JP2000308379A

JP2000308379A - 電動モータ用ソフトスタータ

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Publication number: JP2000308379A
Application number: JP2000062062A
Authority: JP
Inventors: James A Becker; アレンベッカージェームス; Eckroth Kurt Von; フォンエックロスカート; Christopher J Wieloch; ジョンヴィーロッククリストファー
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2020-03-07
Also published as: EP1037515B1; CN1316727C; EP1838142A3; CN1658490A; DE60034903T2; BR0000825A; DE60043758D1; JP4379655B2; CN1310414C; EP1838142A2; CN1267124A; CN1658489A; EP1037515A3; US6087800A; EP1037515A2; CN1215640C; DE60034903D1; JP4915625B2; US6351113B1; JP2009156874A

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で製造容易な半導体式モータスタータを提
供すること。【解決手段】一対のバス（３２、４２）間に挾持した半
導体パワースイッチ（４６、４８）と、入力端部（３
６）と出力端部（４４）との間に逆向きに装着した電磁
リレー（５０）と、放熱器（６４）と、電磁リレー（５
０）と放熱器（６４）との間に設置した冷却ファン（６
６）から半導体式モータスタータ（１０）を構成した。
また、バス（３２）の電流感知領域に、電流感知領域の
磁束を収束させる一対の磁気ピン（１２４）と電流感知
領域の電流を感知するホール効果センサを設けた。モー
タ運転モードで、電流は半導体パワースイッチ（４６、
４８）から分路され、電磁リレー（５０）を介して実質
的に直線状の電流路を形成して、パワーロスを低減させ
ると共に熱上昇を最小限に抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】「ソフトスタータ」と称される
半導体式モータスタータは、ＳＣＲ、サイリスタ、或は
半導体パワースイッチ等のゲート付半導体素子を使用し
て、電動モータの始動及び停止を制御している。本発明
は、モータスタータに関するものであり、特に、小型の
半導体式モータスタータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工業的に標準のソフトスタータは、いく
つかの分離独立した構成部品から構成されている。これ
らの構成部品には、コントローラ、バイパスコンタク
タ、センサ、過負荷保護装置、スナッバ(snubbers)、冷
却ファン、パワー半導体、パワーバス(power bus bar
s)、インシュレータ、アセンブリハードウエア及びマウ
ントプレート(mounting plates)が含まれており、これ
らの部品をユニットとして組み立てた場合、従来のモー
タスタータでは大型となり、取り扱いが不便なものとな
る。

【０００３】通常、コントローラは、ディスクリートス
クリュウ(discrete screw)タイプのターミナルブロック
とマウントフートを備えたクラスIIのエンクロージャ
（囲い）内に収容されている。コントローラのサイズ及
びパワー要件は、適用する制御及び制御の複雑さによっ
て変えることができる。コントローラパッケージは、い
くつかの独立したプリント回路基板に分解されており、
必要に応じて相互に連結されて装着される。

【０００４】バイパスコンタクタは、モータが運転速度
に達した後にパワー半導体を分路するために使用されて
いる。このバイパスコンタクタは、ハードウエア、端子
付のコイルリード、ライン及びソフトスタータの負荷側
からのパワーコンダクタを必要とする。

【０００５】ソフトスタータは数種類のセンサを備えて
いる。ソフトスタータに備えられた最も基本的なセンサ
は電流センサであり、やや分厚い形状をしている。電流
を感知するための最も一般的な方法では、電流計及びや
や取り扱いにくいマウントブラケットを備えた大型の変
流器を必要とする。他の方法では、電流計或はプリント
回路基板と、分厚く扱いにくいマウント装置を備えたフ
ェライトトロイド(ferrite toroid)を必要とする。さら
に、他の方法では、ロゴスキーコイル(Rogowski coi
l)、回路基板、及び分厚いマウントブラケットを必要と
する。

【０００６】さらに詳細には、最も一般的な方法では、
変圧器と同じ原理を利用して電流を計測することであ
る。導電体の周りに電流として誘導される磁束は、導電
体を通過する。この磁束が磁心の中へ誘導される。磁心
の材料は、強磁性材料、例えば、強磁性鉄或は強磁性鋼
が適しているが、空気などの弱磁性材でも良い。二次コ
イルも必要であり、磁性コイルの周りに、或は、導電部
材の回りにループ状に巻かれる。二次コイル内に誘導さ
れる電流の大きさは、使用する磁心の磁気抵抗と、信号
電流の大きさに左右される。したがって、信号電流は、
導電体の実際の電流に比例する。実際の電流信号として
導電体に変成される電流信号値を読み取るためにスケー
ルが開発された。一般的に、電流計が使用される。しか
しながら、二次コイル回路が小径のワイヤを多数回巻回
したものである場合、変成電流信号の電流値は低くなる
ので、代りに電圧計を使用することもできる。以下の説
明では、最も一般的な方法に基づいて、電流を感知する
方法について説明する。二次コイルの出力は過負荷リレ
ーを駆動するために利用することもできる。

【０００７】変圧器の原理を利用して電流を計測する最
も一般的な方法は、導電体の周りを複数回巻回したワイ
ヤで取り囲んで、ワイヤに誘導される電流を計測するこ
とである。この方法は空心変圧器と同じであり、一般
に、変流器と称されている。他の方法は、高磁気抵抗を
有する剛体のフェライト心材で導電体の周りを取り囲
み、次にフェライト材をワイヤで巻回して、誘導された
電流を計測することである。この方法は、エア−アイア
ンコア（空−鉄心）変圧器と同じであり、単にトロイド
(toroid)と称される。

【０００８】同様に、心材を積層体から構成し、積層体
の一部の周囲にワイヤを巻回して導電体の周りに配置し
て、コイルに誘導される電流を計測することもできる。
これは、鉄心変圧器と同じである。組立を容易にするた
めに、積層体心材を分割して、心材を適当な位置に配置
する前に、モニターされる導電体が心材を通過する必要
をなくした手法も開発された。心材は積層体の割れ目に
沿って開かれ、導電体を心材内の所望の位置に挿入した
後に、磁気抵抗を低く維持するように心材を閉じる。さ
らに他の方法では、磁性心材として薄い鋼材の積層体を
使用して、磁性心材をワイヤでループ状に巻回する。心
材の領域は小さくなり、ワイヤ径も細くなるので、誘導
される電圧を計測することができる。この方法は、鉄心
変圧器と同じであり、ロゴスキーコイルを呼ばれてい
る。

【０００９】前述した電流計測技術はソフトスタータに
使用されており、小型のモータスタータを構成するため
には大きな欠点を有している。誘導される電流信号或は
電圧信号を生成する導電体の周囲に配置される二次コイ
ル或は磁心が大きな欠点となる。モータスタータは比較
的大きな導電体を必要とするため、導電体に追加する材
料により、モータスタータのパッケージが大きくなって
しまう。さらに、三相モータスタータでは、モニターさ
れる３個の独立した導電体を有しており、電流センサ間
のクロストーク(cross-talk)、或は干渉のポテンシャル
が高くなってしまう。

【００１０】また、ソフトスタータは、半導体を保護す
るために温度モニターを必要とする。熱保護の方法の一
つに、バイメタルディスク、即ち「ポピット(Popit)」が
含まれるが、ソフトスタータの導電部材に関連して配置
されるマウントブラケット、ハードウエア、電気遮蔽を
必要とする。バイメタルディスクが作動温度に達する
と、バイメタルディスクはポキッと折れて、電気コンタ
クトの状態を変えて、温度限界に達したことを制御回路
に送信する。しかしながら、バイメタルディスクは本質
的に大きな質量を有するために、その反応は温度変化に
対して鈍感であり、温度範囲も非常に狭いものである。
数段階の温度モニターを必要とする場合、それぞれに温
度範囲をモニタする複数の独立したバイメタルディスク
が必要となる。また、他形式の熱保護方法では赤外線熱
センサを使用している。これらの素子は導電部材の上に
配置する必要はないが、導電部材に接近させなければな
らない。そのために、マウントブラケット及び回路基板
アセンブリを必要とし、センサはモニターする部材に
「照準を合わせ」なければならない。また、電気構成部
材の温度を計測するために、感熱抵抗器(heat sensitiv
e resistors)、或はサーミスタを使用することもでき
る。感熱抵抗器は、温度が変化すると抵抗が変化する。
抵抗が変化すると、続いて、温度参照値として使用され
る電圧に校正され、構成部材の温度を指示する。サーミ
スタは本質的に質量が小さいので、温度変化に敏感に反
応する。

