JP2002142479A - 単相交流誘導モータの起動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費電力をより一層低減することができ、か
つ再起動を確実に行い得る単相交流誘導モータの起動回
路を得る。 【解決手段】 第１，第２の端子及びゲート端子を有す
るトライアック７の第１の端子が、単相交流誘導モータ
１の補助巻線３に接続されており、第２の端子がオーバ
ーロードリレー８の発熱抵抗９の一端に接続されてお
り、発熱抵抗９の他端がトライアック７のゲート端子に
接続されており、起動後モータの回転数が所定の回転数
に到達した後に、トライアック７のゲート端子に加えら
れる電圧が低下し、トライアック７がオフ状態とされ
る、単相交流誘導モータの起動回路。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば冷蔵庫やエ
アコンなどに用いられている単相交流誘導モータの起動
回路に関し、より詳細には、補助巻線に直列にトライア
ックを接続することにより起動後の電力の節減が図られ
る単相交流誘導モータの起動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷蔵庫やエアコン等においては、
単相交流誘導モータが用いられている。この種の単相交
流誘導モータの起動回路としては、ＣＳＩＲ方式、ＣＳ
Ｒ方式、ＲＳＩＲ方式、ＰＳＣ方式などの回路が知られ
ている。

【０００３】図３は、従来の単相交流誘導モータの起動
回路の一例を示す回路図である。図３において、５１は
単相交流誘導モータを示し、主巻線５２及び補助巻線５
３を有する。補助巻線５３に直列に、ＰＴＣ素子５４が
接続されている。また、ＰＴＣ素子５４に並列にコンデ
ンサ５５が接続されている。ＰＴＣ素子５４及びコンデ
ンサ５５の他端は共通接続されて、電源５６に接続され
ている。また、電源５６と単相交流誘導モータ５１との
間に発熱抵抗５７を有するオーバーロードリレー５８が
接続されている。

【０００４】この起動回路に通電されると、主巻線５
２、補助巻線５３に電流が流れ、起動トルクが発生して
モータが始動する。モータの回転数が所定の回転数に到
達すると、起動トルクは不要となる。ＰＴＣ素子５４
は、起動時の大電流により自己発熱し、抵抗値が増大す
る。その結果、補助巻線５３に流れる電流が制限され
る。

【０００５】なお、起動時に何らかの異常により、モー
タが回転しない場合には、主巻線５２に大きな電流が流
れる。この電流で、オーバーロードリレー５８内の発熱
抵抗５７が発熱し、バイメタルスイッチがオフされ、そ
れによってモータの保護が図られる。

【０００６】しかしながら、図３に示した起動回路で
は、起動後にモータの回転数が所定の回転数に到達した
場合、ＰＴＣ素子５４の電流制限作用により電力が制限
されるといえども、依然としてＰＴＣ素子５４及び補助
巻線５３に電流が流れる。従って、２〜３Ｗ程度の電力
が浪費されていた。また、この起動回路では、モータが
運転終了した後に、再起動しようとする場合、ＰＴＣ素
子５４が十分に冷却していないと、再起動時における起
動トルクが十分でなく、起動ミスが発生したり、オーバ
ーロードリレーを誤動作させることもあった。

【０００７】そこで、より一層の消費電力低減を図るた
めに、トライアックを用いた単相交流誘導モータの起動
回路が提案されている（特開平５−２４４７８６号公
報、特開平５−２４４７８７号公報、特開平５−３２８
７６７号公報、特開平６−３３９２９１号公報、特開平
８−２８４８８号公報など）。図４は、トライアックを
用いた従来の単相交流誘導モータの起動回路の一例を示
す回路図である。

【０００８】ここでは、単相交流誘導モータ５１の補助
巻線５３に直列に起動用ＰＴＣ素子６１及びトライアッ
ク６２が接続されている。また、補助巻線５３の一端と
トライアック６２のゲート端子との間にトライアックの
第１，第２の端子をオンオフするための制御用ＰＴＣ素
子６３が接続されている。すなわち、図３に示した回路
のＰＴＣ素子５４に代えて、上記ＰＴＣ素子６１、トラ
イアック６２及び制御用ＰＴＣ素子６３が接続されてい
る。その他の点については、図３に示した回路と同様で
ある。

