JPH11127587A - 単相誘導電動機の正逆転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 速度制御される単相誘導電動機であって、そ
の回転方向を、極めて短時間に、しかも確実に反転動作
させる 【解決手段】 速度検出器３を有する単相誘導電動機１
を、制御回路２１により、入力される正転または逆転信
号５，６と、設定回転速度により、駆動回路１０を介し
て、正転または逆転方向に運転するに際し、制御回路２
１により, （ａ）電動機１を、出力トリガ信号７，８に
より、正転または逆転方向に運転中、電動機１を逆転ま
たは正転方向に運転するため、逆転または正転トリガ信
号８，７に切り替え時に、（ｂ）駆動回路１０を介し
て、制動電流を流して、電動機１を制動し、回転方向切
り替え可能な回転速度まで減速させ、（ｃ）しかる後、
逆転または正転トリガ信号８，７を駆動回路１０に出力
して、電動機１を逆転または正転方向に運転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御回路により、
速度制御される単相誘導電動機の正逆転制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の単相誘導電動機の正逆転
制御方法としては、例えば、図５の構成回路図と、図６
の各部のタイミングチャートに示すようなものがある。
図５において、前記単相誘導電動機１は、主巻線１ａ、
補助巻線１ｂおよび進相コンデンサ１ｃからなり、ＡＣ
電源２に対して、該進相コンデンサ１ｃを、前記主巻線
１ａまたは補助巻線１ｂのいずれかの側に接続して、該
電動機１を正転または逆転させている。

【０００３】前記電動機１には、回転方向にかかわらず
回転速度のみを検出する速度検出器３が結合されてお
り、その速度信号が制御回路４に入力されている。該制
御回路４には、前記電動機１を正転または逆転方向に運
転するため、外部から正転信号５と逆転信号６とが入力
されいる。したがって、該制御回路４は、外部から正転
信号５と逆転信号６により、前記電動機１を所定の回転
方向に回転させるほか、速度制御のため、設定された回
転速度信号と、前記速度検出器３からの速度信号との差
によって、正転トリガ信号７または逆転トリガ信号８を
出力し、駆動回路１０を介して、前記電動機１を正転ま
たは逆転方向に運転している。また、前記制御回路４
は、前記電動機１を制動するため、ブレーキトリガ信号
９をも出力する。

【０００４】該駆動回路１０は、前記電動機１を正転お
よび逆転方向に駆動するトライアック１１，１２と、該
トライアック１１，１２に、前記制御回路４からの正転
および逆転トリガ信号７，８を伝達するホトカプラ１
４，１５と、前記電動機１のブレーキ電流を出力するサ
イリスタ１３と、該サイリスタ１３に、前記制御回路４
からのブレーキトリガ信号９を伝達するホトカプラ１６
と、該サイリスタ１３から出力する半波整流された電流
を通すダイオード１７ａ，１７ｂとからなる。なお、図
５の構成回路図中の各部における信号のタイミングは、
図６に示すとおりである。

【０００５】このように、前記電動機１は、外部から前
記制御回路４に入力された正転信号５または逆転信号６
により、所定回転方向に回転されるとともに、該制御回
路４に設定された回転速度になるように、駆動電力と摩
擦負荷が平行した状態で、運転されている。前記電動機
１の回転方向の逆転動作は、まずＡＣ電源２に対して、
前記進相コンデンサ１ｃを、前記主巻線１ａまたは補助
巻線１ｂのいずれかの側に切り替える。その後、該電動
機１の回転速度がｄＶだけ低下し、加速が必要になった
段階で、前記切り替えられた巻線経路で該電動機１に電
力が供給されるので、該電動機１の回転方向が逆転す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の速度制御される単相誘導電動機１の回転方向の逆転
制御方法では、回転速度が、逆方向における加速に必要
な速度まで、すなわち回転速度がｄＶがけ低下しないと
回転方向が逆転しないため、前記電動機１の逆転動作に
時間がかかるという問題点があった。

【０００７】すなわち、該電動機１への印加電圧が、前
記制御回路４の設定速度と検出速度との差に対して決ま
るので、速度差が小さいときには、該電動機１に印加す
る電圧も小さいので、発生するトルクが小さく、逆転し
ない状態が存在するためである。摩擦負荷で、該電動機
１の速度が低下すると、逆方向の電動機印加電圧も大き
くなるので、逆転方向のトルクが大きくなり、速度は加
速度的に低下し、該電動機１は逆転する。

