JPH0746911B2 - モーターの起動制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコンデンサー起動型単相モーターにおけるモー
ターの起動制御回路に関するものである。

〔従来の技術〕

この単相モーターは冷蔵庫用コンプレッサー等に用いら
れている。

従来の単相モーターの起動制御回路を第４図に示す。同
図に示す起動制御回路はコンデンサー起動型といわれる
ものであり、以下にその構成を説明する。

同図において、スイッチ手段１はサーモスタット等から
構成され自動ON,OFFを行うスイッチである。オーバロー
ド用バイメタルスイッチ２は例えば絶縁不良等によって
流れる過電流を阻止するスイッチである。オーバロード
用ヒーター３は、前記過電流によって発熱しオーバロー
ド用バイメタルスイッチ２をOFFにする。起動リレー用
コイル４は該モーター起動時に生ずる大きな電流によっ
て磁界を発生させるコイルで、後述する起動リレー用ス
イッチ６を作動させる。主巻線５はモーターにおける固
定子の主巻線で、図示しない回転子を駆動する磁界を発
生する。起動リレー用スイッチ６は起動リレー用コイル
４に流れる電流によって発生する磁界の強度によってO
N,OFF動作する有接点式リレーである。起動用コンデン
サー７は、主巻線５に対して、電流の位相を進めるコン
デンサーである。起動巻線８は固定子の起動用の巻線で
あり、起動用コンデンサー７の進相電流による起動巻線
８の磁界と主巻線５による磁界との合成によって回転磁
界を形成する。起動用コンデンサー７及び起動巻線８は
起動手段Ａを構成する。電源15は単相交流電源である。

次にこの起動制御回路の動作を説明する。スイッチ手段
１がサーモスタット等によりONになると、電流が電源15
から供給され、オーバロード用バイメタルスイッチ２、
ヒーター３及び起動リレー用コイル４を介して主巻線へ
流れる。しかしモーターが回転しないので、ロック電流
が流れ、この大きなロック電流により起動リレー用コイ
ル４には大きな磁界が発生し、起動リレー用スイッチ６
をONにさせる。起動リレー用スイッチ６のONにより起動
用コンデンサー７を通して起動巻線８に電流が流れ主巻
線５の磁界と相まって回転磁界を生じさせ、モーターが
回転する。

モーターが回転すると、起動リレー用コイル４に流れる
電流が減少するので、起動リレー用スイッチがOFFとな
るが、モーターは回転を続ける。

何らかの原因で、例えば巻線の絶縁不良等により、回路
に異常な過電流が発生したときには、ヒーター３の発熱
により、オーバロード用バイメタルスイッチ２が加熱さ
れ、変形してスイッチOFFとなり、異常な過電流をしゃ
断する。

〔発明がを解決すべき課題〕

しかしながら、係る従来のコンデンサー起動型単相モー
ターにおいてはサーモスタットがONとなる度に起動用リ
レーがON,OFFの動作をするため、その際に騒音が発生し
場所によっては騒音対策を要求されるという問題点があ
った。

そこで本発明は前記従来技術の問題点である該コンデン
サー起動型単相モーターにおける係る起動用リレーの作
動音を無くし、且つモーターそのものの機械的寿命の問
題も解決するモーターの起動制御回路を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕 本発明は前記の目的を達成するため、以下に示すような
技術的手段を採用した。

即ち、第１図に例示するように、コンデンサー起動型単
相モーターは起動用コンデンサー７と起動巻線８とを直
列に接続した起動手段Ａと、主巻線５からなる回転手段
Ｂとを電源手段15に対して並列に配列しかつ起動手段Ａ
及び回転手段Ｂと電源手段15との間にオーバロード用ヒ
ーター３を設けた回路から構成される。

このコンデンサー起動型単相モーターにおいて、起動手
段Ａにおける起動用コンデンサー７及び起動巻線８に対
して直列に接続し、該モーター起動時に生ずるオーバロ
ード用ヒーター３の両端電位差によってトリガされるホ
トカプラーを設ける。該ホトカプラーは例えば２つの逆
並列の光サイリスター9,10及びオーバロード用ヒーター
３に対して並列に接続した２つの逆並列の発光ダイオー
ド11,12からなるものであってもよい。

