JP2005151625A

JP2005151625A - ガバナスイッチ

Info

Publication number: JP2005151625A
Application number: JP2003381511A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Nagahama; 恒男長浜; Yoshiaki Yokoi; 良彰横井
Original assignee: Tsubaki Emerson Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】経済的で一般的な分相始動形単相モータにも、コンデンサ始動形単相モータと同様に適用出来る電子式のガバナスイッチの提供。
【解決手段】モータ軸の回転速度に基づき補助巻線1bの電源スイッチ回路22，24をオン／オフしてモータの出力トルクを調節するガバナスイッチ。モータ軸に周設された磁石２と、モータ軸の回転に伴う磁石２の極反転を検出しその極反転に基づく２値信号を出力する磁気センサ21と、その２値信号に基づき所定幅のパルス信号を出力する手段41と、そのパルス信号及び前記２値信号を与えられる論理回路43〜45とを備え、論理回路43〜45は、モータの始動時に、電源スイッチ回路である半導体スイッチ回路22，24をオンにする信号を出力し、その信号を出力している場合に、モータ軸の回転速度が所定値になったときは、半導体スイッチ回路22，24をオフにする信号を出力する構成である。
【選択図】図３

Description

本発明は、主巻線及び補助巻線を有するモータの軸の回転速度に基づき、補助巻線の電源スイッチ回路をオン／オフにすることにより、モータの出力トルクを調節するガバナスイッチに関するものである。

図９は、従来の機械式のガバナスイッチ（遠心力スイッチ）を説明する為の模式図である。このガバナスイッチ１０３は、２つの作動腕１０６が、モータ軸１０９に固設された枠部材１０２に係合されている。２つの作動腕１０６の各一端は、モータ軸１０９に挿通され軸方向に摺動する摺動環１０８上の対向位置に、互いにモータ軸１０９の径方向に開閉自在に周設されている。２つの作動腕１０６は、開方向に付勢されており、また、半ば開の状態でつるまきばね１０７を接続することにより、閉方向へ付勢されており、開方向及び閉方向へそれぞれ付勢する力は釣り合っている。モータの図示しないハウジングには、接点１０４の可動片１０５及び固定片１０１が固設され、摺動環１０８は、２つの作動腕１０６が半ば開の状態のときに、可動片１０５を固定片１０１の方向（Ａ方向）へ押圧して、接点１０４をオンにしている。

このような構成のガバナスイッチ１０３では、モータ軸１０９が回転していないときは、上述したように、接点１０４はオンになっている。モータ軸１０９が回転すると、その回転速度に応じて、２つの作動腕１０６に遠心力が作用して、開方向へ付勢する力に加わる。モータ軸１０９の回転速度が大きくなると、開方向へ付勢する力が、つるまきばね１０７の閉方向へ付勢する力より優勢になり、２つの作動腕１０６は開の状態になる。そのとき、２つの作動腕１０６は枠部材１０２に係合されている為、作動腕１０６が周設されている摺動環１０８が、モータ軸１０９上を枠部材１０２の方向（Ｂ方向）へ摺動して、可動片１０５から離隔する。その結果、接点１０４はオフになる。

図１０は、上述したガバナスイッチ１０３を備える分相始動形単相モータの構成を示すブロック図である。この分相始動形単相モータ１００は、電磁接触器の接点４ａを介して、交流電源に主巻線１ａ及び補助巻線１ｂが並列に接続されており、補助巻線１ｂには、ガバナスイッチ１０３が直列に接続されている。このような構成の分相始動形単相モータ１００では、始動時には、ガバナスイッチ１０３の接点１０４はオンになっており、主巻線１ａ及び補助巻線１ｂに電流が流れ、その回転速度が増加して行く。

分相始動形単相モータ１００は、回転速度が予め設定してある値に達すると、上述したように、接点１０４がオフになり、補助巻線１ｂに電流が流れなくなり、回転速度が略一定となり、通常の運転状態となる。
特開昭５４−５９１１１号公報特開昭５２−１５６３２０号公報特開昭５２−１５６３２１号公報特開昭６１−２７３１９１号公報

上述したような従来の機械式のガバナスイッチでは、補助巻線に流れる電流を機械式接点により直接開閉するので、特に高頻度で始動／停止を繰り返す用途では、接点が溶着するという問題がある。また、ガバナスイッチを取り付けた後、ガバナスイッチ個々の動作のバラツキが小さくなるように調整する為に、多くの時間を必要とするという問題がある。

その為、コンデンサ始動形単相モータ専用の電子ガバナスイッチが開発されている。しかし、この電子ガバナスイッチは、始動用コンデンサの両端の電圧から単相モータの回転速度を推定して、補助巻線に流れる電流を開閉するもので、始動用コンデンサを使用しない分相始動形単相モータには適用出来ない。本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、経済的で一般的な分相始動形単相モータにも、コンデンサ始動形単相モータと同様に適用出来る電子式のガバナスイッチを提供することを目的とする。