【００１１】バイメタルディスク及びサーミスタは、通
常、電気装置の導電部材の近くに或は導電部材上に配置
される。これらの部材は共に、独立した電気リード線或
は端子を必要とする。従来、これらの部材を使用する場
合には、独立した締着具或はマウントブラケットを必要
とした。さらに、導電部材のライン電位からこれらの部
材を保護するために電気的な遮蔽或はバリアを必要とす
る。一般的に、これらの部材は独立して取り付けられて
いるので、追加スペースが必要であり、装置のサイズを
大きくしてしまう。

【００１２】また、ソフトスタータは、スナッバアセン
ブリを必要としており、このスナッバアセンブリは、過
渡ノイズからパワー半導体構成部材を保護するために直
列に接続した抵抗器とコンデンサーを備えている。スナ
ッバアセンブリは、モータスタータのライン及び負荷端
子を横切るように接続されている。また、これらの部材
はマウントブラケット及びハードウエアを必要としてい
る。

【００１３】自然対流ではモータスタータを十分に冷却
することはできないので、空気を強制的に送風する冷却
ファンを必要としている。冷却ファンによりエンクロー
ジャのサイズが大きくなり、或は外付けしてもサイズが
大きくなるが、パッケージの通風孔を介してスタータの
通気をしている。いずれにしても、冷却ファンによりパ
ッケージ全体のサイズがかなり増大する。

【００１４】また、ソフトスタータは過負荷保護装置を
備えている。この過負荷保護装置は全てのパワー制御装
置に必要なものでり、過負荷リレー或は過負荷回路基板
アセンブリを用いることによって達成することができ
る。一般的に、電流が設定限度値に達した場合、過負荷
状態を変えるように、電源とモータの接続を離脱させ
る。過負荷保護装置は、独立した装置でもよいし、或は
コントローラに内蔵された機能でもよい。通常、これら
の装置は作動範囲が限定されており、モータ電流の感知
に適用することができる。

【００１５】ソフトスタータは、独立した半導体、即ち
ＳＣＲ「パック(pucks)」を使用している。パワー要求に
基づいてこれらの素子を大きくすることができるが、パ
ッケージが複雑となり、また、サイズも著しく大きくな
る。多相に応用する場合、多重パワーコンダクタが必要
となり、端子間の物理的空間も作動電圧に依存する。ま
た、コンダクタのサイズは、流入電流量に比例し、パワ
ー半導体の放熱量にも比例する。

【００１６】上述したソフトスタータの全ての構成部材
は、単一のマウントパネルに装着されるため、パッケー
ジ全体が非常に大きくなってしまう。このように、従来
のソフトスタータは、組立に時間がかかり、容積も質量
も大きくなり、エンクロージャ（囲い）も大きくなり過
ぎてしまう。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した課題を解決した半導体式モータスタータを提供する
ことにある。また、本発明の目的は、上述した構成部材
を比較的小さいパッケージに統合したソフトスタータア
センブリを提供し、同時に、組立の容易なモータスター
タを提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴によれば、
半導体式モータスタータは、電源からの外部導電体を接
続する入力端部を備えた第一導電性バスと、モータに接
続可能な外部導電体を接続する出力端部を備えた第二導
電性バスとを備えている。第一導電性バスと第二導電性
バスとの間には、少なくとも一つの半導体パワースイッ
チ素子が挾持されている。また、半導体パワースイッチ
素子の回りにバイパス電流路を形成するように、入力端
と出力端を備えた電磁リレーを備えている。電磁リレー
の入力端は、電源からの外部導電体と接続可能であり、
また、出力端は、半導体パワースイッチ素子の分路であ
る第二導電性バスと接続可能である。電磁リレーは、リ
レー電流路が第二導電性バスと線形関係（即ち、直線状
に）になるように装着されており、電磁リレーを介して
電源からモータへの電力が切り換えられたときに半導体
式モータスタータを介して直線状の電流路が形成され、
ソフトスタータの熱上昇を抑制する。

【００１９】また、本発明の他の特徴によれば、モータ
スタータの電磁リレーは、第一導電性バスの後方に逆向
きに、その内部コンタクトが第二導電性バスの近くに、
また、その内部磁石が第２導電性バスから最も離れるよ
うに装着されている。また、モータスタータは、電磁リ
レーと間隔をおいて第一導電性バスに装着された放熱器
を備えており、放熱器と電磁リレーとの間に冷却ファン
を装着して放熱器に送風して強制的に冷却している。さ
らに、大質量の第二導電性バスは半導体スイッチ素子が
導通されたときに放熱器として機能する。

【００２０】カバーアセンブリは、半導体式モータスタ
ータを覆い、冷却ファン及び放熱器に適合した放熱器ト
ンネルを形成するように成形されている。サーミスタ
は、放熱器を通過する空気流の温度を感知するようにカ
バーアセンブリに装着されている。電流センサ及びサー
ミスタアセンブリは、導電性バスに直接取り付けられて
おり、導電性バスには、外側縁から中央領域に向けて一
対のスロットを形成することにより、比較的狭い電流感
知領域が形成されている。従来技術とは対照的に、非常
に小さいホール効果センサを用いて、大面積バスの電流
を感知することができる。さらに、ホール効果センサ
と、電流感知領域に形成される熱をモニターするサーミ
スタを装着するために共通の回路基板を使用している。

【００２１】また、本発明のさらに他の特徴によれば、
半導体式モータスタータは、比較的小型のパッケージと
して構成された、２つの独立した電流路を備えており、
第一電流路は、第一導電性バスと接続可能な電源入力端
部と、第二導電性バスと接続される一対の半導体パワー
スイッチと接続された第一導電性バスから構成されてお
り、一対の半導体パワースイッチの内のいずれかがオン
状態に切り換えられた場合、モータの始動時には立ち上
げ電流を、モータの停止時には立ち下げ電流を、第二導
電性バスとモータに接続可能な出力端部に供給する。ま
た、第二電流路はモータ運転モードで作動可能であり、
第一導電性バスを介して電磁リレーの入力端に接続可能
な電源入力端部と、通電状態と非通電状態とに切り換え
可能な逆配置した電磁リレーから構成されている。電磁
リレーが通電状態にある場合は、半導体式モータスター
タはモータ運転状態にあり、第二電流路は、電磁リレー
の出力端と第一導電性バスとの間に電流路を形成する。
第二電流路は、モータスタータを横切って実質的に直線
状の電流路を形成して、パワーロスを低減させるだけで
なく、モータ運転モード時の発熱を最小限に抑える。