また、該モーター起動後に生ずる該オーバロード用ヒー
ター３の両端電位差よりも大きい該ホトカプラーのトリ
ガしきい値電圧を形成するため、発光ダイオード11,12
に直列でかつオーバロード用ヒーター３に並列にダイオ
ード13,14を接続するか又は該オーバロード用ヒーター
３の抵抗が小さくなるように調節してもよい。

〔作 用〕

本発明によれば、以上のようにモーターの起動制御回路
を構成したので、各技術手段は次のように作用する。

該ホトカプラーは、該モーター起動時に生ずるオーバロ
ード用ヒーター３の両端電位差によって、発光ダイオー
ド11,12を発光させ、該発光によって無接点方式の光サ
イリスター9,10をターンオンさせ、該ターンオンによっ
て起動用コンデンサー７及び起動巻線８に電流を流すよ
うに働き、従来の技術のように作動音を生じさせない。

また、発光ダイオード11,12に直列でかつオーバロード
用ヒーター３に並列にダイオード13,14を接続すること
によって又は該オーバロード用ヒーター３の抵抗を小さ
くなるように調節することによって、該モーター起動後
に生ずる該オーバロード用ヒーター３の両端電位差より
も大きい該ホトカプラーのトリガしきい値電圧を確保す
るように構成するものであるため、該モーターの起動後
における前記ホトカプラーの誤動作を防止できる。

したがって、本発明は前記問題点を除去でき、すなわ
ち、起動時にスイッチによる作動音が生じない優れたモ
ーターの起動制御回路を提供することができる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る実施例について図面を参照して詳細
に説明する。

第１図は本発明に係るコンデンサー起動型単相モーター
の起動制御回路の第１の実施例を示す図である。

同図において、第４図と同一参照符号は同一構成要素を
示す。異なる構成要素としては光サイリスター9,10、発
光ダイオード11,12及びダイオード13,14があり、以下に
その構成を説明する。光サイリスター9,10と発光ダイオ
ード11,12とはホトカプラーを形成する。光サイリスタ
ー9,10は第３図に起動リレー用スイッチ６に代わる無接
点方式のスイッチング素子で相互に逆並列に接続され
る。また光サイリスター9,10は第１図に示すように起動
用コンデンサー７及び起動巻線８に直列に接続されかつ
主巻線５及び電源15に対して並列になるように接続され
る。

発光ダイオード11,12は光サイリスター9,10をそれぞれ
トリガする素子で、相互に逆並列に接続される。この発
光ダイオード11,12はオーバロード用ヒーター３と並列
に接続され、起動時のロック電流によるオーバロード用
ヒーター３の両端に生ずる電位差を利用してトリガ信号
を発生する。この場合、発光ダイオード11、12に流れる
電流は通常数十mAである。ここで１例として、起動時の
ロック電流は約8Aであり、オーバロード用ヒーター３の
抵抗は約0.4Ωである。よって、このとき、オーバロー
ド用ヒーター３の両端の電位差は約8A×約0.4Ω＝約3.2
Vとなり、発光ダイオード11,12が約1.2Vで動作するので
十分大きな電圧に保持されているといえる。

本発明にあっては上記の構成に加えて、ダイオード13,1
4は相互に逆並列に接続され発光ダイオード11,12と直列
にかつオーバロード用ヒーター３と並列に接続する構成
をとってもよい。ダイオード13,14をこのように設ける
のは、該モーター起動後に、オーバロード用ヒーター３
に生ずる電位差によって発光ダイオード11,12を発光さ
せ、光サイリスター9,10を誤動作させないようにするた
めである。ここで１例を示して説明する。該モーター起
動後、オーバロード用ヒーター３を流れる電流は約2Aと
なり、オーバロード用ヒーター３の両端の電位差は約2A
×約0.4Ω＝約0.8Vとなる。発光ダイオード11,12が約1V
で動作しなくなるので、前記オーバロード用ヒーター３
の両端電位差が約0.8Vならば、発光ダイオード11,12は
動作しないといえる。しかし、両者の電圧はやや接近し
ているのでオーバロード用ヒーター３の抵抗値のバラツ
キ、これに流れる電流の変動によってオーバロード用ヒ
ーター３の両端電位差が発光ダイオード11,12のしきい
値電圧よりも大きくなって、発光ダイオード11,12に電
流を流し、結果的に光サイリスター9,10を誤動作させる
可能性がある。該ダイオード13,14を発光ダイオード11,
12に直列接続することによって、該ホトカプラーのトリ
ガしきい値電圧を前記オーバロード用ヒーター３の両端
電位差よりも十分大きくできるので該ホトカプラーの誤
動作を防止できる。

