JP2002247893A - コンデンサモータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンデンサモータが、負荷を駆動する速度を
指示する外部信号を受けると、駆動する速度に応じて、
自動的に最適の出力特性となる印加方式で電圧を印加す
るコンデンサモータの制御装置を提供する。 【解決手段】 制御部６１は、コンデンサモータ４に負
荷５を所定の速度で駆動させる外部信号を上位制御部３
から受けると、駆動される負荷５ごとに定まる速度と、
コンデンサモータ４の出力特性を最適にする印加方式と
の関係に基づいて所定の印加方式を選択すると同時に、
負荷５及び印加方式に応じて定まる速度と、電圧調整部
２２の出力電圧との関係に基づいて所定の出力電圧を定
め、電圧調整部２２には所定の電圧を出力させるスイッ
チング信号を送り、選択部６２には所定の印加方式とす
る選択信号を送り、交流電源１の出力電圧と電圧調整部
２２の調整された出力電圧とを所定の印加方式でコンデ
ンサモータ４に印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主巻線の一端と補
助巻線及びコンデンサの直列回路の一端とを接続してな
るコンデンサモータを、可変速に制御するコンデンサモ
ータの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、この種のコンデンサモータの制
御装置の従来例を示すブロック図である。図４におい
て、１は商用電源などの交流電源、２は制御装置、３は
制御装置２の動作を制御する上位制御部、４は主巻線４
１の一端と補助巻線４２及びコンデンサ４３の直列回路
４４の一端とを端子４５ｃで接続してなるコンデンサモ
ータ、５はコンデンサモータ４の負荷を示す。

【０００３】この制御装置２は、制御部２１と電圧調整
部２２とを備えている。

【０００４】図４に示したコンデンサモータ４の制御装
置２の動作を以下に説明する。上位制御部３は、コンデ
ンサモータ４の所定の速度での回転を指示する速度信号
を制御装置２に送る。上位制御部３の速度信号に基づい
て制御部２１は、電圧調整部２２に対し、それがコンデ
ンサモータ４を速度信号に応じた所定の速度で駆動でき
る実効電圧を出力するようスイッチング信号を出力す
る。電圧調整部２２は、たとえばトランジスタを用いた
回路で構成されると、正弦波交流の電圧をチョッパー方
式で制御するので、制御部２１よりトランジスタのＯＮ
／ＯＦＦ時間幅を制御する信号（スイッチング信号）を
受けると、それに応じてトランジスタを動作させて所定
の変圧された実効電圧をコンデンサモータ４の各他端の
端子４５ａ，４５ｂに出力し、これによってコンデンサ
モータ４は所定の速度で駆動される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】コンデンサモータ４を
駆動源とする各種機械設備において、上位制御部３は、
この設備に所望する動作をさせるための一機能として、
コンデンサモータ４を所定の速度で駆動する機能を有し
ている。たとえば、エアコンのような設備では、上位制
御部３は各種センサーからの信号に基づき制御部２１に
速度信号を出し、室外機の冷却用ファンを負荷５とする
コンデンサモータ４を所定の速度で駆動する。そして、
このようなコンデンサモータを駆動させる回路構成の一
例が図４で、この例は、電圧調整部２２の出力電圧を、
コンデンサモータ４の主巻線４１及び直列回路４４の各
端子４５ａ，４５ｂに印加する一括制御方式によるもの
である。それに対し、電圧調整部２２の出力電圧を主巻
線４１の端子４５ａに、交流電源１の出力電圧を直接に
直列回路４４の端子４５ｂに印加する主巻線制御方式
や、もしくは、電圧調整部２２の出力電圧を直列回路４
４の端子４５ｂに、交流電源１の出力電圧を直接に主巻
線４１の端子４５ａに印加する補助巻線制御方式によっ
てもコンデンサモータ４を所定の速度で駆動できる。こ
のように、従来の制御装置２は前述したどの印加方式を
用いても、上位制御部３の速度指令に応じコンデンサモ
ータ４を所定の速度で駆動できる。そして、印加方式と
出力特性との関係について、定格２００Ｖ，５００Ｗの
コンデンサモータで負荷としてエアコンの室外機用の冷
却ファンを駆動した例により、一括制御方式と主巻線制
御方式とでそれぞれ印加した時の出力特性で、効率の速
度特性を図２の（ａ），（ｂ）に、２ｆ脈動トルクの速
度特性を図３の（ａ），（ｂ）に示した。尚、２ｆ脈動
トルクとは、電源周波数の２倍の周波数で発生するトル
クの変動である。すると、この負荷での例に示されるよ
うに、効率は、速度（回転数）が２００から５００〔γ
／ｍｉｎ〕では一括制御方式がよく、５００から８００
〔γ／ｍｉｎ〕では主巻線制御方式がよく、５００及び
８００〔γ／ｍｉｎ〕ではどちらでも同程度なのでこの
場合はいずれかの制御方式とすることができる。そし
て、２ｆ脈動トルクは、速度が２００から５００〔γ／
ｍｉｎ〕では一括制御方式がよく、５００から８００
〔γ／ｍｉｎ〕では主巻線制御方式がよく、５００〔γ
／ｍｉｎ〕ではいずれかの制御方式とすることができ、
このように、コンデンサモータ４の駆動される速度によ
って、出力特性のよい印加方式が異なってくる。

