電気機械的自動切り換えスイッチのための電圧低減解決法
【課題】 電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）のドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路を提供する。
【解決手段】 この自動切り換えスイッチは、第１の入力と、第１の入力に接続された第１のコイルと、第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点と、を含む。回路は、第１の常時開補助接点と接続するように適合された第１の抵抗器と、第１の抵抗器に接続された一次巻線と第１のコイルに接続するように適合された二次巻線とを有する第１の変圧器と、を含む。第１の常時開補助接点が閉じた場合に、第１のコイルの両端の動作電圧が、二次巻線の両端の二次電圧によって比例量だけ低下する。
【解決手段】 この自動切り換えスイッチは、第１の入力と、第１の入力に接続された第１のコイルと、第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点と、を含む。回路は、第１の常時開補助接点と接続するように適合された第１の抵抗器と、第１の抵抗器に接続された一次巻線と第１のコイルに接続するように適合された二次巻線とを有する第１の変圧器と、を含む。第１の常時開補助接点が閉じた場合に、第１のコイルの両端の動作電圧が、二次巻線の両端の二次電圧によって比例量だけ低下する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、電子デバイスに電力を供給するための機構に関し、更に具体的には、限定ではないが、電圧低減（brownout）状況に対処するための機構を有する完全電気機械的自動切り換えスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
切り換えスイッチは、一次電源から二次または三次電源への切り換えを可能とするもので、一部の電力分配システムにおいて用いられる。切り換えスイッチは、公共のソースからのバックアップ電力を提供するために非常用発電機を用いる場合に見られる。切り換えスイッチは、公共の電力から非常用発電機電力への切り換えを可能とする。このスイッチは、手動スイッチ、自動スイッチ、またはそれら双方の組み合わせである。停電の間、切り換えスイッチは、公共の線から非常用回路を分離して、公共電力会社に逆給電することなく、発電機の効率的な動作を可能とする。自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）は、２つの交流（ＡＣ）線ソースの１つ、通常は２つのソースのうち良い方を、自動的に電気的負荷に接続する切り換えスイッチのタイプである。
【０００３】
実質的に全ての電力環境において、「電圧低減」、すなわち通常よりも低い電圧が負荷に供給されるという状況が生じる場合がある。ＡＴＳデバイスは通常、この状況に対処するために、マイクロコントローラ・ベースの「スマートな」電子制御回路を用いる。しかしながら、マイクロコントローラのサポートには、電圧センサ、信号処理機器、電力供給、コイル駆動回路、および制御ファームウェアが必要である。こういった追加の要求によって、システム・コストおよび複雑さが増し、いくつかの潜在的な故障点が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のことに鑑み、電圧低減状況に対処し、適正に機能し続け、更にシステム・コスト、複雑さ、および故障点を低減する自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）設計に対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従って、一実施形態において、一例としてのみ、電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）のドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路を提供する。この自動切り換えスイッチは、第１の入力と、第１の入力に接続された第１のコイルと、第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点と、を含む。回路は、第１の常時開補助接点と接続するように適合された第１の抵抗器と、第１の抵抗器に接続された一次巻線と第１のコイルに接続するように適合された二次巻線とを有する第１の変圧器と、を含む。第１の常時開補助接点が閉じた場合に、第１のコイルの両端の動作電圧が、二次巻線の両端の二次電圧によって比例量だけ低下する。
【０００６】
更に別の実施形態において、一例としてのみ、ドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路を有する電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）を提供する。このＡＴＳは第１の入力を含む。第１の入力に第１のコイルが接続されている。第１の常時開補助接点が第１のコイルと磁気的に連通している。第１の常時開補助接点に第１の抵抗器が接続されている。第１の変圧器は、第１の抵抗器に接続された一次巻線と、第１のコイルに接続された二次巻線と、を有する。第１の常時開補助接点が閉じた場合に、第１のコイルの両端の動作電圧が比例量だけ低下する。
【０００７】
更に別の実施形態において、一例としてのみ、電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）のドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路を製造する方法を提供する。この自動切り換えスイッチは、第１の入力と、第１の入力に接続された第１のコイルと、第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点と、を含む。この回路製造方法は、第１の常時開補助接点と接続するように適合された第１の抵抗器を用意することと、第１の抵抗器に接続された一次巻線と第１のコイルに接続するように適合された二次巻線とを有する第１の変圧器を用意することと、を含む。第１の常時開補助接点が閉じた場合に、第１のコイルの両端の動作電圧が、二次巻線の両端の二次電圧によって比例量だけ低下する。
【０００８】
更に別の実施形態において、一例としてのみ、ドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路を有する電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）を製造する方法を提供する。この方法は、第１の入力を用意することと、第１の入力に接続された第１のコイルを用意することと、第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点を用意することと、第１の常時開補助接点に接続された第１の抵抗器を用意することと、第１の抵抗器に接続された一次巻線と第１のコイルに接続された二次巻線とを有する第１の変圧器を用意することと、を含む。第１の常時開補助接点が閉じた場合に、第１のコイルの両端の動作電圧が比例量だけ低下する。
