JP3414974B2

JP3414974B2 - 電動機の起動装置

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Publication number: JP3414974B2
Application number: JP06916097A
Authority: JP
Inventors: 隆松永; 均鈴木
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 2003-06-09
Anticipated expiration: 2017-03-06
Also published as: DE19806805A1; DE19806805B4; JPH10248279A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機の起動時に
交流電源から電動機に印加される電圧の位相を制御する
ことにより、電動機を滑らかに立ち上がらせる起動装置
であって、電動工具に用いられる整流子電動機の起動装
置として好適なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】電動工具には、交直両用の整流子電動機
が用いられているが、この整流子電動機は、起動時に突
入電流が流れる。特に、消費電力が１ＫＷを超えるもの
は、突入電流が大きく、この突入電流により、電動工具
と同じ電源系統に接続されている他の負荷に大きな電圧
降下が発生するという問題があった。

【０００３】そこで、従来、上記突入電流による影響を
防止する回路として、たとえば図７に示すものが提案さ
れている。このものでは、スイッチ４０をＯＮすると、
交流電源４１から負荷４２に供給される交流電流は、抵
抗Ｒ３１を通って電路４３へバイパスされ、このバイパ
スされたバイパス電流は、ダイオードブリッジＤＢ２に
より整流される。続いて、その整流された電流により電
解コンデンサＣ１１が充電され、この電解コンデンサＣ
１１の充電が完了すると、バイパス電流は流れなくな
り、交流電源４１から負荷４２に供給される交流電流
は、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２を通ってコンデンサＣ
１０を充電する。

【０００４】そして、コンデンサＣ１０の両端の電圧が
トリガダイオードＱ６のトリガ電圧に達すると、トリガ
ダイオードＱ６がＯＮされるとともに、トライアックＱ
５がＯＮされ、負荷４２に電圧が印加される。以後、ト
リガダイオードＱ６のトリガ位相は、抵抗Ｒ３１、抵抗
Ｒ３２およびコンデンサＣ１０の充電時定数で決まる値
に落ち着き、負荷４２が定常で駆動される。

【０００５】ところで、消費電力の大きい電動工具に用
いられる整流子電動機において、上述した問題を解消す
るためには、起動から定常運転状態へ数秒かけて滑らか
に推移する、いわゆるソフトスタートすることが必要で
ある。また、電動工具は、使用中に起動および停止を頻
繁に行うことが多いため、そのような場合であっても、
ソフトスタートできなければ意味がない。そこで、上記
従来のものを電動工具の整流子電動機の起動装置として
用いる場合を考えると、バイパス電流がバイパスされて
いる時間は、電解コンデンサＣ１１の充電時間で定まる
ため、電解コンデンサＣ１１として数秒後に充電が完了
する程度の静電容量（たとえば、３３μＦ）のものを選
択する必要がある。

【０００６】しかし、電解コンデンサＣ１１が放電を終
了していない場合には、コンデンサＣ１０の充電電流を
バイパスできないため、スイッチ４０をＯＦＦしてから
再びＯＮしたときにソフトスタートするためには、スイ
ッチ４０をＯＦＦしてから再びＯＮするまでの間に電解
コンデンサＣ１１を放電させておく必要がある。その放
電時間を短くするためには、抵抗Ｒ３３の抵抗値（たと
えば、２００ＫΩ）を小さくする必要があるが、抵抗Ｒ
３３の抵抗値を小さくすると、定常運転状態においても
バイパス電流が流れるため、整流子電動機に印加される
電圧が低下し、整流子電動機の回転数が低下するという
問題がある。つまり、短いサイクルで、スイッチをＯＦ
Ｆし、再度ＯＮした場合であってもソフトスタートを行
うことができるようにすると、整流子電動機が定格回転
数を発生できないという問題がある。

