JP2005051975A

JP2005051975A - 同期モータの並列運転回路

Info

Publication number: JP2005051975A
Application number: JP2003287396A
Authority: JP
Inventors: Fumito Komatsu; 文人小松
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2005-02-24
Also published as: WO2005006536A1; TW200503383A

Abstract

【課題】起動運転回路の有効利用を図り、極数や出力の異同にかかわらず複数の同期モータを並列して同期運転が行える同期モータの並列運転回路を提供する。
【解決手段】マイクロコンピュータ１２は、交流電源２と起動運転回路１を接続して同期モータＭ１、Ｍ２を個別に起動運転し、マグネットロータの回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達すると運転切換えスイッチＳＷ１、ＳＷ２を切換えて交流電源２と起動運転回路１との接続を遮断し当該交流電源２と同期運転回路９とを接続して同期運転に移行する動作を各同期モータＭ１、Ｍ２毎に行い、同期モータＭ１、Ｍ２を並列に同期運転するよう制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は同期モータの並列運転回路に関する。

例えばコンビニエンスストアのショーケース、自動販売機、病院などで用いられる脱臭機等の電気機器には冷却用のＤＣ或いはＡＣファンモータが複数用いられる。

発明者は既に、起動運転から同期運転への移行を確実に行える効率が良く信頼性の高い小型の同期モータを開発した（特許文献１参照）。この同期モータは、交流電源より供給される交流電流をスイッチング制御することにより整流ブリッジ回路を経て全波整流をかけて起動運転し、マグネットロータの回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達すると運転切換えスイッチを切換えて同期運転に移行するようになっている。
特許３０５０８５１号公報

上述した特許文献１に開示された同期モータは出力効率が良いモータであるが、起動運転回路は、一旦同期運転に移行してしまえば、再度起動運転しない限り（連続運転する限りは）使用することがない運転回路である。また、極数や出力が同一若しくは異なる複数の同期モータごとに起動運転回路を設けて起動運転するのは装置コストが嵩むうえに無駄が多い。よって、複数の同期モータを並列運転する際に起動運転回路を有効に利用したいというニーズがあった。

本発明は上記従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、起動運転回路の有効利用を図り、極数や出力の異同にかかわらず複数の同期モータを並列して同期運転が行える同期モータの並列運転回路を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
交流電源に並列に接続された複数の同期モータを起動運転から同期運転へ運転を切換える同期モータの並列運転回路において、一の交流電源に対して直列に接続されたＡコイル及びＢコイルからなるモータコイルに、当該交流電源より供給される交流電流を整流ブリッジ回路により整流し、起動用スイッチング手段によりマグネットロータの回転角度に応じて整流電流の向きを切換えてＡコイルのみに通電することにより、各同期モータを直流ブラシレスモータとして起動運転する一の起動運転回路と、前記交流電流をＡコイル及びＢコイルに通電して各同期モータを交流同期モータとして並列に同期運転する複数の同期運転回路と、前記交流電源に接続された各同期モータのモータコイルとの間に設けられ、前記Ａコイルのみへの通電とＡコイル及びＢコイルへの通電とを切換える運転切換えスイッチと、前記運転切換えスイッチを交流電源と起動運転回路とが接続したまま起動用スイッチング手段を制御することにより整流ブリッジ回路を経て全波整流をかけて起動運転し、マグネットロータの回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達すると、前記運転切換えスイッチを切換えて交流電源と起動運転回路との接続を遮断し当該交流電源と同期運転回路とを接続して同期運転に移行する動作を各同期モータ毎に行い、複数の同期モータを一の交流電源で並列に同期運転するよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とする

