(57)【要約】【課題】電磁接触器の電源入力端に電力を供給する入力電源の状態をリアルタイムに感知する機能を備えた電磁接触器、及びそれを遠隔で監視する電磁接触器監視システムを提供する。【解決手段】電磁接触器は、電磁接触器に電力を供給する入力電源１００の入力電圧に基づいて入力電源１００の状態を判断し、入力電源１００の状態を表示する状態監視ユニット３００を含む。電磁接触器の電源入力端に電力を供給する入力電源の状態をリアルタイムに感知して表示し、また、入力電源に異常が発生して低電圧又は過電圧が発生するとこれをリアルタイムに感知してユーザなどに通知することにより、ユーザなどが遠距離でモニタできるようにする。さらに、電磁接触器にチャタリングが発生して負荷が焼損することを防止し、過電圧により電磁接触器のコイルが焼損することを防止することができ、工場管理システムにおいて発生し得る損失を最小限に抑えることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電力を供給又は遮断する電磁接触器において、
前記電磁接触器に電力を供給する入力電源の入力電圧に基づいて前記入力電源の状態を判断し、前記入力電源の状態を表示する状態監視ユニットを含む、電磁接触器。
【請求項２】
前記入力電源に接続されて前記入力電源から前記入力電圧が供給され、電磁コイルを備え、導通状態と遮断状態を繰り返して負荷に電力を供給する電磁開閉ユニットをさらに含む、請求項１に記載の電磁接触器。
【請求項３】
前記状態監視ユニットは、
前記入力電源に接続されて前記入力電圧を検出する入力電圧検出部と、
前記検出された入力電圧を予め設定された少なくとも１つの基準電圧と比較し、比較結果に基づいて前記入力電源の状態を出力する比較部と、
前記比較部から出力された前記入力電源の状態を表示する状態表示部と、
を含む、請求項１又は２に記載の電磁接触器。
【請求項４】
前記入力電源の状態を状態信号に変換して外部装置に出力する信号出力ユニットをさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁接触器。
【請求項５】
前記状態監視ユニットは、過電圧、定格電圧、低電圧のいずれか１つの前記入力電源の状態を表示する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電磁接触器。
【請求項６】
前記状態監視ユニットは、
前記入力電圧が過電圧である場合、前記入力電圧に含まれるサージを吸収するサージ吸収部と、
前記入力電圧を整流して定電圧を出力する定電圧回路部と、
をさらに含む、請求項３〜５のいずれか一項に記載の電磁接触器。
【請求項７】
前記状態監視ユニットは、
前記入力電源の状態を保存する状態保存部をさらに含む、請求項３〜６のいずれか一項に記載の電磁接触器。
【請求項８】
導通状態と遮断状態を繰り返して負荷に電力を供給する電磁接触器と、
前記電磁接触器と有無線通信手段を介して接続され、前記電磁接触器に電源を供給する入力電源の状態を受信して表示する端末機とを含み、
前記電磁接触器は、
前記入力電源に接続されて前記入力電源から前記入力電圧が供給され、電磁コイルを備える電磁開閉ユニットと、
前記入力電源の状態を判断し、前記入力電源の状態を表示する状態監視ユニットと、
を含む、電磁接触器監視システム。
【請求項９】
前記電磁接触器は、
前記入力電源の状態を出力する信号出力ユニットをさらに含む、請求項８に記載の電磁接触器監視システム。
【請求項１０】
前記状態監視ユニットは、
前記入力電源に接続されて前記入力電圧を検出する入力電圧検出部と、
前記検出された入力電圧を予め設定された少なくとも１つの基準電圧と比較し、比較結果に基づいて前記入力電源の状態を出力する比較部と、
前記比較部から出力された前記入力電源の状態を表示する状態表示部と、
を含む、請求項８又は９に記載の電磁接触器監視システム。
【請求項１１】
前記状態監視ユニットは、
前記入力電圧が過電圧である場合、前記入力電圧に含まれるサージを吸収するサージ吸収部と、
前記入力電圧を整流して定電圧を出力する定電圧回路部と、
をさらに含む、請求項１０に記載の電磁接触器監視システム。
【請求項１２】
前記状態監視ユニットは、
前記入力電源の状態を保存する状態保存部をさらに含む、請求項１０又は１１に記載の電磁接触器監視システム。
【請求項１３】
前記状態監視ユニットは、過電圧、定格電圧、低電圧のいずれか１つの前記入力電源の状態を表示する、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の電磁接触器監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁接触器（Magnetic Contactor）の電源入力端に電力を供給する入力電源の状態をリアルタイムに感知する機能を備えた電磁接触器、及びそれを遠隔で監視する電磁接触器監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁接触器は、工場自動化システムを構成する要素の機器のうち、負荷に対する電力の供給及び遮断を行う装置の１つである。電磁接触器は、電源の開閉によりモータを制御する装置である。電磁接触器は、電磁石の原理を利用する機器であって、電磁接触器に操作電源が供給されるか遮断されるかによって、すなわち開閉信号によって、負荷回路への主電源の供給及び遮断を実現する。つまり、電磁接触器は、開閉器の構成要素の１つである電磁石コイルが励磁されるか否かによって、負荷に対する電力の供給及び遮断を行う。