【０００７】そこで、本出願人は、先の出願（平成９年
２月６日出願）において、図６に示す電動機の起動装置
を提案した。図６に示す電動機の起動装置３０によれ
ば、抵抗Ｒ１６を通った電流はバイパス電路３５にバイ
パスされ、このバイパス電流はダイオードブリッジＤＢ
１により整流され、この整流された電流によりダイオー
ドＤ５および抵抗Ｒ１８を介して電解コンデンサＣ５の
充電が開始される。そして、電解コンデンサＣ５の充電
が進むにつれてコンデンサＣ７の充電時間が短くなるた
め、トリガダイオードＱ４の点弧角を次第に大きくして
電動機１２の回転数を滑らかに立ち上げることができ
る。

【０００８】また、バイパス電流により充電された電解
コンデンサＣ６の両端電位がトランジスタＱ３のエミッ
タ電位より高いため、電動機１２の駆動中は、トランジ
スタＱ３がＯＦＦし、バイパス電流が流れない。これに
より、電動機１２を定格回転数で駆動できる。一方、ス
イッチ１４をＯＦＦにすると電解コンデンサＣ６が抵抗
Ｒ２０により放電され、その電位低下によりトランジス
タＱ３がＯＮし、電解コンデンサＣ５が急速放電され
る。これにより、スイッチ１４を短い間隔でＯＮ、ＯＦ
Ｆを繰り返した場合であっても、ソフトスタートを行う
ことができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記図６に示した電動
機の起動装置３０では、トリガダイオードＱ４の点弧角
は、抵抗Ｒ１６、抵抗Ｒ１７およびコンデンサＣ７によ
り構成される時定数回路の時定数およびトリガダイオー
ドＱ４のトリガ電圧により決定される。つまり、抵抗Ｒ
１６、抵抗Ｒ１７およびコンデンサＣ７およびトリガダ
イオードＱ４のトリガ電圧のばらつきでトリガダイオー
ドＱ４の点弧角が大きく変化してしまう。また、通常入
手できる部品の精度は、抵抗で±１％、コンデンサは±
５％（フィルムコンデンサ）が限界であり、トリガダイ
オードのトリガ電圧においては±１２．５％もばらつき
がある。したがって、電動機の起動装置３０において
は、部品のばらつきによりソフトスタート時間が２倍以
上ばらついてしまう。つまり、回路定数の精度で電動工
具の起動時の使用感に違いが生じてしまう問題がある。
また、電動機１２を定格回転数まで極めてゆっくり立ち
上げたり、最初はゆっくり立ち上げ、その後短時間で定
格回転数まで立ち上げるなど、同じソフトスタートを行
うにしても、電動機１２の回転数の上昇時間を自由に設
定できないという問題もある。なお、位相制御用ＩＣを
用いるものも提案されているが、位相制御用ＩＣは高価
であるため、起動装置のコストが高くなるという問題が
ある。

【００１０】そこで、本発明は、位相制御用ＩＣを用い
ることなく、部品のばらつきが生じても起動時の使用感
が安定し、電動機の回転数の上昇時間を自由に設定でき
る電動機の起動装置を実現することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、請求項１に記載の発明では、起動時に交流
電源から電動機に印加される電圧の位相を制御しながら
前記電動機の回転を上昇させる電動機の起動装置におい
て、前記交流電源から供給される交流電流をバイパスす
るとともに、このバイパスされたバイパス電流に基づい
てパルス信号を生成し、そのパルス信号を三角波信号に
変換し、かつ、出力電圧が、所定の電圧から、前記パル
ス信号の最大電圧より低い電圧に次第に減少する信号を
生成し、さらに、その信号の電圧と前記パルス信号の電
圧とを比較するとともに、その比較結果に対応付けられ
る出力信号を出力する出力回路と、この出力回路から出
力される出力信号の出力タイミングに基づいてトリガ電
流を出力するトリガ回路と、このトリガ回路から出力さ
れるトリガ電流を入力して導通することにより、前記電
動機に電圧を印加する半導体制御素子と、が備えられた
という技術的手段を採用する。