【０００９】図４に示した回路に通電されると、主巻線
５２及び補助巻線５３に大きな電流が流れる。この場
合、制御用ＰＴＣ素子６３の抵抗値は、トライアック６
２の第１，第２の端子間をオン状態とするゲート電圧を
与え得るように選ばれている。従って、モータが起動さ
れる。起動後、制御用ＰＴＣ素子６３に電流が流れ続け
るので、ＰＴＣ素子６３が発熱し、トライアック６２の
ゲート電圧を高める。ゲート電圧が所定のしきい値を超
えると、トライアック６２の第１，第２の端子間がオフ
状態となる。すなわち、トライアック６２がオフ状態と
なる前に、モータが始動し、所定の回転数に到達するよ
うに、上記制御用ＰＴＣ素子６３の抵抗温度特性、キュ
ーリー点、及び素子寸法が設定されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図４に示した起動回路
では、モータが起動し、所定の回転数に到達した後に
は、制御用ＰＴＣ素子６３が高抵抗状態となり、トライ
アック６２がオフ状態とされる。従って、トライアック
６２がオフ状態になると、ＰＴＣ素子６１にはもはや通
電されない。従って、図３に示した起動回路に比べて、
定常運転時の消費電力を節減することができる。

【００１１】しかしながら、図４に示した起動回路にお
いても、制御用ＰＴＣ素子６３は依然としてエネルギー
を消費しており、やはりより一層の消費電力の低減が求
められている。加えて、図４に示した起動回路では、運
転終了後に、再起動しようとした場合、制御用ＰＴＣ素
子６３が十分に冷却されていないと、再起動できないこ
とがあった。

【００１２】本発明の目的は、上述した従来技術の欠点
を解消し、消費電力をより一層低減することができ、か
つ再起動を確実に行うことができる単相交流誘導モータ
の起動回路を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の広い局面によれ
ば、主巻線及び補助巻線を有する単相交流誘導モータの
起動回路であって、第１，第２の端子及びゲート端子を
有し、第１の端子が前記補助巻線に接続されて、前記補
助巻線に直列に接続されているトライアックと、前記主
巻線及びトライアックの第２の端子に接続されている発
熱抵抗を有するオーバーロードリレーとを備え、前記ト
ライアックのゲート端子に前記発熱抵抗のトライアック
の第１の端子が接続されている側とは反対側の端部が接
続されていることを特徴とする、単相交流誘導モータの
起動回路が提供される。

【００１４】好ましくは、起動後に、前記トライアック
の第１，第２の端子間をオフ状態とするように、前記発
熱抵抗の抵抗値が選ばれている。本発明の特定の局面で
は、前記発熱抵抗の抵抗値は１００〜５００ｍΩの範囲
である。

【００１５】本発明のさらに他の特定の局面では、前記
補助巻線と前記トライアックの第１の端子との間に直列
に接続されたＰＴＣ素子がさらに備えられる。本発明の
他の特定の局面では、前記ＰＴＣ素子が起動後にその抵
抗値が減衰する抵抗温度特性を有する。

【００１６】本発明の別の特定の局面では、前記補助巻
線に直列に、かつ前記トライアックに並列に接続されて
いる起動コンデンサがさらに備えられ、前記起動コンデ
ンサの補助巻線に接続されている側とは反対側の端部が
前記オーバーロードリレーの発熱抵抗の一端に接続され
ている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明ら
かにする。

【００１８】図１は、本発明の一実施例に係る単相交流
誘導モータの起動回路を説明するための回路図である。
単相交流誘導モータ１は、主巻線２と補助巻線３とを有
する。本実施例の起動回路４は、交流電源５と単相交流
誘導モータ１との間に接続されている。

【００１９】起動回路４は、互いに直列に接続されたＰ
ＴＣ素子６及びトライアック７を有する。ＰＴＣ素子６
の一端が補助巻線３に接続されており、他端がトライア
ック７の第１の端子に接続されている。トライアック７
の第２の端子が、オーバーロードリレー８の発熱抵抗９
の一端に接続されている。また、発熱抵抗９の他端に、
トライアック７のゲート端子が接続されている。また、
発熱抵抗９のトライアック７の第２の端子が接続されて
いる端部には、補助巻線３との間にコンデンサ１０が接
続されている。すなわち、コンデンサ１０は、上記ＰＴ
Ｃ素子６及びトライアック７と並列に接続されている。

【００２０】オーバーロードリレー８は、発熱抵抗９
と、バイメタルスイッチ１１とを有し、大電流が流れた
ときに、発熱抵抗９の抵抗値が上昇し、バイメタルスイ
ッチ１１がオフ状態となるように構成されている。

【００２１】バイメタルスイッチ１１の発熱抵抗９と接
続されている側とは反対側の端部が電源５に接続されて
いる。次に、上記起動回路４の動作を説明すると共に、
起動回路４を構成している素子の内容をより詳細に説明
する。

【００２２】初期状態では、バイメタルスイッチ１１は
閉成されている。電源５が投入されると、主巻線２及び
補助巻線３に電流が流れる。すなわち、トライアック７
のゲート端子に高電圧が印加され、トライアック７がオ
ン状態となるので、補助巻線３にも電流が流れ、モータ
が回転され始める。