【０００８】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、速度制御される単相誘
導電動機であって、その回転方向を、極めて短時間に、
しかも確実に反転動作させることができる単相誘導電動
機の正逆転制御方法を提案することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、速度制御される慣性
負荷が大きい単相誘導電動機であって、その回転方向
を、極めて短時間に、しかも確実に反転動作させること
ができる単相誘導電動機の正逆転制御方法を提案するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、回転方向にかかわらず回転速度のみ
を検出する速度検出器を有する単相誘導電動機を、制御
回路により、外部から入力される正転信号または逆転信
号と、設定された回転速度によって、駆動回路を介し
て、正転または逆転方向に運転するに際し、次のとおり
である。

【００１１】（１）（ａ） 該電動機を、出力される正
転トリガ信号または逆転トリガ信号によって、正転また
は逆転方向に運転中、該電動機を逆転または正転方向に
運転するため、逆転または正転トリガ信号に切り替え時
に、（ｂ）制動トリガ信号を出力して、前記駆動回路か
ら、半波整流された電流を、前記電動機の巻線に流し
て、該電動機を制動し、回転方向切り替え可能な回転速
度まで減速させ、（ｃ）しかる後、前記逆転または正転
トリガ信号を前記駆動回路に出力して、前記電動機を逆
転または正転方向に運転することを特徴とする。

【００１２】（２） （１）において、前記制動トリガ
信号による前記電動機の制動について、（ｄ）制動時間
が２段階に分割され、（ｅ）第１の制動時には、反転方
向の信号が入力されていても、制動を所定時間のほぼ６
０ｍｓ（ミリ秒）継続し、（ｆ）続く第２の制動時に
は、前記反転方向の信号が入力されれば、直ちに制動を
中止し、該反転方向の信号が入力されないときは、該制
動を所定時間のほぼ０．２ｓ（秒）継続することを特徴
とする。

【００１３】（３） （２）において、前記第１の制動
時間が、電源周波数の逆数の２倍または３倍であること
を特徴とする。

【００１４】（４） （２）において、前記第１の制動
時間が、前記電動機から反転方向の印加電圧が検出され
るまでの時間であることを特徴とする。

【００１５】（５） （２）において、前記第１の制動
時間が、前記電動機の設定速度と、前記速度検出器で検
出される検出速度との差を基に決定される時間であるこ
とを特徴とする。

【００１６】本発明の方法は、前記のように構成されて
いるので、速度制御される単相誘導電動機の回転方向の
反転時に、該電動機に電力を供給する巻線経路を切り替
えると同時に、短時間だけ、該電動機の巻線に、同相の
半波整流された電流を流してブレーキをかけて、回転速
度が低下するようにする。そうすると、慣性負荷の大き
いときにも、回転方向が反転するようになる。

【００１７】特に、通常、負荷を上下させる動作では、
下降方向から上昇方向に切り替えるとき、下降方向の負
荷が働き、該電動機は加速され、速度が低下しないた
め、該負荷は上昇できない。このような場合、本発明の
方法によれば、前記電動機は、負荷の下降から上昇への
反転動作が容易に可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。図１は、本
発明の単相誘導電動機の正逆転制御方法の一実施例を示
す構成回路図、図２は、図１の構成回路図におけるブレ
ーキ時間のタイミングチャート、図３は、図１における
各部のタイミングチャートである。図１において、図５
と同一要素については同一符号を付して、その説明を省
略する。

【００１９】図１において、制御回路２１に正転信号５
が入力されると、該制御回路２１から正転トリガ信号７
が出力され、ホトカプラ１４を通して正転用トライアッ
ク１１が点弧し、単相誘導電動機１に正転方向に電力が
供給される。この電力を調整して回転速度を制御するた
め、供給電力の調整は、該正転用トライアック１１のト
リガ位相を調整して、該電動機１に印加されるＡＣ電圧
を制御している。