【００１２】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の電動機の起動装置において、前記出力回路には、前
記交流電流をバイパスするとともに、このバイパスされ
たバイパス電流を整流する電源回路と、この電源回路に
より整流された信号の電圧値と所定の基準電圧値とを比
較するとともに、その比較結果に対応付けられるパルス
信号を出力し、その出力されたパルス信号を三角波信号
に変換して出力する第１の出力回路と、出力電圧が、所
定の電圧から、前記パルス信号の最大電圧より低い電圧
に次第に減少する信号を生成する時定数回路と、この時
定数回路により生成される前記信号の電圧と前記第１の
出力回路から出力される三角波信号の電圧とを比較する
とともに、その比較結果に対応付けられるパルス信号を
出力する比較回路とを有する第２の出力回路と、が備え
られたという技術的手段を採用する。

【００１３】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は請求項２に記載の電動機の起動装置において、前記ト
リガ回路には、前記出力回路から出力される出力信号を
入力して前記トリガ電流を出力するフォトカプラが備え
られたという技術的手段を採用する。

【００１４】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載の電動機の起動装置において、前記トリガ回路は、前
記出力回路から出力される出力信号に基づいてＯＮする
スイッチング素子と、このスイッチング素子がＯＮした
際に前記電源回路から供給される電流により充電される
コンデンサとを備え、前記フォトカプラは、前記コンデ
ンサが充電する際にＯＮするものであるという技術的手
段を採用する。

【００１５】

【作用】請求項１ないし請求項４に記載の発明では、出
力回路により、交流電源から供給される交流電流がバイ
パスされるとともに、このバイパスされたバイパス電流
に基づいてパルス信号が生成され、そのパルス信号が三
角波信号に変換されて出力され、かつ、出力電圧が、所
定の電圧から、前記パルス信号の最大電圧より低い電圧
に次第に減少する信号が生成され、さらに、その信号の
電圧と上記三角波信号の電圧とが比較されるとともに、
その比較結果に対応付けられる出力信号が出力される。

【００１６】つまり、上記三角波信号の電圧と比較され
る信号の電圧が、一定の電圧である場合には、上記出力
信号は、一定の周期を有する信号となるが、上記信号の
電圧は、次第に減少するものであるため、出力信号の周
期を次第に短くすることができる。たとえば、後述する
発明の実施の形態では、上記信号は、図２に示すよう
に、比較回路Ａ２の基準電位となる信号はＡ２＋であ
り、上記三角波信号は、信号Ａ２−である。信号Ａ２＋
は、５Ｖから１．５Ｖまで次第に減少する勾配を有して
いるため、比較回路Ａ２の出力信号は、図２に示すよう
に、ローレベルとなる周期が次第に短くなるパルス信号
になる。

【００１７】そして、トリガ回路２６は、出力回路たる
電源回路２０、ゼロクロス検出回路２２およびトリガタ
イミング回路２４から出力される出力信号の出力タイミ
ングに基づいてトリガ電流を出力する。つまり、その出
力タイミングは、上述のように周期が次第に短くなるも
のであるため、トリガ電流が出力される周期も次第に短
くなる。次に、半導体制御素子たるトライアックＱ１
は、トリガ回路２６から出力されるトリガ電流を入力し
て導通する。つまり、トライアックＱ１は、上記周期の
トリガ電流を入力して導通するため、その導通する周期
も次第に短くなり、その周期にしたがって電動機１２に
印加される電圧の位相が制御される。