また、制御部から切換え用スイッチング手段をＯＮ／ＯＦＦ制御して励磁コイルに通電することにより、運転切換えスイッチをＡコイルのみへの通電からＡコイル及びＢコイルへの通電へ切換えて同期運転に移行することを特徴とする。
或いは、制御部から第１の切換え用スイッチング手段をＯＮ／ＯＦＦ制御して第１の励磁コイルに通電することによりＡコイルのみへの通電を許容する第１の運転切換えスイッチと、前記制御部から第２の切換え用スイッチング手段をＯＮ／ＯＦＦ制御して第２の励磁コイルに通電することによりＡコイル及びＢコイルへの通電のみを許容する第２の運転切換えスイッチとを具備し、前記第１の運転切換えスイッチを切換えてＡコイルのみへの通電を遮断してから第２の運転切換えスイッチを切換えてＡコイル及びＢコイルへ通電することにより同期運転へ移行することを特徴とする。
更には、モータの極数及びモータ出力が同一若しくは異なる複数の同期モータが並列運転されることを特徴とする。

本発明の同期モータの並列運転回路を用いると、制御手段は運転切換えスイッチの切換え位置が交流電源と起動運転回路とを接続した状態で起動用スイッチング手段を制御することにより整流ブリッジ回路を経て全波整流をかけて起動運転し、マグネットロータの回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達すると、交流電源と起動運転回路との接続を遮断し同期運転回路へ接続するよう運転切換えスイッチを切換えて同期運転に移行する動作を各同期モータ毎に繰り返し行う。この結果、一の交流電源及び一の起動運転回路（ＤＣブラシレス起動運転部）を共用して複数の同期モータを起動運転し、各同期モータを一の交流電源で並列に同期運転するよう制御することができるので、起動運転回路の有効利用を図り装置コストを低減することができる。また、各同期モータの出力効率が高いために連続運転時間が長い装置でランニングコストが削減でき、また極数や出力の異同にかかわらず複数の同期モータを並列に同期運転が行えるため、用途に応じたモータの組み合わせが自由に行えるため汎用性を向上できる。

以下、発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
交流電源に並列に接続された複数の同期モータを起動運転から同期運転へ運転を切換える同期モータの並列運転回路について具体的に説明する。以下の説明では、交流電源により２極同期モータＭ１、Ｍ２を２台並列運転する回路を例示して説明する。

図１乃至図４はモータ出力が概ね１０Ｗ以下の低出力用交流同期モータの並列運転回路の実施形態を示す。本実施形態の並列運転回路において、起動運転回路１は、交流電源２より供給される交流電流を整流ブリッジ回路３により整流し、起動用スイッチング手段の一例である起動用トランジスタ４〜７により各モータのマグネットロータの回転角度に応じて整流電流の向きを切換えて直列に接続されたAコイル及びBコイルからなるモータコイル８のうちのＡコイルにのみ通電することにより同期モータＭ１、Ｍ２を各々直流ブラシレスモータとして起動運転させる回路である。

一方、同期運転回路９は交流電源２に対して直列に接続されたＡコイル及びＢコイルの双方に通電して各同期モータＭ１、Ｍ２を交流同期モータとして並列に同期運転させる回路である。起動運転回路１と同期運転回路９とは、交流電源２と直列に各々接続されたモータコイル８との間に設けられた運転切換えスイッチＳＷ１、ＳＷ２を断続することによってＡコイルのみへの通電と各同期モータのＡコイル及びＢコイルへの通電とを切換える。運転切換えスイッチＳＷ１、ＳＷ２の断続は、切換え用スイッチング手段の一例であるリレー駆動用トランジスタ１０、１１をＯＮ／ＯＦＦし、励磁コイルＬ１、Ｌ２への通電をＯＮ／ＯＦＦして電磁駆動リレーＲ１、Ｒ２によって切り換えることによってなされる。運転切換えスイッチＳＷ１又はＳＷ２をＯＮにした状態が起動運転状態であり、運転切換えスイッチＳＷ１又はＳＷ２がＯＦＦの状態が同期運転状態である。尚、本実施形態では運転切換えスイッチＳＷ１又はＳＷ２にはＤＣ用の電磁駆動リレーＲ１又はＲ２を想定してリレー駆動用トランジスタ１０又は１１が接続されているが、ＡＣ用の電磁駆動リレーを用いてリレー駆動用トランジスタ１０、１１のかわりにフォトトライアックを接続するようにしても良い。