【０００９】
本発明の利点を容易に理解するために、添付図面に示す特定の実施形態を参照して、先に簡単に述べた本発明の更に詳細な説明を行う。これらの図面は本発明の典型的な実施形態を示すだけであり、従ってその範囲を限定するとは考えられないことを理解した上で、添付図面を用いて更に具体的かつ詳細に本発明について記載し説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電圧低減状況に対処するための変圧器回路を有する自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）の典型的な部分の概略図である。
【図２】定格電圧のパーセンテージ対電圧低減範囲の入力電圧を比較する例示的なグラフである。
【図３】ＡＴＳの追加の典型的な部分の概略図であり、２つの交差接続された入力、２つのリレー、および２つの接続された変圧器回路を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
前述のように、自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）は、２つの交流（ＡＣ）線ソースの１つ、通常は２つのソースのうち良い方を、負荷に接続するデバイスである。電気機械的ＡＴＳは一般的に２つの接触器から成り、各々はコイルによって作動される。接触器は、高電力ＡＣまたはＤＣ電流を切り換えるように定められたタイプのリレーである。
【００１２】
前述のように、電圧低減は、地域の公共電力会社または発電機器によって正常よりも低い電力線電圧が供給されている状況である。この状況は、短期間（数分から数時間）または長期間（半日もしくはそれ以上）となる場合がある。一般的に、電力線電圧低下が正常の１０％よりも大きいと、電圧低減と考えられる。多くの場合、電圧低減状況の間は、電子機器は機能することが期待できない。
【００１３】
接触器が電気回路を閉じるまたは生成することを保証するためには、接触器コイル電圧は、典型的に定格電圧の８５％まで上昇しなければならない。これは、接触器仕様において「ピックアップ（上昇）電圧（pickup voltage）」と称される。接触器に通電した後、接触器が電気回路を開くまたは切断することを保証するためには、電圧は典型的に定格電圧の６０％まで降下しなければならない。これは、接触器仕様において「ドロップアウト（下降）電圧（drop-out voltage）」と称される。
【００１４】
電圧低減の間、電圧は許容範囲外に下がるが、接触器コイルのドロップアウト閾値に達するほどの低さではない。電圧低減のままである限り、接触器はドロップアウトしない。ＡＴＳにおいては、たとえ他のＡＣ線ソースが許容範囲内にあるとしても、接触器はこのソースへの切り換えを行わない。この問題に対する従来の解決策は、前述のように、電圧低減電圧範囲において切り換えを電子的に制御することであった。これには、接触器コイルを駆動するためのスマートな電子制御回路が必要である。これは、いかなる線電圧でも反復可能な動作を提供するが、より複雑な解決策である。最も一般的な解決策は、低電圧ＤＣコイルを駆動するためのマイクロコントローラ・ベースのまたは他のスマートな電子制御回路を用いることである。マイクロコントローラのサポートには、電圧センサ、信号処理、電力供給、コイル駆動トランジスタ、および制御ファームウェアが必要である。この解決策は、実施が非常に複雑である。この複雑さのためにコストが増し、信頼性が低下する。
【００１５】
従来の解決策とは異なり、例示する実施形態は、あらゆる標準的な接触器のドロップアウト電圧を電圧低減範囲まで動的かつ自動的に上昇させて、ＡＴＳが他のＡＣ線に接続を切り換えることを可能とする。以下に例示する実施形態は、電圧低減状況に対処するための統合機能を有する完全電子機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）を実施する。この機能は、以下で述べるように、常時開（Ｎ．Ｏ）補助接点および接触器コイル端子に接続された絶縁形トランス（isolation transformer）または単巻変圧器回路によって提供される。変圧器回路は、比例量だけ変圧器の二次巻線の両端の電圧によって接触器コイルの両端の動作電圧を低下させるように動作する。これによって、接触器のドロップアウト電圧を電圧低減範囲内まで有効に上昇させる。例示する実施形態は、コストが低く故障点が少ない簡単な完全電子機械的解決策を提供し、このため信頼性および反復性が増す。
【００１６】
例示する実施形態は、駆動コイルの指定されたドロップアウト閾値よりも高いＡＣ線電圧でＡＴＳ接触器の切り換えを可能とする。ドロップアウト電圧は上昇するが、同時にピックアップ電圧は不変であり、上昇ピックアップ電圧と下降ドロップアウト電圧との間のヒステリシスは維持される。
【００１７】
図１に移ると、ＡＴＳの典型的な部分１０が図示されている。部分１０は、リレー１４に入力電圧を供給するＡＣ入力１２を含む。リレー１４は、全波または半波整流（整流器）等の整流を表すダイオード１６を含む。また、リレー１４は、常時開補助（ＡＵＸ）接点（スイッチ）２０と磁気的に連通している接触器コイル１８を含む。当業者には認められるように、接触器コイル１８に通電すると常時開接点２０は閉じる。図示のように、ＡＣ入力１２は、ダイオード１６および接点２０の端子の双方に接続されている。
【００１８】
変圧器回路は、接触器コイル１８および接点２０に接続するように図示されている。図示する実施形態において、変圧器回路は、２つの抵抗器２２および３２ならびに変圧器２４（ここでは理想的な変圧器として表す）を含む。一次側には、変圧器２４の一次巻線２６と接点２０の端子との間に抵抗器２２が接続されている。また、一次巻線２６は接地３０に接続されている。二次側には、抵抗器３２と並列に二次巻線２８が結合されている。接触器コイル１８の負側は、ノード３４において抵抗器３２および二次巻線２８に接続されている。また、抵抗器３２は図示のように接地３０に接続されている。これらの抵抗器は、変圧器巻線の物理的なコンポーネントまたは固有の抵抗とすることができる。
【００１９】
接触器コイル１８の電気が切られた場合、常時開補助接点２０は開き、変圧器２４の一次側に電流は流れない。完全ＡＣ入力電圧が接触器コイル１８に印加され、変圧器２４の二次側に小さいＩＲ（電圧）降下がマイナスされる。コイルに通電し、接触器がピックアップした後、常時開補助接点２０は閉じる。ここで、コイルの電圧は変圧器誘導二次電圧だけ低下する。これによって、接触器は電圧低減電圧範囲にドロップアウトすることができ、ＡＴＳは他の入力線に切り換わることができる。
【００２０】