【００１８】特に、請求項２に記載の発明では、交流電
源から供給される交流電流は、電源回路によりバイパス
されるとともに整流される。たとえば、後述する発明の
実施の形態に記載するように、交流電源１３から供給さ
れる交流電流は、電源回路２０に設けられたバイパス電
路２１によりバイパスされ、このバイパスされたバイパ
ス電流は、電源回路２０に設けられたダイオードブリッ
ジＤＢ１により整流される。そして、その整流された信
号の電圧値と所定の基準電圧値とが第１の出力回路によ
り比較されるとともに、その比較結果に対応付けられる
パルス信号が出力され、その出力されたパルス信号が三
角波信号に変換されて第１の出力回路から出力される。
たとえば、後述する発明の実施の形態に記載するよう
に、第１の出力回路を構成するゼロクロス検出回路２２
に設けられた比較回路Ａ１には、図２に示すように、ダ
イオードブリッジＤＢ１により整流された信号Ａ１＋が
入力され、基準電位Ａ１−と比較される。そして、その
比較結果に対応付けられるパルス信号（Ａ１出力）が比
較回路Ａ１から出力され、そのパルス信号は、抵抗Ｒ８
およびコンデンサＣ３により三角波信号に変換されて出
力される。

【００１９】次に、第２の出力回路が有する時定数回路
により、出力電圧が、所定の電圧から、パルス信号の最
大電圧より低い電圧に次第に減少する信号が生成され
る。たとえば、後述する発明の実施の形態に記載するよ
うに、第２の出力回路たるトリガタイミング回路２４が
有する時定数回路２５により、図２に示すように、出力
電圧が、５Ｖから１．５Ｖに次第に減少する信号Ａ２＋
が生成される。つまり、電解コンデンサＣ２、抵抗Ｒ１
０および抵抗Ｒ１１により構成される時定数回路２５に
より、上記信号Ａ２＋を生成することができ、その信号
Ａ２＋の勾配は、時定数回路２５の時定数を変えること
により、変更することができる。

【００２０】そして、上記信号の電圧と第１の出力回路
から出力される三角波信号の電圧とが、第２の出力回路
が有する比較回路により比較され、その比較結果に対応
付けられるパルス信号が比較回路により出力される。た
とえば、後述する発明の実施の形態に記載するように、
比較回路Ａ１から出力されたパルス信号は、第１の出力
回路たるゼロクロス検出回路２２を構成するコンデンサ
Ｃ３により、図２に示すような三角波形信号Ａ２−に変
換され、この三角波信号の電圧と信号Ａ２＋の電圧と
が、比較回路Ａ２により比較され、この比較結果に対応
付けられるパルス信号（Ａ２出力信号）が比較回路Ａ２
から出力される。つまり、図２に示すように、信号Ａ２
＋の勾配が変化すると、信号Ａ２＋と信号Ａ２−との交
点も変化するため、上記時定数回路２５の時定数を変え
ることにより、Ａ２出力信号の周期を変えることができ
る。

【００２１】特に、請求項３に記載の発明のように、上
記トリガ回路に、上記比較回路から出力される出力信号
を入力して上記トリガ電流を出力するフォトカプラを備
えることにより、そのフォトカプラが発光する周期を上
記時定数回路２５の時定数を変えることにより変更する
ことができる。たとえば、後述する発明の実施の形態で
は、半導体制御素子たるトライアックＱ１は、トリガ回
路２６に設けられたフォトトライアックカプラＦＣ１が
発光したときに導通するため、フォトトライアックカプ
ラＦＣ１が発光する周期を変えることにより、トライア
ックＱ１の導通タイミングが変化し、その導通タイミン
グによりトライアックＱ１は電動機１２に印加される電
圧の位相が制御される。つまり、第２のパルス信号出力
回路から出力される第２のパルス信号の周期に対応付け
てフォトトライアックカプラＦＣ１を発光させることに
より、第２のパルス信号の周期に対応付けられた位相制
御を行うことができる。