第１発明に係るガバナスイッチは、主巻線及び補助巻線を有するモータの軸の回転速度に基づき、前記補助巻線の電源スイッチ回路をオン／オフにすることにより、前記モータの出力トルクを調節するガバナスイッチにおいて、前記軸に周設された磁石と、該軸の回転に伴う該磁石の極反転を検出し、検出した極反転に基づく２値信号を出力する磁気センサと、該磁気センサが出力した２値信号に基づき、所定幅のパルス信号を出力する手段と、該手段が出力したパルス信号及び前記２値信号を与えられる論理回路とを備え、前記電源スイッチ回路は半導体スイッチ回路であり、前記論理回路は、前記モータの始動時に、前記半導体スイッチ回路をオンにする信号を出力し、該信号を出力している場合に、前記回転速度が所定値になったときは、前記半導体スイッチ回路をオフにする信号を出力すべくなしてあることを特徴とする。

このガバナスイッチでは、主巻線及び補助巻線を有するモータの軸の回転速度に基づき、補助巻線の電源スイッチ回路をオン／オフにすることにより、モータの出力トルクを調節する。磁石が、モータの軸に周設され、磁気センサが、モータの軸の回転に伴う磁石の極反転を検出し、検出した極反転に基づく２値信号を出力する。出力する手段が、磁気センサが出力した２値信号に基づき、所定幅のパルス信号を出力し、論理回路が、出力する手段が出力したパルス信号、及び磁気センサが出力した２値信号を与えられ、電源スイッチ回路は半導体スイッチ回路である。論理回路は、モータの始動時に、半導体スイッチ回路をオンにする信号を出力し、その信号を出力している場合に、モータの軸の回転速度が所定値になったときは、半導体スイッチ回路をオフにする信号を出力する。

第２発明に係るガバナスイッチは、主巻線及び補助巻線を有するモータの軸の回転速度に基づき、前記補助巻線の電源スイッチ回路をオン／オフすることにより、前記モータの出力トルクを調節するガバナスイッチにおいて、前記軸に周設された磁石と、該軸の回転に伴う該磁石の極反転を検出し、検出した極反転に基づく２値信号を出力する磁気センサと、該磁気センサが出力した２値信号に基づき、第１のパルス幅のパルス信号を出力する第１のパルス信号出力手段と、該第１のパルス信号出力手段が出力したパルス信号及び前記２値信号を与えられる第１の論理回路と、該第１の論理回路の出力信号に基づき、第２のパルス幅のパルス信号を出力する第２のパルス信号出力手段とを備え、前記電源スイッチ回路は半導体スイッチ回路であり、前記第２のパルス信号出力手段は、前記モータが加速されて、前記回転速度が第１の回転速度になったときは、前記電源スイッチをオフにする信号を出力し、前記回転速度が、前記第１の回転速度以下である第２の回転速度より小さくなったときは、前記電源スイッチ回路をオンにする信号を出力すべくなしてあることを特徴とする。

このガバナスイッチでは、主巻線及び補助巻線を有するモータの軸の回転速度に基づき、補助巻線の電源スイッチ回路をオン／オフすることにより、モータの出力トルクを調節する。磁石が、モータの軸に周設され、磁気センサが、モータの軸の回転に伴う磁石の極反転を検出し、検出した極反転に基づく２値信号を出力する。第１のパルス信号出力手段が、磁気センサが出力した２値信号に基づき、第１のパルス幅のパルス信号を出力し、第１の論理回路が、第１のパルス信号出力手段が出力したパルス信号、及び磁気センサが出力した２値信号を与えられる。第２のパルス信号出力手段が、第１の論理回路の出力信号に基づき、第２のパルス幅のパルス信号を出力し、電源スイッチ回路は半導体スイッチ回路である。第２のパルス信号出力手段は、モータが加速されて、モータの軸の回転速度が第１の回転速度になったときは、電源スイッチをオフにする信号を出力し、その回転速度が、第１の回転速度以下である第２の回転速度より小さくなったときは、電源スイッチ回路をオンにする信号を出力する。

第３発明に係るガバナスイッチは、前記モータが始動してから所定時間を計時する計時手段と、該計時手段の出力信号及び前記第２のパルス信号出力手段が出力したパルス信号を与えられる第２の論理回路とを更に備え、該第２の論理回路は、前記モータが加速されて、前記回転速度が第１の回転速度になったときは、前記電源スイッチをオフにする信号を出力し、前記回転速度が、前記第１の回転速度以下である第２の回転速度より小さくなったときは、前記電源スイッチ回路をオンにする信号を出力し、しかも、前記計時手段が前記所定時間を計時した後は、前記電源スイッチをオフにする信号を出力すべくなしてあることを特徴とする。

このガバナスイッチでは、計時手段が、モータが始動してから所定時間を計時し、第２の論理回路が、計時手段の出力信号及び第２のパルス信号出力手段が出力したパルス信号を与えられる。第２の論理回路は、モータが加速されて、モータの軸の回転速度が第１の回転速度になったときは、電源スイッチをオフにする信号を出力し、その回転速度が、第１の回転速度以下である第２の回転速度より小さくなったときは、電源スイッチ回路をオンにする信号を出力し、しかも、計時手段が所定時間を計時した後は、電源スイッチをオフにする信号を出力する。

