JPH10513036A - 直巻電動機の速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 交流電源（１６、１７）から供給される直巻電動機（１０）の速度を制御する装置において、回転子巻線（１３）の一端は電源の端子（１６）に接続され、固定子巻線（Ｌ１、Ｌ２）は第１の二方向シリコン制御整流器（１９）を介して電源の他の端子（１７）に接続され、固定子巻線（Ｌ１、Ｌ２）はさらに第２の二方向シリコン制御整流器（２０）を介して電源の他の端子（１７）に接続されたタップ（Ｕ）を備えている。手段（Ｐ１、２２、２３、Ｐ２、２４、２５）は、第１の制御整流器（１９）に第１のトリガパルス発生しそして供給し、また、第２の制御整流器（２０）に第２のトリガパルス発生しそして供給するために設けられ、トリガパルス発生手段（Ｐ１、２２、２３、Ｐ２、２４、２５）は、第１の制御整流器（１９）が十分に導通しているときのみ第２のトリガパルスを供給するよう適合されている。

Description

【発明の詳細な説明】 直巻電動機の速度制御装置 技術分野 本発明は交流電源から供給される直巻電動機の速度制御装置に関し、回転子巻 線の一端は電源端子の１つに接続され、固定子巻線の一端は第１の二方向シリコ ン制御整流器を介して電源の他端子に接続されている。そして、固定子巻線は第 ２の二方向シリコン制御整流器を介して電源の他端子に接続されたタップを備え ている。このような装置は添付されている請求の範囲に最初に記述されている。 背景技術 上記の種類の装置はドイツ特許公開公報３２００７５３（DE-A-3200753）に記 載されている。この装置において、制御回路は二方向シリコン制御整流器のそれ ぞれの１つの制御電極に印加されるトリガパルスを発生させるために設けられる 。固定子巻線に設けられたタップにより、固定子巻線全体が低速度の範囲におい て電動機を動作させるときに用いられ、固定子の対応する低い磁化を有した減少 した巻線は、より高い速度の範囲で電動機を動作させるために利用される。 上記装置は、約１０００ワットを超えるパワーレンジにおいて上記種類の直巻 電動機を駆動するとき、交流の主ネットワークから得た電流において増加した調 波（harmonics）の度合いの問題を避けるのに役に立つことを証明した。 サイリスタ型又はトライアック型のシリコン制御整流器の位相制御の使用は、 順次正弦波の調波を発生する過渡現象に対する原因を 与える。この種の電動機を約１０００ワットを超えるパワーレンジで動作させる 場合、調波の度合いはネットワークに接続された他の装置に作用する干渉を引き 起こす許容し難い高さとなる。この問題に取り組む１つの方法は、誘導的又は容 量的手段を有するフィルタの使用、又はＰＷＭレギュレータの使用である。これ らの解決の共通の特徴は、例えば、約１５００ワットの最大パワーを持った真空 掃除機の電動機に関し、高価格は望まない方法で製品の全体の価格をもちろん増 加させることを伴う。 発明の概要 本発明の目的は、上記予め決められた受入れ可能な値を取り出す電流において 調波の度合いを増加させることなしに、約１５００ワットにパワーを上げること を許容する上記種類の直巻電動機のための制御装置を提供することである。この 目的は請求の範囲第１項の特徴を組み入れた制御装置により達成される。 図面の簡単な説明 本発明を、添付された図面を参照して２つの実施形態と共により詳細に記載す る。 図１は、本発明の第１の実施形態による制御装置の回路図を示したものである 。 図２は、本発明の第２の実施形態による制御装置の回路図を示したものである 。 図３は、図１の装置において、電動機電流及びタップ電圧の波形をそれぞれ示 した図である。 発明の詳細な説明 図１において、直巻電動機１０は、ブラシ１１、１２、及び図式的に１３で示 されている回転子巻線を備えており、その端部は整流子１４を介してそれぞれブ ラシ１１、１２に接続されていることが示されている。導体１５を介してブラシ １１は、例えば電圧２３０Ｖで周波数５０Hzの交流電源の一方の端子１６に接続 されている。交流電源の反対側の端子は１７で示されており、導体１８を介して 回路の共通接続点Ｐに接続される。 電動機のブラシ１２は、間にタップＵを備えたコイルＬ１とＬ２により形成さ れた固定子巻線の一端に接続されている。