【００２３】この起動回路４におけるモータの回転数、
主巻線２に流れる電流、補助巻線３及びＰＴＣ素子６に
流れる電流、オーバーロードリレー８の両端間の電圧及
びトライアックの状態の時間変化を図２に示す。

【００２４】図２から明らかなように、起動回路４によ
り上記のように単相交流誘導モータ１が起動され、その
回転数が次第に増加し、時間Ｔ１に到達すると、モータ
の回転数が安定する。この時間Ｔ１は、通常、電源投入
後から１〜２秒後である。

【００２５】主巻線２に流れる電流は、時間Ｔ１までは
若干の変動はあるものの（図示されず）、概ね一定であ
り、時間Ｔ１を経過した後も一定である。補助巻線３を
流れる電流は、開始時点では、ＰＴＣ素子６が低抵抗状
態にあるため大きく、時間Ｔ１を超えると、ＰＴＣ素子
６の発熱による電流制限作用により減衰するように設定
されている。

【００２６】他方、オーバーロードリレー８の発熱抵抗
９に流れる電流は、補助巻線３に流れる電流及び主巻線
２に流れる電流並びにコンデンサ１０を流れる電流の合
成電流となる。従って、始動時には、オーバーロードリ
レー８の両端の電圧は高く、ＰＴＣ素子６の電流制限作
用により時間Ｔ１後には上記合成電流が低下し、オーバ
ーロードリレー８の両端の電圧が低下する。

【００２７】発熱抵抗９は、１００〜５００ｍΩ程度の
抵抗値を有し、起動時の電流によりバイメタルスイッチ
１１がオフ状態となることがないように、かつモータが
異常時には主巻線２を流れる大電流により発熱し、バイ
メタルスイッチ１１をオフ状態とするように設定されて
いる。

【００２８】上記発熱抵抗９を介してトライアック７の
ゲート端子にゲート電圧が供給されるが、始動時の高電
圧により、トライアック７は上記のようにオン状態とさ
れている。そして、モータの回転数が所定の回転数に達
した時間Ｔ１後に、トライアック７をオフ状態とするよ
うにオーバーロードリレー８の発熱抵抗９の抵抗値が設
定されている。

【００２９】従って、始動後時間Ｔ１が経過し、モータ
の回転数が所定の回転数に到達した後に、オーバーロー
ドリレー８の両端間の電圧が低下し、それによってトラ
イアック７がオフ状態とされる。従って、モータが定常
運転を行った後には、もはやＰＴＣ素子６及びトライア
ック７に電流が流れない。よって、時間Ｔ２以後には、
ＰＴＣ素子６及びトライアック７には電流が流れないた
め、定常運転時の消費電力を効果的に低減することがで
きる。

【００３０】なお、上記ＰＴＣ素子６は、通常、初期抵
抗が３〜４７Ω、好ましくは３．３〜３３Ω程度のもの
が用いられる。もっとも、このＰＴＣ素子６の抵抗値に
ついては、補助巻線３の巻線抵抗や巻回数による回転ト
ルク等から最適値が選ばれるため、特に上記抵抗値範囲
に限定されるものではない。

【００３１】なお、上記実施例では、ＰＴＣ素子６を起
動用ＰＴＣ素子として用いたが、起動用ＰＴＣ素子６は
必ずとも接続されておらずともよい。その場合には、始
動時のコンデンサ１０などに流れる電流により、トライ
アック７のオン状態及びオフ状態を制御すればよい。

【００３２】また、本実施例の起動回路４では、構造的
には、上記トライアック７、ＰＴＣ素子６及びオーバー
ロードリレー８が一体化することもできる。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る単相交流誘導モータの起動
回路では、単相交流誘導モータの補助巻線に直列にトラ
イアックが接続されており、主巻線及びトライアックに
一端が直列に接続されている発熱抵抗を有するオーバー
ロードリレーとが備えられており、トライアックのゲー
ト端子に発熱抵抗の他端が接続されているので、起動時
には発熱抵抗に大きな電流が流れてトライアックのゲー
ト端子に大きな電圧が印加され、トライアックがオン状
態とされる。従って、補助巻線及び主巻線に電流が流
れ、モータが起動される。起動後所定時間経過すると、
始動コンデンサやＰＴＣ素子により発熱抵抗を流れる電
流が小さくなり、トライアックのゲート端子に印加され
る電圧が低くなり、トライアックがオフ状態とされる。
従って、起動後、モータが所定の回転数に到達した後に
トライアックがオフ状態とされるように発熱抵抗の値を
選択すれば、トライアックを流れる電流が定常運転後に
は０となるため、定常運転時の消費電力を低減すること
ができる。