当業者には認められるように、変圧器二次電圧は選択的に変動させることができ、これによってコイルの電圧低下量を変動させる。例えば、一次巻線または二次巻線あるいはその両方の数を変動させて降圧比を変えることができる。
【００２１】
以下の例を考える。４：１の比を有する降圧変圧器２４を実施する。この場合、入力１２におけるＡＣ入力が定格電圧の７９．９％に落ちただけである場合に、コイル１８の両端の電圧は６０％保証ドロップアウト電圧に達する。図２は、図示する電圧低減範囲において、かかる結果をグラフで示す。Ｙ軸に沿って定格電圧のパーセンテージを示し、Ｘ軸に沿って経過時間を示す。線５２はＡＣ入力電圧を表し、時間が経つにつれて定格電圧の１００％から低下する。点線５０は定格電圧の７９．９％を表し、点線５４は前述の定格電圧閾値の６０％を表す。点線５４と点線５０との間の領域は、典型的な電圧低減電圧範囲を表す。時間ｔ１（点線５３によって表す）で、ＡＣ入力電圧５２は、定格電圧の約８０％で電圧低減範囲に入った。しかしながら、その間にコイルの両端の電圧は約１９．８６％低下しているので、時間が更に少し経過すると、接触器のドロップアウト電圧に達し、結果として接触器がドロップアウトする。
【００２２】
ここで図３に移ると、２つの接触器および２つのＡＣ線ソースを用いることによって、ＡＴＳ回路において図１に示したＡＴＳの部分１０が実施されている。ここで、前述のように、第１のリレーはコイル１８および常時開補助接点２０を含み、変圧器回路は抵抗器２２、３２、および変圧器２４を含み、図１において前述したように相互接続されている。しかしながら、更に、第２のリレー６２が第２のＡＣ入力６０に接続するように図示されている。リレー６２は、追加のコイル６６を有する追加の接触器、および常時開補助接点６８、更に整流６４を含む。追加の変圧器回路は、抵抗器７０および８０、変圧器７２（一次巻線７４および二次巻線７６を含む）、更に接地７８を含む。追加のリレー６２および変圧器のコンポーネントは、リレー１４および第１の変圧器回路と同様に相互接続されている。
【００２３】
図示する実施形態において、ＡＣ入力１２および６０は、反対側の線の接触器の常時開補助接点に交差接続されている。ＡＣ入力１２はワイヤ８４を介して接点６８の端子に接続され、ＡＣ入力６０は線８６を介して接点２０に接続されている。交差接続されたＡＣ入力１２および６０は、変更されたドロップアウト電圧閾値に対して追加の反復性を加える。２つの入力線ソースは独立しており、許容範囲内にあると想定される。入力線が電圧低減範囲に入った場合、他方のＡＣ線ソースは引き続き許容範囲内にある。他方のＡＣ線電圧を用いて、接触器のドロップアウト電圧をシフトさせる。降下している電圧低減電圧でなく、許容範囲内のソースによってこのシフトを発生する。他方の電圧がゼロである場合、ドロップアウト電圧はシフトせず、線は指定されたドロップアウト電圧に接続されたままである。
【００２４】
前述の実施形態の利点は、それらの簡単さによって与えられる。例示した実施形態は、もっと少ないコンポーネントで実施することも可能である。更に、コンポーネントは全て受動かつ電磁気的なものである。例示した実施形態は、平均故障間隔（ＭＴＢＦ：mean time between failures）が大きい、必然的に信頼性の高い設計である。また、簡単な回路の結果として、低コスト化および高効率化が達成される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、電子デバイスに電力を供給するための機構に関し、更に具体的には、限定ではないが、電圧低減（brownout）状況に対処するための機構を有する完全電気機械的自動切り換えスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
切り換えスイッチは、一次電源から二次または三次電源への切り換えを可能とするもので、一部の電力分配システムにおいて用いられる。切り換えスイッチは、公共のソースからのバックアップ電力を提供するために非常用発電機を用いる場合に見られる。切り換えスイッチは、公共の電力から非常用発電機電力への切り換えを可能とする。このスイッチは、手動スイッチ、自動スイッチ、またはそれら双方の組み合わせである。停電の間、切り換えスイッチは、公共の線から非常用回路を分離して、公共電力会社に逆給電することなく、発電機の効率的な動作を可能とする。自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）は、２つの交流（ＡＣ）線ソースの１つ、通常は２つのソースのうち良い方を、自動的に電気的負荷に接続する切り換えスイッチのタイプである。
【０００３】
実質的に全ての電力環境において、「電圧低減」、すなわち通常よりも低い電圧が負荷に供給されるという状況が生じる場合がある。ＡＴＳデバイスは通常、この状況に対処するために、マイクロコントローラ・ベースの「スマートな」電子制御回路を用いる。しかしながら、マイクロコントローラのサポートには、電圧センサ、信号処理機器、電力供給、コイル駆動回路、および制御ファームウェアが必要である。こういった追加の要求によって、システム・コストおよび複雑さが増し、いくつかの潜在的な故障点が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のことに鑑み、電圧低減状況に対処し、適正に機能し続け、更にシステム・コスト、複雑さ、および故障点を低減する自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）設計に対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従って、一実施形態において、一例としてのみ、電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）のドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路を提供する。この自動切り換えスイッチは、第１の入力と、第１の入力に接続された第１のコイルと、第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点と、を含む。回路は、第１の常時開補助接点と接続するように適合された第１の抵抗器と、第１の抵抗器に接続された一次巻線と第１のコイルに接続するように適合された二次巻線とを有する第１の変圧器と、を含む。第１の常時開補助接点が閉じた場合に、第１のコイルの両端の動作電圧が、二次巻線の両端の二次電圧によって比例量だけ低下する。
【０００６】
更に別の実施形態において、一例としてのみ、ドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路を有する電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）を提供する。このＡＴＳは第１の入力を含む。第１の入力に第１のコイルが接続されている。第１の常時開補助接点が第１のコイルと磁気的に連通している。第１の常時開補助接点に第１の抵抗器が接続されている。第１の変圧器は、第１の抵抗器に接続された一次巻線と、第１のコイルに接続された二次巻線と、を有する。第１の常時開補助接点が閉じた場合に、第１のコイルの両端の動作電圧が比例量だけ低下する。