本発明に係るガバナスイッチによれば、接点が溶着する虞が無く、作動するモータの回転速度の調整が容易であり、経済的で一般的な分相始動形単相モータにも、コンデンサ始動形単相モータと同様に適用出来る電子式のガバナスイッチを実現することが出来る。

以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づき説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係るガバナスイッチの実施の形態１である電子ガバナスイッチを備える分相始動形単相モータの構成例を示すブロック図である。この分相始動形単相モータ１は、電磁接触器の接点４ａを介して、交流電源に主巻線１ａ及び補助巻線１ｂが並列に接続されており、補助巻線１ｂには、電子ガバナスイッチ３が直列に接続されている。電子ガバナスイッチ３は、図示しないモータ軸に周設された磁石２と、磁石２の磁極反転を検出するホール素子２１（磁気センサ）とを備えており、補助巻線開閉用半導体スイッチ２２を内臓している。

このような構成の分相始動形単相モータ１では、始動時には、電子ガバナスイッチ３の補助巻線開閉用半導体スイッチ２２はオンになっており、主巻線１ａ及び補助巻線１ｂに電流が流れ、その回転速度が増加して行く。分相始動形単相モータ１は、回転速度が予め設定してある値に達すると、補助巻線開閉用半導体スイッチ２２がオフになり、補助巻線１ｂに電流が流れなくなり、回転速度が略一定となり、通常の運転状態となる。

図２は、電子ガバナスイッチ３の分相始動形単相モータ１への取り付け状態を模式的に示す説明図である。電子ガバナスイッチ３は、例えば４極の磁石２が分相始動形単相モータ１のモータ軸９に周設されている。ホール素子２１は、磁石２の周面に対向する位置に設けられ、ホール素子２１を含め電子ガバナスイッチ３は、分相始動形単相モータ１のホール素子２１が設けられた側の端面に添設された扇形形状のケーシングに収納されている。電子ガバナスイッチ３及び磁石２は、分相始動形単相モータ１の端面に設けられた補助ハウジング５に収納されている。

図３は、本発明に係るガバナスイッチの実施の形態１である電子ガバナスイッチの構成例を示すブロック図である。この電子ガバナスイッチ３は、交流電源が与えられるＲ，Ｔ端子間に制御電源回路３０が接続され、制御電源回路３０は、直流の制御電源Ｖccを出力する。Ｒ端子に補助巻線開閉用半導体スイッチ２２（トライアック）（半導体スイッチ回路）のＴ２端子が接続され、Ｔ１端子は電子ガバナスイッチ３のＹ端子に接続されている。補助巻線開閉用半導体スイッチ２２のＴ２端子及びゲート間には、抵抗２３とフォトカプラ２４（半導体スイッチ回路）のフォトトライアック２４ｂとが直列に接続されている。電子ガバナスイッチ３のＹ，Ｔ端子間には、分相始動形単相モータ１（図１）の補助巻線１ｂが接続されている。

磁石２に対向するホール素子２１には、制御電源Ｖccが与えられ、ホール素子２１の出力信号Ｅ２（２値信号）は、単安定マルチバイブレータ４１（出力する手段）のＢ端子（立ち下がり信号トリガ入力端子）に与えられる。制御電源Ｖcc及び接地端子間に、抵抗６１及びコンデンサ５１が直列に接続され、コンデンサ５１の充電電位Ｅ１は，単安定マルチバイブレータ４１のＣｄ端子に与えられる。単安定マルチバイブレータ４１のＴ１，Ｔ２端子間には、コンデンサ５２が接続され、Ｔ１端子は接地されている。Ｔ２端子及び制御電源Ｖcc間には、可変抵抗器７１及び抵抗６３が直列に接続されている。単安定マルチバイブレータ４１のＡ端子は接地されている。

単安定マルチバイブレータ４１のＱ端子（出力端子）からの出力信号Ｅ３は、ＮＡＮＤゲート４３の一方の入力端子に与えられ、他方の入力端子には、ホール素子２１の出力信号Ｅ２が与えられる。ＮＡＮＤゲート４３の出力信号Ｅ４は、ＮＡＮＤゲート４４の一方の入力端子に与えられ、ＮＡＮＤゲート４４の出力信号Ｅ５は、ＮＡＮＤゲート４５の一方の入力端子に与えられる。

制御電源Ｖcc及び接地端子間に、抵抗６４及びコンデンサ５４が直列に接続され、コンデンサ５４の充電電位Ｅ６は，ＮＡＮＤゲート４５の他方の入力端子に与えられる。ＮＡＮＤゲート４５の出力信号Ｅ７は、ＮＡＮＤゲート４４の他方の入力端子に与えられると共に、抵抗６６を通じて、ＮＰＮ型トランジスタ４７のベースに与えられる。制御電源Ｖcc及びＮＰＮ型トランジスタ４７のコレクタ間には、抵抗６５とフォトカプラ２４の発光ダイオード２４ａｂとが直列に接続され、ＮＰＮ型トランジスタ４７のエミッタは接地されている。

