JP2948902B2 - 単相誘導電動機の始動用電子回路 - Google Patents

単相誘導電動機の始動用電子回路

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JP2948902B2 JP2320526A JP32052690A JP2948902B2 JP 2948902 B2 JP2948902 B2 JP 2948902B2 JP 2320526 A JP2320526 A JP 2320526A JP 32052690 A JP32052690 A JP 32052690A JP 2948902 B2 JP2948902 B2 JP 2948902B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は単相誘導電動機及び単相誘導電動機の始動用
電子装置に関する。
発明の背景 単相誘導電動機は、その構成の簡易さ、堅固さ及び高
い性能の故に広く使用され、冷蔵庫の密閉コンプレッ
サ、洗濯機の電動機、ファン及び他の工業的な用途など
の電気製品が一般的に設置される低い電力範囲を扱って
いる。
単相誘導電動機は実質的に、かご形の回転子と、その
１つは主コイル用でもう１つは始動コイル用である巻線
を基本的に２個有する、コイル固定子からなっている。
交流電圧源が単相誘導電動機の主コイルのみに付与さ
れる時、空間中に磁界が固定されて振幅中に交流が発生
すると、トルクを促進せずに回転子を始動させる。そし
て前記静止状態から回転子を動かすには磁場に回転を発
生させることが必要であり、これによって始動が開始さ
れる。
このような回転場は、電流の時間−置換した始動コイ
ルを主コイル中の電流の流れに、好ましくは出来るだけ
90゜に近い角度を供給することによって達成され得る。
主コイル中の電流に関する始動コイル中の電流位相の角
度は、構造の違い、主コイルの電力ファクターよりも高
い電力ファクターを備える始動コイルを設計することに
よって達成され得るか、またはインピーダンスが通常抵
抗器またはコンデンサである始動コイルに直列して接続
される外部インピーダンスを取付けることによっても達
成され得る。
従って回転子が同期に近い速度に達するまで、電力源
に対してこの回路が一時的に接続する始動コイル回路と
直列して装置を取付ける必要があり、これによって始動
状態まで上昇できる。
非常に高い効率が要求される電動機では、始動コイル
は始動後、給電源から十分に分離されずに、コンデンサ
がこの巻線に直列して保持される。前記運転用コンデン
サは、始動中の電流よりも現在の電流を非常に低くする
が、電動機に対しては二相供給状態を保持するので、こ
れによってその最大トルクが増加しその効率が増加す
る。
運転用コンデンサを使用するこのような構成を有する
電動機では、正の温度係数PTCを有する抵抗器からな
る、特許明細書PI第201.210号に記載されているような
始動装置の型は公知である。始動コイルに直列して接続
されているこの装置は、室温では抵抗が小さく従って始
動時に高い電流が流れ、予め設定した時間後には自己の
熱効果によって非常に大きい抵抗に達し、それで実際に
解放回路（open circuit）として作動する。通常の電動
機の作動中には、PTC上の電圧は高く且つ熱く保持され
るので、これによって電力量の放散は構成形態及び室温
に依存して1.5〜5W以上の範囲を変動する。全電動機が
作動する期間中にPTCによって消費されたこのような電
力は、これらの効率を下げ望ましくない状態にしてしま
う。
もう１つの公知の始動装置は、主コイル中の電流が高
い間に始動コイル回路をオンに保持する電流リレーであ
る。これは非常に簡潔な装置であり且つ、電動機の通常
作動期間中に余分の電力を消耗しないが、運転用コンデ
ンサを有する構成中に使用できないため有効ではない。
このような事実はリレーに固有な遅延によるもので、電
動機に電力が供給された後、これらとの接触を閉じてし
まい、運転用コンデンサは高いエネルギーを蓄積するの
でこのエネルギーは接触が閉じられる時にリレーと接触
した時に消失し、これによってすぐに破壊してしまう。
もう１つの公知の始動装置は、トライアック（TRIA
C）を使用する電子回路からなり、米国特許第4,605,888
号の明細書中に記載されている。通常の電動機の作動中
には少量の電力を消費するので、運転用コンデンサと組
み合わせては使用できない。
本発明の一般的な目的は、単相誘導電動機を始動する