【０００７】
更に別の実施形態において、一例としてのみ、電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）のドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路を製造する方法を提供する。この自動切り換えスイッチは、第１の入力と、第１の入力に接続された第１のコイルと、第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点と、を含む。この回路製造方法は、第１の常時開補助接点と接続するように適合された第１の抵抗器を用意することと、第１の抵抗器に接続された一次巻線と第１のコイルに接続するように適合された二次巻線とを有する第１の変圧器を用意することと、を含む。第１の常時開補助接点が閉じた場合に、第１のコイルの両端の動作電圧が、二次巻線の両端の二次電圧によって比例量だけ低下する。
【０００８】
更に別の実施形態において、一例としてのみ、ドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路を有する電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）を製造する方法を提供する。この方法は、第１の入力を用意することと、第１の入力に接続された第１のコイルを用意することと、第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点を用意することと、第１の常時開補助接点に接続された第１の抵抗器を用意することと、第１の抵抗器に接続された一次巻線と第１のコイルに接続された二次巻線とを有する第１の変圧器を用意することと、を含む。第１の常時開補助接点が閉じた場合に、第１のコイルの両端の動作電圧が比例量だけ低下する。
【０００９】
本発明の利点を容易に理解するために、添付図面に示す特定の実施形態を参照して、先に簡単に述べた本発明の更に詳細な説明を行う。これらの図面は本発明の典型的な実施形態を示すだけであり、従ってその範囲を限定するとは考えられないことを理解した上で、添付図面を用いて更に具体的かつ詳細に本発明について記載し説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電圧低減状況に対処するための変圧器回路を有する自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）の典型的な部分の概略図である。
【図２】定格電圧のパーセンテージ対電圧低減範囲の入力電圧を比較する例示的なグラフである。
【図３】ＡＴＳの追加の典型的な部分の概略図であり、２つの交差接続された入力、２つのリレー、および２つの接続された変圧器回路を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
前述のように、自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）は、２つの交流（ＡＣ）線ソースの１つ、通常は２つのソースのうち良い方を、負荷に接続するデバイスである。電気機械的ＡＴＳは一般的に２つの接触器から成り、各々はコイルによって作動される。接触器は、高電力ＡＣまたはＤＣ電流を切り換えるように定められたタイプのリレーである。
【００１２】
前述のように、電圧低減は、地域の公共電力会社または発電機器によって正常よりも低い電力線電圧が供給されている状況である。この状況は、短期間（数分から数時間）または長期間（半日もしくはそれ以上）となる場合がある。一般的に、電力線電圧低下が正常の１０％よりも大きいと、電圧低減と考えられる。多くの場合、電圧低減状況の間は、電子機器は機能することが期待できない。
【００１３】
接触器が電気回路を閉じるまたは生成することを保証するためには、接触器コイル電圧は、典型的に定格電圧の８５％まで上昇しなければならない。これは、接触器仕様において「ピックアップ（上昇）電圧（pickup voltage）」と称される。接触器に通電した後、接触器が電気回路を開くまたは切断することを保証するためには、電圧は典型的に定格電圧の６０％まで降下しなければならない。これは、接触器仕様において「ドロップアウト（下降）電圧（drop-out voltage）」と称される。
【００１４】
電圧低減の間、電圧は許容範囲外に下がるが、接触器コイルのドロップアウト閾値に達するほどの低さではない。電圧低減のままである限り、接触器はドロップアウトしない。ＡＴＳにおいては、たとえ他のＡＣ線ソースが許容範囲内にあるとしても、接触器はこのソースへの切り換えを行わない。この問題に対する従来の解決策は、前述のように、電圧低減電圧範囲において切り換えを電子的に制御することであった。これには、接触器コイルを駆動するためのスマートな電子制御回路が必要である。これは、いかなる線電圧でも反復可能な動作を提供するが、より複雑な解決策である。最も一般的な解決策は、低電圧ＤＣコイルを駆動するためのマイクロコントローラ・ベースのまたは他のスマートな電子制御回路を用いることである。マイクロコントローラのサポートには、電圧センサ、信号処理、電力供給、コイル駆動トランジスタ、および制御ファームウェアが必要である。この解決策は、実施が非常に複雑である。この複雑さのためにコストが増し、信頼性が低下する。
【００１５】
従来の解決策とは異なり、例示する実施形態は、あらゆる標準的な接触器のドロップアウト電圧を電圧低減範囲まで動的かつ自動的に上昇させて、ＡＴＳが他のＡＣ線に接続を切り換えることを可能とする。以下に例示する実施形態は、電圧低減状況に対処するための統合機能を有する完全電子機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）を実施する。この機能は、以下で述べるように、常時開（Ｎ．Ｏ）補助接点および接触器コイル端子に接続された絶縁形トランス（isolation transformer）または単巻変圧器回路によって提供される。変圧器回路は、比例量だけ変圧器の二次巻線の両端の電圧によって接触器コイルの両端の動作電圧を低下させるように動作する。これによって、接触器のドロップアウト電圧を電圧低減範囲内まで有効に上昇させる。例示する実施形態は、コストが低く故障点が少ない簡単な完全電子機械的解決策を提供し、このため信頼性および反復性が増す。
【００１６】
例示する実施形態は、駆動コイルの指定されたドロップアウト閾値よりも高いＡＣ線電圧でＡＴＳ接触器の切り換えを可能とする。ドロップアウト電圧は上昇するが、同時にピックアップ電圧は不変であり、上昇ピックアップ電圧と下降ドロップアウト電圧との間のヒステリシスは維持される。
【００１７】