【０００３】
図１１は一般的な電磁接触器の構成を示すブロック図である。図中、符号１０は入力電源である。入力電源１０には直流又は交流が入力される。サージ吸収部２１は、入力電源１０に含まれるサージ電圧を吸収して除去する。ノイズフィルタ回路部２２は、サージ吸収部２１でサージ電圧が除去された電源に含まれるノイズを除去する。整流回路部２３は、ノイズフィルタ回路部２２から出力される電源を整流して直流電源に変換する。符号２５は電磁石コイルであり、必要に応じて、電磁接触器は電磁石コイルのみを備えてもよい。符号２４は放電回路部である。電磁石コイル２５と放電回路部２４とは並列接続され、その並列接続された一端子は整流回路部２３の出力端子に接続される。パルス幅変調部２７は、スイッチング信号として所定の幅を有するパルス信号を発生する。スイッチング部２６は、トランジスタＦＥＴ１のゲートには、パルス幅変調部２７の出力端子及び電磁石コイル２５に流れる電流を検出するための接地抵抗Ｒ１が接続され、トランジスタＦＥＴ１のドレインには、並列接続された電磁石コイル２５及び放電回路部２４の他端子が接続される。このような構成を有する電磁接触器は、入力電源１０に電圧が入力されると、その入力される電圧から、サージ吸収部２１がサージ電圧を吸収し、ノイズフィルタ回路部２２がノイズをフィルタリングして除去し、整流回路部２３が整流して直流電圧を出力する。ここで、入力電源１０に入力される電圧が直流電圧である場合、整流回路部２３を備えなくてもよい。この状態で電力を供給すると、パルス幅変調部２７は所定の幅を有するパルス信号を発生し、発生したパルス信号はスイッチング部２６のトランジスタＦＥＴ１のゲートに供給される。すると、トランジスタＦＥＴ１は、パルス幅変調部２７から出力されたパルス信号によって導通状態及び遮断状態を繰り返す。トランジスタＦＥＴ１が導通状態である場合は、整流回路部２３の出力電力が電磁石コイル２５及びトランジスタＦＥＴ１を介して接地に流れる。そして、トランジスタＦＥＴ１が遮断状態である場合は、トランジスタＦＥＴ１が導通状態である際に電磁石コイル２５に蓄積されていた電力が放電回路部２４を介して流れる。これにより、電磁石コイル１１２は励磁状態を維持し続け、従って、電磁接触器は閉路状態を維持し続けて負荷に電力を供給する。
【０００４】
電磁接触器を動作させるためには、初期には電磁石コイル２５に突入電流（inrush current）を供給して可動コアを動作させなければならない。可動コアが固定コアに接触すると、電磁石コイル２５に突入電流に比べて非常に小さい保持電流（holding current）を供給するだけで動作状態が保持される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、電磁接触器の電磁石コイルに突入電流が供給される時点で電磁接触器の動作電力の容量不足、起動負荷による電圧変動、落雷などが発生すると、瞬時電圧低下又は過電圧の流入（サージ）が発生することがある。このような現象により、電磁接触器の電圧が電磁接触器の動作電圧に満たないことがあり、電磁石コイルに突入電流が流れ続けて電磁石コイルの絶縁が破壊されて焼損したりチャタリングが発生して負荷が焼損するという問題があった。過電圧が流入し続けると、電磁石コイルに流れる電流の増加により絶縁破壊されるので、工場自動化システムに莫大な損失を与えるという問題があった。
【０００６】
本発明は、電磁接触器の電源入力端に電力を供給する入力電源の状態をリアルタイムに感知して表示することのできる電磁接触器を提供することを一目的とする。
【０００７】
本発明は、入力電源の状態を感知し、かつ入力電源の状態を遠隔で監視することができるようにした電磁接触器及び電磁接触器監視システムを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明による電磁接触器は、入力電源に接続されて前記入力電源から入力電圧が供給され、電磁コイルを備え、導通状態と遮断状態を繰り返して負荷に電力を供給する電磁開閉ユニットと、前記入力電圧に基づいて前記入力電源の状態を判断し、前記入力電源の状態を表示する状態監視ユニットとを含む。
【０００９】
本発明による電磁接触器において、前記状態監視ユニットは、前記入力電源に接続されて前記入力電圧を検出する入力電圧検出部と、前記検出された入力電圧を予め設定された少なくとも１つの基準電圧と比較し、比較結果に基づいて前記入力電源の状態を出力する比較部と、前記比較部から出力された前記入力電源の状態を表示する状態表示部とを含む。
【００１０】
本発明による電磁接触器は、前記入力電源の状態を状態信号に変換して外部装置に出力する信号出力ユニットをさらに含む。
【００１１】