電子回路を供給することである。
本発明のもう１つの目的は、運転用コンデンサと組み
合わせて使用され得る単相誘導電動機を始動する電子回
路を供給することである。
本発明のさらにもう１つの目的は、作動状態で明らか
に電力を消費しない単相誘導電動機を始動する電子回路
を供給することである。
本発明のまたもう１つの目的は、運転用コンデンサ及
び始動コンデンサまたは始動巻線の任意のインピーダン
スと組み合わせて使用され得る単相誘導電動機を始動さ
せる電子回路を供給することである。
本発明のさらにもう１つの目的は、簡便で非常に低い
コストの回路を使用することによって従来技術の上述の
欠点を克服し得るような単相の誘導電動機を始動する電
子回路を供給することである。
発明の概要 上述の目的は、かご形回転子と、少なくとも主巻線及
び始動巻線を有するコイルステータと、始動巻線と第１
及び第２の端子を有する交流電流源に直列に接続してい
る運転用コンデンサとを有する単相誘導電動機であっ
て、運転用コンデンサ及び始動巻線は前記源端子に対し
て並列に接続され、主巻線は前記端子に直列に接続され
る該単相誘導電動機の始動用電子回路によって達成され
る。
本発明によると電子回路は、 交流電流源の第１の端子に接続された第１の端子と始動
巻線、運転用コンデンサ、及びゲート端子に接続された
第２の端子とを有するトライアックと、 トライアックの第２の端子及びゲート端子に接続された
トライアックトリガ回路と、 制御端子を有し且つゲート端子及びトライアックの第１
の端子に接続された両方向性スイッチと、 両方向性スイッチの制御端子及び交流電流源の第１及び
第２の端子に接続されたタイマ回路とからなる電子回路
であって、 前記タイマ回路が、電動機に電力を供給してから両向性
スイッチを入れることによってトライアック伝導を遮断
するまでに経過した時間を限定し、トライアックトリガ
回路が、両方向性スイッチがタイマ回路によって遮断状
態である間、電流の各半サイクルの開始時に繰返しトラ
イアックを作動状態にトリガする。
公知の始動装置とは対照的に、前述した回路はモータ
の加速が起きるまで、交流電流源に始動コイルを一時的
に接続でき、しかも、恒常定格状態で電力消費をするこ
とがない。提案された回路のもう１つの長所は、運転用
コンデンサと共にまたは始動コンデンサ及び運転用コン
デンサと共に作動できることである。
このように記載された回路は非常に簡潔であり、且つ
これらの構成成分の数も少ない。
本発明は以下に添付図面を参考にして説明され得る。
実施例 第１図を参照すると、交流電圧源Ｆは主コイルB1及び
始動コイルB2を有する単相誘導電動機Ｍに電圧を供給す
る。電源Ｆの端子１及び２に供給された電圧は、直接主
コイルB1に付与され、又始動コイルB2からなる始動回路
DPにも付与される。
始動コイルB2は、始動回路DPにも並列する運転用コン
デンサCpによって電圧源Ｆに接続されている。
モーターＭが電源Ｆによって電力を供給されるとすぐ
に、トライアックＳの端子A1とA2との間の電圧は増加し
始める。このような電圧の変化が第１のコンデンサC1及
び第１の抵抗器R1によって形成されるトライアックトリ
ガ回路を通って電源IGを流し、第１及び第２のトランジ
スタT1及びT2の対によって限定される両方向性のスイッ
チが遮断状態であると、電流はトライアックＳのゲート
端子Ｇへ流れてトライアックを作動させる。このような
伝導状態は、半サイクルの間高々保持されるだけで、ト
ライアックの電流が消失すると反対の半サイクルが開始
する。
反対側の半サイクルが開始した後は、トライアックＳ
の端子A1とA2との間の電圧は再び増加し始め、今度は反
対方向になる。
トライアックＳの端子A1とA2との間の前記電圧が対向
方向に変化すると、電流IGを同様に対向方向に第１のコ
ンデンサC1及び第１の抵抗器R1によって形成される回路
を通って流れさせる。第１及び第２のトランジスタT1及
びT2がなお遮断されているとすると、電流IGはトライア
ックＳのゲート端子Ｇに流れ、トライアックは再び作動
する。
このような対向方向のトライアックＳの伝導状態は、
半サイクルの間高々保持されるのみであろう。トライア
ックＳが新たに各半サイクルの開始毎に各々の時間トリ
ガされると、第１及び第２のトランジスタT1及びT2が遮
断状態であるべき時にはいつでもこれが繰り返される。
第１のコンデンサC1及び第１の抵抗器R1によって形成
されたこのトライアックＳトリガ回路は、電流IGをトラ
イアックゲート端子に流し、各ハーフサイクルの開始時