【００２２】また、請求項４に記載の発明では、上記ト
リガ回路に備えられたスイッチング素子は、上記出力回
路から出力される出力信号に基づいてＯＮし、このＯＮ
により、トリガ回路に備えられたコンデンサが、上記電
源回路から供給される電流により充電され、この充電電
流により、上記フォトカプラがＯＮする。つまり、上記
フォトカプラは、上記コンデンサが充電するまでの短い
時間しかＯＮしないため、フォトカプラを上記出力信号
により直接ＯＮさせる場合よりも、電源回路における消
費電力を小さくできる。また、後述する発明の実施の形
態に記載するように、抵抗Ｒ１の定格電力を約１／１０
以下にできることから、抵抗Ｒ１を小さくできるため、
本電動機の起動装置の収納スペースを小さくすることが
できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電動機の起動
装置（以下、起動装置と略称する）の一実施形態につい
て図１ないし図３を参照して説明する。図１は、本実施
形態の起動装置の主要構成を示す回路図であり、図２
は、図１に示す起動装置において用いられる比較回路Ａ
１および比較回路Ａ２の入出力信号のタイミングチャー
トであり、図３は、比較回路Ａ２、フォトトライアック
カプラＦＣ１およびトライアックＱ１それぞれの出力信
号のタイミングチャートである。なお、本実施形態で
は、電動工具に用いられる交流の整流子電動機（以下、
電動機と略称する）の起動装置を代表に説明する。ま
た、電動機の定格は、入力電圧２３０Ｖであり、消費電
力２ＫＷであるとする。

【００２４】まず、起動装置の主要構成について説明す
る。起動装置１０には、電動機１２の起動および停止を
行うスイッチ１４と、交流電源１３から供給される交流
電流の整流などを行う電源回路２０と、この電源回路２
０により整流された信号の電圧と基準電圧とを比較する
ゼロクロス検出回路２２と、このゼロクロス検出回路２
２から出力された信号の電圧と基準電圧とを比較するト
リガタイミング回路２４と、このトリガタイミング回路
２４から出力された信号に基づいてＯＮするフォトトラ
イアックカプラＦＣ１を備えたトリガ回路２６と、この
トリガ回路２６から出力されるトリガ電流をゲートに入
力して導通するトライアックＱ１とが備えられている。

【００２５】次に、起動装置１０の動作について説明す
る。電動工具を使用する者が、スイッチ１４をＯＮする
と、交流電源１３から供給される交流電流は、電源回路
２０に設けられたバイパス電路２１によりバイパスさ
れ、このバイパスされたバイパス電流は、ダイオードブ
リッジＤＢ１により整流される。この整流された信号
は、抵抗Ｒ１、電解コンデンサＣ１およびツェナーダイ
オードＤ１により平滑され、さらに、抵抗Ｒ４および抵
抗Ｒ５により分圧され、ゼロクロス検出回路比較回路Ａ
１の基準電圧として用いられる（図２のＡ１−参照）。

【００２６】また、ダイオードブリッジＤＢ１により整
流された信号は、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３により分圧さ
れ、比較回路Ａ１に入力される（図２のＡ１＋参照）。
なお、本実施形態では、抵抗Ｒ１ないしＲ５は、それぞ
れ８２ＫΩ（１Ｗ），１ＭΩ，１５ＫΩ，３３ＫΩ，
４．７ＫΩであり、電解コンデンサＣ１は４．７μＦ
（３５Ｖ）であり、ツェナーダイオードＤ１は１０Ｖ
（０．２Ｗ）である。そして、比較回路Ａ１に入力され
る信号の最大電圧は、図２に示すように４．８Ｖであ
り、比較回路Ａ１の基準電圧は、１．２５Ｖである。

【００２７】そして、比較回路Ａ１により、入力された
信号（以下、信号Ａ１＋と称する）の電圧と基準電圧と
が比較され、信号Ａ１＋が基準電圧Ａ１−より大きくな
る時点が検出される。その検出結果は、図２にＡ１出力
で示すように、信号Ａ１＋が１．２５Ｖを上回った時点
でハイレベルとなり、再び１．２５Ｖを下回った時点で
ローレベルとなる矩形のパルス信号となって比較回路Ａ
１から出力される。