【０００６】この発明の目的は、コンデンサモータで負
荷を駆動する時、駆動する所定の速度ごとに、所望する
出力特性が最適となる印加方式を、選択可能に設定され
た２種以上から自動的に選択し、所定の電圧を印加する
コンデンサモータの制御装置を提供すること。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、請求項１における発明は、主巻線の一端と補助巻
線及びコンデンサの直列回路の一端とを接続してなるコ
ンデンサモータを備え、各他端にそれぞれ交流電圧を印
加して駆動するコンデンサモータの制御装置において、
交流電源の出力電圧を調整する電圧調整部と；交流電
源、又は前記電圧調整部の出力電圧を、前記コンデンサ
モータの各他端に一括制御方式、主巻線制御方式、補助
巻線制御方式の印加方式のいずれか二種以上の組合わせ
から選択して印加する選択部と；上位制御部から前記コ
ンデンサモータの駆動速度を指示する速度信号を受ける
と、前記コンデンサモータの駆動する負荷ごとに定まる
関係で、駆動する速度と、その時に、前記コンデンサモ
ータの出力特性を最適とする印加方式及び印加電圧との
関係に基づいて、前記コンデンサモータが最適の出力特
性で駆動されるよう、前記電圧調整部と前記選択部とを
それぞれ制御する制御部とを備えている。

【０００８】請求項２における発明は、請求項１記載の
コンデンサモータの制御装置において、前記制御部が、
効率の高い方の印加方式を選択する構成としてある。

【０００９】請求項３における発明は、請求項１記載の
コンデンサモータの制御装置において、前記制御部が、
２ｆ脈動トルクの小さい方の印加方式を選択する構成と
してある。

【００１０】このように構成することにより、コンデン
サモータは負荷ごとに、駆動する速度と、その時のコン
デンサモータの出力特性を最適とする印加方式で、交流
電源、又は電圧調整部の出力電圧を組合せて印加する印
加方式との関係が一義的に定められる。したがって、コ
ンデンサモータを駆動する速度を設定すれば所定の印加
方式が決まり、最適の出力特性のもと、その速度で駆動
することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。なお、図４に示した従来例のブロッ
ク図と同一機能を有するものには、同一符号を付してそ
の説明を省略する。図１は、本発明によるコンデンサモ
ータの制御装置の一実施形態の構成を示すブロック図で
ある。即ち、図１に示した本発明の制御装置６は、制御
部６１と、電圧調整部２２と、選択部６２とを備えてい
る。

【００１２】制御部６１は、上位制御部３からコンデン
サモータ４を所定の速度で駆動する速度信号を受ける
と、この信号を、あらかじめ入力されている関係で、コ
ンデンサモータ４を負荷５別に駆動する速度と、この
時、出力特性が最適となる電圧の印加方式との関係に照
合する。そして、照合の結果、所定の印加方式を選択す
ると、その情報を選択部６２に選択信号として送る。

【００１３】ここで選択信号が制御部６１から出力され
る過程を以下に詳説する。コンデンサモータ４は、それ
が駆動する負荷５それぞれでの所望する出力特性に対
し、最適の出力特性となる印加方式が速度との関係で一
義的になっている。そのため、負荷５別にコンデンサモ
ータ４が駆動される速度に対し最適の出力特性となる印
加方式が決まるので、この関係はあらかじめ制御部６１
に内蔵されるマイコンに入力しておくことができる。そ
して、駆動対象のコンデンサモータ４の負荷５と所望す
る出力特性とを、前記関係をマイコンに入力した時と同
一に設定しておけば、上位制御部３から速度信号が制御
部６１のマイコンに入力されると、前記関係と照合さ
れ、所定の印加方式が決まり選択信号として出力され
る。

【００１４】たとえば、図２と図３で示されるように、
出力特性が一括制御方式と主巻線制御方式との二種類だ
けで示される場合は、それらの方式による出力特性に基
づいて、速度に対する最適の出力特性となる印加方式の
関係で、効率の場合は図２の（ｃ）に示す関係が、２ｆ
脈動トルクの場合は図３の（ｃ）に示す関係がマイコン
に入力されるので、所定の速度に対し所定の印加方式が
決まりこれが選択信号となる。

【００１５】更に、この制御部６１では、速度信号の示
す所定の速度及び選択信号の示す所定の印加方式が、制
御部６１にやはりあらかじめ入力されている関係で、コ
ンデンサモータ４を負荷５別に所定の印加方式のもとで
駆動する速度と印加電圧との関係に照合される。そし
て、照合の結果、コンデンサモータ４を所定の印加方式
のもと、所定の速度で駆動する電圧が決まるので、それ
を電圧調整部２２が実効電圧として出力するように、ス
イッチング信号として出力する。

