JPH11206002A - 熱過負荷保護電動機および電動機の熱過負荷保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機の過負荷状態に対しての保護装置と方
法を提供する。 【解決手段】 電動機１は少なくとも１つのコイル巻線
２ａ，２ｂ，２ｃ，コイル巻線を付勢するための電源１
０，およびコイル巻線に供給される電力を制御するため
の制御手段４を含む。制御手段はサーマルスイッチング
手段、好ましくは、コイル巻線と熱的に導通するように
配設されたバイメタルスイッチ９ａ，９ｂを含み、サー
マルスイッチング手段はコイル巻線温度変化を急速かつ
正確に検出することが出来る。また、サーマルスイッチ
ング手段はコイル巻線から電気的に絶縁されている。本
発明の方法は、サーマルスイッチング手段を電動機１の
少なくとも１つのコイル巻線２ａ，２ｂ，２ｃと熱的に
導通するように配置すると共に電動機の全てのコイル巻
線からサーマルスイッチング手段を絶縁することによっ
て、電動機を熱過負荷に対して保護する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータの巻線の熱
過負荷を防止するための手段を有する電動機、および電
動機の熱過負荷状態を防止するための方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機における熱過負荷状態から電動機
を保護するために、バイメタル断流器又は較正された回
路しゃ断器を使用することは、従来技術において知られ
ている。図３はそのような保護を行うための従来技術の
例を示す。図３は３相巻線２ａ，２ｂおよび２ｃを有す
るモータ１を示す。ヒートポンプシステムのファン用の
電動機としての背景で示されているように、サーモスタ
ット３は、接触器コイル６のコンタクタスイッチ５を介
して電源１０からモータの巻線までの電力供給を制御す
る。制御電源４も示されている。バイメタル内部過負荷
線路しゃ断器７はサーマルコンタクトとモータ１の電気
導通巻線の両方を備えている。すなわち、線路しゃ断器
７は、温度を検出するためにモータの巻線を備える物理
接点であり、電源１０によって供給される線路電流が線
路しゃ断器を通るので、巻線と電気的に導通する。その
ような内部線路しゃ断器の代表的な例としては、テキサ
スインストリューメンとによって、製品ＭＷＪとして提
供される。

【０００３】図４は電動機用保護回路の他の従来技術の
構成を示す。この場合において、接点８ａ，８ｂおよび
８ｃを有する較正された回路しゃ断器が電動機の３相巻
線を駆動する電源ラインに設けられている。これらの回
路しゃ断器は、電動機のロックされた回転子電流を操作
するために、寸法合わせされていると共に、特定の過負
荷電流を引外すために較正されている。したがって、そ
れらの回路しゃ断器は、コイルの３相巻線に流れる電流
を検出するためにのみ、設計されている。電流が増すに
つれて、コイル巻線は加熱される。電流がプリセットレ
ベルを越えた後に、回路しゃ断器は電動機への電力を引
外しかつしゃ断する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図３に示す従来技術の
問題は、バイメタル内部過負荷線路しゃ断器が電流、特
にロックされた回転子電流を操作しなければならないの
で、該バイメタル内部過負荷線路しゃ断器はかなりの質
量になることである。結果として、線路しゃ断器は、そ
の本質的な質量のために、コイル巻線の温度変化に対す
る応答が遅くなる。

【０００５】図４に示す従来技術の欠点は、回路しゃ断
器が電流検出のみであるということである。それ故に、
回路しゃ断器はモータの巻線の温度変化を正確に検出す
ることが出来ない。コイル巻線の実際の温度が、モータ
が使用されている環境によって、強力に変化しても、い
かなる電動機でもコイル巻線の電流の同じ量を引くこと
が出来る。従って、コイル巻線の温度を検出することが
出来ないということは、種々の環境における種々の応用
面に用いるため、単一のモータを使用することが難しい
ということである。

【０００６】他の従来技術では、電動機のコイル巻線に
はめ込まれたサーミスタが使用されている。電子モジュ
ールは、モータ巻線の温度変化を順番に検出するため
に、サーミスタの抵抗を連続的に検出するのに使用され
る。この技術は、巻線温度を非常に正確に測定するが、
比較的に高価である。

