があり、かつ１つのボビンに２種類のコイルを巻くためのコイルスペース、及び２つのコイル間の絶縁スペースを確保する必要がある。
また、電磁接触器を制御するには、コイルを励磁するための電力そのものを切替える必要がある。すなわち、前記直流変換する前の交流電力で表すとＡＣ１００〜４００ボルト、ＡＣ数アンペア程度の大きな電力を切替える必要がある。現在、電磁接触器の開閉制御を行う際の電子式制御方法として、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を用いる場合が多いが、ＰＬＣから直接に前記のような大きな電力を開閉することは困難であり、もう1段リレーを介して制御する必要があった。
【０００６】
これらは電磁接触器を高価かつ大形にする要因であり、また消費電力を低減するうえでの障害となっていた。
本発明の目的は前記した課題に鑑み、消費電力を低減した電磁接触器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため本発明は、電磁接触器接点ユニットと電磁接触器制御ユニットを有する電磁接触器であって、前記電磁接触器接点ユニットは、電力を投入ないし釈放するための主接点を有する電磁式の切替えスイッチと、該切替えスイッチを投入状態とするための励磁コイルを有し、前記電磁接触器制御ユニットは、前記励磁コイルに対し前記切替えスイッチを投入状態とするための励磁電力を供給し、該供給する励磁電力が複数の設定値を有する複数の供給電圧調整部と、該複数の供給電圧調整部が前記励磁コイルに供給する励磁電力を制御する電圧調整制御部と、前記切替えスイッチを投入ないし釈放するための指令を外部装置から受信するための制御信号入力部を有する制御部と、該制御部及び前記複数の供給電圧調整部に対し動作電源を供給する動作電源生成部を有することを特徴としている。
【０００８】
また本発明は前記した電磁接触器ユニットであって、前記電磁接触器接点ユニットの切替えスイッチは、前記主接点と同期して動作する補助接点を有し、該補助接点が投入状態にあるか否かを示す投入完了信号を生成して前記電磁接触器制御ユニットの制御部に供給し、前記電磁接触器制御ユニットの制御部の電圧調整制御部は、前記制御信号入力部が前記切替えスイッチを投入するための指令を受信した場合には投入に必要な第１の励磁電力を前記励磁コイルに供給し、前記投入完了信号が供給された場合には投入状態の保持に必要な前記第１の励磁電力よりは少ない電力である第２の励磁電力を前記励磁コイルに供給するよう前記供給電圧調整部を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば消費電力を低減した電磁接触器を提供でき、エネルギー資源の有効活用に寄与することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例を示す電磁接触器のシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施例では、電磁接触器を複数個有する場合を対象とし、これを開閉する複数のコイルを励磁するための電源回路、すなわち交流→直流変換部を一本化する。前記コイルを投入コイル及び保持コイルのダブルコイルとすることなく一本化し、投入時と保持時で励磁電流を切替える。また複数の電磁接触器の開閉制御を行う電磁接触器制御部を設ける。
これにより、該制御部を含む電磁接触器の消費電力を低減する。さらには、構成要素を低減することによるコストの低減や信頼性の向上も期待できる。
【００１２】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例を示す電磁接触器のシステム構成図である。全体は、電磁接触器制御ユニット１、電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３、ＰＬＣ２０１とパソコン３０１を含んでいる。
【００１３】
一般に電磁接触器とは、図１に示した構成要素を含む全体を指す場合、電磁接触器制御ユニット１と電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３を指す場合、電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３のみを指す場合がある。本実施例の説明においても、誤解を生じない範囲で用語を共通に用いることがある。
また電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３とこれに係る構成要素について、ここでは３個が存在する例を示したが、当然ながらこれは本発明の限定条件ではない。複数個であればいくつ存在しても良い。また複数個あっても、実際に稼動する電磁接触器接点ユニットが例えば１個だけであるなど、全てが機能していない場合も本発明の範疇にある。