【００２２】本発明のさらに他の特徴によれば、導電性
バスに使用する電流センサアセンブリを有しており、バ
スには、一対のスロットで形成した比較的狭い電流路が
形成されており、各スロットは、バスの外側縁から電流
路に向けて内側に延在している。これらのスロットによ
り、電流の流れる方向に比較的狭い電流路が形成され
る。電流路の外周で電流路を横断するように一対の磁気
ピンがバスを貫通している。磁気ピンは、一対の磁気ピ
ンの間に磁束経路を形成するように離して配置されてい
る。磁気ピンは、本質的に磁束を形成しないが、磁気ピ
ンの間に磁束を収束させるので、磁気ピンの間に磁束経
路が形成される。好適には、隣接するバスからの磁束干
渉を防止するために、バスの中央に電流路を形成する。
また、磁気ピンの間に形成される磁束経路から離すよう
に、電流路を中央からオフセットすることもできる。ホ
ール効果センサは、比較的狭い電流路上で、磁束経路内
にあるように磁気ピンの間に配設されている。さらに、
ホール効果センサは、サーミスタと共に回路基板上に装
着されている。サーミスタは、バスの電流感知領域の温
度をモニターしている。本発明のさらに他の特徴、目的
及び利点は、以下の詳細な説明と図面から明らかにな
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、ソフトモータ
スタータとして従来公知である、３相３極の半導体式モ
ータスタータ１０が示されている。モータスタータ１０
は、モータ接続端部、即ち負荷側端部１６に空気入口１
４を形成したカバーアセンブリ１２を備えている。同様
に、電源側端部、即ちモータスタータ１０のライン側端
部２０には空気出口１８が形成されている。また、カバ
ーアセンブリ１２は、回路カバー２２Ａで保護された電
子コントローラ回路２２を収容している。コントローラ
回路２２は本発明の構成要件ではないのでこれ以上説明
しない。また、モータスタータ１０は、３個のパワーポ
ールアセンブリ２６、２８及び３０を収容するベースア
センブリ２４を備えている。パワーポールアセンブリ２
６、２８及び３０の各々は、同一の構成を有しているの
で、以下の説明では、パワーポールアセンブリ２８だけ
を説明する。

【００２４】図２は、モータスタータ１０のパワーポー
ルアセンブリ２８の斜視図である。パワーポールアセン
ブリ２８は、第一導電性バス(bus bar)３２を備えてお
り、入力端部３６で、ワイヤリングラグコネクタ(wirin
g lug connector)（図示しない）及び電源（図示しな
い）からの導電体を受け入れる。Ｌ形状導電体３４には
フランジ３８が形成されており、図１の負荷側端部１６
でベースアセンブリ２４にパワーポールアセンブリ２８
を装着するための一対のボルト孔４０が形成されてい
る。再び図２を参照すると、モータスタータ１０のパワ
ーポールアセンブリ２８は、Ｌ形状導電体３４に機械的
に且つ電気的に結合された第二導電性バス４２を備えて
おり、パワー出力端部４４で、モータ（図示しない）に
接続可能な導電体（図示しない）をパワーポールアセン
ブリ２８に接続するワイヤリングラグコネクタ（図示し
ない）をＬ形状導電体３４に受け入れている。好適な実
施の形態では、第一導電性バス３２と第二導電性バス４
２との間に、ＳＣＲ等の一対の半導体パワースイッチ素
子４６、４８を挟持している。モータスタータ１０によ
って駆動されるモータのパワー要求に基づいて、バスを
大きくしたり、小さくしたりすることができる。さら
に、他の実施の形態では、スイッチ特性やパワー要求に
基づいて、ＳＣＲ以外の半導体スイッチ素子を使用する
こともできる。

【００２５】電磁リレー５０は、逆向きにパワーポール
アセンブリ２８に装着されているため、内部コンタクト
は下端部５２で下方に面しており、また、内部磁石とス
タータは上端部５４に位置している。電磁リレー５０
は、一対の固定コンタクト５６及び５８を有している。
出力側の固定コンタクト５６は、少なくとも一つのボル
ト６０によりＬ形状導電体３４に接続されている。入力
側の固定コンタクト５８は、６本の締着ボルト６２の内
の２本のボルトで第一導電性バス３２に取り付けられて
いる。後述するように、電磁リレーを逆向きに取り付け
ることにより、モータ運転モードにおいて、パワーポー
ルアセンブリ２８を介して実質的に線形の電流路が形成
される。

【００２６】電磁リレー５０の内部構造は標準的なもの
とすることができる。例えば、米国特許第５，３３７，
２１４号に開示されているようなリレーである。この特
許は、１９９４年８月９日にLindsey他に与えられたも
のであり、本発明の譲受人に譲渡されたものである。し
かしながら、当業者であれば容易に認識できるように、
本発明のコンタクト５６及び５８は反対側の側面から外
方に突出しているが、米国特許第５，３３７，２１４号
に開示されているリレーのコンタクトは、同一側面から
外方に突出している。当業者であれば、ハウジング及び
構造をわずかに変更することによってコンタクトの配置
を変えることは容易に認識できることである。

【００２７】また、図２のパワーポールアセンブリ２８
は、第一導電性バス３２上に装着された放熱器６４を備
えている。放熱器６４は、電磁リレー５０と隙間を空け
て配置されており、この隙間に冷却ファン６６が装着さ
れる。冷却ファン６６は、図１のカバーアセンブリ１２
で支持されている。好適な実施の形態では、パワーポー
ルアセンブリ２６、２８及び３０の各々には、隙間６８
に冷却ファン６６が装着されている。

【００２８】モータスタータ１０の各パワーポールアセ
ンブリ２６、２８及び３０は、作動中には、二つの独立
した電流路を形成する。第一電流路は、モータの始動モ
ードと停止モードで作動可能であり、電源（図示しな
い）と第一バス３２によって形成される。さらに、第一
電流路は、第二バス４２と電気的に接続される半導体パ
ワースイッチ４６および４８を含んでおり、半導体パワ
ースイッチ４６および４８のうちの少なくとも一方がオ
ン（ＯＮ）状態に切り換えらると、モータの運転開始中
は、モータ（図示しない）をＬ形状導電体３４を介して
第二バス４２に接続してモータをランプアップ(ramp-u
p)し、また、モータの運転停止中は、モータをランプダ
ウン(ramp-down)する。第二電流路は、モータの運転モ
ード中に作動可能であり、モータが速度アップした後だ
け形成される経路である。第二電流路は、電磁リレー５
０の入力固定コンタクト５８を第一バス３２を介して電
源に接続することによって形成される。リレー５０は、
電流導通モードと電流非導通モードとの間で切り換える
ことができる。モータがランプアップ或はランプダウン
される場合は、リレー５０は非導通モードにあり、第二
電流路はリレー５０によって断続される。しかしなが
ら、リレー５０が通電モードにあり、モータスタータ１
０がモータ運転モードにある場合は、第二電流路が形成
され、モータに接続されている出力固定コンタクト５６
に電力が供給される。第一電流路のＳＣＲ４６及び４８
を利用してモータの速度が上昇すると、リレー５０は、
ＳＣＲからのバイパス電流、即ち分流により励磁され、
ＳＣＲはターンオフされる。このように、リレー５０の
コンタクトは、通常のアーキング(arcing)を経験するこ
となく保護される。同様に、モータを停止させると、Ｓ
ＣＲ４６及び４８はＯＮ状態に戻され、ほぼ同時にリレ
ー５０は非励磁状態となるため、リレー内にはアーキン
グは存在しない。ＳＣＲによりモータはランプダウンさ
れる。図２を参照すると、第二電流路は、第一バス３２
から、入力固定コンタクト５６、リレー５０及び出力固
定コンタクト５８を介して、実質的に直線状の電流路を
形成する。このような直線状の電流路を構成することに
より、モータ運転モードでのパワーロスを減少させるだ
けでなく、モータスタータの熱上昇を最小限に抑える。
さらに、このような独特の形状により、フロアスペース
及び壁スペースを節約してコンパクトな構造を提供でき
る。