【００２８】次に、比較回路Ａ１から出力されたパルス
信号は、抵抗Ｒ８およびコンデンサＣ３により、図２に
Ａ２−で示すように、三角波信号に変換され、比較回路
Ａ２に入力される。また、比較回路Ａ１から出力された
パルス信号は、電解コンデンサＣ２、抵抗Ｒ１０および
抵抗Ｒ１１により構成される時定数回路２５により、図
２に示すように、時間が経過するにつれて５Ｖから１．
５Ｖまで次第に減少する信号に変換され、この信号が比
較回路Ａ２において基準電圧Ａ２＋として用いられる。

【００２９】なお、本実施形態では、抵抗Ｒ８ないし抵
抗Ｒ１１は、それぞれ１ＭΩ，１ＭΩ，２２０ＫΩ，２
２０ＫΩであり、抵抗Ｒ６は１０ＫΩである。また、電
解コンデンサＣ２は２．２μＦ（３５Ｖ）であり、コン
デンサＣ３は０．０１μＦである。さらに、ダイオード
Ｄ２，ダイオードＤ４は、それぞれ４０Ｖ（０．１Ａ）
である。

【００３０】そして、比較回路Ａ２により、入力された
三角波信号（以下、信号Ａ２−と称する）の電圧と基準
電圧とが比較され、信号Ａ２−が基準電圧を上回った時
点でローレベルとなり、再び基準電圧を下回った時点で
ハイレベルとなる矩形のパルス信号が、比較回路Ａ２か
ら出力される。この比較回路Ａ２から出力されたパルス
信号の周期は、図２において、電源回路２０において整
流された信号Ａ１＋と比較して分かるように、交流電源
１３から供給される交流電流の周期に同期したものでは
なく、ローレベルになる周期が、次第に短くなってい
る。そして、比較回路Ａ２から出力されたパルス信号
は、抵抗Ｒ１２を通ってスイッチング素子たるトランジ
スタＱ２のベースに入力され、この入力されるパルス信
号がローレベルとなった際にトランジスタＱ２はＯＮす
る。

【００３１】このトランジスタＱ２のＯＮにより、コン
デンサＣ４が、電源回路２０から供給される電流により
充電され、コンデンサＣ４の両端の電圧が所定値に達す
るまでフォトトライアックカプラＦＣ１がＯＮする。こ
のＯＮによりトライアックＱ１が導通し、交流電源１３
から電動機１２に電圧が印加される。また、コンデンサ
Ｃ４は、抵抗Ｒ７により放電される。つまり、図３に示
すように、比較回路Ａ２から出力されるパルス信号がロ
ーレベルに立ち下がったタイミングでフォトトライアッ
クカプラＦＣ１がＯＮし、トライアックＱ１が導通し、
電動機１２に印加される電圧の位相が制御される。

【００３２】なお、本実施形態では、抵抗Ｒ１２，抵抗
Ｒ１３は、それぞれ２２ＫΩ，２２０Ωであり、抵抗Ｒ
７は２．２ＫΩである。また、コンデンサＣ４は０．４
７μＦであり、ダイオードＤ３は４０Ｖ（０．１Ａ）で
ある。さらに、トランジスタＱ２は２ＳＡ１１６２（Ｇ
Ｒ）（東芝製）であり、フォトトライアックカプラＦＣ
１はＳ２１ＭＳ３（シャープ製）であり、トライアック
Ｑ１は３０Ａ，６００Ｖである。