【００３４】また、上記発熱抵抗の抵抗値が１００〜５
００ｍΩの範囲にある場合には、通常の単相交流誘導モ
ータにおいては、上記のように定常運転後にトライアッ
クをオフ状態とすることができるので、通常の単相交流
誘導モータにおいて、定常運転時の消費電力を節約する
ことができる。

【００３５】また、補助巻線とトライアックの第１の端
子との間に直列に接続されたＰＴＣ素子がさらに備えら
れている場合には、起動後に、モータの回転数が所定の
回転数に到達した後に、ＰＴＣ素子を流れる電流が小さ
くなるようにＰＴＣ素子の抵抗温度特性を選択すること
により、ＰＴＣ素子及びトライアックを流れる電流を節
減でき、かつトライアックのゲート端子に加わる電圧を
低減することができ、それによってトライアックをオフ
状態とすることができる。従って、定常運転時の消費電
力を確実に節減できる。また、トライアックがオフ状態
になると、トライアックと直列に接続されている上記Ｐ
ＴＣ素子に電流が流れないため、ＰＴＣ素子が定常運転
時に冷却される。よって、再起動時に、確実にＰＴＣ素
子を最初の始動時と同様に動作させることができる。

【００３６】特に、ＰＴＣ素子が、起動後、モータが所
定の定常回転数に到達した後に、その抵抗値が減衰する
抵抗温度特性を有する場合には、該ＰＴＣ素子の電流制
限作用により、トライアックをより確実にオフ状態とす
ることができる。

【００３７】補助巻線に直列に、かつトライアックに並
列に起動コンデンサが接続されており、起動コンデンサ
の補助巻線に接続されている側とは反対側の端部がオー
バーロードリレーの発熱抵抗に接続されている場合に
は、起動コンデンサを流れる電流の低下によっても、ト
ライアックに加わるゲート電圧を低下させることがで
き、それによってモータの回転数が所定の回転数に到達
した後に、より確実にトライアックをオフ状態とするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る単相交流誘導モータの
起動回路を説明するための回路図。

【図２】図１に示した実施例の起動回路におけるモータ
の回転数、各部分の電流及び電圧の変化並びにトライア
ックの状態の時間的変化を示す図。

【図３】従来の単相交流誘導モータの起動回路の一例を
示す回路図。

【図４】従来の単相交流誘導モータの起動回路の他の例
を説明するための回路図。

【符号の説明】

１…単相交流誘導モータ ２…主巻線 ３…補助巻線 ４…起動回路 ５…電源 ６…ＰＴＣ素子 ７…トライアック ８…オーバーロードリレー ９…発熱抵抗 １０…起動コンデンサ １１…バイメタルスイッチ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主巻線及び補助巻線を有する単相交流誘
   導モータの起動回路であって、 第１，第２の端子及びゲート端子を有し、第１の端子が
   前記補助巻線に接続されて、前記補助巻線に直列に接続
   されているトライアックと、 前記主巻線及びトライアックの第２の端子に接続されて
   いる発熱抵抗を有するオーバーロードリレーとを備え、 前記トライアックのゲート端子に前記発熱抵抗のトライ
   アックの第１の端子が接続されている側とは反対側の端
   部が接続されていることを特徴とする、単相交流誘導モ
   ータの起動回路。
2. 【請求項２】 起動後に、前記トライアックの第１，第
   ２の端子間をオフ状態とするように、前記発熱抵抗の抵
   抗値が選ばれている、請求項１に記載の単相交流誘導モ
   ータの起動回路。
3. 【請求項３】 前記発熱抵抗の抵抗値が１００〜５００
   ｍΩの範囲にあることを特徴とする、請求項１または２
   に記載の単相交流誘導モータの起動回路。
4. 【請求項４】 前記補助巻線と前記トライアックの第１
   の端子との間に直列に接続されたＰＴＣ素子をさらに備
   える、請求項１〜３のいずれかに記載の単相交流誘導モ
   ータの起動回路。
5. 【請求項５】 前記ＰＴＣ素子が起動後にその抵抗値が
   減衰する抵抗温度特性を有する、請求項４に記載の単相
   交流誘導モータの起動回路。
6. 【請求項６】 前記補助巻線に直列に、かつ前記トライ
   アックに並列に接続されている起動コンデンサをさらに
   備え、 前記起動コンデンサの補助巻線に接続されている側とは
   反対側の端部が前記オーバーロードリレーの発熱抵抗の
   一端に接続されている、請求項１〜５のいずれかに記載
   の単相交流誘導モータの起動回路。