制御手段の一例であるマイクロコンピュータ１２は、出力端子４及び５よりリレー駆動用トランジスタ１０、１１を各々ＯＮ／ＯＦＦ制御し、運転切換えスイッチＳＷ１、ＳＷ２を切換えて同期運転回路９を断続する。また、出力端子１よりフォトトライアック１３をＯＮにし、出力端子２より起動用トランジスタ４及び５をスイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）制御し、出力端子３より起動用トランジスタ６及び７をスイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）制御することにより整流ブリッジ回路３を経て全波整流をかけて各同期モータＭ１、Ｍ２を個別に起動運転する制御を行う。

マイクロコンピュータ１２には、同期モータＭ１、Ｍ２のマグネットロータ（図示せず）の回転数を検出する回転板１４、１５の回転数が光センサ１６、１７により検出され、入力端子２及び３へ入力される。同期モータのマグネットロータの回転数が、電源周波数検出部１８から入力端子１へ入力された電源周波数に対して同期回転数付近に到達した際には、その同期モータについては、リレー駆動用トランジスタ１０、１１が個別にＯＦＦにされ、運転切換えスイッチＳＷ１又はＳＷ２が同期運転回路９へ切換えられて同期運転に移行するよう制御される。尚、マイクロコンピュータ１２は、１回の切換え動作で同期引き込みに移行できない場合（脱調した場合）にはリトライを行い、起動運転回路１から同期運転回路９へ切換える切換え動作を所定回数繰り返すように制御される。制御手段の他例としてはマイクロコンピュータ１２と起動運転回路１及び同期運転回路９が回路基板上に集積されたハイブリッドＩＣを用いることも可能である。

フォトトライアック１３は、モータの回転ロックや同期引き込みが規定回数以内にできなかった場合に、図示しない赤ランプを点灯したりブザーを鳴らして報知したり、フォトトライアック１３をＯＦＦして全てのモータの運転を停止することができる。尚、フォトトライアック１３は省略することも可能であり、この場合、図１において、リレー駆動用トランジスタ１０、１１をＯＮしたまま、起動用トランジスタ４〜７を全てＯＦＦするようにしても良い。また、光センサ１６、１７に変えてホール素子などの他の回転検出センサを用いても良い。

マイクロコンピュータ駆動用の低電圧電源１９は、ＡＣ−ＤＣコンバータが用いられる。本実施の形態では、２極の同出力の同期モータを２台並列運転する場合を例示しているが、極数や出力が異なるモータを並列運転しても良い。また、並列運転するモータの台数を増やす場合には、起動運転用のリレー駆動用トランジスタや運転切換えスイッチ（電磁駆動リレーＲ及び励磁コイルＬ）を増設すれば良い。

次に、図１乃至図４にしたがって、同期モータを並列運転させる方法について具体的に説明する。マイクロコンピュータ１２には、電源周波数検出部１８より検出された交流電源２の電源周波数が入力端子１に入力される。また、光センサ１６、１７により、同期モータＭ１、Ｍ２のマグネットロータの回転数及び磁極位置が検出されて入力端子２、３に入力される。

また、マイクロコンピュータ１２は出力端子１よりフォトトライアック１３の切換え信号が出力され、出力端子２及び３より起動用トランジスタ４〜７を各々ＯＮ／ＯＦＦさせるための出力信号が出力される。マイクロコンピュータ１２は、光センサ１６、１７により検出されたマグネットロータの磁極位置にタイミングを合わせて、例えば０°〜１８０°の回転角度範囲では、出力端子２よりベース電流を出力して起動用トランジスタ４及び５のみをＯＮさせ、１８０°〜３６０°の回転角度範囲では出力端子３よりベース電流を出力して起動用トランジスタ６及び７のみをＯＮさせて、Ａコイルに流れる整流電流の向きを１８０°ずつ切り換える。また、マイクロコンピュータ１２は、マグネットロータが１回転する間に、Ａコイルに流れる整流電流が反転波形となる範囲においチョッパー動作（通電角度範囲を狭めるスイッチング動作）が行われる。これにより、Ａコイルに交互に流れる整流電流のうち反転側の通電角度範囲を非反転側に対して狭めて、マグネットロータの回転数が電源周波数の非反転側の電流方向に収斂するように起動運転させることができる。