以下に、このような構成の電子ガバナスイッチ３の動作を、それを示す図４のタイミングチャートを参照しながら説明する。電磁接触器の接点４ａ（図１）がオンになると、電子ガバナスイッチ３のＲ，Ｔ端子間に交流電源が供給され、制御電源回路３０は、直流の制御電源Ｖccを供給し始める。このとき、コンデンサ５１の充電電位Ｅ１は，制御電源Ｖccの立ち上がりより少し遅れて立ち上がり、電子ガバナスイッチ３の制御電源Ｖcc立ち上がり時に単安定マルチバイブレータ４１を作動させない。これにより、電源投入時の誤動作を防止する。

始動時は、単安定マルチバイブレータ４１が作動していないので、Ｑ端子からの出力信号Ｅ３はＬレベルである。従って、ＮＡＮＤゲート４３の出力信号Ｅ４は、ホール素子２１の出力信号Ｅ２のレベルに関係なくＨレベルである。また、コンデンサ５４の充電電位Ｅ６は，図４に示すように、制御電源Ｖccの立ち上がりより少し遅れて立ち上がるので、ＮＡＮＤゲート４５の出力信号Ｅ７は、出力信号Ｅ５のレベルに関係なくＨレベルである。ここで、ＮＡＮＤゲート４５の出力信号Ｅ７がＨレベルであるので、ＮＡＮＤゲート４４の出力信号Ｅ５はＬレベルであり、ＮＡＮＤゲート４５の出力信号Ｅ７はＨレベルに保持される。

ＮＡＮＤゲート４５の出力信号Ｅ７がＨレベルに保持されている間、トランジスタ４７はオンになり、フォトカプラ２４の発光ダイオード２４ａもオンになり、フォトカプラ２４のフォトトライアック２４ｂもオンになる。その為、補助巻線開閉用半導体スイッチ２２もオンになり、補助巻線１ｂに電流が流れ、主巻線１ａ（図１）と共に、分相始動形単相モータ１（図１）の回転速度を０から加速して行く。

コンデンサ５１の充電電位Ｅ１が立ち上がると、単安定マルチバイブレータ４１は作動し始める。分相始動形単相モータ１の回転に伴い、磁石２が回転し始めると、ホール素子２１の出力信号Ｅ２は、図４に示すように、Ｈレベル及びＬレベルの反転を繰り返す。単安定マルチバイブレータ４１は、ホール素子２１の出力信号Ｅ２のＨレベルからＬレベルへの立ち下りの都度、Ｑ端子からパルス幅Ｔ３のパルス信号を、出力信号Ｅ３として出力する。パルス幅Ｔ３は、コンデンサ５２の容量と可変抵抗器７１及び抵抗６３の抵抗値の和とにより定まり、可変抵抗器７１により容易に設定変更が可能である。つまり、可変抵抗器７１により、分相始動形単相モータ１の補助巻線１ｂに流れる電流を遮断する回転速度を変更することが出来る。

分相始動形単相モータ１（図１）の回転速度が低い間は、図４に示すように、ホール素子２１の出力信号Ｅ２のＬレベルの期間ＴＬは、パルス幅Ｔ３より大きく、出力信号Ｅ２，Ｅ３の少なくとも一方がＬレベルであり、ＮＡＮＤゲート４３の出力信号Ｅ４はＨレベルに保持される。

分相始動形単相モータ１（図１）の回転速度が上昇して所定値になり、出力信号Ｅ２のＬレベルの期間ＴＬが、出力信号Ｅ３のパルス幅Ｔ３より僅かでも小さくなると、図４に示すように、一瞬、出力信号Ｅ２，Ｅ３が共にＨレベルとなり、ＮＡＮＤゲート４３の出力信号Ｅ４は、一瞬、Ｌレベルに反転する。これにより、ＮＡＮＤゲート４４の出力信号Ｅ５は、Ｈレベルに反転し、信号Ｅ６は既にＨレベルになっているので、ＮＡＮＤゲート４５の出力信号Ｅ７はＬレベルに反転する。尚、ＮＡＮＤゲート４３の出力信号Ｅ４が、最初に一瞬Ｌレベルに反転した以降は、出力信号Ｅ４がＬレベルに反転しても、ＮＡＮＤゲート４４へ入力される信号Ｅ７がＬレベルになっているので、出力信号Ｅ５は反転しない。

ＮＡＮＤゲート４５の出力信号Ｅ７がＬレベルに反転すると、トランジスタ４７はオフになり、フォトカプラ２４の発光ダイオード２４ａもオフになり、フォトカプラ２４のフォトトライアック２４ｂもオフになる。その為、補助巻線開閉用半導体スイッチ２２もオフになり、補助巻線１ｂへの電流が遮断され、以後、分相始動形単相モータ１は、主巻線１ａのみで駆動され、回転速度が略一定となり、通常の運転状態となる。