【０００７】それ故に、本発明の目的は、電動機の過負
荷状態に対しての保護装置と方法を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による電動機は、少なくとも一つのコイル巻
線と、コイル巻線を付勢するための電源、およびコイル
巻線に供給される電力を制御するための制御手段を含ん
でいる。制御手段は、サーマルスイッチング手段、好ま
しくは、コイル巻線に熱的に導通して配設されたバイメ
タルスイッチを含み、サーマルスイッチング手段はコイ
ル巻線温度を急速にかつ正確に検出することが出来る。
サーマルスイッチング手段は、もちろん、コイル巻線か
ら絶縁されており（すなわち、線路電流はサーマルスイ
ッチング手段を通して流れず）、サーマルスイッチング
手段の大きさと質量が本質的に減少する。この減少によ
り、サーマルスイッチング手段の極めて急速な応答時間
が得られる。

【０００９】ここで使用されている“サーマルコミュニ
ケーション（熱的導通）”という言葉は、接触している
が電気的な絶縁層のような非熱絶縁層によってシールド
されていることを意味する。巻線によって生成される熱
が介設された電気絶縁層を通して容易にかつ急速にバイ
メタルスイッチを通れば、バイメタルスイッチは電動機
の巻線と熱的に導通状態にある。ここで使用されている
“電気的に絶縁されている”又は“電気的に絶縁”とい
う言葉は、バイメタルスイッチがコイルの巻線と直接直
列に接触していない（すなわち、巻線に供給される線路
電流がバイメタルスイッチを通らない）、ことを意味す
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１の回路図において、図３と図
４のもと同一又は同様な構成要素には同じ符号が付され
ている。本発明はヒートポンプ用のファンモータについ
て説明されているけれども、本発明が単相又は３相のい
かなる電動機にも適用可能であることは、理解されるべ
きである。

【００１１】本発明によれば、バイメタルスイッチ９ａ
と９ｂは、３相電動機の少なくとも２つのコイル巻線に
はめ込まれており、それ故に、熱的にコイル巻線に接触
している。バイメタルスイッチはどのコイル巻線とも電
気的に連通しておらず、電源１０からの線路電流は、電
動機巻線に入る前にはバイメタルスイッチを通らない。
この方法において、バイメタルスイッチはモータの巻線
を通った負荷電流を操作する必要がないので、バイメタ
ルスイッチの質量が本質的に減少する。バイメタルスイ
ッチの質量が減少する結果として、巻線の温度変化に対
するバイメタルスイッチの応答は非常に増加する。本発
明において有用であるバイメタルスイッチの例として、
テキサスインストリューメンツの８ミリメートルバイメ
タルスイッチがある。

【００１２】電動機のコイル巻線とサーマルコミュニケ
ーション（熱的に導通）であると共に比較的に小さい質
量であるバイメタルスイッチは、コイル巻線の温度変化
を非常に急速かつ精密に検出することが出来る。コイル
巻線が熱くなり過ぎると、バイメタルスイッチは、回路
をしゃ断し、接触器コイル６への電力の供給を停止する
と共にモータを切り離す。

【００１３】図２は、バイメタルスイッチ９ａと９ｂが
制御電源４の熱い側に接続されていることを除いて、図
１に示すものと同様である本発明の他の実施例を示す。
この方法において、コイル巻線がオーバヒートすれば、
バイメタルスイッチは、モータのみならずヒートポンプ
システムの関連するコンプレッサ（図示せず）を含む全
システムへの電力をしゃ断する。

【００１４】本発明は、電動機の熱過負荷保護の領域に
おいて大きな改良を提し、上述した従来のサーミスタ技
術に起因する検出精度が改良され、３５から５０巻きの
コスト低減になる。さらに、本発明によれば、上述の第
１および第２の従来技術のものよりも精度よく安価な装
置が得られる。

【００１５】

【発明の効果】本発明は、コイル巻線の温度を急速かつ
正確な方法で検出するために、電動機の少なくとも１つ
のコイル巻線と熱的に導通するように配置されかつモー
タの全ての巻線から電気的に絶縁された感度よくしかも
安価なバイメタルスイッチを、使用する。実際に、本発
明は、上述したサーミスタによる従来技術と同じような
熱過負荷保護機能を有し、しかも大きなコスト制限が可
能な装置を提供する。

【００１６】公知のモータのように、本発明の電動機は
接触器コイルと電源に接続されている。サーマルスイッ
チング手段は、接触器コイル電源との間又は接触器コイ
ルと電源の上流との間のどちらかに配置できる。

【００１７】本発明の方法は、サーマルスイッチング手
段を電動機の少なくとも１つのコイル巻線と熱的に導通
するように配置すると共に電動機の全てのコイル巻線か
ら電気的に絶縁して配置することによって、電動機を熱
過負荷に対して保護する。

