JPH03212180A - 単相誘導電動機の始動用電子回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 先非へ１１ 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。

ＩＬΔえ１ 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Ｊ機の電動機、ファン及び他の工業的な用途なとの電
気製品か一般的に設置される低い電力範囲を扱っている
。

単相誘導電動機は基本的に、その１つは主コイル用ても
う１つは始動コイル用である巻線を２個を有する、実質
的にかこ形の回転子及びコイル固定子からなっている。

交流電圧源か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登々台動させる。

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
３発生させることか必要てあり、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
分主コイル中の電流の流れに、好ましくは出来るだけ９
０°に近い角度に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、ＷＩ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が、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ては、始動コイルは
始動後、給電源から十分に分離されていないのて、コン
デンサはこの巻線に直列して保持される。前記作動中コ
ンデンサまたは永久コンデンサは、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１−ル
クが増加しその効率か増加する。

永久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ｉＰＩ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、室温では抵抗か小さく従っ
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、それて実
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３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てあり且つ、電動機の通常作
動期間中に余分の電力を消耗しないが、永久コンデンサ
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
、永久コンデンサは高いエネルギーをＫＭ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、米国特許箱４，６０
５，８８８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、永久コンデ
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、永久コンデンサと組みきわ
せで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。

本発明のさらにムう１つの目的は、作動状層で明らかに
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
供給する二とである。

本発明のまたもう１つの目的は、永久コンデンサ及び始
動コンデンサまたは始動巻線の任意のインビータン又と
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
電子回路企供給することである。

本発明のさらにもう１つの目的は、簡便て非常に低いコ
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。

ｌ瞥へ」ｌ 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
永久コンデンサとを有する単相誘導電動機であって、永
久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、≠≠セ永久コンデンサ、及びケート端子に接続さ
れた第２の端子とを有する１〜ライアツクと、 １〜ライアツクの第２の端子及びグー１一端子に接続さ
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’ｔ＝了回路であって
、 前記タイマ回路が、電動機に電力分供給してから両面性
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、１〜ライア／クトト
リ回路が、両方向性スイッチがる。

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、永久速度状態で電力消費すること無
く交流電流源に始動コイルを一時的に接続できる。提案
された回路のもう１つの長所は、永久コンデンサと共に
または始動コンデンサ及び永久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。

人」Ｅ倒− 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ｆｉＭ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Ｂ、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、同様に始動回路に並列する永久コン
デンサＣｐによって電圧源Ｆに接続されている。

モーターＨ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Δ２との間の電圧は増加
し始める。このような電圧の変化は第１のコンデンサＣ
１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流ＩＣ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ヘ流れて１〜ライアノクを作動させ
る。このような伝導状態は、生サイクルの間高々保持さ
れるたけて、トライアックの電流か消失すると反対の半
サイクルか開女合する。

反対側の半サイクルか開始した後は、１−ライアツクＳ
の端子＾１と＾２との間の電圧は再ひ増加し始め、今度
は反対方向になる。

トライアックＳの端子Δ１とΔ２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ＣＩ及び第１の抵抗器Ｒ，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のグー１一端子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１−ランジスタＴ、及びＴ２
が遮断状態であるべき時にはいって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Ｒ，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ＩＣ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
れらの端子式、と八２との間の電圧が最小である時Ｉ・
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が作動する時の永久コンデンサＣ
２上に蓄えられたエネルギーが非常に低く、トライアッ
クＳを通る永久コンデンサ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ＣＩの値は、端子式、と八、との間の
電圧の経時変化の速度がトライアックＳをｌ−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Ｉ一端
子Ｇを通る第１のコンデンサＣ３の放電電流のパルス強
度を制限しイ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１一ライアツク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陵に、
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Ｉ・ランジス
タＴ１及びＴ２が飽和するのに十分な値にし、電流ＩＣ
を逸らせることによってトライアックＳがトリップ（ｔ
ｒｉｐ）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Ｔ、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か放電される。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Ｉ
ｔは第３のコンデンサＣ１及び第２のタイオート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６ この回路では、第８及び第７の抵抗器Ｒｄ及びＲ７によ
−〕で（Ｌ成される電圧分割器にら１１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
ベースーエミンタ接合か直接分極されるまで・増加し、
第３の１−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ヘースに流れ、こ
れによって第４のトランジス９Ｔ、のベースーエミノタ
接合をすぐに分極してこの１〜ランジスタのコレクタが
抵抗器Ｒ７を通ってすでに流）ｔｆ、−電流に加えられ
る電流３トレインさせ、次いて第３の１〜ランジスタＴ
、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Ｔ、及びＴ
　、　含、”＞、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・１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。