（実施の形態２）
図５は、本発明に係るガバナスイッチの実施の形態２である電子ガバナスイッチの構成例を示すブロック図である。この電子ガバナスイッチ３ａは、単安定マルチバイブレータ４１（第１のパルス信号出力手段）のＱ端子（出力端子）からの出力信号Ｅ３が、ＮＡＮＤゲート４３の一方の入力端子に与えられ、他方の入力端子には、ホール素子２１の出力信号Ｅ２が与えられる。

ＮＡＮＤゲート４３の出力信号Ｅ４は、単安定マルチバイブレータ４２（第２のパルス信号出力手段）のＢ端子（立ち下がり信号トリガ入力端子）に与えられる。コンデンサ５１の充電電位Ｅ１は，単安定マルチバイブレータ４２のＣｄ端子にも与えられる。単安定マルチバイブレータ４２のＴ１，Ｔ２端子間には、コンデンサ５３が接続され、Ｔ１端子は接地されている。Ｔ２端子及び制御電源Ｖcc間には、抵抗６７が接続されている。単安定マルチバイブレータ４２のＡ端子は接地されている。

単安定マルチバイブレータ４２のバーＱ端子（出力端子）からの出力信号Ｅ７は、抵抗６６を通じて、ＮＰＮ型トランジスタ４７のベースに与えられる。制御電源Ｖcc及びＮＰＮ型トランジスタ４７のコレクタ間には、抵抗６５とフォトカプラ２４の発光ダイオード２４ａとが直列に接続され、ＮＰＮ型トランジスタ４７のエミッタは接地されている。その他の、電子ガバナスイッチ３ａの構成、電子ガバナスイッチ３ａを備える分相始動形単相モータの構成、及び電子ガバナスイッチ３ａの分相始動形単相モータへの取り付け状態は、実施の形態１で説明した構成及び取り付け状態と同様であるので、説明を省略する。

以下に、このような構成の電子ガバナスイッチ３ａの動作を、それを示す図６のタイミングチャートを参照しながら説明する。電磁接触器の接点４ａ（図１）がオンになると、電子ガバナスイッチ３ａのＲ，Ｔ端子間に交流電源が供給され、制御電源回路３０は、直流の制御電源Ｖccを供給し始める。このとき、コンデンサ５１の充電電位Ｅ１は，制御電源Ｖccの立ち上がりより少し遅れて立ち上がり、電子ガバナスイッチ３ａの始動時に単安定マルチバイブレータ４１，４２を作動させない。これにより、電源投入時の誤動作を防止する。

始動時は、単安定マルチバイブレータ４１が作動していないので、Ｑ端子からの出力信号Ｅ３はＬレベルであり、ＮＡＮＤゲート４３の出力信号Ｅ４は、ホール素子２１の出力信号Ｅ２のレベルに関係なくＨレベルである。また、単安定マルチバイブレータ４２は作動していないので、バーＱ端子からの出力信号Ｅ７はＨレベルである。従って、トランジスタ４７はオンになり、フォトカプラ２４の発光ダイオード２４ａもオンになり、フォトカプラ２４のフォトトライアック２４ｂもオンになる。その為、補助巻線開閉用半導体スイッチ２２もオンになり、補助巻線１ｂに電流が流れ、主巻線１ａ（図１）と共に、分相始動形単相モータ１（図１）の回転速度を０から加速して行く。

コンデンサ５１の充電電位Ｅ１が立ち上がると、単安定マルチバイブレータ４１，４２は作動し始める。分相始動形単相モータ１の回転に伴い、磁石２が回転し始めると、ホール素子２１の出力信号Ｅ２は、図６に示すように、Ｈレベル及びＬレベルの反転を繰り返す。単安定マルチバイブレータ４１は、ホール素子２１の出力信号Ｅ２のＨレベルからＬレベルへの立ち下りの都度、Ｑ端子からパルス幅Ｔ３のパルス信号を、出力信号Ｅ３として出力する。パルス幅Ｔ３は、コンデンサ５２の容量と可変抵抗器７１及び抵抗６３の抵抗値の和とにより定まり、可変抵抗器７１により容易に設定変更が可能である。つまり、可変抵抗器７１により、分相始動形単相モータ１の補助巻線１ｂに流れる電流を遮断する回転速度を調整することが出来る。

分相始動形単相モータ１（図１）の回転速度が低い間は、図６に示すように、ホール素子２１の出力信号Ｅ２のＬレベルの期間ＴＬは、パルス幅Ｔ３より大きく、出力信号Ｅ２，Ｅ３の少なくとも一方がＬレベルであり、ＮＡＮＤゲート４３の出力信号Ｅ４はＨレベルに保持される。

分相始動形単相モータ１（図１）の回転速度が上昇して第１の回転速度になり、出力信号Ｅ２のＬレベルの期間ＴＬが、出力信号Ｅ３のパルス幅Ｔ３より僅かでも小さくなると、図６に示すように、一瞬、出力信号Ｅ２，Ｅ３が共にＨレベルとなり、ＮＡＮＤゲート４３の出力信号Ｅ４は、一瞬、Ｌレベルに反転する。これにより、単安定マルチバイブレータ４２のバーＱ端子からの出力信号Ｅ７は、期間Ｔ４の間、Ｌレベルに反転する。期間Ｔ４は、コンデンサ５３の容量と抵抗６７の抵抗値とにより定められる。期間Ｔ４は、ホール素子２１の出力信号Ｅ２のＬレベルの期間ＴＬが、パルス幅Ｔ３より小さくなるときの、出力信号Ｅ２の周期ＴＳの値より大きく定められる。