図１に移ると、ＡＴＳの典型的な部分１０が図示されている。部分１０は、リレー１４に入力電圧を供給するＡＣ入力１２を含む。リレー１４は、全波または半波整流（整流器）等の整流を表すダイオード１６を含む。また、リレー１４は、常時開補助（ＡＵＸ）接点（スイッチ）２０と磁気的に連通している接触器コイル１８を含む。当業者には認められるように、接触器コイル１８に通電すると常時開接点２０は閉じる。図示のように、ＡＣ入力１２は、ダイオード１６および接点２０の端子の双方に接続されている。
【００１８】
変圧器回路は、接触器コイル１８および接点２０に接続するように図示されている。図示する実施形態において、変圧器回路は、２つの抵抗器２２および３２ならびに変圧器２４（ここでは理想的な変圧器として表す）を含む。一次側には、変圧器２４の一次巻線２６と接点２０の端子との間に抵抗器２２が接続されている。また、一次巻線２６は接地３０に接続されている。二次側には、抵抗器３２と並列に二次巻線２８が結合されている。接触器コイル１８の負側は、ノード３４において抵抗器３２および二次巻線２８に接続されている。また、抵抗器３２は図示のように接地３０に接続されている。これらの抵抗器は、変圧器巻線の物理的なコンポーネントまたは固有の抵抗とすることができる。
【００１９】
接触器コイル１８の電気が切られた場合、常時開補助接点２０は開き、変圧器２４の一次側に電流は流れない。完全ＡＣ入力電圧が接触器コイル１８に印加され、変圧器２４の二次側に小さいＩＲ（電圧）降下がマイナスされる。コイルに通電し、接触器がピックアップした後、常時開補助接点２０は閉じる。ここで、コイルの電圧は変圧器誘導二次電圧だけ低下する。これによって、接触器は電圧低減電圧範囲にドロップアウトすることができ、ＡＴＳは他の入力線に切り換わることができる。
【００２０】
当業者には認められるように、変圧器二次電圧は選択的に変動させることができ、これによってコイルの電圧低下量を変動させる。例えば、一次巻線または二次巻線あるいはその両方の数を変動させて降圧比を変えることができる。
【００２１】
以下の例を考える。４：１の比を有する降圧変圧器２４を実施する。この場合、入力１２におけるＡＣ入力が定格電圧の７９．９％に落ちただけである場合に、コイル１８の両端の電圧は６０％保証ドロップアウト電圧に達する。図２は、図示する電圧低減範囲において、かかる結果をグラフで示す。Ｙ軸に沿って定格電圧のパーセンテージを示し、Ｘ軸に沿って経過時間を示す。線５２はＡＣ入力電圧を表し、時間が経つにつれて定格電圧の１００％から低下する。点線５０は定格電圧の７９．９％を表し、点線５４は前述の定格電圧閾値の６０％を表す。点線５４と点線５０との間の領域は、典型的な電圧低減電圧範囲を表す。時間ｔ１（点線５３によって表す）で、ＡＣ入力電圧５２は、定格電圧の約８０％で電圧低減範囲に入った。しかしながら、その間にコイルの両端の電圧は約１９．８６％低下しているので、時間が更に少し経過すると、接触器のドロップアウト電圧に達し、結果として接触器がドロップアウトする。
【００２２】
ここで図３に移ると、２つの接触器および２つのＡＣ線ソースを用いることによって、ＡＴＳ回路において図１に示したＡＴＳの部分１０が実施されている。ここで、前述のように、第１のリレーはコイル１８および常時開補助接点２０を含み、変圧器回路は抵抗器２２、３２、および変圧器２４を含み、図１において前述したように相互接続されている。しかしながら、更に、第２のリレー６２が第２のＡＣ入力６０に接続するように図示されている。リレー６２は、追加のコイル６６を有する追加の接触器、および常時開補助接点６８、更に整流６４を含む。追加の変圧器回路は、抵抗器７０および８０、変圧器７２（一次巻線７４および二次巻線７６を含む）、更に接地７８を含む。追加のリレー６２および変圧器のコンポーネントは、リレー１４および第１の変圧器回路と同様に相互接続されている。
【００２３】
図示する実施形態において、ＡＣ入力１２および６０は、反対側の線の接触器の常時開補助接点に交差接続されている。ＡＣ入力１２はワイヤ８４を介して接点６８の端子に接続され、ＡＣ入力６０は線８６を介して接点２０に接続されている。交差接続されたＡＣ入力１２および６０は、変更されたドロップアウト電圧閾値に対して追加の反復性を加える。２つの入力線ソースは独立しており、許容範囲内にあると想定される。入力線が電圧低減範囲に入った場合、他方のＡＣ線ソースは引き続き許容範囲内にある。他方のＡＣ線電圧を用いて、接触器のドロップアウト電圧をシフトさせる。降下している電圧低減電圧でなく、許容範囲内のソースによってこのシフトを発生する。他方の電圧がゼロである場合、ドロップアウト電圧はシフトせず、線は指定されたドロップアウト電圧に接続されたままである。
【００２４】
前述の実施形態の利点は、それらの簡単さによって与えられる。例示した実施形態は、もっと少ないコンポーネントで実施することも可能である。更に、コンポーネントは全て受動かつ電磁気的なものである。例示した実施形態は、平均故障間隔（ＭＴＢＦ：mean time between failures）が大きい、必然的に信頼性の高い設計である。また、簡単な回路の結果として、低コスト化および高効率化が達成される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）のドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路であって、
前記自動切り換えスイッチが、第１の入力と、前記第１の入力に接続された第１のコイルと、前記第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点とを含み、
前記回路が、
前記第１の常時開補助接点と接続するように適合された第１の抵抗器と、
前記第１の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第１のコイルに接続するように適合された二次巻線とを有する第１の変圧器と、
を含み、前記第１の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第１のコイルの両端の動作電圧が、前記二次巻線の両端の二次電圧によって比例量だけ低下する、
前記回路。
【請求項２】
前記二次巻線に接続された第２の抵抗器を更に含む、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記第１の変圧器の巻線比を変動させることによって、前記比例量を選択的に調節可能である、請求項１に記載の回路。
【請求項４】
前記ＡＴＳが、更に、第２の入力と、前記第２の入力に接続された第２のコイルと、前記第２のコイルと磁気的に連通している第２の常時開補助接点とを含み、更に、
前記第２の常時開補助接点と接続するように適合された第２の抵抗器と、
前記第２の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第２のコイルに接続するように適合された二次巻線とを有する第２の変圧器と、