【００２９】図３には、図１の３‐３線に沿った半導体
式モータスタータ１０の断面が示されている。パワーポ
ールアセンブリ２８は、マウントボルト７０でベースア
センブリ２４に装着されている。二本のマウントボルト
７０が、負荷出力端部１６側の、Ｌ形状導電体３４のフ
ランジ３８に配置されている。ライン入力端部３６で
は、他のマウントボルト（図示しない）を孔７２に締着
して、パワーポールアセンブリ２８をベースアセンブリ
２４に装着させる。カバーアセンブリ１２に装着された
冷却ファン６６は、逆配置したリレー５０と放熱器６４
との間に配置されており、空気流をライン７５に沿って
エア出口１８に指向させる。また、カバーアセンブリ１
２は電子コントローラ回路２２を装着するためのサブハ
ウジング７４を有している。一対の半導体パワースイッ
チ素子４６及び４８は、電子コントローラ回路２２と接
続可能な入力リード４７及び４９を備えている。各スイ
ッチ素子４６及び４８は、一対のロールピン７６及び７
８を備えており、これらのロールピン７６及び７８を第
一バス３２と第二バス４２との間に挟持して締結ボルト
６２で締結されている。

【００３０】有効スペースＡには、第一バス３２の下面
に電流センサ及びサーミスタアセンブリ１２６が取り付
けられており、バスを流れる電流を計測すると共にバス
の温度を感知している。詳細は図８〜図１１を参照する
こと。また、スペースＡには、スナッバ回路７７が配置
されており、電気ノイズを低減させると共に、過渡電流
から保護している。スナッバのリードは、従来知られて
いるようにライン及び負荷コネクタに接続される。

【００３１】図４には、図３の４‐４線に沿った締結ボ
ルト６２の拡大詳細図が示されている。図４は、図６に
示された６本の締結ボルト６２のうちの一本の締結ボル
ト６２を示している。締結ボルト６２により、第一バス
３２と第二バス４２との間にパワースイッチ素子４６を
挟持している。一連の皿バネワッシャ７９が締結ボルト
と共に使われており、ナット８３により圧縮されてい
る。締結ボルト６２ａは、アレンヘッド(Allen head)８
０を備えており、第一バス３２と第二バス４２とを絶縁
しているインシュレータ８２に係合している。

【００３２】図５には、図４に示した締結ボルト６２
ａ、皿バネワッシャ７９及びナット８３の一部を拡大し
た断面が示されている。一連の皿バネワッシャ７９に
は、対向する皿バネワッシャ間で隙間８４を形成して、
皿バネワッシャ間を互いに付勢する凹面と凸面が形成さ
れており、作動モードで、バス３２及び４２の膨張及び
収縮を吸収して、素子４６及び４８を圧持している。

【００３３】図６には、図２のパワーポールアセンブリ
２８の分解斜視図が示されている。好適な実施の形態で
は、６本の締結ボルト６２と、６個のワッシャ８１と、
６個のインシュレータ８２を使用している。締結ボルト
６２は、第二バス４２の締結孔８６、第一バス３２の締
結孔８８、及び放熱器６４の締結孔９０を貫通して延び
ている。また、リレー５０は、入力コンタクト５８の孔
９２を貫通する締結ボルト６２と皿バネワッシャ７９に
より、リレーとバスとの間の膨張及び収縮を吸収してわ
ずかに移動できるように装着されている。各締結ボルト
６２は、皿バネワッシャ７９とナット８３を備えてお
り、パワースイッチ素子４６及び４８を第一バス３２と
第二バス４２との間に挾持している。

【００３４】パワースイッチ素子４６及び４８は、第一
バス３２及び第二バス４２のロールピン孔９４に配置さ
れたロールピン７６及び７８により中央に位置されてい
る。さらに、放熱器６４は、放熱器６４のマウント孔１
００及び第一バス３２のマウント孔１０２を介してボル
ト９６とナット９８により第一バス３２に装着されてお
り、図７に詳細に示されているスロット１０４及び１０
５は、間接的に第二バス４２に支持される。リレー５０
は、その入力端部５８で締結ボルト６２とナット８３に
より第一バス３２に取付けられる。リレー５０の出力端
部５６は、ボルト６０とナット６１によりＬ形状導電体
３４に装着されており、ナット６１は、Ｌ形状導電体３
４の底面側に形成された座ぐり孔内に受容されている。
組付け時には、図示された３個の孔に接続用のラグアセ
ンブリが装着される。Ｌ形状導電体３４は、ボルト１０
６とナット１０８により第二バス４２にボルト締めされ
る。孔１１０は、ボルト１０６を面一に装着するような
座ぐり孔である。

【００３５】図７は、第一導電性バス３２の上面を詳細
に示している。ＳＣＲ４６及び４８は想像線で示されて
おり、ロールピン７６及び７８の中心に位置している。
６個の締結孔８８は第一バスにＳＣＲを挾持するための
ものである。マウント孔１１２は座ぐり孔であり、パワ
ーポールアセンブリ２８全体をベースアセンブリ２４に
装着させる（図３参照）。残りの孔１１４は、ワイヤ接
続ラグ（図示しない）を取付けるためのものである。バ
ス３２にはスロット１０４及び１０５が形成されてお
り、第一バス３２を通過する電流を、比較的狭い、好適
には中央に位置する電流感知領域１１６内に集中させ
る。スロット１０４及び１０５は、外側縁１１８及び１
２０から内側に、一対のピン孔２２に向けて延在してい
る。一対の磁気ピン１２４が孔１２２に装着され、バス
３２の上面から垂直に延びている。磁気ピン１２４は、
好適にはスチール製であり、電流によって形成された磁
束を収束し、且つ方向付けるように設計されており、ピ
ンが存在することにより、電流感知領域１１６を介して
電流路を形成する。図３及び図１１に示すように、ピン
１２４は、バス３２から所定高さ外方に延びており、そ
の上に電流センサ及びサーミスタアセンブリ１２６が取
付けられる。図７のネジ孔１２８は、第一バス３２に電
流センサ及びサーミスタアセンブリを装着するためのも
のである。

【００３６】図８には、図３の８‐８線に沿った電流セ
ンサ及びサーミスタアセンブリ１２６が示されている。
スチールピン１２４は、バスを通る電流によって形成さ
れる磁束を収束して方向付けるだけでなく、電流センサ
及びサーミスタアセンブリ１２６を位置付けて、ホール
効果センサ１３０を適当に配置するためにも使用され
る。ホール効果センサ１３０は、図９〜図１１に詳細に
示されている。

【００３７】図９を参照すると、電流センサ及びサーミ
スタアセンブリ１２６が、磁気ピン１２４に関して分解
されて示されている。電流センサ及びサーミスタアセン
ブリ１２６は、ホール効果センサ１３０を備えた回路基
板１３２を有しており、この回路基板１３２から外方に
突出しているホール効果センサ１３０により、電流感知
領域１１６を、即ち、バス３２全体を通過する電流を感
知する。ホール効果センサ１３０は、回路基板１３２に
対して垂直に延びて、スチールピン１２４の間の最大磁
束経路である「スイートスポット」１３１に位置される。
「スイートスポット」１３１はホール効果センサ１３０に
刻印されており、ホール効果センサの最大能動領域を表
している。また、回路基板１３２はバスの温度を計測す
るサーミスタ１３４を備えている。リードコネクタ１３
６は回路基板にはんだ付けされており、リードコネクタ
１３６のワイヤハーネス１３８はコントローラ回路２２
に接続されている。ホール効果センサ１３０及びサーミ
スタ１３４は、従来と同様の方法で接続されている。ま
た、図１０及び図１１に示すように、電流センサ及びサ
ーミスタアセンブリ１２６は位置決めブロック１４０を
備えており、位置決めブロック１４０に回路基板１３２
を受容することにより、ピン１２４と係合するピン孔１
４２に関して、位置決めブロック１４０の下方のホール
効果センサスロット１４４内にホール効果センサ１３０
を位置させている。