コイルＬ２の一端は、トライアックの ような第１の二方向シリコン制御整流器１９を介して接続点Ｐに接続されている 。タップＵはトライアック型の第２のシリコン制御整流器２０を介して接続点Ｐ に接続されている。機能の変更なしに、電動機は、巻線Ｌ１とＬ２に対応して巻 線の半分がブラシ１１と導体１５の間に設けられた分離された固定子巻線を備え ることができる。この巻線の半分はタップを有していない。 トライアック１９のための第１のトリガ回路は、キャパシタ２２を介して接続 点Ｐに接続されたポテンショメータＰ１を有している。ポテンショメータＰ１と キャパシタ２２の間の接続点は、ＤＩＡＣ型のトリガ要素２３を介してトライア ック１９の制御電極に接続されている。 トライアック２０のための第２のトリガ回路は、キャパシタ２４を介して接続 点Ｐに接続されたポテンショメータＰ２により形成されている。ポテンショメー タＰ２の他端は導体２５と１５を介して交流電源の端子１６に接続されている。 ポテンショメータＰ２とキャパシタ２４の間の接続点は、ＤＩＡＣ型のトリガ要 素２５を介してトライアック２０の制御電極に接続されている。２つのポテンシ ョメータＰ１とＰ２は、以下に記載する理由のために機械的に相互に接続されて いる。相互接続は破線２６で示されている。 図１による装置の機能を、図３を参照して述べる。低パワーレンジ、例えば約 １０００ワットまではトライアック１９は望みのレベルまで電動機１０の速度を 制御するために用いられる。用いられる位相制御のために、該パワーレベルまで 取り出された対応する電流は受入れ可能な値を超える割合の調波を生じさせない 。 ポテンショメータＰ１、キャパシタ２２及びＤＩＡＣ２３を有したトリガ回路 に関連したトライアック１９は従来の方法で動作し、図３ａに示されているよう に、トリガ回路はポテンショメータＰ１の設定により決められた望みの時間ｔ１ でトリガ信号を発し、トライアック１９は導通を開始する。そして、トライアッ クは残りの半分の期間導通を継続する。その後の負の半分の期間における推移は 類似している。 電動機が最大パワーまでのパワーレベルに対応するより高い速度範囲で駆動さ れるとき、この現象は、電動機のより低い磁化がより高い速度で電動機を動作さ せることを可能にすることに従って用いられる。電動機の駆動はそれからタップ Ｕを介してトライアック２０により制御され、コイルＬ２は切り離される。その ために問題なしに行なうために必要な条件は、トライアック２０が導通を開始す る前にトライアック１９は十分に導通している、即ち、半分の期間の始めから導 通している。最後までポテンショメータは組になって作動する、即ち、これらは 同じ軸上で、Ｐ２がゼロの位置又は最大の抵抗の位置を離れることを許容される 前に、ポテンショメータＰ１は最小の抵抗の位置をとるように配列される。この 状態は図３ｂに示されている。これはトリガパルスがトライアック２０に発せら れ、これを導通させるためＰ２が操作された場合、トライアック１ ９が半分の期間の最初からポイントｔ２までいかに正しく導通するかを描いてい る。明らかに、電流は値Ｉ１からより高い値Ｉ２に増加し、半期の最後までより 高い曲線になる。図３ｃにタップ電圧Ｕが示されている。これは導通しているト ライアック１９にかかる電圧である。この電圧は、トライアック２０が導通を開 始し、それによりトライアック１９をターンオフするｔ２で負になる。これは望 みの機能を得るために重要である。もしトライアック１９が導通を継続すると、 熱の問題がコイルＬ１に生じる。 図２は本発明の別の実施形態を描いたものであり、図１の簡単なトリガ回路が 共通な型の集積された電子制御回路２７に置き換えられている。図１のように、 電動機はトライアック１９、２０により制御され、図１と同じ参照番号が同じ部 分を示すために用いられている。制御回路は導体２８を介してトライアック１９ の制御電極に接続された出力ＴＲ１を持っている。さらに、制御回路は導体２９ を介してトライアック２０の制御電極に接続された出力ＴＲ２を持っている。制 御回路２７の入力ＩＮは、電動機の全速度範囲内の望みの速度を設定するため、 ポテンショメータＰ３により変更できる印加される電圧又は電流を有している。 ポテンショメータＰ３は、望みの速度の自動設定及び制御のため圧力感知装置（ 真空ボックス）のような、別の設定手段により置き換えることができる。