そして、光センサ１６、１７により検出されるマグネットロータの回転数が電源周波数検出部１８により検出される交流電源１の周波数に近づくと、マイクロコンピュータ１２は起動用トランジスタ４〜７を全てＯＦＦしてから、リレー駆動用トランジスタ１０あるいはリレー駆動用トランジスタ１１をＯＦＦして起動運転回路１から同期運転回路９へ切換える。このとき、モータコイル８には、Ａコイル及びＢコイルに交流電源２より供給された交流電流が流れ、該モータコイル８の磁極の変化に同期してマグネットロータ（図示せず）が回転し、交流同期モータとして回転駆動される。モータコイル８には、Ａコイル及びＢコイルが直列に連結されているため、同期モータＭ１、Ｍ２の同期運転に必要なトルクを発生させるだけの負荷に見合った交流電流が流れる。尚、起動用トランジスタ４〜７の回路的なショートを防止するため、これらを全てＯＦＦにしてからリレー駆動用トランジスタ１０、１１をそれぞれ個別にＯＦＦするようにしている。

図１は、起動運転回路１に交流電源２を接続し、マイクロコンピュータ１２の駆動用電源が安定するまで約０．５秒程度経過後に、出力端子４に動作信号を出力し、リレー駆動用トランジスタ１０をＯＮにし、スイッチＳＷ１を切換えてＡコイルのみに通電し（図１実線矢印参照）、更に約１秒程度休止後にマイクロコンピュータ１２の出力端子２及び出力端子３により上段の同期モータＭ１が起動運転動作を開始した状態を示す。リレー駆動用トランジスタ１０をＯＮにした直後に、ただちに起動運転動作をしない理由は、リレー駆動用トランジスタ１０をＯＮにする前は、交流電源２がモータＭ１のモータコイル８に印加されており、回転方向へ振動を起こしているマグネットロータの挙動を安定化させるためである。尚、リレー駆動用トランジスタ１１はＯＦＦ状態にあり、下段のモータＭ２は回転方向へ振動を起こしながら運転停止状態にある。

図２は、上段の同期モータＭ１の回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達し、リレー駆動用トランジスタ１０をＯＦＦしてスイッチＳＷ１を同期運転回路９へ切換えてＡコイル及びＢコイルに通電し（図２破線矢印参照）、同期モータＭ１を交流電源２による同期運転に移行させた状態を示している。尚、同期引き込みができない場合には、リレー駆動用トランジスタ１０を再度ＯＮにして起動運転を行い、規定回数内でリトライを行うようになっている。下段の同期モータＭ２は運転停止状態にある。

図３は、リレー駆動用トランジスタ１０をＯＦＦにした状態で同期モータＭ１が同期回転を正常に維持しているか否かを約１秒間確認した後、リレー駆動用トランジスタ１１をＯＮにし、スイッチＳＷ２を切換えてＡコイルのみに通電し（図３実線矢印参照）、更に約１秒程度休止後に、下段の同期モータＭ２が起動運転動作を開始した状態を示す。上段の同期モータＭ１は交流電源２による同期運転状態にある（図３破線矢印参照）。

図４は同期モータＭ２を交流電源２による同期運転に移行させた状態を示す。下段の同期モータＭ２の回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達し、リレー駆動用トランジスタ１１をＯＦＦしてスイッチＳＷ２を切換えてＡコイル及びＢコイルに通電する（図４破線矢印参照）。リレー駆動用トランジスタ１１をＯＦＦにした状態で同期モータＭ２が同期回転を正常に維持しているか否かの確認は同期モータＭ１と同様に行われる。尚、同期引き込みができない場合には、リレー駆動用トランジスタ１１を再度ＯＮにして起動運転を行い、規定回数内でリトライを行うようになっている。図４は、上段及び下段の同期モータＭ１及びＭ２が並列同期運転を行っている状態を示す。