【００３８】また、図１０に示すように、位置決めブロ
ック１４０には、楕円錐台形状のサーミスタトンネル１
４６が形成されており、サーミスタトンネル１４６の最
小径部にサーミスタ１３４を受容している。楕円錐台形
状のサーミスタトンネル１４６の最大径部は、バスの電
流感知領域の温度を感知するように、第一バス３２に接
近している。楕円錐台形状のサーミスタトンネルには、
バス３２からの熱をサーミスタ１３４に確実に伝導させ
るように、熱伝導性ペースト１４８が備えられている。

【００３９】再び図９を参照すると、さらに、電流セン
サ及びサーミスタアセンブリ１２６は、インシュレー
タ、或は、アイソレータ１５０を有しており、バス３２
から回路基板１３２及びその構成部材を電気的に絶縁し
ている。図１０にも示すように、電流センサ及びサーミ
スタアセンブリ１２６は、インシュレータ１５４を介し
て非磁性ネジ１５２によりバスに装着されている。

【００４０】図１１を参照すると、位置決めブロック１
４０のホール効果センサスロット１４４内にホール効果
センサ１３０を配置した回路基板１３２が示されてい
る。位置決めブロック１４０には、ピン１２４の直径と
ほぼ同じ直径のピン孔１４２ａと、ピンをわずかに調整
できるように、やや楕円形状のピン孔１４２ｂが形成さ
れている。

【００４１】本発明のモータスタータ１０は、３個のパ
ワーポールアセンブリ２６、２８及び３０を有している
ので、ホール効果素子１３０を有効に機能させるよう
に、隣接する導電体間のクロストーク、或は干渉を最小
限にすることが重要である。そうするために、図７に示
すように、第一バス３２の外側縁１１８及び１２０から
中央に狭い電流感知領域１１６を位置させて、隣接する
バスからの磁束の影響を最小限にしている。さらに、第
一バス３２の表面３２ａから磁気ピン１２４を突出させ
て、ピン１２４に垂直な電流によって形成される最大磁
束経路とホール効果センサ１４４を交差させて、隣接す
る導電体間のクロストークを更に低減させている。

【００４２】図７に戻ると、スロット１０４及び１０５
の各々は、電流感知領域１１６から外側縁１１８及び１
２０に向けて後方に傾斜して、一対のマウント孔８８と
一対のマウント孔１０２との間に延在している。図２に
示す放熱器６４は、図７のスロット１０４及び１０５上
に装着されるので、バス３２の構造的弱点は最小限とな
る。スロット１０４及び１０５は、電流感知領域１１６
を形成するために傾斜させる必要はないが、同じ長さに
する必要もない。しかしながら、好適な実施の形態で
は、スロットを傾斜させ、且つ長さを同じにして、バス
の中央に電流感知領域１１６を配置して、クロストーク
を最小にすると共に、スロット１０４及び１０５による
構造的弱点を最小としている。

【００４３】図１２を参照すると、図１のパワーポール
アセンブリ２６、２８及び３０の放熱器６４に適合する
窪み１５６，１５８及び１６０を備えたカバーアセンブ
リ１２のサブハウジング１５４が示されている。図１２
では、空気流の方向が矢印１６２で示されている。図１
３に最も良く示すように、カバーアセンブリ１２の内側
の空気流温度をモニターするために、サーミスタ１６６
を備えた回路基板１６４が、二つの窪み１５８と１６０
間の側方支持部１６８に装着されている。回路基板１６
４は、側方支持部１６８の溝１７０内に摩擦装着されて
いる。エアチャネル(air channel)１７２は、回路基板
１６４が側方支持部１６８の溝１７０内に完全に係合さ
れると、サーミスタ１６６と直接的に空気接触する。

【００４４】図１４には、本発明の別の実施の形態が示
されている。半導体式モータスタータ１７４は、取外し
可能な外側エンクロージャ（囲い）を備えている。モー
タスタータ１７４は、負荷側ラグ１７８から始まって、
ライン側ラグ１８０で終了する、ライン１７６に沿った
ほぼ直線状の比較的短いバイパス電流路を備えている。
モータスタータ１７４は低電力取扱仕様のものであり、
図１に示すホッケーパック(hockey-puck)形ＳＣＲとは
異なる、内部位相制御サイリスタを使用している。放熱
器１８２は、モータスタータ１７４に直接装着されてい
る。

【００４５】図１５は、図１４のモータスタータに使用
するように形成されたバス１８４を示している。バス１
８４は、ラグ端部１８６とコンタクタ端部１８８を有し
ている。比較的狭い電流感知領域１９０を形成するため
に、スロット１９２及び１９４を形成して、図７のバス
と同じように、電流感知領域１９０に電流を集中させる
ようにしている。図７のスロット１０４及び１０５と比
較して、図１５のバスのスロット１９２及び１９４で
は、スロットを特定の方向にすることは重要なことでは
ないが、導電機能は電流感知領域のサイズによる。図１
５のバス１８４は、図９の電流センサ及びサーミスタア
センブリ１２６を備えることもできる。ピン１２４の長
さは、バス１８４の厚さに応じて調整され、図１１に示
すように、一側面では面一にされ、他側面ではホール効
果センサ１３０と交差するように十分に突出している。

【００４６】図１６には、ホール効果電流センサ用の望
ましい特性曲線が示されており、ホール効果出力対ソフ
トスタータ電流定格パーセントの関数として示されてい
る。グラフは、ホール効果電流センサで計測した電流の
線形特性と非線形特性を組み合わせて示されている。望
ましい特性は、ファクター数を変えることによって得ら
れることに注意されたい。例えば、図７の電流感知領域
１１６及び図１５の電流感知領域１９０の幅と形状を変
えることにより、特性曲線は、要求するように修正する
ことができる。さらに、磁気ピン１２４の材料形式及び
材料量を変化させることにより、望ましい特性曲線を得
るためのパーミアンス(permeance)を修正することがで
きる。例えば、中実のスチールピンの代りに、等径の中
空のロールピンを使用することもできるが、中空のロー
ルピンはパーミアンスがさらに低いため、完全に異なっ
た電流特性曲線となってしまう。

【００４７】望ましいホール効果センサの電圧出力特性
曲線は、ソフトスタータ作動範囲の臨界部分、即ち能動
領域では、基本的に線形部分２０２を有している。この
領域内では、電流は、素子の定常作動中に読み取られ、
外部の計測装置と正確に比較することができるが、ホー
ル効果出力電圧は、素子の通常の作動範囲に基づく初期
ラウンドオフステージ(round-off stage)２０４で明ら
かに減少し始める。好適には、初期ラウンドオフステー
ジ２０４は、デバイス電流定格のほぼ１２０％‐１３０
％であり、磁気ピンが飽和状態になり始めるときであ
る。ピンが飽和状態になると、線形電流計測範囲のほぼ
１３０％‐１５０％の間で中間域ラウンドオフステージ
２０６が起こる。電流計測範囲を素子の線形電流範囲の
ほぼ３００％まで延長するように、飽和状態のピンの延
長部のラウンドオフステージ２０８に移動させることに
より、ホール効果素子は電流増加に応答し続ける。最終
的に有効な電流計測ステージ２１０は、ピンの飽和状態
で起こり、曲線の傾斜は非常に小さくなる。このステー
ジは、電流範囲をほぼ６００％、即ち電流計測範囲の能
動線形部分の６倍に延長する。過負荷電流の大きさは、
ホール効果電源により制限される。最終ステージ２１２
では、ホール素子の電流信号はパワーレベルに達して、
それ以上電流を計測することはできない。

【００４８】本発明を好適な実施の形態に基づいて説明
してきたが、説明した以外の、同義語、変更及び修正
は、本発明の請求の範囲に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係るモータスタータの斜視図
である。