【００１４】
電磁接触器制御ユニット１は、本電磁接触器制御ユニット１にて制御される電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３へ励磁電力を供給するための電力、及び電磁接触器制御ユニット１自身を駆動するための電力を外部交流電源２から供給される。
外部交流電源２から供給された外部供給電力を交流→直流変換部１１にて直流に変換し、直流電源を生成する。生成された直流電源は、電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３に励磁電力を供給するための供給電圧調整部１２〜１４、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１５４を含む制御部１５と、ＲＳ−２３２Ｃ伝送部１７に動作電源として供給される。
【００１５】
制御部１５は、電磁接触器制御ユニット１に接続された電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３を投入するか釈放するかを制御するＯＮ／ＯＦＦ制御部１５１を有する。
また、電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３の励磁コイル１０１Ａ〜１０３Ａを励磁するための供給電力を調整する電圧調整制御部１５２を有する。
また、電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３の切替えスイッチ１０１Ｂ〜１０３Ｂが有する補助接点で生成された主接点の状態を示す信号（接点状態信号、詳しくは後記する）を切替えスイッチ１０１Ｂ〜１０３Ｂから供給されて、これに基づき例えば電圧調整制御部１５２を制御する切替えスイッチ状態入力部１５３を有する。
【００１６】
さらに制御部１５は、電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３の投入及び釈放するための制御信号を外部、例えばＰＬＣ２０１から供給される制御信号入力部１５４を有する。
また、例えばパソコン３０１をはじめとする外部機器からの制御方法（詳しくは後記する）の指令を受信するプログラム信号入力部１５５を有する。これに伴い、電磁接触器制御ユニット１は、パソコン３０１をはじめとする外部機器と接続して通信を行うためのＲＳ−２３２Ｃ伝送部１７を有する。
【００１７】
さらに制御部１５には、電磁接触器制御ユニット１に接続された電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３に関する情報、例えば後記する投入電流や保持電流の値を記憶し、或いはパソコン３０１やＰＬＣ２０１からの指令に応じた制御を行うためのプログラム情報などを記憶するためのメモリ部１６が取付けられている。もちろん、メモリ部１６は制御部１５に内蔵されていても良い。
このほかに制御部１５は、リレー１８〜２０を有するが、その動作については後記する。またダイオード２１〜２６は、励磁コイル１０１Ａ〜１０３Ａの励磁電流が急激に減少した際に発生する逆電流を阻止するための構成要素である。
【００１８】
電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３は、各々が励磁コイル１０１Ａ〜１０３Ａと切替えスイッチ１０１Ｂ〜１０３Ｂを有している。励磁コイル１０１Ａ〜１０３Ａは、各々が１つのコイルを有しており、前記したような投入時用と保持時用に別なコイルを備えたダブルコイル式のものとは異なっている。切替えスイッチ１０１Ｂ〜１０３Ｂは、目的とした装置に電力を供給し、或いは切断するための主接点のほか、後記するように、主接点と同期して動くことで主接点の投入完了を示す信号を生成する補助接点を有している。
【００１９】
次に、図１の電磁接触器の動作について説明する。
電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３を投入し、切替えスイッチ１０１Ｂ〜１０３ＢをＯＮ状態とする場合を述べる。もちろん、３個の切替えスイッチが同時にＯＮ状態となるのではなく、複数個を個別に制御することができる。
【００２０】
外部装置、例えばＰＬＣ２０１から制御部１５の制御信号入力部１５４に、電磁接触器接点ユニット１０１を投入するための投入指令信号が入力されたとする。