Ｉ−リン１が起きるポイント５ての電圧は、第８及び第
７の抵抗器Ｒ８及びＲ７の間の関係によつ限定され、第
３の１−ランジスタＴ、のベースー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Ｔ、ｆ＼の結
きは、第３のトランジスタＴ、のコレクタ３通る漏れ電
流かタイマに望ましくない１〜リガを起こすの３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、且つ池の始動に備えて回
路を当初の状態に戻す。

電動機に電力を供給する時から１−ライアックＳ伝導遮
断まてに経過した時間は、基本的に第２のコンデンサＣ
２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ｒｔを制限する原因となる第３のコンデンサＣ
２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）下て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ＣＪと使
用すると、回路の言′ｉ費と非常に無視てきる最小レベ
ルに低減てきる。

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ての電圧のいかな
る増加金も遅らせるように計算されている。

コンデンサＣ１に直列して接続された抵抗器Ｒ６は作護
器として作用し、これによって偶発的な過渡電圧か電圧
ＪＦによって供給される間で、回路に供給される前記電
流ｒｔ３制限する。

第２図は、外部インピーダンス２ｅ及び永久コンデンサ
ｃｐを使用する電動ｔｆ！１ｆｉ成ての上述された単相
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と永久コンデンサＣρへの始動コイルの接続ホ′ｆン
１〜との間に挿入さ！こる。電動機か始動後、トライア
２・り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、永久コンデンサＣｐのみか始動コイルＢ、
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て単相誘導
電動機を始動させ、これによって無視てきるほどの電力
量を放散させ、そして永久コンデンサと共にまたは永久
コンデンサ及び始動コンデンサと共に使用されるが、若
しくは一時的に個り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２本発明の電子回路図、第２図は一始動回路で
の外部インピーダンス及び永久コンデンサ３使用した電
動機構成中の始動回路接続図である。 １．２，３．Δ１．Δ２・・・・端子、Ｂ１・・主コイ
ル、Ｂ２・・・始動コイル、Ｃ，、Ｃ２，Ｃ，・・・第
１〜第３のコンデンサ、Ｃｐ　　・永久コンデンサ、Ｄ
２．Ｄ３・・第２、第３のダイオ−Ｆ、Ｄｐ・・・始動
回路、Ｆ・・・・・交流電圧源、Ｇ　−ケー１へ、１．
、ｌｔ、、、、、電流、Ｒ、ヘ、　Ｒ。 第１−・第８の抵抗器、Ｓ　・１〜ライアノク、Ｔｌ〜
Ｔ、・　第１〜第４の１〜ランジスタ、Ｔｐ　　・・タ
イマ回路、Ｚｃ・・　外部インピーダンス。 τン７゛レサ　フラン”Ｍラ　テ１イ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも主巻線及び始動巻線を有するかご型回
   転子及び固定子と、始動巻線と直列して接続された永久
   コンデンサと、並びに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する型の単相
   誘導電動機の始動用電子回路であって、永久コンデンサ
   及び始動巻線が前記端子に並列に接続されており、さら
   に該回路が、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、永久コンデンサ、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つ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. （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. （３）第１のコンデンサの値が、トライアツクの第１の
   端子と第２の端子との間で時間内で電圧変化速度を変化
   させ、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ことを特徴とする請求項
   １に記載の電子回路。
4. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （１２）トライアックの第２の端子と永久コンデンサに
    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. （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。