上述した同期モータの並列運転回路は、マイクロコンピュータ１２によってリレー駆動用トランジスタ１０、１１を個別にＯＮにしてスイッチＳＷ１、ＳＷ２において同期運転回路９との接続を遮断し起動運転回路１へ接続した状態で起動用トランジスタ４〜７をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、整流ブリッジ回路３を経て全波整流をかけて同期モータＭ１、Ｍ２を個別に起動運転する。そして、マグネットロータの回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達すると、リレー駆動用トランジスタ１０、１１をそれぞれ個別にＯＮからＯＦＦに切換えてスイッチＳＷ１、ＳＷ２において交流電源２と起動運転回路１との接続を遮断し同期運転回路９へ接続して同期運転に移行する動作が各同期モータＭ１、Ｍ２で個々に行われ、複数の同期モータＭ１、Ｍ２を一の交流電源２で並列に同期運転する。この同期モータの並列運転回路では、一の交流電源２及び一の起動運転回路１（ＤＣブラシレス起動運転部）を共用して複数の同期モータを起動運転から同期運転へ運転を切換えて制御できるので、起動運転回路１の有効利用を図り、装置コストを低減することが可能となる。また、各同期モータの出力効率が高くなるから、連続運転時間が長い装置におけるランニングコストを削減することができ、また極数や出力の異同にかかわらず複数の同期モータを並列に同期運転させることができ、用途に応じてモータを自由に組み合わせて使用できることから汎用的に利用することが可能になる。

次に、同期モータの並列運転回路の他例について図５乃至図８を参照して説明する。本実施形態は２極同期モータＭ１、Ｍ２を２台並列運転する場合を例示しているのは上記実施形態と同様であるが、モータ出力が概ね１５Ｗ以上である高出力用の同期モータの並列運転回路を例示する。なお、上記実施形態と同一部材には同一番号を付して説明を省略する。起動運転動作や同期運転動作の概要は前記実施例と同様であるので以下、異なる点を中心に説明する。

本実施形態の並列運転回路において、図１の並列運転回路と異なっている点は以下の通りである。即ち、交流電源２とＡコイルとの間に、整流ブリッジ回路３及び起動用スイッチング手段（起動用トランジスタ４〜７）を介して起動運転用の第１の運転切換えスイッチ（第１の電磁駆動リレーＲ１、Ｒ２及び第１の励磁コイルＬ１、Ｌ２）ＳＷ１、ＳＷ２が接続されている。マイクロコンピュータ１２により第１の切換え用スイッチング手段（第１のリレー駆動用トランジスタ１０、１１）をＯＮ／ＯＦＦさせて第１の励磁コイルＬ１、Ｌ２に通電し、第１の電磁駆動リレーＲ１、Ｒ２を断続するようになっている。また、交流電源２とＡコイル及びＢコイルとの間に同期運転用の第２の運転切換えスイッチ（第２の電磁駆動リレーＲ３、Ｒ４及び第２の励磁コイルＬ３、Ｌ４）ＳＷ３、ＳＷ４が接続されている。マイクロコンピュータ１２により第２の切換え用スイッチング手段（第２のリレー駆動用トランジスタ２０、２１）をＯＮ／ＯＦＦさせて第２の励磁コイルＬ３、Ｌ４に通電し、第２の電磁駆動リレーＲ３、Ｒ４を断続するようになっている。第２のリレー駆動用トランジスタ２０、２１は、マイクロコンピュータ１２の出力端子６、７に接続されており、動作信号の出力によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。

マイクロコンピュータ１２から第１のリレー駆動用トランジスタ１０、１１をＯＮ／ＯＦＦ制御して第１の励磁コイルＬ１、Ｌ２に通電し、第１の電磁駆動リレーＲ１、Ｒ２を閉じてＡコイルのみへ通電する。また、マイクロコンピュータ１２から第２のリレー駆動用トランジスタ２０、２１をＯＮ／ＯＦＦ制御して第２の励磁コイルＬ１、Ｌ２に通電することにより第２の電磁駆動リレーＲ３、Ｒ４を閉じてＡコイル及びＢコイルへ通電する。具体的には、第１の運転切換えスイッチＳＷ１、ＳＷ２を切換えてＡコイルのみへの通電を遮断してから、第２の運転切換えスイッチをＳＷ３、ＳＷ４を個々に切換えてＡコイル及びＢコイルへ通電することにより同期運転へ移行する。

