JPH03265493A - 電動機の変速回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気洗たく機など単相商用電源で単相誘導電
動機によって駆動される電気機器において、電動機への
供給周波数を変化させて電動機の回転速度を変化させて
、電気機器の作用を変化させる電動機の変速回路に関す
るものである。

〔従来の技術〕

誘導電動機の回転速度を変化させるには、その運転速度
を安定性を考えるとき、極数変換法９回転速度を帰還す
る電圧制御法および周波数変換法などがあるが、極数変
換法は電動機の巻線構成が複雑になること、電圧制御法
では回転速度を制御回路に帰還するための速度発電機が
必要であり、これも電動機の構成が複雑になるという欠
点を持っていた。

周波数変換法は３相誘導電動機用として種々の回路が考
えられ実用化されているが、多くのパワ−素子が必要で
あり、その構成も複雑で高価なものとなっていた。その
理由は３相誘導電動機の３個の端子に各々、正負の電流
を供給するために、１相当り２個のトランジスタまたは
サイリスタを必要とし、合計電動機の電源側回路には３
×２＝６個の素子を必要としていた。また電動機巻線を
３相式としているため、一般家庭や事務所などの単相電
源には使用できず、その応用範囲は限定されるものであ
った。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記の欠点を解決するもので、電源および駆動
する電動機ともに単相とし、一般家庭用の商用電源をそ
のまま使用できるものとし、ここから得た５０または６
０Ｈｚの交流電源を周波数を変換する回路（以下、イン
バータという）により商用周波数よりも低くするかまた
は高くすることによって誘導電動機の回転速度の決定要
素である供給周波数を変化することにより、単相誘導電
動機の回転速度を変化させることである。この場合、イ
ンバータは単相でよいため駆動回路の半導体素子は、正
および負の各々の電流を流すための２個の素子でよく、
回路構成を簡単にすることができるもので、簡単な構成
により本発明の目的を達成することができるものである
。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するためには、第１には単相電源から
直流電源を得ることであり、これには電源にダイオード
をたとえばブリッジ形接続をして全波整流した脈流を得
、これに平滑用のコンデンサを接続して直流電源とする
手段、第２はこれを所定の周期で命令される信号に従っ
てスイッチングし、正方向および負方向の電流を流すこ
とのできる一対のトランジスタ回路と負荷である単相誘
導電動機を結合させる手段、第３に前記一対のトランジ
スタが所定周期でスイッチングするための信号を形成す
る手段をもって形成することにより単相誘導電動機を、
閉ループの制御回路を構成することなく、所定の回転速
度で確実にかつ安定に運転させる機能を持たせるととも
に、駆動する電動機が単相誘導電動機であることから、
電動機自体をそのまま単相電源に接続して運転すること
も可能であり、特に変速運転を必要としないときには、
電動機を直接電源に接続することもでき、電動機の使用
範囲の制約を受けずに使用できるようにすることもでき
るものである。

特に第２の手段である一対のトランジスタすなわち、ｎ
ｐｎ形とｐｎｐ形の使用は回転構成を簡単にする目的に
大きく効果をあげるものである。

〔作用〕

単相交流の全波整流回路と平滑回路を経て得た直流電源
には、電流特性の等しい一対のｎｐｎ形およびｐｎｐ形
トランジスタのエミッタは各々直列に接続され、各々の
コレクタには直流電圧が加えられ、エミッタと直流電源
の一端にコンデンサを直列に接続して単相誘導電動機が
接続される。

このようにしてトランジスタのベースに発振回路から正
の信号を入れるとｎｐｎ形のトランジスタが導通し直列
に接続したコンデンサを介して単相誘導電動機に正方向
の電流が流れ、発信回路の信号が負となったときにはｐ
ｎｐ形のトランジスタが導通して、直列に接続したコン
デンサと単相誘導電動機に逆方向の電流が流れ、単相誘
導電動機に信号に応じた周波数の交流が流れ、電動機は
その周波数に応じた速度で回転し、変速運転を確実に行
なうことができるものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図において説明する。

図において１は単相交流の商用電源で、ダイオードで構
成したブリッジ状の全波整流回路２の入力端子３および
４に入力され、８力端子５および６からは全波整流の出
力は端子５が正、端子６が負極となっている。端子５か
らは保護抵抗７を経て平滑コンデンサ８が正、負両極間
に接続される。

この平滑コンデンサ８の端子間ではほぼ平滑された直流
電源が得られるものである。この平滑コンデンサ８の正
極側端子９と負極の端子５の間にはｎｐｎ形のトランジ
スタ１０のコレクタとエミッタおよびｐｎｐ形のトラン
ジスタ１１のエミッタとコレクタが直列に接続される。

トランジスタ１０および１１の各々のエミッタの接続点
には。

コンデンサ１２と単相誘導電動機１３の直列回路が端子
５に接続される。２個のトランジスタ１０および１１の
各々のベースは、バイアス抵抗１４を経て正極端子９に
接続される。トランジスタ１０および１１のベースは端
子６との間に発振回路１５が接続される。この発振回路
１５はマルチバイブレータや積分回路などの回路で構成
し、端子６に対して正または負の信号を供給できるよう
にする。