代わり に、設定手段は望みの速度に係る情報を含むデイジタル信号を入力ＩＮに加える ことができる。制御回路２７の端子Ａは接続点Ｐに接続されている。 図２に示された本発明による実施形態の動作は、図１の実施形態のそれの類似 している。しかしながら、トライアック２０が導通を開始することができる前に トライアック１９が十分に導通していなければならないという同じ条件が適用さ れる。例えば、設定手段（ Ｐ３）が、第１の出力（ＴＲ１）に係るトリガパルスが第１の二方向シリコン制 御整流器（１９）を十分に導通させている速度より高い速度に設定された場合の み、トリガパルスが出力ＴＲ２に発っせられるように、この条件を制御回路２７ に入力することができる。制御回路はマイクロコンピュータとすることができ、 制御パラメータは既知の方法でプログラムすることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．交流電源（１６、１７）から供給される直巻電動機（１０）の速度を制御 する装置であって、回転子巻線（１３）の一端が電源の１つの端子に接続され、 固定子巻線（Ｌ１、Ｌ２）の一端が第１の二方向シリコン制御整流器（１９）を 介して電源の他の端子（１７）に接続され、固定子巻線（Ｌ１、Ｌ２）はさらに 第２の二方向シリコン制御整流器（２０）を介して電源の他の端子（１７）に接 続されたタップ（Ｕ）を備えている装置において、 第１の制御整流器（１９）に第１のトリガパルスを、そして第２の制御整流器 （２０）に第２のトリガパルスを発生し供給する手段（Ｐ１、２２、２３、Ｐ２ 、２４、２５）が設けられ、トリガパルス発生手段（Ｐ１、２２、２３、Ｐ２、 ２４、２５）は、第１の制御整流器（１９）が十分に導通したときのみ第２のト リガパルスを供給するよう適合されていることを特徴とする直巻電動機の速度制 御装置。 ２．請求の範囲１に記載された装置において、トリガパルス発生手段（Ｐ１、 ２２、２３、Ｐ２、２４、２５）は、第１のシリコン制御整流器（１９）のため のポテンショメータ（Ｐ１）を備えた第１のトリガ回路と第２のシリコン制御整 流器（２０）のためのポテンショメータ（Ｐ２）を備えた第２のトリガ回路を有 し、第１のポテンショメータ（Ｐ１）は固定子巻線（Ｌ１、Ｌ２）のタップ（Ｕ ）から交流電圧を供給され、一方第２のポテンショメータ（Ｐ２）は交流電源の 第１の端子（１６）から交流電圧を供給され、第１のポテンショメータ（Ｐ１） が第１のシリコン制御整流器（１９）が十分に導通している位置にあるときのみ 、電動機の速度を増加させる値に向けて第２のポテンショメータ（Ｐ２）の抵抗 が変化するよ う、二つのポテンショメータ（Ｐ１、Ｐ２）は機械的に相互接続され（２６）又 はそうでなければ相互に制御されることを特徴とする装置。 ３．請求の範囲２に記載された装置において、第１及び第２のトリガ回路はそ れぞれポテンショメータ（Ｐ１、Ｐ２）及びキャパシタ（２２、２４）を有した 直列回路から各々なり、後者の反対の端部は交流電源の第２端子（１７）に接続 され、ポテンショメータ（Ｐ１、Ｐ２）とキャパシタ（２２、２４）の接続部は ＤＩＡＣ（２３、２５）を介してそれぞれのシリコン制御整流器（１９、２０） に接続されていることを特徴とする装置。 ４．請求の範囲１に記載された装置において、トリガパルス発生手段は、適当 な電圧、電流、デイジタル信号又は同種のものを入力（ＩＮ）に供給することに より全速度範囲にわたる電動機速度の設定のための設定要素を含む集積制御回路 （２７）を有し、該制御回路は第１の二方向シリコン制御整流器（１９）にトリ ガパルスを発するように適合された第１の出力端子（ＴＲ１）及び第２の二方向 シリコン制御整流器（２０）にトリガパルスを発するように適合された第２の出 力端子（ＴＲ２）を有しており、第１の二方向シリコン制御整流器（１９）を十 分に導通させる第１の出力（ＴＲ１）にトリガパルスを供給するよう設定要素（ Ｐ３）が設定されたときのみ第２の出力（ＴＲ２）にトリガパルスが発せられる ことを特徴とする装置。 ５．請求の範囲４に記載された装置において、設定要素（Ｐ３）は制御回路（ ２７）の入力（ＩＮ）に、望む速度に対応する電流又は電圧を加えるように適合 されたポテンショメータであることを特徴とする装置。