にそれが正確にこれらの最大値に達し、こうしてこれら
の端子A1とA2との間の電圧が最小である時トライアック
Ｓをトリガすることを特徴とする。このようにしてトラ
イアックＳが作動する時の運転用コンデンサCp中に蓄え
られたエネルギーが非常に低く、トライアックＳを通る
運転用コンデンサCpの放電電流パルスの強度も同様に低
くさせて、トライアックにどんな損傷もかけないことを
保証する。
第１のコンデンサC1の値は、端子A1とA2との間の電圧
の経時変化の速度がトライアックトリガＳをトリガする
のに効率良く電流IGを通過させるように計算されてい
る。第１の抵抗器R1は、トライアックＳのゲート端子Ｇ
を通る第１のコンデンサC1の放電電流のパルス強度を制
限し且つこれらの耐性を損なわないように計算されてい
る。
始動中の全トライアックＳ伝導期間はタイマTPによっ
て限定され、その予め設定した時間が経過した後に、タ
イマは突然第３及び第２の抵抗器R3及びR2に付加する電
圧を変えて、０から第１及び第２のトランジスタT1及び
T2が飽和するのに十分な値にし、電流IGを逸らせること
によってトライアックＳがトリップ（trip）するのを防
ぐ。
通常の電動機が作動している間、第１及び第２のトラ
ンジスタT1及びT2は電流IGの正のセミ−サイクルにある
ように飽和となり、第１のトランジスタT1は伝導し、こ
れによってトライアックＳをトリップさせるのを避け、
電流IGの負のセミ−サイクルでは第２のトランジスタT2
が伝導し、これによってトライアックＳがトリップする
のを避ける。
タイマは供給源及びトリガによって形成され、以下記
載されるように作用する。回路に電力が供給されるとす
ぐに、第２のコンデンサC2が放電される。正のセミ−サ
イクルの間、第２のダイオードD2はすぐに分極し、この
ように電源Ｆからの電流Itを第２のコンデンサC2へ流
し、これによってこれらにかかる電圧を増加させる。負
のセミ−サイクルでは、電流Itは直接的に第３のダイオ
ードD3によって電源Ｆへ転じ、これによって第３のコン
デンサC3を負荷する。
このようにして以下の正のセミ−サイクルでは、電流
Itは第３のコンデンサC3及び第２のダイオードD2を通っ
て再び流れ、これによって第２のコンデンサC2上の電圧
がもう１度増加する。このように第２のコンデンサC2の
上の電圧は、徐々に第３のコンデンサC3から正のセミ−
サイクル中の第２のコンデンサC2へ転移される継続的な
充電によって増加される。
この回路では、第８及び第７の抵抗器R8及びR7によっ
て作成される電圧分割器にも付加される第２のコンデン
サC2上の電圧は、第３のトランジスタT3のベース−エミ
ッタ接合が直接分極されるまで増加し、第３のトランジ
スタT3のコレクタを通って電流を流す。この電流の一部
は第２の抵抗器R2を通って流れ、もう一部分は第４のト
ランジスタT4ベースに流れ、これによって第４のトラン
ジスタT4のベース−エミッタ接合をすぐに分極してこの
トランジスタのコレクタが抵抗器R7を通ってすぐに流れ
た電流に加えられる電流をドレインさせ、次いで第３の
トランジスタT3の分極を増加させる。この連鎖反応は第
３及び第４のトランジスタT3及びT4を急に飽和状態にさ
せ、これによって第３のトランジスタT3のコレクタ中の
電圧及び第４のトランジスタT4のエミッタ中の電圧をポ
イント５の電圧に非常に近い値に増加させ、このように
第１及び第２のトランジスタT1及びT2を飽和させる。ト
リップが起きるポイント５での電圧は、第８及び第７の
抵抗器R8及びR7の間の関係によっ限定され、第３のトラ
ンジスタT3のベース−エミッタ接合の分極電圧は一般に
0.6Vである。
第２の抵抗器R2から第４のトランジスタT4への結合
は、第３のトランジスタT3のコレクタを通る漏れ電流が
タイマに望ましくないトリガを起こすのを防ぐ。第７及
び第８の抵抗器R7及びR8によって作成された電圧分割器
は、電動機が停止する時に第２のコンデンサC2を放電す
るように作動し、且つ他の始動に備えて回路を当初の状
態に戻す。
電動機に電力を供給する時からトライアックＳ伝導遮
断までに経過した時間は、基本的に第２のコンデンサC2
及び第３のコンデンサC3の値によって限定される。前記
電流Itを制限する原因となる第３のコンデンサC2の値
は、第２及び第３の抵抗器R2、R3並びに、第７及び第８
の抵抗器R7及びR8によって恒久的制限（ragimen）下で
ドレインされるように計算されている。
抵抗器の代わりに電流制限器としてコンデンサC3を使