従って、ＮＡＮＤゲート４３の出力信号Ｅ４が、最初に一瞬Ｌレベルに反転し、出力信号Ｅ７もＬレベルに反転した以降、期間Ｔ４が経過して出力信号Ｅ７がＨレベルに反転する前に、出力信号Ｅ４が一瞬Ｌレベルに反転すれば、出力信号Ｅ７はＬレベルに保持され続けることになる。

単安定マルチバイブレータ４２の出力信号Ｅ７がＬレベルに反転すると、トランジスタ４７はオフになり、フォトカプラ２４の発光ダイオード２４ａもオフになり、フォトカプラ２４のフォトトライアック２４ｂもオフになる。その為、補助巻線開閉用半導体スイッチ２２もオフになり、補助巻線１ｂへの電流が遮断され、以後、分相始動形単相モータ１は、主巻線１ａのみで駆動され、回転速度が略一定となり、通常の運転状態となる。

分相始動形単相モータ１が、通常の運転状態となった後、負荷が大きくなり、分相始動形単相モータ１の回転速度が低下して、第１の回転速度以下の第２の回転速度になると、図６に示すように、出力信号Ｅ４がＬレベルに反転しなくなると共に、出力信号Ｅ２の周期ＴＳの値が、期間Ｔ４より大きくなる。その為、出力信号Ｅ７はＨレベルに反転し、トランジスタ４７はオンになり、フォトカプラ２４の発光ダイオード２４ａもオンになり、フォトカプラ２４のフォトトライアック２４ｂもオンになる。従って、補助巻線開閉用半導体スイッチ２２もオンになり、補助巻線１ｂに電流が流れ、主巻線１ａ（図１）と共に、分相始動形単相モータ１（図１）の回転速度を上昇させる。

以後、分相始動形単相モータ１（図１）の回転速度が上昇して第１の回転速度になると、上述したように、単安定マルチバイブレータ４２の出力信号Ｅ７は、Ｌレベルに反転して、補助巻線開閉用半導体スイッチ２２がオフになり、補助巻線１ｂへの電流が遮断される。また、通常の運転状態で分相始動形単相モータ１の負荷が大きくなり、その回転速度が低下して第２の回転速度になると、上述したように、出力信号Ｅ７がＨレベルに反転して、補助巻線開閉用半導体スイッチ２２がオンになり、補助巻線１ｂに電流が流れ、主巻線１ａ（図１）と共に、分相始動形単相モータ１（図１）の回転速度を上昇させる。

（実施の形態３）
図７は、本発明に係るガバナスイッチの実施の形態３である電子ガバナスイッチの構成例を示すブロック図である。この電子ガバナスイッチ３ｂは、単安定マルチバイブレータ４２のＱ端子（出力端子）からの出力信号Ｅ１０が、ＮＯＲゲート４６の一方の入力端子に与えられる。制御電源Ｖcc及び接地端子間に、抵抗６４ａ及びコンデンサ５４ａが直列に接続され、コンデンサ５４ａの充電電位Ｅ８は，ＮＯＲゲート４６の他方の入力端子に与えられる。

ＮＯＲゲート４６の出力信号Ｅ７は、抵抗６６を通じて、ＮＰＮ型トランジスタ４７のベースに与えられる。その他の電子ガバナスイッチ３ｂの構成、電子ガバナスイッチ３ｂを備える分相始動形単相モータの構成、及び電子ガバナスイッチ３ｂの分相始動形単相モータへの取り付け状態は、実施の形態２で説明した構成及び取り付け状態と同様であるので、説明を省略する。

以下に、このような構成の電子ガバナスイッチ３ｂの動作を、それを示す図８のタイミングチャートを参照しながら説明する。電磁接触器の接点４ａ（図１）がオンになると、電子ガバナスイッチ３ｂのＲ，Ｔ端子間に交流電源が供給され、制御電源回路３０は、直流の制御電源Ｖccを供給し始める。このとき、コンデンサ５１の充電電位Ｅ１は，制御電源Ｖccの立ち上がりより少し遅れて立ち上がり、電子ガバナスイッチ３ｂの始動時に単安定マルチバイブレータ４１，４２を作動させない。これにより、電源投入時の誤動作を防止する。