その投入指令信号を受けた制御部１５は、電磁接触器接点ユニット１０１を投入すべく、ＯＮ／ＯＦＦ制御部１５１から制御信号を発生し、電磁接触器制御ユニット１が有するリレー１８を投入する。もちろん、ＰＬＣ２０１からの投入指令が電磁接触器接点ユニット１０２に対するものであればリレー１９を、電磁接触器接点ユニット１０３に対するものであればリレー２０を投入する。またリレー１８〜２０は電磁力でＯＮ／ＯＦＦするリレースイッチに限らず、必要な電力をスイッチできるものであれば、いかなるスイッチでも良い。
【００２１】
リレー１８が投入されることにより、交流→直流変換部１１で直流に変換された電力はダイオード２１及び供給電圧調整部１２、リレー１８を介して、電磁接触器接点ユニット１０１へ供給される。
電磁接触器接点ユニット１０１においては、供給された直流電力により電磁接触器接点ユニット１０１が有する励磁コイル１０１Ａが励磁される。これにより、電磁接触器接点ユニット１０１の有する切替えスイッチ１０１Ｂにおいて、可動鉄心に連結された主回路可動接点が、固定鉄心に連結されたもう片方の主回路固定接点方向に移動して接触する。これにより、電磁接触器接点ユニット１０１は、例えば前記主回路固定接点に供給される電力（例えば電力会社が事業者や各家庭に供給する電力）を、例えば前記主回路可動接点に接続されたユーザの機器（例えば図示しないモータ等）へ電力供給するように機能する。
【００２２】
ここで電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３の切替えスイッチ１０１Ｂ〜１０３Ｂは、前記したように電力供給するための主接点（前記主回路固定接点と主回路可動接点を有する）とは別に、例えば主接点の動作と同期してスイッチする補助接点を有している。電磁接触器接点ユニット１０１の主接点の投入が完了した際、前記補助接点がこれに応じて投入完了信号を出力する。
前記補助接点が生成した投入完了信号は、電磁接触器制御ユニット１の制御部１５が有する切替えスイッチ状態入力部１５３へ入力され、これを介してＣＰＵ１５４に供給される。ＣＰＵ１５４は、これに基づき投入すべき電磁接触器接点ユニット１０１が投入されたことを認識する。
【００２３】
一方、電磁接触器は一般に、釈放状態から投入状態へ接点を移動する際に最もコイル励磁電力を必要とする。一例ではあるが、定格電流が１０Ａの電磁接触器の場合、投入時の必要電力が４５ＶＡ程度であるのに対し、投入完了後の保持時の必要電力は９ＶＡ程度である。また定格電流が１００Ａの場合は、投入時の必要電力は４９０ＶＡ程度であるのに対し、投入完了後の保持時の必要電力は５０ＶＡ程度である。
上記の事項に応じて、電磁接触器制御ユニット１の制御部１５は、投入すべき電磁接触器１０１が投入完了したことを受け、制御部１５の有する電圧調整制御部１５２から制御信号を出力し、例えばトランジスタ又はＦＥＴ（Field Effect Transistor）で構成される供給電圧調整部１２を制御し、電磁接触器接点ユニット１０１への供給電力を必要な値にまで低減する。
【００２４】
電磁接触器制御ユニット１に接続された電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３を投入し、また保持する際の供給電力は、次のようにして定められる。まずメモリ部１６には、予め電磁接触器接点ユニットの種類や機種に応じた投入電力や保持電力に関する仕様のデータテーブルを記憶させる。ユーザが外部に接続された例えばパソコン３０１を操作して、ＲＳ−２３２Ｃ伝送部１７とプログラム信号入力部１５５を介し、電磁接触器制御ユニット１に接続された電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３の種類や機種を、ＣＰＵ１５４に対して指定する。これに応じて、メモリ部１６から該当する電磁接触器接点ユニットの種類や機種における投入電力や保持電力に関するデータが読み出され、ＣＰＵ１５４に供給される。ＣＰＵ１５４はこのデータを電圧調整制御部１５２に供給する。該電圧調整制御部１５２は、供給されたデータに基づき供給電圧制御部１２〜１４を制御して、各励磁コイル１０１Ａ〜１０３Ａに対して仕様に応じた投入時及び保持時の電力を供給させる。
【００２５】
例えば、電磁接触器接点ユニット１０１の切替えスイッチ１０１Ｂの定格電流が１０Ａの場合、前記した例では、投入時は例えば４５ＶＡの電力を励磁コイル１０１Ａに供給する。切替えスイッチ１０１Ｂの主接点が投入完了したことを示す信号を、これと同期して動作する補助接点が生成する。生成された投入完了信号を切替えスイッチ状態入力部１５３が受けた後、ＣＰＵ１５６はメモリ部１６に記憶されたデータを参照し、これに基づき電圧調整制御部１５２は供給電圧制御部１２を制御して供給電力を調整する。例えば電磁接触器接点ユニット１０１の有する励磁コイル１０１Ａへの保持時の供給電圧を、投入時電圧の約２０％の値とすることで、供給電力を例えば９ＶＡに低減する。