用すると、回路の消費を非常に無視できる最小レベルに
低減できる。
コンデンサC2は、始動装置が作動する時間を限定する
ことによって、始動する間ポイント５での電圧のいかな
る増加をも遅らせるように計算されている。
コンデンサC3に直列して接続された抵抗器R6は保護器
として作用し、これによって偶発的な過渡電圧が電圧源
Ｆによって供給される間で、回路に供給される前記電流
Itを制限する。
第２図は、外部インピーダンスZe及び運転用コンデン
サCpを使用する電動機構成での上述された単相誘導電動
器を始動するために接続された電子回路を簡潔に示す。
この構成で、始動抵抗器または始動コンデンサであり得
る外部インピーダンスZeは、始動回路の端子３と運転用
コンデンサCpへの始動コイルの接続ポイントとの間に挿
入される。電動機が始動後、トライアックＳと直列する
外部インピーダンスZeは回路から分離されて、運転用コ
ンデンサCpのみが始動コイルB2に接続された状態にな
る。
上述のように、第１図に示された回路は次いで単相誘
導電動機を始動させ、これによって無視できるほどの電
力量を放散させ、そして運転用コンデンサと共にまたは
運転用コンデンサ及び始動コンデンサと共に使用される
か、若しくは一時的に個々に始動コイルに接続されるこ
とによって使用される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の電子回路図、第２図は始動回路での外
部インピーダンス及び運転用コンデンサを使用した電動
機構成中の始動回路接続図である。 1,2,3,A1,A2……端子、B1……主コイル、B2……始動コ
イル、C1,C2,C3……第１〜第３のコンデンサ、Cp……運
転用コンデンサ、D2,D3……第２、第３のダイオード、D
p……始動回路、Ｆ……交流電圧源、Ｇ……ゲート、IG,
It……電流、R1〜R8……第１〜第８の抵抗器、Ｓ……ト
ライアック、T1〜T4……第１〜第４のトランジスタ、Tp
……タイマ回路、Ze……外部インピーダンス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−62858（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−32586（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−60277（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−73922（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02P 1/00 - 1/58

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】かご型回転子及び少なくとも主巻線及び始
    動巻線を有する固定子と、始動巻線と直列して接続され
    た、始動時ではなく運転時に機能する運転用コンデンサ
    と、主巻線が直列して接続された第１及び第２の端子を
    有する交流電流源とを有し、運転用コンデンサ及び始動
    巻線が前記第１及び第２の端子に並列に接続されている
    型の単相誘導電動機の始動用電子回路であって、さらに
    該回路が、運転用コンデンサの両端子に運転用コンデン
    サと並列に接続されたトライアックであって、交流電流
    源の第１の端子に接続された第１の端子（A1）と始動巻
    線及び運転用コンデンサに接続された第２の端子（A2）
    とゲート端子とを有するトライアックと、トライアック
    の第２の端子（A2）及びゲート端子に接続されたトライ
    アックトリガ回路と、制御端子を有し且つトライアック
    のゲート端子及び第１の端子（A1）に接続された両方向
    性のスイッチと、両方向性のスイッチの制御端子、並び
    に交流電流源の第１及び第２の端子に接続されたタイマ
    回路とからなることを特徴とし、前記タイマ回路が、電
    動機に電力が供給された時から両方向性スイッチを作動
    することによってトライアック伝導を遮断するまでに要
    する時間を限定し、トライアックトリガ回路が、両方向
    性スイッチがタイマ回路によって遮断された状態である
    間、電流の各半サイクルの開始時に繰返しトライアック
    をトリガして作動状態にさせる単相誘導電動機の始動用
    電子回路。