始動時は、単安定マルチバイブレータ４１が作動していないので、Ｑ端子からの出力信号Ｅ３はＬレベルであり、ＮＡＮＤゲート４３の出力信号Ｅ４は、ホール素子２１の出力信号Ｅ２のレベルに関係なくＨレベルである。また、単安定マルチバイブレータ４２は作動していないので、Ｑ端子からの出力信号Ｅ１０はＬレベルである。また、コンデンサ５４ａの充電電位Ｅ８は，図８に示すように、緩慢に立ち上がるので、Ｌレベルである。従って、ＮＯＲゲート４６の出力信号Ｅ７はＨレベルになり、トランジスタ４７もオンになり、フォトカプラ２４の発光ダイオード２４ａもオンになり、フォトカプラ２４のフォトトライアック２４ｂもオンになる。その為、補助巻線開閉用半導体スイッチ２２もオンであり、補助巻線１ｂに電流が流れ、主巻線１ａ（図１）と共に、分相始動形単相モータ１（図１）の回転速度を０から加速して行く。

コンデンサ５１の充電電位Ｅ１が立ち上がると、単安定マルチバイブレータ４１，４２は作動し始める。分相始動形単相モータ１の回転に伴い、磁石２が回転し始めると、ホール素子２１の出力信号Ｅ２は、図８に示すように、Ｈレベル及びＬレベルの反転を繰り返す。単安定マルチバイブレータ４１は、ホール素子２１の出力信号Ｅ２のＨレベルからＬレベルへの立ち下りの都度、Ｑ端子からパルス幅Ｔ３のパルス信号を、出力信号Ｅ３として出力する。パルス幅Ｔ３は、コンデンサ５２の容量と可変抵抗器７１及び抵抗６３の抵抗値の和とにより定まり、可変抵抗器７１により容易に設定変更が可能である。つまり、可変抵抗器７１により、分相始動形単相モータ１の補助巻線１ｂに流れる電流を遮断する回転速度を調整することが出来る。

分相始動形単相モータ１（図１）の回転速度が低い間は、図８に示すように、ホール素子２１の出力信号Ｅ２のＬレベルの期間ＴＬは、パルス幅Ｔ３より長く、出力信号Ｅ２，Ｅ３の少なくとも一方がＬレベルであり、ＮＡＮＤゲート４３の出力信号Ｅ４はＨレベルに保持される。

分相始動形単相モータ１（図１）の回転速度が上昇して第１の回転速度になり、出力信号Ｅ２のＬレベルの期間ＴＬが、出力信号Ｅ３のパルス幅Ｔ３より僅かでも小さくなると、図８に示すように、一瞬、出力信号Ｅ２，Ｅ３が共にＨレベルとなり、ＮＡＮＤゲート４３の出力信号Ｅ４は、一瞬、Ｌレベルに反転する。これにより、単安定マルチバイブレータ４２のＱ端子からの出力信号Ｅ１０は、期間Ｔ４の間、Ｈレベルに反転する。期間Ｔ４は、コンデンサ５３の容量と抵抗６７の抵抗値とにより定められる。期間Ｔ４は、ホール素子２１の出力信号Ｅ２のＬレベルの期間ＴＬが、パルス幅Ｔ３より小さくなるときの、出力信号Ｅ２の周期ＴＳの値より大きく定められる。

従って、ＮＡＮＤゲート４３の出力信号Ｅ４が、最初に一瞬Ｌレベルに反転し、出力信号Ｅ１０もＨレベルに反転した以降、期間Ｔ４が経過して出力信号Ｅ１０がＬレベルに反転する前に、出力信号Ｅ４が一瞬Ｌレベルに反転すれば、出力信号Ｅ１０はＨレベルに保持され続けることになる。

単安定マルチバイブレータ４２の出力信号Ｅ１０がＨレベルに反転すると、コンデンサ５４ａの充電電位Ｅ８がＨレベルに達していなければ、ＮＯＲゲート４６の出力信号Ｅ７はＬレベルになる。従って、トランジスタ４７はオフになり、フォトカプラ２４の発光ダイオード２４ａもオフになり、フォトカプラ２４のフォトトライアック２４ｂもオフになる。その為、補助巻線開閉用半導体スイッチ２２もオフになり、補助巻線１ｂへの電流が遮断され、以後、分相始動形単相モータ１は、主巻線１ａのみで駆動され、回転速度が略一定となり、通常の運転状態となる。

分相始動形単相モータ１が、通常の運転状態となった後、負荷が大きくなり、分相始動形単相モータ１の回転速度が低下して、第１の回転速度以下の第２の回転速度になると、図８に示すように、出力信号Ｅ４がＬレベルに反転しなくなると共に、出力信号Ｅ２の周期ＴＳの値が、期間Ｔ４より大きくなる。その為、出力信号Ｅ１０はＬレベルに反転し、コンデンサ５４ａの充電電位Ｅ８がＨレベルに達していなければ、出力信号Ｅ７はＨレベルになり、トランジスタ４７はオンになり、フォトカプラ２４の発光ダイオード２４ａもオンになり、フォトカプラ２４のフォトトライアック２４ｂもオンになる。従って、補助巻線開閉用半導体スイッチ２２もオンになり、補助巻線１ｂに電流が流れ、主巻線１ａ（図１）と共に、分相始動形単相モータ１（図１）の回転速度を上昇させる。

