特許7323878IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

電流開閉装置に関し、特に、制御電源でコイルを励磁して金属接点を機械駆動してオン/オフする電磁接触器と、これと並列に接続された半導体スイッチ回路とを備えて、制御電源の投入から金属接点での通電までの時間遅れを補償し、かつ、金属接点におけるチャタリングの発生による金属接点の溶着を防止することを可能にした電流開閉装置

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】電磁接触器を用いた電流開閉装置における制御遅れ(タイムラグの発生)とチャタリングの問題を解決する。
【解決手段】電磁接触器の金属接点2に、2個の半導体スイッチング素子を逆直列接続した双方向半導体スイッチ7を並列に接続して、その制御端子(ゲート)を絶縁ゲート駆動回路(フォトボル)8で絶縁駆動するが、導通開始は、金属接点2の駆動コイル3の電圧によりゲートをオンにして金属接点2の閉極より先に通電を開始して、金属接点2のチャタリングによる溶着を防ぎ、連続通電は金属接点2にて行うが、回路遮断時は、双方向半導体スイッチ7のゲートをオンした状態で金属接点2を開極して、金属接点間の電圧をアーク発生電圧より低くして電流を双方向半導体スイッチ7に転流した後に、双方向半導体スイッチ7のゲートをオフにして遮断する。
【選択図】 図1

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

特許文献1に開示されているチャタリング防止装置は、マグネットスイッチの主接点の開状態又は閉状態の維持時間に基づいて、前記接点のチャタリングの発生を検出するチャタリング検出手段を設け、チャタリングが発生したと判定した場合は、電磁コイルへの励磁電流を遮断するものである。しかし、これはチャタリング検出手段を別に設ける必要があり、その分回路が複雑になる。 また、チャタリング防止又は制御遅れの問題を解決することを目的とするものではないが、電磁接触器の主接点と並列に半導体スイッチを接続したハイブリッドスイッチが提案されている(特許文献2参照)。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明は、双方向直流電源又は交流電源と負荷との間に挿入されて使用される電流開閉装置に関し、本発明の目的は、駆動コイルと該駆動コイルへの制御電源の投入により電磁石の力により開閉動作を行う金属接点を備えた電磁接触器と、金属接点と並列に接続される逆直列接続した2個の半導体スイッチング素子から成る双方向半導体スイッチと、各半導体スイッチング素子の制御端子にオン/オフのための制御電圧を供給する・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明に係る電流開閉装置によれば、電流投入時は、金属接点の閉極よりも先に双方向半導体スイッチがオンするので、負荷に対する電流投入遅れの問題は解消され、また、金属接点の閉極時に「バウンド」又は「擦れ(すれ)」が発生したとしても、電流はほとんど半導体スイッチの方に流れており、また、アーク発生に必要な電圧(10V以上)がないので、アークも発生せず、金属接点の溶着もない。この結果、金属接点のチャタリングの問題は解消される。

また、負荷電流の遮断時においては、金属接点に並列接続された双方向半導体スイッチがオンの状態のまま金属接点が開極を開始するので、電流によるアークが発生しても、アーク電圧(約10V) によって、電流は並列の双方向半導体スイッチに短時間、数μsで転流してアークは消滅する。その後、金属接点の開極が完了し、ギャップ長の耐電圧が十分になった後に双方向半導体スイッチを瞬時にオフするように、双方向半導体スイッチのオフまでの時間を遅延させることができる。

この特許の権利範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 本発明に係る電流開閉装置の第一の実施形態を示すブロック図である。
【図2】 本発明に係る電流開閉装置の制御部の回路構成の実施例を示す図である。
【図3】 図2に示す「遅延タイマー回路」の一つの実施例を示す図である。
【図4】 制御部における制御シーケンスの概略を示す図である。
【図5】 本発明に係る電流開閉装置の第二の実施形態を示すブロック図である。
【図6】 本発明に係る電流開閉装置の第三の実施形態を示すブロック図である。
【図7】 本発明に係る電流開閉装置の第四の実施形態を示すブロック図である。

代表図 図1本件の代表的な図

1(双方向)直流電源又は交流電源 2 金属接点(主接点) 2’補助接点 3 駆動コイル 4 負荷 5 駆動コイル端子 6 ハイブリッド化ユニット 7 双方向半導体スイッチ(MOSFET) 8 絶縁ゲート駆動回路(フォトボル) 9 制御部 10 制御スイッチ 11 ダイオードブリッジ 12 直列ダイオード

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