【００１６】選択部６２は選択信号を受けると接点６２
ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄの開閉を組合わせて、コン
デンサモータ４に対し、交流電源１、又は電圧調整部２
２の出力電圧を一括制御方式、主巻線制御方式、補助巻
線制御方式のいずれかの印加方式で印加する。即ち、図
１に示すように接点６２ａ，６２ｂのみを閉とすれば端
子４５ａ，４５ｂに電圧調整部２２の出力電圧が印加さ
れる一括制御方式、それに対し接点６２ａ，６２ｄのみ
を閉とすれば端子４５ａに電圧調整部２２の出力電圧
が，端子４５ｂに交流電源１の出力電圧が印加される主
巻線制御方式、そして接点６２ｂ，６２ｃのみを閉とす
れば端子４５ａに交流電源１の出力電圧が，端子４５ｂ
に電圧調整部２２の出力電圧が印加される補助巻線制御
方式となる。

【００１７】以上の構成を有する本実施の形態の動作を
次に示す。制御部６１は、上位制御部３から速度信号を
受けると、速度信号の示す所定の速度に対応し最適の出
力特性となる印加方式を決定し、選択部６２に選択信号
として送る。この選択信号に基づいて選択部６２では接
点６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄの開，閉を組合わ
せ、交流電源１及び電圧調整部２２の出力電圧を所定の
印加方式でコンデンサモータ４に印加する。更に、制御
部６１では印加方式を決定後、決定された印加方式と速
度信号とに基づいて電圧調整部２２に対し、それがコン
デンサモータ４を速度指令に応じた所定の速度で駆動で
きる実効電圧を出力するよう、スイッチング信号を出力
する。そして、このスイッチング信号を受けた電圧調整
部２２は、その信号に基づいて交流電源１の出力電圧を
所定の変圧された実効電圧として選択部６２へ出力し、
選択部６２では選択信号を受けると、交流電源１と電圧
調整部２２との出力電圧を端子４５ａ，４５ｂを介して
コンデンサモータ４に所定の印加方式で印加し、所定の
速度での駆動が最適の出力特性のもとで行われる。

【００１８】そして、制御部６１に入力されている関係
で、コンデンサモータ４を負荷５別に駆動する速度と、
この時、出力特性が最適となる電圧の印加方式との関係
について、特に、効率が高くなる印加方式で入力してお
くと省エネ効果が上がり、もしくは、２ｆ脈動トルクが
小さくなる印加方式で入力しておくと、騒音や振動を減
少させる効果が上がる。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明で明らかのように、本発明に
よればコンデンサモータで負荷を駆動する時、速度に応
じて二種以上の印加方式から、自動的に最適の出力特性
となる印加方式の方を選択し、コンデンサモータに所定
の電圧を印加するようにしているので、常に最適の出力
特性で駆動することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコンデンサモータの制御装置の実
施の形態に示すブロック図である。

【図２】エアコンの室外機用冷却ファンの駆動用で、定
格２００Ｖ，５００Ｗのコンデンサモータを、一括制御
方式と主巻線制御方式とでそれぞれ駆動した時の効率及
び印加方法の速度特性を示すグラフである。

【図３】［図２］に示す特性を備えたコンデンサモータ
を、一括制御方式と主巻線制御方式とでそれぞれ駆動し
た時の２ｆ脈動トルク及び印加方法の速度特性を示すグ
ラフである。

【図４】従来のコンデンサモータの制御装置のブロック
図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 制御装置 ２１ 制御部 ２２ 電圧調整部 ３ 上位制御部 ４ コンデンサモータ ４１ 主巻線 ４２ 補助巻線 ４３ コンデンサ ４４ 直列回路 ４５ａ，４５ｂ，４５ｃ 端子 ５ 負荷 ６ 制御装置 ６１ 制御部 ６２ 選択部 ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ 接点

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主巻線の一端と、補助巻線及びコンデン
   サの直列回路の一端とを接続してなるコンデンサモータ
   を備え、各他端にそれぞれ交流電圧を印加して駆動する
   コンデンサモータの制御装置において、 交流電源の出力電圧を調整する電圧調整部と；前記交流
   電源、又は前記電圧調整部の出力電圧を、前記コンデン
   サモータの各他端に一括制御方式、主巻線制御方式、補
   助巻線制御方式なる印加方式のいずれか二種以上の組合
   せから選択して印加する選択部と；上位制御部から前記
   コンデンサモータの駆動速度を指示する速度信号を受け
   ると、前記コンデンサモータの駆動する負荷ごとに定ま
   る関係で、駆動する速度と、その時に、前記コンデンサ
   モータの出力特性を最適とする印加方式及び印加電圧と
   の関係に基づいて、前記コンデンサモータが最適の出力
   特性で駆動されるよう、前記電圧調整部及び前記選択部
   をそれぞれ制御する制御部と；を備えたことを特徴とす
   るコンデンサモータの制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御部は、効率の高い方の印加方式
   を選択することを特徴とする請求項１記載のコンデンサ
   モータの制御装置。
3. 【請求項３】 前記制御部は、２ｆ脈動トルクの小さい
   方の印加方式を選択することを特徴とする請求項１記載
   のコンデンサモータの制御装置。