【００２０】前記制御回路２１に入力されている正転信
号５がなくなるると、該制御回路２１からブレーキ（電
子ブレーキ）トリガ信号９が出力され、ホトカプラ１６
を通してブレーキ用サイリスタ１３が点弧し、前記電動
機１の主巻線１ａおよび補助巻線１ｂに、半波整流され
た同相の電流を、一定時間（ほぼ０．２秒からほぼ０．
３秒）ダイオード１７ａ，１７ｂを通して流し、該電動
機１にブレーキをかける。次いで、該電動機１を逆転す
るときは、前記制御回路２１に逆転信号６を入力して、
該制御回路２１から逆転トリガ信号８を出力させ、ホト
カプラ１５を通して逆転用トライアック１２を点弧させ
て、該電動機１を逆転させている。

【００２１】正転中の前記電動機１を逆転する場合は、
逆転に必要なだけ回転速度を低下させればよいので、そ
のためのブレーキは、停止用のブレーキほどの長い時間
は必要としない。小型単相誘導電動機で、負荷がない場
合には、１／２電源サイクルの半波整流の電流が流れる
と、その回転速度は大幅に低下する。このため、ブレー
キ開始時のタイミングによる誤差と余裕とを考慮して、
電源（周波数が、例えば５０または６０Ｈｚ）サイクル
の２または３サイクルのブレーキ時間をとれば、実用上
は十分である。

【００２２】従来の前記電動機の正逆転制御方法では、
逆転時の動作は、（ａ）正転信号５がなくなる前に、逆
転信号６が前記制御回路４に入力されていたときは、ブ
レーキ動作を行わないで、逆転側にトリガ信号８を切り
替え、（ｂ）ブレーキ電流が流れているときに、逆転信
号６が前記制御回路４に入力されたときは、ブレーキト
リガ信号９を停止して、逆転側にトリガ信号８を切り替
えていた。これに対して、本実施例では、前記制御回路
２１により、ブレーキ時間を２段階に分けて制御するよ
うにして、短時間ブレーキを行っている。

【００２３】すなわち、図２に示すように、ブレーキ電
流を流すブレーキ時間ＴEBを、２段階に分け、はじめの
第１ブレーキ時間ｄＴは、タイマ１により、逆転信号６
が入力されても、ブレーキ（電子ブレーキ）動作を続け
るようにする。このため、同時に、該逆転信号６が入力
されても、前記第１ブレーキ時間ｄＴだけは、ブレーキ
が動作するようになっている。次いで、第２ブレーキ時
間（ＴEB−ｄＴ）だけは、タイマ２により、ブレーキ動
作を継続する。このとき、逆転信号６が前記制御回路２
１に入力されれば、直ちに、ブレーキトリガ信号９を停
止して、逆転方向側にトリガ信号８を切り替えている。

【００２４】以上の動作を、タイミングチャートとフロ
ーチャートに示すと、図３および図４のとおりである。
このように、前記電動機１を逆転制御するように動作を
行うと、図４に示すように逆転を短時間に行うことがで
きる。さらに、このようにすると、外力で加速されるよ
うな状態でも、逆転方向の動作が可能になる。なお、本
実施例では、前記電動機１を、正転から逆転へ、回転方
向を転換させた場合を説明しているが、その逆の場合も
同様である。

【００２５】次に、他の実施例について説明する。 ［他の実施例１］前記制御回路２１において、前記逆転
動作のため、前記第１ブレーキ時間ｄＴの半波整流の電
流によるブレーキ時間を、一定時間でなく、逆転方向に
おける前記電動機１の印加電圧が検出されるまでの時間
にしてもよい。この場合、特に、慣性負荷が大きく、前
記電動機１の切り替え前の回転方向における印加電圧を
遮断しただけでは、その回転速度が低下せず、逆転方向
における電圧の印加が始まらないので、その電圧の印加
が始まったことを、前記制御回路２１で検出して、前記
逆転動作のための半波整流の電流によるブレーキを終了
してもよい。

【００２６】［他の実施例２］前記制御回路２１におい
て、前記逆転動作のため、前記第１ブレーキ時間ｄＴの
半波整流の電流によるブレーキ時間を、一定時間でな
く、前記電動機１の回転速度が一定量低下するまでの時
間にしてもよい。この場合、前記制御装置２１におい
て、設定速度と検出速度との差によって、該電動機１に
印加電圧を調整して、一定回転速度にしているので、印
加電圧と設定速度とは比例関係にある。そこで、該電動
機１の逆転方向に印加される電圧を検出して、前記回転
速度の低下量を間接的に決めてもよい。