【００３３】ところで、フォトトライアックカプラＦＣ
１のＯＮするタイミングは、比較回路Ａ２から出力され
るパルス信号がローレベルに立ち下がるタイミングと同
期しており、そのローレベルに立ち下がるタイミング
は、信号Ａ２−と信号Ａ２＋とが交差するタイミングに
依存している。したがって、たとえば、基準電圧を一定
にした場合は、比較回路Ａ２から出力されるパルス信号
がローレベルに立ち下がってからゼロクロスまでの期間
は、電源周波数に同期して一定間隔となるが、本起動装
置１０の場合は、基準電圧Ａ２＋は、次第に電圧を減少
する下り勾配であるため、比較回路Ａ２から出力される
パルス信号がローレベルに立ち下がってからゼロクロス
までの期間は、時間が経過するにつれて長くなる。たと
えば、図３におけるＱ１出力の斜線部である。

【００３４】ここで、時定数回路２５の時定数を変更し
て上記基準電圧Ａ２＋の勾配を図２に示したものよりも
緩くした場合における、比較回路Ａ２の入出力信号のタ
イミングチャートを図４に示し、この場合のフォトトラ
イアックカプラＦＣ１およびトライアックＱ１それぞれ
の出力信号のタイミングチャートを図５に示す。図５に
示すように、基準電圧Ａ２＋の電圧の減少を小さくし、
その勾配を緩やかにすると、フォトトライアックカプラ
ＦＣ１のＯＮする周期が長くなるため、トライアックＱ
１が導通する周期も長くなる。したがって、基準電圧Ａ
２＋の勾配を図２に示す勾配に設定した場合よりも、ト
ライアックＱ１により電動機１２に印加される電圧の平
均電圧の増加率が小さくなるため、電動機１２の回転速
度は、図２に示した場合よりも緩やかに上昇する。

【００３５】以上のように、本実施形態の起動装置１０
によれば、トリガ信号は比較回路Ａ２からのタイミング
により出力されているため、タイミングに影響する部品
にばらつきがある場合であっても、ソフトスタート時間
のばらつきを抑えることができる。本発明者らの実験に
よれば、タイミングに影響する部品のばらつきが最も大
きい場合（Ｒ８ないしＲ１１のばらつきが±１％、Ｃ３
のばらつきが±５％、Ｃ２のばらつきが±２０％）であ
っても、ソフトスタート時間のばらつきを約１．２倍以
内に抑えることができた。また、本実施形態の起動装置
１０によれば、高価な位相制御用ＩＣを用いなくても、
時定数回路２５の時定数を変更することにより、電動機
１２の回転数を速く上昇させたり、緩やかに上昇させた
りすることができる。つまり、電動機１２の立ち上がり
方を変えることができる。また、トランジスタＱ２がＯ
Ｎした際にコンデンサＣ４が充電されるが、その充電時
間は、本発明者らの実験によれば、約０．１ｍｓであっ
た。これにより、フォトトライアックカプラＦＣ１がＯ
Ｎする時間を、比較回路Ａ２から出力されるパルス信号
によりフォトトライアックカプラＦＣ１を直接駆動する
場合よりも極めて短くできるため（直接駆動する場合
は、フォトトライアックカプラＦＣ１のＯＮする時間
は、比較回路Ａ２から出力されるパルス信号がローレベ
ルになっている時間に等しい）、電源回路２０の抵抗Ｒ
１の消費電力を約１／１０以下に小さくできるととも
に、ツェナーダイオードＤ１の定格電力を小さくでき
る。

【００３６】なお、比較回路Ａ１の基準電圧Ａ１−を変
更したり、抵抗Ｒ８およびコンデンサＣ３の値を変更す
ることにより、比較回路Ａ２の入力信号Ａ２−の波形を
変えるとともに、比較回路Ａ２から出力されるパルス信
号の周期を変えて、電動機１２の立ち上がり方を変える
こともできる。また、上記実施形態では、フォトカプラ
としてフォトトライアックカプラを用いたが、トランジ
スタを用いた一般のフォトカプラ、交流入力型フォトカ
プラ、フォトサイリスタカプラおよびＬＥＤ−Ｃｄｓセ
ルなどを用いることもできる。