【図２】図２は、図１の一部の斜視図である。

【図３】図３は、図１の３‐３線に沿った断面図であ
る。

【図４】図４は、図３の４‐４線に沿った拡大断面図で
ある。

【図５】図５は、図４の一部拡大断面図である。

【図６】図６は、図２の分解斜視図である。

【図７】図７は、図６の一部拡大平面図である。

【図８】図８は、図３の８‐８線に沿った部分の上面図
である。

【図９】図９は、図８の分解斜視図である。

【図１０】図１０は、図８の１０‐１０線に沿った断面
図である。

【図１１】図１１は、図１０の１１‐１１線に沿った断
面図である。

【図１２】図１２は、図１の一部の斜視図である。

【図１３】図１３は、図１２の１３−１３線に沿った部
分の詳細図である。

【図１４】図１４は、本発明に係るモータスタータの他
の実施の形態を示す斜視図である。

【図１５】図１５は、図１４のモータスタータに使用す
るバスの斜視図である。

【図１６】図１６は、ホール効果出力とホール効果電流
定格％のグラフである。

【符号の説明】

１０半導体式モータスタータ１２カバーアセンブリ３２第一導電性バス３６入力端４２第二導電性バス４４出力端４６、４８半導体パワースイッチ素子５０電磁リレー５６、５８電磁リレーの固定コンタクト６２マウントボルト６４放熱器６６冷却ファン７９皿バネワッシャ１５０、１５４インシュレータ８３締結ナット８８、１０２マウント孔１０４、１０５スロット１１６電流感知領域１１８、１２０外側縁１２４磁気ピン１２６電流センサ及びサーミスタアセンブリ１３０ホール効果センサ１３２回路基板１３４、１６６サーミスタ１４０位置決めブロック１４２ピン孔１４４ホール効果センサスロット１４６楕円錐台状サーミスタトンネル１４８熱伝導性ペースト１５２非磁気ネジ１５６、１５８、１６０窪み１６２空気流方向を示す矢印

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 ＥａｔｏｎＣｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者カートフォンエックロスアメリカ合衆国ウイスコンシン 53066 オコノモウォック、ウォータビルロードダブリュー350 エス53279 (72)発明者クリストファージョンヴィーロックアメリカ合衆国ウイスコンシン 53066 ブルックフィールド、ベヴァリーヒルズドライブ 18200