  2. 【請求項２】トライアックトリガ回路が、トライアック
    の第２の端子に接続された１つの端子と第１の抵抗器を
    通ってトライアックのゲート端子に接続されたもう１つ
    の端子とを有する第１のコンデンサからなることを特徴
    とする請求項１に記載の電子回路。
  3. 【請求項３】第１のコンデンサの値が、トライアックの
    第１の端子と第２の端子との間で時間内の電圧変化速度
    によって、トライアックのゲート端子へトライアックを
    トリガするのに充分な電流を起こすものであることを特
    徴とする請求項１に記載の電子回路。
  4. 【請求項４】第１の抵抗器が、トライアックのゲート端
    子を通して第１のコンデンサの放電電流パルス強度を制
    限し、トライアックに対して安全レベルにすることを特
    徴とする請求項２に記載の電子回路。
  5. 【請求項５】両方向性スイッチが、第１のトランジスタ
    が、トライアックの第１の端子に接続されたエミッタ及
    びトライアックのゲート端子に接続されたコレクタと、
    第２のトランジスタが、トライアックの第１の端子に接
    続されたコレクタ及びトライアックのゲート端子に接続
    されたエミッタと、第２及び第３の抵抗器を通ってタイ
    マ回路に接続された前記第１及び第２のトランジスタの
    ベースとを備えるNPN型のトランジスタの第１及び第２
    のバイポーラからなることを特徴とする請求項１に記載
    の電子回路。
  6. 【請求項６】タイマ回路が、交流電流源の第２の端子と
    整流器回路の入力との間に接続された電流制限器と、前
    記交流電流源の出力間に接続されたタイマコンデンサ
    と、整流器出力及びタイマコンデンサの第１の端子に結
    合するポイントに接続された入力を有する電圧トリガ回
    路と、交流電流源の第１の端子に接続された参照端子並
    びに第２及び第３の抵抗器に接続された出力端子とから
    なることを特徴とする請求項１に記載の電子回路。
  7. 【請求項７】電流制限回路が、第２の交流電流源端子に
    接続された端子及び第６の抵抗器を通して整流器回路入
    力に接続されたもう一つの端子を備える第３のコンデン
    サからなることを特徴とする請求項６に記載の電子回
    路。
  8. 【請求項８】整流器回路が、電流制限回路に接続された
    アノード及びタイマコンデンサの第１の端子に接続され
    たカソードを備える第１の整流器ダイオード、並びに第
    １の整流器ダイオードのアノードに接続されたカソード
    及び交流電流源の第１の端子に接続されたアノードを備
    える第２の整流器ダイオードからなることを特徴とする
    請求項６に記載の電子回路。
  9. 【請求項９】電圧トリガ回路が、タイマコンデンサの第
    １の端子に接続されたエミッタ及び前記第２の抵抗器に
    接続されたコレクタを備えるPNP型の第３のバイポーラ
    トランジスタと、前記第３のトランジスタのベース及び
    エミッタに相互接続している抵抗器と、前記第３のトラ
    ンジスタのコレクタに接続されたベース、前記第３のト
    ランジスタのベースに接続されたコレクタ、及び前記第
    ３の抵抗器に接続されたエミッタを備えるNPN型の第４
    のバイポーラトランジスタと、前記第４のトランジスタ
    のコレクタ及び第１の交流電流源端子に相互接続してい
    る抵抗器とからなることを特徴とする請求項６に記載の
    電子回路。
  10. 【請求項１０】電流制限が、実質的に前記第３のコンデ
    ンサによって与えられることを特徴とする請求項７に記
    載の電子回路。
  11. 【請求項１１】前記第６の抵抗器が、交流電流源によっ
    て供給された偶発的な過渡電圧中で電流を制限すること
    を特徴とする請求項７に記載の電子回路。
  12. 【請求項１２】トライアックの第２の端子と運転用コン
    デンサに接続された始動コイル端子との間に接続された
    外部インピーダンスが提供されることを特徴とする請求
    項１に記載の電子回路。
  13. 【請求項１３】外部インピーダンスが、抵抗器または始
    動コンデンサの形であることを特徴とする請求項12に記
    載の電子回路。
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