【００３７】ところで、電源回路２０、ゼロクロス検出
回路２２およびトリガタイミング回路２４が本発明の出
力回路に相当し、ゼロクロス検出回路２２が第１のパル
ス信号出力回路２２に相当する。また、トリガタイミン
グ回路２４が第２のパルス信号出力回路に相当する。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明の起動装置によれ
ば、部品のばらつきによるソフトスタート時間の変動を
抑えることができ、電動機の回転数の上昇パターンを自
由に設定できる電動機の起動装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態の起動装置の主要構成を示す回
路図である。

【図２】図１に示す起動装置において用いられる比較回
路Ａ１および比較回路Ａ２の入出力信号のタイミングチ
ャートである。

【図３】比較回路Ａ２、フォトトライアックカプラＦＣ
１およびトライアックＱ１それぞれの出力信号のタイミ
ングチャートである。

【図４】時定数回路２５の時定数を変更した場合におけ
る比較回路Ａ２の入出力信号のタイミングチャートであ
る。

【図５】図４の場合の比較回路Ａ２、フォトトライアッ
クカプラＦＣ１およびトライアックＱ１それぞれの出力
信号のタイミングチャートである。

【図６】本出願人が先の出願において提案した起動装置
の主要構成を示す回路図である。

【図７】従来の起動装置の回路図である。

【符号の説明】

１０起動装置２０電源回路２２ゼロクロス検出回路２４トリガタイミング回路２５時定数回路２６トリガ回路Ａ１，Ａ２比較回路ＦＣ１フォトトライアックカプラＱ１トライアック

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】起動時に交流電源から電動機に印加され
る電圧の位相を制御しながら前記電動機の回転を上昇さ
せる電動機の起動装置において、前記交流電源から供給される交流電流をバイパスすると
ともに、このバイパスされたバイパス電流に基づいてパ
ルス信号を生成し、そのパルス信号を三角波信号に変換
し、かつ、出力電圧が、所定の電圧から、前記パルス信
号の最大電圧より低い電圧に次第に減少する信号を生成
し、さらに、その信号の電圧と前記三角波信号の電圧と
を比較するとともに、その比較結果に対応付けられる出
力信号を出力する出力回路と、この出力回路から出力される出力信号の出力タイミング
に基づいてトリガ電流を出力するトリガ回路と、このトリガ回路から出力されるトリガ電流を入力して導
通することにより、前記電動機に電圧を印加する半導体
制御素子と、が備えられたことを特徴とする電動機の起
動装置。
【請求項２】前記出力回路には、前記交流電流をバイパスするとともに、このバイパスさ
れたバイパス電流を整流する電源回路と、この電源回路により整流された信号の電圧値と所定の基
準電圧値とを比較するとともに、その比較結果に対応付
けられるパルス信号を出力し、その出力されたパルス信
号を三角波信号に変換して出力する第１の出力回路と、出力電圧が、所定の電圧から、前記パルス信号の最大電
圧より低い電圧に次第に減少する信号を生成する時定数
回路と、この時定数回路により生成される前記信号の電
圧と前記第１の出力回路から出力される三角波信号の電
圧とを比較するとともに、その比較結果に対応付けられ
るパルス信号を出力する比較回路とを有する第２の出力
回路と、が備えられたことを特徴とする請求項１に記載の電動機
の起動装置。
【請求項３】前記トリガ回路には、前記出力回路から出力される出力信号を入力して前記ト
リガ電流を出力するフォトカプラが備えられたことを特
徴とする請求項１または請求項２に記載の電動機の起動
装置。
【請求項４】前記トリガ回路は、前記出力回路から出力される出力信号に基づいてＯＮす
るスイッチング素子と、このスイッチング素子がＯＮし
た際に前記電源回路から供給される電流により充電され
るコンデンサとを備え、前記フォトカプラは、前記コンデンサが充電する際にＯ
Ｎするものであることを特徴とする請求項３に記載の電
動機の起動装置。