一方、該ダイオード13,14を発光ダイオード11,12に直列
接続することによって、該モーター起動時の発光ダイオ
ード11,12の動作電圧を増加させるが、この動作電圧を
起動時のオーバロード用ヒーター３の両端電位差約3.2V
以下に設定できればよい。

次に第１の実施例の動作を説明する。係る回路におい
て、サーモスタット等によりスイッチ手段１がONになる
と先ずオーバロード用ヒーター３にロック電流が流れ、
オーバロード用ヒーター３の両端に大きな電位差が発生
する。いま電源15の極性がスイッチ手段１側で正極にな
ったとすれば、オーバロード用ヒーター３の両端に生じ
た電位差により電流が第１図の実線矢印の方向に流れダ
イオード13を通過し、折れ矢11Aで示すように発光ダイ
オード11を発光させ、光サイリスター９には順電圧がか
かっているので、この発光により光サイリスター９をタ
ーンオンさせる。このターンオンによって起動用コンデ
ンサー７及び起動巻線８には正の半サイクルの電流が流
れる。次に電源15の極性がスイッチ手段１側で負極にな
ったとすれば、光サイリスター９は逆バイアスの電圧に
よりターンオフし、オーバロード用ヒーター３の両端に
生ずる電位差の極性が前記の場合に対して逆になるの
で、電流が図中の点線の矢印の方向に流れ、発光ダイオ
ード12、ダイオード14を通り、折れ矢12Aで示すように
発光ダイオード12を発光させ、光サイリスター10には順
電圧がかかっているので、この発光により光サイリスタ
ー10をターンオンさせる。このターンオンによって起動
用コンデンサー７及び起動巻線８には負の半サイクルの
電流が流れる。以下、電源15の極性の変化に伴って、該
モーターが回転するまで、以上の動作が繰り返され、主
巻線５と相まって回転磁界が発生する。

この回転磁界によって該モーターが起動すると、オーバ
ロード用ヒーター３の両端に発生する電位差が発光ダイ
オード11,12及びダイオード13,14の合計しきい値電圧よ
りも小さくなって、発光ダイオード11,12へ電流が流れ
ず、発光ダイオード11,12の発光が停止し、光サイリス
ター9,10もターンオフしたままになる。すなわち、オー
バロード用ヒーター３の両端に生ずる電位差が発光ダイ
オード11,12及びダイオード13,14のしきい値電圧の合計
よりも小さいので、発光ダイオード11,12へ流れる電流
が阻止されて、予期しない光サイリスター9,10の誤動作
を防止できる。

一旦起動した該モーターは図示しない回転子の作る磁界
と主巻線５の作る磁界とが回転磁界を形成し、該モータ
ーの回転を継続する。

第３図は異常電流が流れた時の説明図である。オーバロ
ード用ヒーター３と並列にダイオード13及び発光ダイオ
ード11とダイオード14及び発光ダイオード12とが接続さ
れている。発光ダイオードの最大の電流値が数十mAであ
るから、これを越える異常な過電流が発生しても、この
異常な過電流が発光ダイオード11,12を流れて、オーバ
ロード用ヒーター３をバイパスすることはない。発光ダ
イオードの最大電流値を越えて電流が流れようとすると
発光ダイオードが破壊され、電流がしゃ断されるからで
ある。従って異常な過電流は、必ずオーバロード用ヒー
ター３を通ることになるので、従来と同様にオーバロー
ド用バイメタルスイッチ２によって確実にスイッチOFF
動作が働き、しゃ断される。