本発明による電磁接触器において、前記状態監視ユニットは、過電圧、定格電圧、低電圧のいずれか１つの前記入力電源の状態を表示する。
【００１２】
本発明による電磁接触器において、前記状態監視ユニットは、前記入力電圧が過電圧である場合、前記入力電圧に含まれるサージを吸収するサージ吸収部と、前記入力電圧を整流して定電圧を出力する定電圧回路部とをさらに含む。
【００１３】
本発明による電磁接触器において、前記状態監視ユニットは、前記入力電源の状態を保存する状態保存部をさらに含む。
【００１４】
上記目的を達成するための本発明による電磁接触器監視システムは、導通状態と遮断状態を繰り返して負荷に電力を供給する電磁接触器と、前記電磁接触器と有無線通信手段を介して接続され、前記電磁接触器に電源を供給する入力電源の状態を受信して表示する端末機とを含む。ここで、前記電磁接触器は、前記入力電源に接続されて前記入力電源から前記入力電圧が供給され、電磁コイルを備える電磁開閉ユニットと、前記入力電源の状態を判断し、前記入力電源の状態を表示する状態監視ユニットと、前記入力電源の状態を出力する信号出力ユニットとを含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電磁接触器の電源入力端に電力を供給する入力電源の状態をリアルタイムに感知して表示することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、入力電源に異常が発生して低電圧又は過電圧が発生するとこれをリアルタイムに感知してユーザなどに通知することにより、ユーザなどが遠距離でモニタできるようにする。
【００１７】
さらに、本発明によれば、電磁接触器にチャタリングが発生して負荷が焼損することを防止し、過電圧により電磁接触器のコイルが焼損することを防止することができ、工場管理システムにおいて発生し得る損失を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態による電磁接触器の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による電磁接触器の状態表示部を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態による電磁接触器の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態による電磁接触器の構成の他の例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態による電磁接触器の構成のさらに他の例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態による電磁接触器の入力電圧検出部を示す回路図である。
【図７】本発明の実施形態による電磁接触器の比較部の一例を示す回路図である。
【図８】本発明の実施形態による電磁接触器の比較部の他の例を示す回路図である。
【図９】本発明の実施形態による電磁接触器の状態表示部の一例を示す回路図である。
【図１０】本発明の一実施形態による電磁接触器監視システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】一般的な電磁接触器の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明による電磁接触器及び電磁接触器監視システムの好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１０に示すように、本発明の一実施形態による電磁接触器監視システムは、電磁接触器と端末機５００とを含む。電磁接触器は、導通状態と遮断状態を繰り返して負荷に電力を供給する。端末機５００は、電磁接触器と有無線通信手段を介して接続され、電磁接触器に電源を供給する入力電源の状態を受信して表示する。
【００２１】
端末機５００は、有線通信手段で接続されるディスプレイ装置、例えばＬＣＤ、ＬＥＤなどや、スピーカなどでもよい。また、端末機５００は、無線通信手段で接続される移動通信端末機、例えば携帯電話、ＰＤＡ、スマートフォンなどや、ディスプレイ装置などでもよい。
【００２２】
図１〜図３に示すように、本発明の実施形態による電磁接触器は、電磁開閉ユニット２００と状態監視ユニット３００とを含む。電磁開閉ユニット２００は、入力電源１００に接続されて入力電源１００から入力電圧が供給され、電磁コイル２２０を備え、導通状態と遮断状態を繰り返して負荷に電力を供給する。状態監視ユニット３００は、入力電圧に基づいて入力電源１００の状態を判断し、入力電源１００の状態を表示する。
【００２３】
図３に示すように、電磁開閉ユニット２００は、電磁制御部２１０と電磁コイル２２０とを含む。電磁開閉ユニット２００は、電磁コイル２２０の単一構造で構成してもよい。
【００２４】
電磁制御部２１０は、入力電源１００に含まれるサージ電圧を吸収して除去するサージ吸収部と、サージ電圧が除去された電源に含まれるノイズを除去するノイズフィルタ回路部と、ノイズフィルタ回路部から出力される電源を整流して直流電源に変換する整流回路部とを含んでもよい。
【００２５】