【００１８】この目的は、特許請求の範囲の序節による
方法と装置において、特徴部の特徴によって達成され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による熱過負荷保護を示す回路図。

【図２】本発明による熱過負荷保護の第２実施例を示す
回路図。

【図３】電動機の熱過負荷に対する保護のための第１の
従来技術を用いる回路図。

【図４】電動機の熱過負荷に対する保護のための第２の
従来技術を用いる回路図。

【符号の説明】

１…モータ ２ａ，２ｂ，２ｃ…３相巻線 ４…制御電源 ５…接触器スイッチ ６…コンタクタ（接触器）コイル ９ａ，９ｂ…バイメタルスイッチ １０…電源

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱過負荷保護機能を有する電動機であっ
   て、 少なくとも１つのコイル巻線と、 前記コイル巻線を付勢するための電源、および前記コイ
   ル巻線に供給される電力を制御するための制御手段、に
   よって構成され、 前記制御手段は、前記コイル巻線と熱的に導通し前記コ
   イル巻線に対して電気的に絶縁されている状態で配設さ
   れたサーマルスイッチング手段を含むことを特徴とする
   熱過負荷保護電動機。
2. 【請求項２】 前記サーマルスイッチング手段がバイメ
   タルスイッチであることを特徴とする、請求項１に記載
   の熱過負荷保護電動機。
3. 【請求項３】 前記バイメタルスイッチが前記コイル巻
   線にはめ込まれていることを特徴とする、請求項２に記
   載の熱過負荷保護電動機。
4. 【請求項４】 前記電動機が３つのコイル巻線を含む３
   相モータであり、前記制御手段が、前記３つのコイル巻
   線の第１のコイル巻線に熱的に導通する第１のバイメタ
   ルスイッチ、および前記３つのコイル巻線の第２のコイ
   ル巻線に熱的に導通する第２のバイメタルスイッチ、を
   含むことを特徴とする、請求項１に記載の熱過負荷電動
   機。
5. 【請求項５】 前記制御手段が、さらに、前記３つのコ
   イル巻線の第３のコイル巻線に熱的に導通する第３のバ
   イメタルスイッチを有する、ことを特徴とする、請求項
   ４に記載の熱過負荷保護電動機。
6. 【請求項６】 前記制御手段がさらに接触器コイルを有
   し、前記サーマルスイッチング手段が前記接触器コイル
   と前記電源との間に配置されている、ことを特徴とす
   る、請求項１に記載の熱過負荷保護電動機。
7. 【請求項７】 電動機の少なくとも１つのコイル巻線に
   熱的に導通するサーマルスイッチング手段を位置決めす
   るステップ、および電動機の全てのコイル巻線からサー
   マルスイッチング手段を絶縁するステップ、 によって構成されていることを特徴とする、電動機の熱
   過負荷保護方法。
8. 【請求項８】 サーマルスイッチング手段がバイメタル
   スイッチであることを特徴とする、請求項７に記載の電
   動機の熱過負荷保護方法。
9. 【請求項９】 バイメタルスイッチが前記少なくとも１
   つのコイル巻線にはめ込まれていることを特徴とする、
   請求項８に記載の電動機の熱過負荷保護方法。
10. 【請求項１０】 電動機が３つのコイル巻線を含む３相
    モータであり、サーマルスイッチング手段が、３つのコ
    イル巻線の第１のコイル巻線と熱的に導通する第１のバ
    イメタルスイッチと、３つのコイル巻線の第２のコイル
    巻線と熱的に導通する第２のバイメタルスイッチを含
    む、ことを特徴とする、請求項７に記載の電動機の熱過
    負荷保護方法。
11. 【請求項１１】 サーマルスイッチング手段が、さら
    に、３つのコイル巻線の第３のコイル巻線と熱的に導通
    する第３のバイメタルスイッチを含むことを特徴とする
    請求項１０に記載の電動機の熱過負荷保護方法。
12. 【請求項１２】 電動機が電源と接触器コイルに接続さ
    れ、サーマルスイッチング手段が接触器コイルと電源と
    の間に電気的に配置されている、ことを特徴とする、請
    求項７に記載の電動機の熱過負荷保護方法。
13. 【請求項１３】 電動機が電源に接続され、サーマルス
    イッチング手段が電源の上流に配置されている、ことを
    特徴とする、請求項７に記載の電動機の過負荷保護方
    法。