【００２６】
電磁接触器制御ユニット１に接続された電磁接触器接点ユニット１０２、１０３も前記と同様に、各電磁接触器接点ユニット１０２、１０３の切替えスイッチ１０２Ｂ、１０３Ｂが出力する投入完了信号を元に、保持時においては供給電圧調整部１３、１４にて供給電力を投入時から変化させ、励磁コイル１０２Ａ、１０２Ｂへの供給電力を低減する。
【００２７】
次に、電磁接触器制御ユニット１の応用的な使用方法について説明する。
本ユニット１は、ＲＳ−２３２Ｃ伝送部１７を有しており、例えばパソコン３０１と接続して通信することができる。これにより、パソコン３０１におけるプログラミング等を例えば本ユニット１のメモリ部１６に記憶させることが可能となる。
【００２８】
例えば、本ユニット１に接続される電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３を順次投入したい場合には、電磁接触器接点ユニット１０１に投入指令を出すことにより、電磁接触器接点ユニット１０１が投入され、その投入完了信号を受けた本ユニット１は、電磁接触器接点ユニット１０１への供給電力を保持時の値まで低減すると共に、制御部１５のＯＮ／ＯＦＦ制御部１５１より例えばリレー１９を駆動し、電磁接触器接点ユニット１０２を投入する。本ユニット１より電力供給を受けて電磁接触器接点ユニット１０２は投入され、その投入完了信号を受けた本ユニット１は、電磁接触器接点ユニット１０２への供給電力を保持時の値まで低減すると共に、制御部１５のＯＮ／ＯＦＦ制御部１５１より例えばリレー２０を駆動し、電磁接触器接点ユニット１０３を投入する。電磁接触器接点ユニット１０３にも同様の投入動作が行われ、さらに保持される。
従来は外部でシーケンスを組み、若しくは例えばＰＬＣ２０１でプログラムを組んで対応していたことが、本ユニット１の内部で全て可能となる。
【００２９】
また、本ユニット１に接続された電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３の全てのインターロックを取る場合には、電磁接触器接点ユニット１０１〜１０３から出力される投入完了信号が１つでもＯＮ状態の際は、他の電磁接触器接点ユニットへの投入信号が入力されても電磁接触器接点ユニットへの投入処理は行わないような処理をすることができる。
また、高頻度にて電磁接触器を投入し、また釈放処理を行う場合には、保持時間が短く、電磁接触器接点ユニットへの供給電力低減効果が少ないこともある。このような場合には、ＣＰＵ１５４は各電磁接触器接点ユニットが出力する投入完了信号を無視し、各電磁接触器接点ユニットへの保持時の供給電力低減処理を行わないようにすることができる。
【００３０】
以上説明したように本発明の実施例においては、複数台分の電磁接触器接点ユニットの制御機能を集合化した制御部を備えた電磁接触器制御ユニットを備える。また従来は複数の電磁接触器毎に有していた交流→直流変換部を電磁接触器から分離し、複数台分の電磁接触器接点ユニットの励磁電力と前記制御部への動作電力を供給する交流→直流変換部を前記電磁接触器制御ユニットに備える。前記交流→直流変換部を一本化することで、消費電力を低減できる。
【００３１】
また、電磁接触器接点ユニットの接点状態を補助接点で検出し、電磁接触器接点ユニットの励磁コイルへの供給電力を切替えることで、特に保持時の消費電力を低減できる。また励磁コイルにおいて、投入コイルと保持コイルを分けずに共用化することで小型化と低価格化を推進できる。また、双方のコイル間の絶縁を考慮する必要がないために、信頼性を向上することができる。
さらには、コイル励磁電力の切替えを行う制御信号入力部からの入力を前記電磁接触器制御ユニットに供給し、その制御部が励磁電力の供給制御を行うことにより、例えば制御用リレーを不要化したうえでＰＬＣからの直接制御をすることができる。これにより低価格化と消費電力の低減を推進できるなどの効果がある。
【００３２】
以上述べた実施形態は一例であって、本発明の趣旨に基づく多くの変形例を考えることができる。いずれも本発明の範疇にある。
【符号の説明】
【００３３】
１：電磁接触器制御ユニット、２：交流電源、１１：交流→直流変換部、１２〜１４：供給電圧調整部、１５：制御部、１６：メモリ部、１７：ＲＳ−２３２Ｃ伝送部、１８〜２０：リレー、１０１〜１０３：電磁接触器接点ユニット、２０１：ＰＬＣ、３０１：パソコン。
【図１】
2011129268.tif 000003