このように本実施例ではヒーター３の電圧降下を利用し
て単相モーターの起動方式を従来の起動用リレーからな
る有接点リレー方式から光サイリスター等を用いた無接
点方式にすることを可能にする。

第２図は本発明に係るコンデンサー起動型単相モーター
の起動制御回路の第２の実施例を示す図である。第２の
実施例は該モーター起動後の発光ダイオード11,12の誤
動作をを防止する別の技術手段であり、その構成を説明
する。第１の実施例におけるダイオード13,14を使用せ
ずにオーバロード用ヒーター３の抵抗を小さくすること
によって、該モーター起動後のオーバロード用ヒーター
３の両端の電位差は発光ダイオード11,12のしきい値電
圧よりも十分小さくすることができる。１例として、オ
ーバロード用ヒーター３の抵抗を約0.2Ωとすると、オ
ーバロードヒーター３の両端の電位差は、起動時には約
8A×約0.2Ω＝約1.6V、起動後には約2A×約0.2Ω＝約0.
4Vとなる。これらの電位差はそれぞれ、前記した発光ダ
イオード11,12の動作電圧（約1.2V）よりも大きくかつ
しきい値電圧（約1V）よりも小さい。よって該モーター
起動時には光サイリスター9,10を動作させ、起動後には
光サイリスター9,10の誤動作を防止できる。第２の実施
例の動作は第１の実施例の動作と同じなので説明を省略
する。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば従来の起動
用リレーからなる有接点式リレーに代えて、光サイリス
ター及び発光ダイオードからなるホトカプラーとオーバ
ロード用ヒーターとからなる起動スイッチ手段を設けた
ので、モーター起動時の従来のリレー作動音を小さくす
る効果が期待できる。

さらにモーター起動後における発光ダイオードへ流れる
電流を阻止する手段を設けたので、誤動作を防止でき信
頼性の向上が期待できる。

また本発明ではホトカプラーを用いるので発光ダイオー
ド回路の制御回路が破壊しても、この回路に、オーバロ
ード用ヒーター回路をパスして電流が流れこむことはな
いので、簡単な回路となり、オーバロード回路を確実に
動作させることが期待できる。

また、本発明では機械的摩耗がないためモーターの寿命
が長くなりコストダウンを達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るコンデンサー起動型単相モーター
の起動制御回路の第１の実施例を示す図、第２図は本発
明に係るコンデンサー起動型単相モーターの起動制御回
路の第２の実施例を示す図、第３図は異常電流が流れた
時の説明図、第４図は従来の単相モーターの起動制御回
路を示す図である。 １……スイッチ手段、 ２……オーバロード用バイメタルスイッチ、 ３……オーバロード用ヒーター、 ４……起動用リレーコイル、 ５……主巻線、 ６……起動リレー用スイッチ、 ７……起動用コンデンサー、 ８……起動巻線、 9,10……光サイリスター、 11,12……発光ダイオード、 11A,12A……折れ矢、13,14……ダイオード、 15……電源、 Ａ……起動手段、Ｂ……回転手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】起動用コンデンサー及び起動巻線を直列に
   接続した起動手段と主巻線からなる回転手段とを電源手
   段に対して並列に接続しかつ該起動手段及び該回転手段
   と該電源手段との間にオーバロード用ヒーターを設けた
   回路からなるコンデンサー起動型単相モーターにおい
   て、 該起動手段における該起動用コンデンサー及び該起動巻
   線に対して直列に接続され、該モーター起動時に生ずる
   該オーバロード用ヒーターの両端電位差によってトリガ
   されるホトカプラーを設けたことを特徴とするモーター
   の起動制御回路。
2. 【請求項２】該ホトカプラーのトリガしきい値電圧を該
   モータの両端電位差よりも大きくすることを特徴とする
   請求項１に記載のモーターの起動制御回路。
3. 【請求項３】該オーバロード用ヒーターの抵抗を調節す
   ることによって、該モーター起動後に生ずる該オーバロ
   ード用ヒーターの両端電位差を、該ホトカプラーのトリ
   ガしきい値電圧より小さくすることを特徴とする請求項
   １に記載のモーターの起動用制御回路。