を含み、前記第２の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第２のコイルの両端の追加の動作電圧が、前記二次巻線の両端の追加の二次電圧によって追加の比例量だけ低下する、請求項１に記載の回路。
【請求項５】
前記第１の変圧器の前記二次巻線に接続された第３の抵抗器と、前記第２の変圧器の前記二次巻線に接続された第４の抵抗器とを更に含む、請求項４に記載の回路。
【請求項６】
前記第１の常時開補助接点が前記第２の入力に接続され、前記第２の常時開補助接点が前記第１の入力に接続されている、請求項４に記載の回路。
【請求項７】
ドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路を有する電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）であって、
第１の入力と、
前記第１の入力に接続された第１のコイルと、
前記第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点と、
前記第１の常時開補助接点に接続された第１の抵抗器と、
前記第１の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第１のコイルに接続された二次巻線とを有する第１の変圧器と、
を含み、前記第１の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第１のコイルの両端の動作電圧が比例量だけ低下する、
前記ＡＴＳ。
【請求項８】
前記第１のコイルと前記第１の入力との間に接続された整流器を更に含む、請求項７に記載のＡＴＳ。
【請求項９】
前記第１の変圧器の巻線比を変動させることによって、前記比例量を選択的に調節可能である、請求項７に記載のＡＴＳ。
【請求項１０】
第２の入力と、
前記第２の入力に接続された第２のコイルと、
前記第２のコイルと磁気的に連通している第２の常時開補助接点と、
前記第２の常時開補助接点に接続された第２の抵抗器と、
前記第２の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第２のコイルに接続された二次巻線とを有する第２の変圧器と、
を含み、前記第２の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第２のコイルの両端の追加の動作電圧が、前記二次巻線の両端の追加の二次電圧によって追加の比例量だけ低下する、請求項７に記載のＡＴＳ。
【請求項１１】
前記第１の変圧器の前記二次巻線に接続された第３の抵抗器と、前記第２の変圧器の前記二次巻線に接続された第４の抵抗器とを更に含む、請求項１０に記載のＡＴＳ。
【請求項１２】
前記第１の常時開補助接点が前記第２の入力に接続され、前記第２の常時開補助接点が前記第１の入力に接続されている、請求項１０に記載のＡＴＳ。
【請求項１３】
電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）のドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路を製造する方法であって、前記自動切り換えスイッチが、第１の入力と、前記第１の入力に接続された第１のコイルと、前記第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点とを含み、前記回路が、
前記第１の常時開補助接点と接続するように適合された第１の抵抗器を用意することと、
前記第１の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第１のコイルに接続するように適合された二次巻線とを有する第１の変圧器を用意することと、
を含み、前記第１の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第１のコイルの両端の動作電圧が、前記二次巻線の両端の二次電圧によって比例量だけ低下する、
前記方法。
【請求項１４】
前記二次巻線に接続された第２の抵抗器を用意すること更に含む、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の変圧器の巻線比を選択することによって前記比例量を選択することを更に含む、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記ＡＴＳが、更に、第２の入力と、前記第２の入力に接続された第２のコイルと、前記第２のコイルと磁気的に連通している第２の常時開補助接点とを含み、更に、
前記第２の常時開補助接点と接続するように適合された第２の抵抗器を用意することと、
前記第２の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第２のコイルに接続するように適合された二次巻線とを有する第２の変圧器を用意することと、
を含み、前記第２の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第２のコイルの両端の追加の動作電圧が、前記二次巻線の両端の追加の二次電圧によって追加の比例量だけ低下する、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の変圧器の前記二次巻線に接続された第３の抵抗器を用意することと、前記第２の変圧器の前記二次巻線に接続された第４の抵抗器を用意することとを更に含む、請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１８】
前記第１の常時開補助接点を前記第２の入力に接続することと、前記第２の常時開補助接点を前記第１の入力に接続することとを更に含む、請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１９】
ドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路を有する電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）を製造する方法であって、
第１の入力を用意することと、
前記第１の入力に接続された第１のコイルを用意することと、
前記第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点を用意することと、
前記第１の常時開補助接点に接続された第１の抵抗器を用意することと、
前記第１の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第１のコイルに接続された二次巻線とを有する第１の変圧器を用意することと、
を含み、前記第１の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第１のコイルの両端の動作電圧が比例量だけ低下する、
前記方法。
【請求項２０】