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源からの外部導電体を接続する入力端部
（３６）を備えた第一導電性バス（３２）と；モータに
接続可能な外部導電体を接続する出力端部（４４）を備
えた第二導電性バス（４２）と；第一導電性バス（３
２）と第二導電性バス（４２）との間に挾持された一対
の半導体パワースイッチ素子（４６，４８）と；バイパ
ス電流路を形成する入力端（５８）と出力端（５６）を
有する電磁リレー（５０）であって、前記入力端（５
８）は前記第一導電性バス（３２）を介して前記入力端
部（３６）に接続可能であり、また、前記出力端（５
６）は半導体式モータスタータ（１０）の前記出力端部
（４４）に接続可能であり、前記バイパス電流路が前記
第一導電性バス（３２）と線形関係になるように前記電
磁リレー（５０）を装着することにより、電磁リレー
（５０）を介して電源からモータへの電力が切り換えら
れたときに半導体式モータスタータ（１０）を介して直
線状電流路が形成される、ことを特徴とする半導体式モ
ータスタータ。
【請求項２】さらに、第一導電性バス（３２）及び第二
導電性バス（４２）を貫通して延在するマウントボルト
（６２）を有し、皿バネワッシャ（７９）とナット（８
３）を介して、第一導電性バス（３２）と第二導電性バ
ス（４２）との間に半導体パワースイッチ素子（４６、
４８）を挟持することを特徴とする請求項１に記載の半
導体式モータスタータ。
【請求項３】さらに、マウントボルト（６２）、皿バネ
ワッシャ（７９）及びナット（８３）によって第一導電
性バス（３２）上に装着される放熱器（６４）を有して
おり、第一導電性バス（３２）及び第二導電性バス（４
２）と放熱器（６４）との間の膨張及び収縮誤差を皿バ
ネワッシャ（７９）により吸収することを特徴とする請
求項２に記載の半導体式モータスタータ。
【請求項４】電磁リレー（５０）は、該電磁リレー（５
０）が切り換えられた時に直線状電流路を形成するよう
に、半導体式モータスタータ（１０）に逆向きに装着さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の半導体式モ
ータスタータ。
【請求項５】電磁リレー（５０）の一端（５８）は、第
一導電性バス（３２）に直接装着されていることを特徴
とする請求項４に記載の半導体式モータスタータ。
【請求項６】さらに、半導体パワースイッチ素子（４
６、４８）を挟持する第一導電性バス（３２）及び第二
導電性バス（４２）と、電磁リレー（５０）の一端（５
８）を貫通して延在するマウントボルト（６２）を有し
ており、該マウントボルト（６２）には、半導体パワー
スイッチ素子（４６、４８）が挟持されている間に膨張
及び収縮できるように皿バネワッシャ（７９）が装着さ
れていることを特徴とする請求項５に記載の半導体式モ
ータスタータ。
【請求項７】さらに、第一導電性バス（３２）と電磁リ
レー（５０）との間に冷却ファン（６６）を挿入できる
ように、放熱器（６４）を、電磁リレー（５０）から離
して第一導電性バス（３２）上に装着することを特徴と
する請求項１に記載の半導体式モータスタータ。
【請求項８】さらに、第一導電性バス（３２）の電流感
知領域（１１６）内の磁束を収束させる第一導電性バス
（３２）から垂直に延びる一対の磁気ピン（１２４）
と、回路基板（１３２）上に装着されると共に、一対の
磁気ピン（１２４）の間に配設された電流感知ホール効
果センサ（１３０）を有することを特徴とする請求項１
に記載の半導体式モータスタータ。
【請求項９】第一導電性バス（３２）には、一対のスリ
ット（１０４，１０５）が形成されており、各スリット
（１０４，１０５）は、外側縁（１１８，１２０）から
各磁気ピン（１２４）まで延びていて、第一導電性バス
（３２）を通過する電流を電流感知領域（１１６）内に
集中させることを特徴とする請求項８に記載の半導体式
モータスタータ。
【請求項１０】一対のスロット（１０４、１０５）の各
々は、第一導電性バス（３２）の電流感知領域（１１
６）から外側縁（１１８、１２０）に向かって後方へ傾
斜し、かつ、第一導電性バス（３２）の構造的弱点を最
小とするようにマウント孔（８８）とマウント孔（１０
２）との間に延びていることを特徴とする請求項９に記
載の半導体式モータスタータ。
【請求項１１】電流感知領域（１１６）は、隣接する導
電性バスからの磁束の影響が最小になるように、第一導
電性バス（３２）の外側縁（１１８、１２０）から中央
に位置するように形成されていることを特徴とする請求
項８に記載の半導体式モータスタータ。
【請求項１２】磁気ピン（１２４）はスチール製であ
り、第一導電性バス（３２）から所定高さ突出させて、
電流感知ホール効果センサ（１３０）が最大磁束経路と
交差するようにしていることを特徴とする請求項８に記
載の半導体式モータスタータ。
【請求項１３】回路基板（１３２）は、第一導電性バス
（３２）に非磁性ネジ（１５２）によりインシュレータ
（１５０）内で位置決めブロック（１４０）を介して装
着されており、磁気ピン（１２４）を使用して、電流感
知領域（１１６）内で最大磁束経路内に電流感知ホール
効果センサ（１３０）を正確に位置決めしていることを
特徴とする請求項１２に記載の半導体式モータスター
タ。
【請求項１４】さらに、第一導電性バス（３２）の温度
をモニターするためのサーミスタ（１３４）を有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の半導体式モータスター
タ。
【請求項１５】電磁リレー（５０）は、第一導電性バス
（３２）の後方に逆向きに、その内部コンタクトは第二
導電性バス（４２）の近くに、また、その内部磁石は第
２導電性バス（４２）から最も離れるように装着されて
おり、さらに、放熱器（６４）は、電磁リレー（５０）と間隔をおいて
第一導電性バス（３２）に装着されており、冷却ファン（６６）は、放熱器（６４）に強制的に送風
するように、放熱器（６４）と電磁リレー（５０）との
間に装着されており、カバーアセンブリ（１２）は、半導体式モータスタータ
（１０）を覆い、冷却ファン（６６）及び放熱器（６
４）に適合した放熱器トンネル（１５６）を形成するよ
うに成形されており、サーミスタ（１６６）は、放熱器（６４）を通過する空
気流（１６２）の温度を感知するようにカバーアセンブ
リ（１２）に装着されている、ことを特徴とする請求項
１に記載の半導体式モータスタータ。
【請求項１６】２つの独立した電流路を備えた小型の半
導体式モータスタータ（１０）であって、第一電流路は、第一導電性バス（３２）と接続可能な電
源入力端部（３６）と、第二導電性バス（４２）と接続される一対の半導体パワ
ースイッチ（４６、４８）と接続された第一導電性バス
（３２）から構成されており、一対の半導体パワースイ
ッチ（４６、４８）の内のいずれかがオン状態に切り換
えられた場合、モータの始動時には立ち上げ電流を、モ
ータの停止時には立ち下げ電流を、第二導電性バス（４
２）とモータに接続可能な出力端部（４４）に供給し、
また、第二電流路は、モータ運転モードで作動可能であり、第
一導電性バス（３２）を介して電磁リレー（５０）の入
力端（５８）に接続可能な電源入力端部（３６）と、通
電モードと非通電モードとに切り換え可能な逆配置した
電磁リレー（５０）とから構成されており、電磁リレー
（５０）が通電モードにある場合、半導体式モータスタ
ータ（１０）はモータ運転モードにあり、さらに、第二
電流路は、電磁リレー（５０）の出力端（５６）と第一
導電性バス（３２）との間に実質的に直線状の電流路を
形成して、パワーロスを低減させ、かつ、モータ運転モ
ード時の発熱を最小限にするように構成されていること
を特徴とする半導体式モータスタータ。
【請求項１７】さらに、放熱器（６４）は、膨張及び収
縮を吸収するように皿バネワッシャ（７９）により第一
導電性バス（３２）に装着されており、また、冷却ファ
ン（６６）は、放熱器（６４）と逆配置した電磁リレー
（５０）との間に配置されていることを特徴とする請求
項１６に記載の半導体式モータスタータ。
【請求項１８】さらに、半導体パワースイッチ（４６、
４８）を挟持する第一導電性バス（３２）及び第二導電
性バス（４２）並びに電磁リレー（５０）の一方のコン
タクト（５８）を貫通して延在するマウントボルト（６
２）を有し、また、該マウントボルト（６２）の少なく
とも一端に、半導体パワースイッチ（４６、４８）が挟
持されている間に膨張及び収縮できるように皿バネワッ
シャ（７９）を備えていることを特徴とする請求項１６
に記載の半導体式モータスタータ。
【請求項１９】さらに、第一導電性バス（３２）の電流
感知領域（１１６）内の磁束を収束させるように、一対
の磁気ピン（１２４）が第一導電性バス（３２）から垂
直に延びており、また、電流を感知するホール効果セン
サ（１３０）が、一対の磁気ピン（１２４）の間に位置
するように回路基板（１３２）上に装着されていること
を特徴とする請求項１６に記載の半導体式モータスター
タ。
【請求項２０】第一導電性バス（３２）は、一対のスロ
ット（１０４，１０５）を有し、各スロット（１０４，
１０５）は、外側端（１１８，１２０）から第一導電性
バス（３２）を通過する電流を電流感知領域（１１６）
内に集中させるように各磁気ピン（１２４）まで延びて
おり、また、一対のスロット（１０４、１０５）は、第
一導電性バス（３２）の電流感知領域（１１６）から外
側縁（１１８、１２０）に向かって後方へ傾斜して形成
され、かつ、第一導電性バス（３２）の構造的弱点を最
小とするようにマウント孔（８８）とマウント孔（１０
２）との間に延びていることを特徴とする請求項１９に
記載の半導体式モータスタータ。
【請求項２１】磁気ピン（１２４）はスチール製であ
り、第一導電性バス（３２）から所定高さ突出させて、
電流を感知するホール効果センサ（１３０）が最大磁束
経路と交差するようにしており、また、回路基板（１３
２）は、第一導電性バス（３２）に非磁性ネジ（１５
２）によりインシュレータ（１５０）内で位置決めブロ
ック（１４０）を介して装着されており、磁気ピン（１
２４）を使用して、電流感知領域（１１６）内で最大磁
束経路内に電流を感知するホール効果センサ（１３０）