電磁制御部２１０は、電磁コイル２２０に並列接続され、その並列接続された一端子は整流回路部の出力端子に接続される放電回路部をさらに含んでもよい。電磁制御部２１０は、スイッチング信号として所定の幅を有するパルス信号を発生するパルス幅変調部をさらに含んでもよい。トランジスタのゲートには、パルス幅変調部の出力端子及び電磁コイル２２０に流れる電流を検出するための接地抵抗が接続され、トランジスタのドレインには、並列接続された電磁コイル２２０及び放電回路部の他端子が接続される。
【００２６】
状態監視ユニット３００は、入力電源１００に接続されて入力電圧を検出する入力電圧検出部３３０と、検出された入力電圧を予め設定された少なくとも１つの基準電圧と比較し、比較結果に基づいて入力電源１００の状態を出力する比較部３４０と、比較部３４０から出力された入力電源１００の状態を表示する状態表示部３５０とを含む。
【００２７】
図３〜図５に示すように、状態監視ユニット３００は、入力電圧が過電圧である場合、前記入力電圧に含まれるサージを吸収するサージ吸収部３１０と、入力電圧を整流して定電圧を出力する定電圧回路部３２０とをさらに含む。
【００２８】
サージ吸収部３１０は、過電圧から内部の電子部品を保護する。定電圧回路部３２０は、入力電源１００に入力された直流電圧又は交流電圧を整流して一定の定電圧を出力する。
【００２９】
図６に示すように、入力電圧検出部３３０は、整流用ダイオードＤ３３１、Ｄ３３２と、整流用ダイオードＤ３３１、Ｄ３３２により交流電圧が交互に整流されて出力された直流電圧を低い電圧レベルに変換する抵抗分圧回路Ｒ３３１、Ｒ３３２と、リップル電圧を低減するための平滑用コンデンサＣ３３１と、過電圧による内部の電子部品の焼損を防止するためのダイオードＤ３３３とから構成される。入力電圧検出部３３０により検出された入力電圧検出信号は、比較部３４０の入力信号として用いられる。
【００３０】
図７に示すように、比較部３４０は、抵抗分圧回路Ｒ３４１、Ｒ３４２で構成された基準電圧部及び比較器と、ヒステリシス特性を有する抵抗Ｒ３４３とを含む。図８の場合も、比較部３４０は同一の抵抗Ｒ３４４〜Ｒ３４６を含む。このような構成は、それぞれ低電圧、定格電圧及び過電圧のいずれが流入するかを比較して判断し、状態表示部３５０に出力する。
【００３１】
状態表示部３５０は、比較部３４０から出力された電圧信号Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｖｄ３が入力されると出力手段によりその状態を表示する。状態表示部３５０は、例えば図９に示すように、複数の発光ダイオード３５１、３５２、３５３で構成され、ユーザなどに入力電源１００の状態を異なる色で通知する。
【００３２】
図４に示すように、電磁接触器は、入力電源１００の状態を状態信号に変換して外部装置に出力する信号出力ユニット４００をさらに含む。ここで、外部装置は、電磁接触器監視システムにおける端末機でもよい。
【００３３】
信号出力ユニット４００は、通信モジュールを備え、状態表示部３５０の発光ダイオード３５１、３５２、３５３に出力される電圧信号Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｖｄ３を遠距離の端末機に送信する。ここで、信号出力ユニット４００と端末機とは、有無線通信手段を介して接続されて信号を送受信する。
【００３４】
図５に示すように、状態監視ユニット３００は、入力電源１００の状態を保存する状態保存部３６０をさらに含む。すなわち、本発明による電磁接触器は、状態表示部３５０により入力電源１００の状態を表示したり、信号出力ユニット４００により遠距離のユーザなどに通知し、それと共に又は独立して、その状態を保存して後で保存されたデータを利用できるようにする。
【００３５】
以上のように、本発明の実施形態による電磁接触器及び電磁接触器監視システムにおいては、電磁接触器の電源入力端に電力を供給する入力電源の状態をリアルタイムに感知して表示し、また、入力電源に異常が発生して低電圧又は過電圧が発生するとこれをリアルタイムに感知してユーザなどに通知することにより、ユーザなどが遠距離でモニタできるようにする。さらに、電磁接触器にチャタリングが発生して負荷が焼損することを防止し、過電圧により電磁接触器のコイルが焼損することを防止することができ、工場管理システムにおいて発生し得る損失を最小限に抑えることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１００    入力電源
２００    電磁開閉ユニット
２１０    電磁制御部
２２０    電磁コイル
３００    状態監視ユニット
３１０    サージ吸収部
３２０    定電圧回路部
３３０    入力電圧検出部
３４０    比較部
３５０    状態表示部
３６０    状態保存部
４００    信号出力ユニット
５００    端末機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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