本実施形態では、起動運転開始時直前には第２のリレー駆動用トランジスタ２０、２１はともにＯＮであり運転切換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４がＡコイル及びＢコイルへの通電を遮断した状態にあり、第１のリレー駆動用トランジスタ１０、１１はともにＯＦＦであり第１の運転切換えスイッチＳＷ１、ＳＷ２がＡコイルのみへの通電を遮断した状態にある。この回路状態においては、第２のリレー駆動用トランジスタ２０、２１がＯＮとなっている状態でも、各モータＭ１、Ｍ２のモータコイル８に交流電源２が印加されることがなく、マグネットロータが回転方向へ振動することはない。

次に、同期モータの並列運転の一例について図５乃至図８を参照して具体的に説明する。図５は、起動運転回路１に交流電源２を接続すると同時に並列運転する全てのリレー駆動用トランジスタ２０、２１をＯＮにし、マイクロコンピュータ１２の駆動用電源が安定するまで約０．５秒程度経過後に、起動運転を行う出力端子４に動作信号を出力して第１のリレー駆動用トランジスタ１０をＯＮにした状態を示す。第１のリレー駆動用トランジスタ１０がＯＮされたことによってスイッチＳＷ１が切換えられ、Ａコイルのみに通電されて（図５の実線矢印参照）上段の同期モータＭ１が起動運転動作を開始する。尚、下段のモータＭ２は第１のリレー駆動用トランジスタ１１がＯＦＦ状態にあるため運転停止状態にある。

次に、図６は上段の同期モータＭ１が交流電源２による同期運転に移行した状態を示す。同期モータＭ１の回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達したことが検知され、出力端子４からの動作信号により第１のリレー駆動用トランジスタ１０がＯＦＦにされてスイッチＳＷ１が切換わりＡコイルのみへの通電が遮断され、次いで、およそ１０ｍｓ遅れて出力端子７からの動作信号により、第２のリレー駆動用トランジスタ２０がＯＦＦにされてスイッチＳＷ３が切換わり、Ａコイル及びＢコイルへ通電して同期モータＭ１が同期運転に切換えられる（図６の破線矢印参照）。尚、同期モータＭ１に対して同期引き込みができない場合には、第２のリレー駆動用トランジスタ２０をＯＮにした状態で第１のリレー駆動用トランジスタ１０を再度ＯＮにして同期モータＭ１の起動運転を行い、規定回数内でリトライを行うようになっている。同期モータＭ１が同期運転に移行した状態で下段の同期モータＭ２は運転停止状態にある。

図６において第２のリレー駆動用トランジスタ２０をＯＦＦにした状態で同期モータＭ１が同期回転を正常に維持しているか否かを約１秒間確認した後、下段の同期モータＭ２において第１のリレー駆動用トランジスタ１１をＯＮにした状態を図７に示す。第１のリレー駆動用トランジスタ１１をＯＮにすることによってスイッチＳＷ２が閉じ、Ａコイルのみに通電されて（図７の実線矢印参照）、下段の同期モータＭ２が同期モータＭ１と同様に起動運転動作を開始する。上段の同期モータＭ１は交流電源２による同期運転状態にある。

図８は、同期モータＭ２が交流電源２による同期運転に移行した状態を示す。下段の同期モータＭ２の回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達したことが検知され、出力端子５からの動作信号により第１のリレー駆動用トランジスタ１１がＯＦＦにされてスイッチＳＷ２が切換わりＡコイルのみへの通電が遮断され、次いでおよそ１０ｍｓ遅れて出力端子６からの動作信号により、第２のリレー駆動用トランジスタ２１がＯＦＦにされ、スイッチＳＷ４が切換わりＡコイル及びＢコイルへ通電して同期モータＭ２が同期運転に切換えられる（図８の破線矢印参照）。第２のリレー駆動用トランジスタ２１をＯＦＦにして同期モータＭ２が同期回転を正常に維持しているか否かの確認は同期モータＭ１と同様に行われる。尚、同期引き込みができない場合には、第２のリレー駆動用トランジスタ２１をＯＮにした状態で第１のリレー駆動用トランジスタ１１を再度ＯＮにして同期モータＭ２の起動運転を行い、規定回数内でリトライを行うようになっている。図８は上段及び下段の同期モータＭ１及びＭ２が並列同期運転を行っている。