を正確に位置決めしていることを特徴とする請求項１９
に記載の半導体式モータスタータ。
【請求項２２】さらに、第一導電性バス（３２）の温度
をモニターするためのサーミスタ（１３４）を有するこ
とを特徴とする請求項２１に記載の半導体式モータスタ
ータ。
【請求項２３】電磁リレー（５０）は、第一導電性バス
（３２）の後方に逆向きに、その内部コンタクトは第二
導電性バス（４２）の近くに、また、その内部磁石は第
２導電性バス（４２）から最も離れるように装着されて
おり、さらに、放熱器（６４）は、電磁リレー（５０）と間隔をおいて
第一導電性バス（３２）に装着されており、冷却ファン（６６）は、放熱器（６４）に強制的に送風
するように、放熱器（６４）と電磁リレー（５０）との
間に装着されており、カバーアセンブリ（１２）は、半導体式モータスタータ
（１０）を覆い、冷却ファン（６６）及び放熱器（６
４）に適合した放熱器トンネル（１５６）を形成するよ
うに成形されており、サーミスタ（１６６）は、放熱器（６４）を通過する空
気流（１６２）の温度を感知するようにカバーアセンブ
リ（１２）に装着されている、ことを特徴とする請求項
１６に記載の半導体式モータスタータ。
【請求項２４】大面積導電性バスの電流センサアセンブ
リ（１２６）であって、バス（３２）には、一対のスロット（１０４，１０５）
により比較的狭い電流路（１１６）が形成され、各スロ
ット（１０４，１０５）は、バス（３２）の外側縁（１
１８，１２０）から電流路（１１６）に向けて内側に延
びており、一対のスロット（１０４，１０５）により電
流の流れる方向に比較的狭い電流路（１１６）を形成さ
れており、一対の磁気ピン（１２４）は、比較的狭い電流路（１１
６）の周辺でバス（３２）を貫通して、一対の磁気ピン
（１２４）の間に磁束経路を形成するように離して設置
されており、ホール効果センサ（１３０）は、比較的狭い電流路（１
１６）上で、一対の磁気ピン（１２４）によって形成さ
れる磁束経路内に位置するように磁気ピン（１２４）の
間に配置されている、ことを特徴とする電流センサアセ
ンブリ。
【請求項２５】一対の磁気ピン（１２４）は、ホール効
果センサ（１３０）の高さに合わせてバス（３２）の表
面から突出しており、ホール効果センサ（１３０）は、
一対の磁気ピン（１２４）の間に形成される磁束経路
（１１６）の中心に配置されることを特徴とする請求項
２４に記載の電流センサアセンブリ。
【請求項２６】ホール効果センサ（１３０）は回路基板
（１３２）に装着されており、さらに、回路基板（１３
２）を受容して磁気ピン（１２４）を覆うように配置さ
れるインシュレータ（１５０）を有しており、該インシ
ュレータ（１５０）は、磁気ピン（１２４）を挿通させ
る少なくとも一つの開口を有することを特徴とする請求
項２４に記載の電流センサアセンブリ。
【請求項２７】さらに、磁気ピン（１２４）に合致した
サイズの一対の孔（１４２）を形成すると共に、回路基
板（１３２）をバス（３２）から所定距離離すような厚
さを備えた位置決めブロック（１４０）を有し、ホール
効果センサ（１３０）は磁束経路（１１６）内に位置す
るように配置されることを特徴とする請求項２６に記載
の電流センサアセンブリ。
【請求項２８】位置決めブロック（１４０）は、さら
に、磁気ピン（１２４）の間にホール効果センサ（１３
０）を正確に位置決めするためのスロット（１４４）を
有することを特徴とする請求項２７に記載の電流センサ
アセンブリ。
【請求項２９】さらに、非磁性ネジ（１５２）とインシ
ュレータ（１５４）を有しており、回路基板（１３２）
を、該インシュレータ（１５４）と位置決めブロック
（１４０）の間に位置させてバス（３２）に保持させる
ことを特徴とする請求項２７に記載の電流センサアセン
ブリ。
【請求項３０】さらに、回路基板（１３２）上に装着さ
れたサーミスタ（１３４）を有しており、該サーミスタ
（１３４）を位置決めブロック（１４０）の第二開口
（１４６）に配置してバスの温度を感知することを特徴
とする請求項２７に記載の電流センサアセンブリ。
【請求項３１】第二開口（１４６）は楕円錐台形状であ
り、その大開口面がバス（３２）に面しており、また、
バス（３２）とサーミスタ（１３４）との間の第二開口
（１４６）内に熱伝導材（１４８）を備えることを特徴
とする請求項３０に記載の電流センサアセンブリ。
【請求項３２】バス（３２）は、電流の流れ方向と平行
な外側縁（１１８，１２０）と電流の流れ方向に垂直な
外側縁を有しており、磁気ピン（１２４）及び比較的狭
い電流路（１１６）は、外側縁（１１８，１２０）に関
してバス（３２）の中央に配置されるていることを特徴
とする請求項２４に記載の電流センサアセンブリ。
【請求項３３】サーミスタ（１３４）はバスの温度を供
給し、ホール効果センサ（１３０）の温度補正として読
みこまれることを特徴とする請求項３２に記載の電流セ
ンサアセンブリ。
【請求項３４】ハイパワー導電性バス（３２）に電流を
流す段階と、ハイパワー導電性バス（３２）の幅に比較して狭い電流
感知領域（１１６）に電流を集中させるように電流制限
経路（１１６）を形成する段階と、狭い電流感知領域（１１６）内に磁界を形成する段階
と、磁界の大きさに比例した出力信号を発生するように磁界
内におけるホール効果センサ（１３０）の位置を調整す
る段階と、を特徴とするハイパワー導電性バスの電流計
測方法。
【請求項３５】磁界を形成する段階は、さらに、バス
（３２）内に、一対の磁気ピン（１２４）を電流路に垂
直で、電流感知領域（１１６）の外周に位置するように
配置して、大部分の磁束を、一対の磁気ピン（１２４）
間の磁束経路を通過するように指向させる段階であるこ
とを特徴とする請求項３４に記載の電流計測方法。
【請求項３６】さらに、一対の磁気ピン（１２４）をバ
ス（３２）の表面から突出させ、該一対の磁気ピン（１
２４）内に、磁界を横断する最大磁束経路と交差するよ
うにホール効果センサ（１３０）を配列する段階を特徴
とする請求項３５に記載の電流計測方法。
【請求項３７】さらに、ホール効果センサ（１３０）か
ら所望の特性出力を得るために、電流感知領域の幅と形
状を選択する段階を特徴とする請求項３４に記載の電流
計測方法。
【請求項３８】さらに、ホール効果センサ（１３０）か
ら所望の特性出力を得るために、磁気ピン（１２４）の
材料のタイプと材料の量を選択する段階を特徴とする請
求項３５に記載の電流計測方法。
【請求項３９】さらに、ホール効果センサ（１３０）か
ら所望の特性出力を得る段階は、ホール効果センサの定
格出力のほぼ１２０％−１３０％に達する実質的に線形
の出力を得る段階と、ホール効果センサ（１３０）の出
力がホール効果センサ（１３０）のパワーレベルと等し
くなるまでの使用可能な非線形出力を得る段階であるこ
とを特徴とする請求項３７に記載の電流計測方法。
【請求項４０】電流制限経路を形成する段階は、さら
に、狭い経路（１１６）内に電流を限定するようにバス
（３２）にスリット（１０４，１０５）を形成する段階
であることを特徴とする請求項３４に記載の電流計測方
法。
【請求項４１】一対のバス（３２、４２）の間に挾持さ
れた一対の半導体パワースイッチ素子（４６、４８）
と、半導体パワースイッチ素子（４６、４８）と並列に
バス（３２、４２）に接続された電磁リレー（５０）で
あって、半導体パワースイッチ素子（４６、４８）が電
源入力端部（３６）とバス（３２、４２）との間に回路
を形成した後のモータ運転モードで、バス（３２）を介
して電源入力端部（３６）と負荷出力端部（４４）との
間に電流路を形成する電磁リレー（５０）と、少なくと
も一つの放熱器（６４）及び該放熱器（６４）を通過す
る空気流（１６２）を形成する冷却ファン（６６）と、
さらに、カバーアセンブリ（１２）を備えている半導体
式モータスタータ（１０）であって、第一サーミスタ（１６６）は、カバーアセンブリ（１
２）内に装着され、放熱器（６４）を通過する空気流の
温度をモニターしており、また、第二サーミスタ（１３４）は、バス（３２、４２）の内
の一つに装着され、モータ運転モード中のバス（３２、
４２）の温度をモニターしている、ことを特徴とする半
導体式モータスタータ。
【請求項４２】さらに、電流センサ（１３０）が、第二
サーミスタ（１３４）と共に回路基板（１３２）に装着
されており、バス（３２、４２）を流れる電流を感知す
ることを特徴とする請求項４１に記載の半導体式モータ
スタータ。
【請求項４３】電流センサ（１３０）はホール効果素子
であり、バス（３２、４２）には、バス内の電流を適切
に感知するように、ホール効果素子用の領域（１１６）
が形成されていることを特徴とする請求項４１に記載の
半導体式モータスタータ。
【請求項４４】第二サーミスタ（１３４）は、バス（３
２、４２）の温度をモニターする信号を供給して、電流
センサ（１３０）を温度補正することを特徴とする請求
項４２に記載の半導体式モータスタータ。
【請求項４５】回路基板（１３２）上に装着されたサー
ミスタ（１３４）と、楕円錐台形トンネル（１４６）を
有し、該楕円錐台形トンネル（１４６）の小開口側にサ
ーミスタ１３４を受容する位置決め具（１４０）と、位
置決め具（１４０）の楕円錐台形トンネル（１４６）に
配設された熱伝導材（１４８）とから構成された大面積
導電性バス（３２、４２）に使用するセンサ（１２６）
であって、前記楕円錐台形トンネル（１４６）の大開口側を、モニ
ター面となるバス（３２、４２）に近接させていること
を特徴とするセンサ。
【請求項４６】さらに、モニター面となるバス（３２、
４２）と位置決め具（１４０）との間にインシュレータ
（１５０）を有することを特徴とする請求項４５に記載
のセンサ。
【請求項４７】さらに、回路基板（１３０）上に、サー
ミスタ（１３４）と共に電流センサ（１３０）を備えて
おり、温度を感知する領域（１１６）と同じ領域の電流
を感知することを特徴とする請求項４５に記載のセン
サ。
【請求項４８】電流センサ（１３０）はホール効果素子
であることを特徴とする請求項４７に記載のセンサ。
【請求項４９】大面積導電性バス（３２、４２）は、領
域（１１６）を通過する全電流をホール効果素子（１３
０）によってモニターできるように、電流を方向付ける
チャネル（１０４，１０５）を有することを特徴とする
請求項４８に記載のセンサ。