前記第１のコイルと前記第１の入力との間に接続された整流器を用意することを更に含む、請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２１】
前記第１の変圧器の巻線比を選択することによって前記比例量を選択することを更に含む、請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２２】
第２の入力を用意することと、
前記第２の入力に接続された第２のコイルを用意することと、
前記第２のコイルと磁気的に連通している第２の常時開補助接点を用意することと、
前記第２の常時開補助接点に接続された第２の抵抗器を用意することと、
前記第２の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第２のコイルに接続された二次巻線とを有する第２の変圧器を用意することと、
を含み、前記第２の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第２のコイルの両端の追加の動作電圧が、前記二次巻線の両端の追加の二次電圧によって追加の比例量だけ低下する、請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２３】
前記第１の変圧器の前記二次巻線に接続された第３の抵抗器を用意することと、前記第２の変圧器の前記二次巻線に接続された第４の抵抗器を用意することとを更に含む、請求項２２に記載の製造方法。
【請求項２４】
前記第１の常時開補助接点を前記第２の入力に接続することと、前記第２の常時開補助接点を前記第１の入力に接続することとを更に含む、請求項２２に記載の製造方法。
【請求項１】
電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）のドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路であって、
前記自動切り換えスイッチが、第１の入力と、前記第１の入力に接続された第１のコイルと、前記第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点とを含み、
前記回路が、
前記第１の常時開補助接点と接続するように適合された第１の抵抗器と、
前記第１の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第１のコイルに接続するように適合された二次巻線とを有する第１の変圧器と、
を含み、前記第１の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第１のコイルの両端の動作電圧が、前記二次巻線の両端の二次電圧によって比例量だけ低下する、
前記回路。
【請求項２】
前記二次巻線に接続された第２の抵抗器を更に含む、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記第１の変圧器の巻線比を変動させることによって、前記比例量を選択的に調節可能である、請求項１に記載の回路。
【請求項４】
前記ＡＴＳが、更に、第２の入力と、前記第２の入力に接続された第２のコイルと、前記第２のコイルと磁気的に連通している第２の常時開補助接点とを含み、更に、
前記第２の常時開補助接点と接続するように適合された第２の抵抗器と、
前記第２の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第２のコイルに接続するように適合された二次巻線とを有する第２の変圧器と、
を含み、前記第２の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第２のコイルの両端の追加の動作電圧が、前記二次巻線の両端の追加の二次電圧によって追加の比例量だけ低下する、請求項１に記載の回路。
【請求項５】
前記第１の変圧器の前記二次巻線に接続された第３の抵抗器と、前記第２の変圧器の前記二次巻線に接続された第４の抵抗器とを更に含む、請求項４に記載の回路。
【請求項６】
前記第１の常時開補助接点が前記第２の入力に接続され、前記第２の常時開補助接点が前記第１の入力に接続されている、請求項４に記載の回路。
【請求項７】
ドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路を有する電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）であって、
第１の入力と、
前記第１の入力に接続された第１のコイルと、
前記第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点と、
前記第１の常時開補助接点に接続された第１の抵抗器と、
前記第１の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第１のコイルに接続された二次巻線とを有する第１の変圧器と、
を含み、前記第１の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第１のコイルの両端の動作電圧が比例量だけ低下する、
前記ＡＴＳ。
【請求項８】
前記第１のコイルと前記第１の入力との間に接続された整流器を更に含む、請求項７に記載のＡＴＳ。
【請求項９】
前記第１の変圧器の巻線比を変動させることによって、前記比例量を選択的に調節可能である、請求項７に記載のＡＴＳ。
【請求項１０】
第２の入力と、
前記第２の入力に接続された第２のコイルと、
前記第２のコイルと磁気的に連通している第２の常時開補助接点と、
前記第２の常時開補助接点に接続された第２の抵抗器と、
前記第２の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第２のコイルに接続された二次巻線とを有する第２の変圧器と、
を含み、前記第２の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第２のコイルの両端の追加の動作電圧が、前記二次巻線の両端の追加の二次電圧によって追加の比例量だけ低下する、請求項７に記載のＡＴＳ。
【請求項１１】
前記第１の変圧器の前記二次巻線に接続された第３の抵抗器と、前記第２の変圧器の前記二次巻線に接続された第４の抵抗器とを更に含む、請求項１０に記載のＡＴＳ。
【請求項１２】
前記第１の常時開補助接点が前記第２の入力に接続され、前記第２の常時開補助接点が前記第１の入力に接続されている、請求項１０に記載のＡＴＳ。
【請求項１３】
電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）のドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路を製造する方法であって、前記自動切り換えスイッチが、第１の入力と、前記第１の入力に接続された第１のコイルと、前記第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点とを含み、前記回路が、