【００２７】なお、本発明の技術は前記実施例における
技術に限定されるものではなく、同様な機能を果す他の
態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構
成の範囲内において種々の変更，付加が可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の単相誘導電動機の正逆転制御方法によれば、制御回路
により、（ａ）該電動機を、出力される正転または逆転
トリガ信号によって、正転または逆転方向に運転中、該
電動機を逆転または正転方向に運転するため、逆転また
は正転トリガ信号に切り替え時に、前記出力中のトリガ
信号を停止し、（ｂ）制動トリガ信号を出力して、前記
駆動回路から、制動電流を流して、該電動機を制動しな
がら、回転方向切り替え可能な回転速度まで減速させ、
（ｃ）しかる後、前記逆転または正転トリガ信号を前記
駆動回路に出力して、前記電動機を逆転または正転方向
に運転するので、速度制御される単相誘導電動機であっ
て、その回転方向を、極めて短時間に、しかも確実に反
転動作させることができることができる。また、速度制
御される慣性負荷が大きい単相誘導電動機であっても、
従来の方法と比較すると、同様の効果が顕著である。

【００２９】また、負荷が上下動する場合、すなわち、
重量物を上昇させたり、下降させたりする場合の駆動源
として、前記単相誘導電動機を使用するときで、該電動
機を、下降から上昇に回転方向を切り替える際に、顕著
な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の単相誘導電動機の正逆転制御方法の一
実施例を示す構成回路図である。

【図２】図１におけるブレーキ時間のタイミングチャー
トである。

【図３】図１における各部のタイミングチャートであ
る。

【図４】図１におけるブレーキ動作を示すフローチャー
トである。

【図５】従来の単相誘導電動機の正逆転制御方法を示す
構成回路図である。

【図６】図５における各部のタイミングチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 単相誘導電動機 ２ ＡＣ電源 ３ 速度検出器 ４，２１ 制御回路 ５ 正転信号 ６ 逆転信号 ７ 正転トリガ信号 ８ 逆転トリガ信号 ９ ブレーキトリガ信号 １０ 駆動回路 １１，１２ トライアック １３ サイリスタ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転方向にかかわらず回転速度のみを検
   出する速度検出器を有する単相誘導電動機を、制御回路
   により、外部から入力される正転信号または逆転信号
   と、設定された回転速度によって、駆動回路を介して、
   正転または逆転方向に運転するに際し、 前記制御回路により、 （ａ）該電動機を、出力される正転トリガ信号または逆
   転トリガ信号によって、正転または逆転方向に運転中、
   該電動機を逆転または正転方向に運転するため、逆転ま
   たは正転トリガ信号に切り替え時に、 （ｂ）制動トリガ信号を出力して、前記駆動回路から、
   半波整流された電流を、前記電動機の巻線に流して、該
   電動機を制動し、回転方向切り替え可能な回転速度まで
   減速させ、 （ｃ）しかる後、前記逆転または正転トリガ信号を前記
   駆動回路に出力して、前記電動機を逆転または正転方向
   に運転することを特徴とする単相誘導電動機の正逆転制
   御方法。
2. 【請求項２】 前記制動トリガ信号による前記電動機の
   制動について、 （ｄ）制動時間が２段階に分割され、 （ｅ）第１の制動時には、反転方向の信号が入力されて
   いても、制動を所定時間のほぼ６０ｍｓ（ミリ秒）継続
   し、 （ｆ）続く第２の制動時には、前記反転方向の信号が入
   力されれば、直ちに制動を中止し、該反転方向の信号が
   入力されないときは、該制動を所定時間のほぼ０．２ｓ
   （秒）継続することを特徴とする請求項１に記載の単相
   誘導電動機の正逆転制御方法。
3. 【請求項３】 前記第１の制動時間が、電源周波数の逆
   数の２倍または３倍であることを特徴とする請求項２に
   記載の単相誘導電動機の正逆転制御方法。
4. 【請求項４】 前記第１の制動時間が、前記電動機から
   反転方向の印加電圧が検出されるまでの時間であること
   を特徴とする請求項２に記載の単相誘導電動機の正逆転
   制御方法。
5. 【請求項５】 前記第１の制動時間が、前記電動機の設
   定速度と、前記速度検出器で検出される検出速度との差
   を基に決定される時間であることを特徴とする請求項２
   に記載の単相誘導電動機の正逆転制御方法。