尚、前記実施形態と同様にフォトトライアック１３は省略することも可能であり、仮に、モータの回転に異常があり非常時で全停止させる場合には、図５において、第１のリレー駆動用トランジスタ１０、１１をＯＮしたまま、起動運転用トランジスタ４〜７を全てＯＦＦするようにしても良い。

また、本実施形態では起動運転開始時には第２の運転切換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４をＯＮ／ＯＦＦするために第２のリレー駆動用トランジスタ２０、２１に通電する必要があり、低電圧電源１９として用いられるＡＣ−ＤＣコンバータには比較的容量の大きなものが必要になるが、第２のリレー駆動用トランジスタ２０、２１は起動運転にのみ使用されるため、ランニングコストが増えることはない。高出力用モータでは、モータコイル８の直流抵抗が小さく設定されており、起動運転時に全てのモータコイル８に交流電源２を印加しておくと発熱が大きくなる。本実施形態では第２のリレー駆動用トランジスタ２０、２１を設けることにより、起動運転動作を開始しない同期モータについてはモータコイル８に通電されないようにして省電力化を図っている。

次に、同期モータの並列運転回路の他例について図９を参照して説明する。本実施形態においても２極同期モータＭ１、Ｍ２を２台並列運転する場合を例示しているのは上記実施形態と同様であるが、モータ出力が低出力用か高出力用かを問わずに利用できる汎用の同期モータの並列運転回路を例示する。なお、上記実施形態と同一部材には同一番号を付して説明を省略する。起動運転動作や同期運転動作の概要は前記実施例と同様であるので以下、異なる点を中心に説明する。

本実施形態の並列運転回路において、図１の並列運転回路とは起動運転回路１については同様であり、同期運転回路９の構成が異なっている。即ち、同期モータＭ１、Ｍ２の同期運転回路９の交流電源２とＢコイルとの間に、切換え用スイッチング手段としてフォトトライアック２３、２４が接続され、各フォトトライアック２３、２４とマイクロコンピュータ１２の出力端子６、出力端子７とが各々接続されている。フォトトライアック２３、２４は、同期モータＭ１、Ｍ２を起動運転運転する際にはＯＦＦ状態にある。

例えば、同期モータＭ１の回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達したことが検知され、出力端子４からの動作信号により第１のリレー駆動用トランジスタ１０がＯＦＦにされてスイッチＳＷ１が切り換わりＡコイルのみへの通電が遮断され、次いで、およそ１０ｍｓ遅れて出力端子６からの動作信号により、フォトトライアック２３がＯＮにされてＡコイル及びＢコイルへ通電して同期モータＭ１が同期運転に切換えられる。尚、同期モータＭ２は、交流電源２と直接接続可能な状態にあるが、フォトトライアック２４はＯＦＦ状態にあるため、起動運転動作を開始しない同期モータＭ２のモータコイル８へは通電されないようにして省電力化を図っている。このような回路構成にすることで、同期モータＭ１、Ｍ２の運転切換えスイッチＳＷ１、ＳＷ２のほかにスイッチやリレー駆動用トランジスタを増設しなくても、運転待機状態にある同期モータＭ２の回転振動を防止できる。よって、モータ出力が低出力用か高出力用かを問わずに利用できる汎用の同期モータの並列運転回路を提供できる。