前記第１の常時開補助接点と接続するように適合された第１の抵抗器を用意することと、
前記第１の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第１のコイルに接続するように適合された二次巻線とを有する第１の変圧器を用意することと、
を含み、前記第１の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第１のコイルの両端の動作電圧が、前記二次巻線の両端の二次電圧によって比例量だけ低下する、
前記方法。
【請求項１４】
前記二次巻線に接続された第２の抵抗器を用意すること更に含む、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の変圧器の巻線比を選択することによって前記比例量を選択することを更に含む、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記ＡＴＳが、更に、第２の入力と、前記第２の入力に接続された第２のコイルと、前記第２のコイルと磁気的に連通している第２の常時開補助接点とを含み、更に、
前記第２の常時開補助接点と接続するように適合された第２の抵抗器を用意することと、
前記第２の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第２のコイルに接続するように適合された二次巻線とを有する第２の変圧器を用意することと、
を含み、前記第２の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第２のコイルの両端の追加の動作電圧が、前記二次巻線の両端の追加の二次電圧によって追加の比例量だけ低下する、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の変圧器の前記二次巻線に接続された第３の抵抗器を用意することと、前記第２の変圧器の前記二次巻線に接続された第４の抵抗器を用意することとを更に含む、請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１８】
前記第１の常時開補助接点を前記第２の入力に接続することと、前記第２の常時開補助接点を前記第１の入力に接続することとを更に含む、請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１９】
ドロップアウト電圧を電圧低減電圧範囲内まで動的に上昇させるための回路を有する電気機械的自動切り換えスイッチ（ＡＴＳ）を製造する方法であって、
第１の入力を用意することと、
前記第１の入力に接続された第１のコイルを用意することと、
前記第１のコイルと磁気的に連通している第１の常時開補助接点を用意することと、
前記第１の常時開補助接点に接続された第１の抵抗器を用意することと、
前記第１の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第１のコイルに接続された二次巻線とを有する第１の変圧器を用意することと、
を含み、前記第１の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第１のコイルの両端の動作電圧が比例量だけ低下する、
前記方法。
【請求項２０】
前記第１のコイルと前記第１の入力との間に接続された整流器を用意することを更に含む、請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２１】
前記第１の変圧器の巻線比を選択することによって前記比例量を選択することを更に含む、請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２２】
第２の入力を用意することと、
前記第２の入力に接続された第２のコイルを用意することと、
前記第２のコイルと磁気的に連通している第２の常時開補助接点を用意することと、
前記第２の常時開補助接点に接続された第２の抵抗器を用意することと、
前記第２の抵抗器に接続された一次巻線と、前記第２のコイルに接続された二次巻線とを有する第２の変圧器を用意することと、
を含み、前記第２の常時開補助接点が閉じた場合に、前記第２のコイルの両端の追加の動作電圧が、前記二次巻線の両端の追加の二次電圧によって追加の比例量だけ低下する、請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２３】
前記第１の変圧器の前記二次巻線に接続された第３の抵抗器を用意することと、前記第２の変圧器の前記二次巻線に接続された第４の抵抗器を用意することとを更に含む、請求項２２に記載の製造方法。
【請求項２４】
前記第１の常時開補助接点を前記第２の入力に接続することと、前記第２の常時開補助接点を前記第１の入力に接続することとを更に含む、請求項２２に記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２０１１−５３０７９５（Ｐ２０１１−５３０７９５Ａ）
【公表日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２２４８３（Ｐ２０１１−５２２４８３）
【出願日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６０２５２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０１８１２９
【国際公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（３９０００９５３１）インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション (4,084)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＳＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【公表日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６０２５２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０１８１２９
【国際公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（３９０００９５３１）インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション (4,084)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＳＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
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