この発振回路１５は回路内の抵抗またはコンデンサの値
を変えることによりトランジスター１０および１１のベ
ースへの信号の周波数を変えることができるものである
。このような構成により、ある周波数が発振回路１５か
らベースに信号を入れると、その信号の正負に応じて一
対となっているトランジスタ１０および１１のいずれか
を導通させて単相誘導電動機１３に所定の周波数の交流
を流して電動機を所定回転数で運転することができるも
のであり、単相誘導電動機１３は実施例の場合第２図に
示すコンデンサ誘導電動機で主コイル１６と補助コイル
１７と進相コンデンサ１８とから構成するものであるが
、これはコンデンサ誘導電動機に限るものではなく、く
ま取りコイル形誘導電動機やコンデンサ始動コンデンサ
誘導電動機などでもよく、実施例と同様の運転をするこ
とができる。

いま端子９および６の間に直流電圧が加わっており、発
振回路１５のベースへの信号が正の場合はトランジスタ
１０が導通し、トランジスタ１０のコレクターエミッタ
ーコンデンサ１２−単相誘導電動機１３の回路が、発振
回路１５のベースへの信号が負の場合はトランジスタ１
１が導通して、前記と逆の方向の電流が単相誘導電動機
１３に流れ、単相誘導電動機１３には交流電流が発信回
路１５の周波数に応じた周波数で流れることになる。

このため、その周波数に応じた回転数で単相誘導電動機
１３は回転することになる。

このように、単相誘導電動機１３には周波数の変化した
交流電流が流れることになるが、単相誘導電動機１３は
交流の周波数が小さくなるとインピーダンスが小さくな
りそのままでは、大電流が流れ単相誘導電動機１３は過
熱することになる。

本発明は単相誘導電動機１３と直列にコンデンサ１２が
直列接続されており、周波数が下がるとコンデンサ１２
のインピーダンスが大きくなり、単相誘導電動機１３へ
の過電流を防止するように構成されている。

また、発振回路１５の周波数の制御には適当なインター
フェースを付加することにより、マイクロコンピュータ
などからの速度指令をとり入れるようにしてもよい。

１９は切換スイッチで商用電源１の周波数で運転しても
よいときの選択的に切換えを行なうものであり、このよ
うにして直結運転する場合は、変速回路内における電圧
降下や電力損失が防止できるものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、単相電源１から得た直流で、ｎ形、ｐ
形の一対のトランジスタで、単相誘導電動機１３の変速
運転用の周波数の異なる単相交流を供給するものであり
、その構成は極めて簡単であり、単相誘導電動機１３と
コンデンサ１２の直列回路は、両者の周波数によるイン
ピーダンス特性から単相誘導電動機１３への過電流を防
止することができることで性能面で改善され従来のよう
にＶＶＶＦ制御など複雑な制御も必要なく、回路構成全
体を簡単にすることができる。

また電動機も電源も単相であるため、変速制御を必要と
しないときには、電源１と単相誘導電動機１３の直結運
転ができ、変速回路すなわちインバータ部の電力損失の
防止もでき効率のよい運転ができるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図は本発明の一実施例における電動機の変
速回路の全体を示す電気的回路図、第２図は同じくこれ
に適用したコンデンサ誘導電動機の電気的回路図である
。 １・・・商用電源、２・・・全波整流回路、３，４・・
・入力端子、５，６・・・出力端子、７・・・保護抵抗
、８・・・平滑コンデンサ、９・・・正極側端子、１０
．１１・・・トランジスタ、１２・・・コンデンサ、１
３・・・単相誘導電動機、１４・・・バイアス抵抗、１
５・・・発振回路、１６・・・主コイル、１７・・・補
助コイル、１８・・進相コンデンサ、１９・・・切換え
スイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、単相の商用電源（１）と接続された全波整流回路（
   ２）、この全波整流回路（２）の正、負各々の出力を得
   る正極側端子（９）と出力端子（６）の間に、電流の絶
   対値特性がほぼ等しいｎｐｎ形トランジスタ（１０）と
   ｐｎｐ形トランジスタ（１１）の各々のコレクタとエミ
   ッタを接続するに際し、エミッタ同志が中間で接続され
   るものとし、この接続点からコンデンサ（１２）および
   単相誘導電動機（１３）を直列に接続して、出力端子（
   ６）にいたるものとし、２個のトランジスタ（１０）お
   よび（１１）のベースに発振回路（１５）から、出力端
   子（６）に対し正、負交互に所定の周波数を入力してな
   ることを特徴とする電動機の変速回路。 ２、請求項１記載において、単相の商用電源（１）と同
   一周波数で運転することが必要な場合において前記変速
   回転を経ることなく単相誘導電動機（１３）を直接商用
   電源（１）に接続できることを特徴とする電動機の変速
   回路。