一方、コンデンサ５４ａの充電電位Ｅ８がＨレベルに達すると、つまり、始動時から、コンデンサ５４ａの容量及び抵抗６４ａの抵抗値で定まる時間が経過すると、ＮＯＲゲート４６の出力信号Ｅ７は、単安定マルチバイブレータ４２の出力信号Ｅ１０に関係なくＬレベルになる。従って、以後は、補助巻線１ｂへの電流は遮断される。これにより、始動時に、分相始動形単相モータ１の負荷が大きく、正常に加速できない場合、過電流が流れ続けて、補助巻線開閉用半導体スイッチ２２が破損するのを防止することが出来る。

本発明に係るガバナスイッチの実施の形態である電子ガバナスイッチを備える分相始動形単相モータの構成例を示すブロック図である。電子ガバナスイッチの分相始動形単相モータへの取り付け状態を模式的に示す説明図である。本発明に係るガバナスイッチの実施の形態である電子ガバナスイッチの構成例を示すブロック図である。図３に示す電子ガバナスイッチの動作を示すタイミングチャートである。本発明に係るガバナスイッチの実施の形態である電子ガバナスイッチの構成例を示すブロック図である。図５に示す電子ガバナスイッチの動作を示すタイミングチャートである。本発明に係るガバナスイッチの実施の形態である電子ガバナスイッチの構成例を示すブロック図である。図７に示す電子ガバナスイッチの動作を示すタイミングチャートである。従来の機械式のガバナスイッチ（遠心力スイッチ）を説明する為の模式図である。図９に示すガバナスイッチを備える分相始動形単相モータの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１分相始動形単相モータ
１ａ主巻線
１ｂ補助巻線
２磁石
３，３ａ，３ｂ電子ガバナスイッチ
４ａ電磁接触器の接点
９モータ軸
２１ホール素子（磁気センサ）
２２補助巻線開閉用半導体スイッチ（半導体スイッチ回路）
２４フォトカプラ（半導体スイッチ回路）
３０制御電源回路
４１単安定マルチバイブレータ（出力する手段、第１のパルス信号出力手段）
４２単安定マルチバイブレータ（第２のパルス信号出力手段）
４３〜４５ＮＡＮＤゲート
４６ＮＯＲゲート
４７ＮＰＮ型トランジスタ（半導体スイッチ回路）
５１，５２，５３，５４ａコンデンサ
６１，６３，６４，６４ａ，６５，６６，６７抵抗
７１可変抵抗器

Claims

主巻線及び補助巻線を有するモータの軸の回転速度に基づき、前記補助巻線の電源スイッチ回路をオン／オフにすることにより、前記モータの出力トルクを調節するガバナスイッチにおいて、
前記軸に周設された磁石と、該軸の回転に伴う該磁石の極反転を検出し、検出した極反転に基づく２値信号を出力する磁気センサと、該磁気センサが出力した２値信号に基づき、所定幅のパルス信号を出力する手段と、該手段が出力したパルス信号及び前記２値信号を与えられる論理回路とを備え、前記電源スイッチ回路は半導体スイッチ回路であり、前記論理回路は、前記モータの始動時に、前記半導体スイッチ回路をオンにする信号を出力し、該信号を出力している場合に、前記回転速度が所定値になったときは、前記半導体スイッチ回路をオフにする信号を出力すべくなしてあることを特徴とするガバナスイッチ。
主巻線及び補助巻線を有するモータの軸の回転速度に基づき、前記補助巻線の電源スイッチ回路をオン／オフすることにより、前記モータの出力トルクを調節するガバナスイッチにおいて、
前記軸に周設された磁石と、該軸の回転に伴う該磁石の極反転を検出し、検出した極反転に基づく２値信号を出力する磁気センサと、該磁気センサが出力した２値信号に基づき、第１のパルス幅のパルス信号を出力する第１のパルス信号出力手段と、該第１のパルス信号出力手段が出力したパルス信号及び前記２値信号を与えられる第１の論理回路と、該第１の論理回路の出力信号に基づき、第２のパルス幅のパルス信号を出力する第２のパルス信号出力手段とを備え、前記電源スイッチ回路は半導体スイッチ回路であり、前記第２のパルス信号出力手段は、前記モータが加速されて、前記回転速度が第１の回転速度になったときは、前記電源スイッチをオフにする信号を出力し、前記回転速度が、前記第１の回転速度以下である第２の回転速度より小さくなったときは、前記電源スイッチ回路をオンにする信号を出力すべくなしてあることを特徴とするガバナスイッチ。
前記モータが始動してから所定時間を計時する計時手段と、該計時手段の出力信号及び前記第２のパルス信号出力手段が出力したパルス信号を与えられる第２の論理回路とを更に備え、該第２の論理回路は、前記モータが加速されて、前記回転速度が第１の回転速度になったときは、前記電源スイッチをオフにする信号を出力し、前記回転速度が、前記第１の回転速度以下である第２の回転速度より小さくなったときは、前記電源スイッチ回路をオンにする信号を出力し、しかも、前記計時手段が前記所定時間を計時した後は、前記電源スイッチをオフにする信号を出力すべくなしてある請求項２記載のガバナスイッチ。