なお、同期モータは、上述したモータに限定されるものではなく、アウターロータ型のモータであってもインナーロータ型のモータの何れであっても良く、インダクター方式とよばれる同期モータや平盤状のマグネットとコイルを円板上で対向させた平面対向方式の同期モータなどにも適用できる。また、本発明に係る同期モータの並列運転回路には、従来一般的に使われている誘導型モータのように、過負荷時の安全を保証するために、動作中に常に通電するモータコイル部に温度ヒューズやバイメタル式の高温検出スイッチを組み込むこともできる。

第１実施例に係る低出力用交流同期モータの並列運転回路の運転切換え状態を示す回路図である。低出力用交流同期モータの並列運転回路の運転切換え状態を示す回路図である。低出力用交流同期モータの並列運転回路の運転切換え状態を示す回路図である。低出力用交流同期モータの並列運転回路の運転切換え状態を示す回路図である。第２実施例に係る高出力用交流同期モータの並列運転回路の運転切換え状態を示す回路図である。高出力用交流同期モータの並列運転回路の運転切換え状態を示す回路図である。高出力用交流同期モータの並列運転回路の運転切換え状態を示す回路図である。高出力用交流同期モータの並列運転回路の運転切換え状態を示す回路図である。第３実施例に係る汎用交流同期モータの並列運転回路の運転切換え状態を示す回路図である。

符号の説明

１起動運転回路
２交流電源
３整流ブリッジ回路
４、５、６、７起動用トランジスタ
８モータコイル
９同期運転回路
１０、１１、２０、２１リレー駆動用トランジスタ
１２マイクロコンピュータ
１３、２３、２４フォトトライアック
１４、１５回転板
１６、１７光センサ
１８電源周波数検出部
１９低電圧電源

Claims

交流電源に並列に接続された複数の同期モータを起動運転から同期運転へ運転を切換える同期モータの並列運転回路において、
一の交流電源に対して直列に接続されたＡコイル及びＢコイルからなるモータコイルに、当該交流電源より供給される交流電流を整流ブリッジ回路により整流し、起動用スイッチング手段によりマグネットロータの回転角度に応じて整流電流の向きを切換えてＡコイルのみに通電することにより、各同期モータを直流ブラシレスモータとして起動運転する一の起動運転回路と、
前記交流電流をＡコイル及びＢコイルに通電して各同期モータを交流同期モータとして並列に同期運転する複数の同期運転回路と、
前記交流電源に接続された各同期モータのモータコイルとの間に設けられ、前記Ａコイルのみへの通電とＡコイル及びＢコイルへの通電とを切換える運転切換えスイッチと、
前記運転切換えスイッチを交流電源と起動運転回路とが接続したまま起動用スイッチング手段を制御することにより整流ブリッジ回路を経て全波整流をかけて起動運転し、マグネットロータの回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達すると、前記運転切換えスイッチを切換えて交流電源と起動運転回路との接続を遮断し当該交流電源と同期運転回路とを接続して同期運転に移行する動作を各同期モータ毎に行い、複数の同期モータを一の交流電源で並列に同期運転するよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とする同期モータの並列運転回路。
前記制御部から切換え用スイッチング手段をＯＮ／ＯＦＦ制御して励磁コイルに通電することにより、運転切換えスイッチをＡコイルのみへの通電からＡコイル及びＢコイルへの通電へ切換えて同期運転に移行することを特徴とする請求項１記載の同期モータの並列運転回路。
前記制御部から第１の切換え用スイッチング手段をＯＮ／ＯＦＦ制御して第１の励磁コイルに通電することによりＡコイルのみへの通電を許容する第１の運転切換えスイッチと、前記制御部から第２の切換え用スイッチング手段をＯＮ／ＯＦＦ制御して第２の励磁コイルに通電することによりＡコイル及びＢコイルへの通電のみを許容する第２の運転切換えスイッチとを具備し、前記第１の運転切換えスイッチを切換えてＡコイルのみへの通電を遮断してから第２の運転切換えスイッチを切換えてＡコイル及びＢコイルへ通電することにより同期運転へ移行することを特徴とする請求項１記載の同期モータの並列運転回路。
モータの極数及びモータ出力が同一若しくは異なる複数の同期モータが並列運転されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の同期モータの並列運転回路。