JPH11178376A - 電動機の突入電流制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特殊な部品を用いることなく、簡単な回
路で電動機の始動時に流れる電流を抑制可能な電動機の
突入電流制御回路を提供する。 【解決手段】 電動機5 に直列に接続され、操作部を有
し、該操作部の操作後、一定時間経過後にオンになる遅
延型のスイッチ1 が設けられた電動機5 の突入電流制御
回路において、該遅延型のスイッチ1 の操作部に接続さ
れ、且つ遅延型のスイッチと並列に接続された、操作部
の操作後即座にオンになるスイッチ2 が設けられ、電動
機5 にかかる電圧の位相が該スイッチ2 に直列に接続さ
れた位相制御回路8 により制御可能に構成されてなるこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機の突入電流
制御回路の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、電動機の起動時には、図５に示す
ように、動作時に比して非常に大きい電流である突入電
流が流れ、この突入電流により、電動機を接続している
商用電源に一時的な電圧降下が生じ、照明機器が一瞬暗
くなる、電気機器に誤作動等の悪影響を及ぼす等の問題
が生じる。図５において、横軸は時間を示し、縦軸は電
流値を示しており、電動機を起動した直後に大電流が流
れた後、電流は減衰して時間ｔを境に一定の周期の電流
が流れ、電動機が通常の動作をしていることを示してい
る。この問題を解決すべく、従来より電動機に加える電
圧を段階的に変化させ、突入電流を抑制する方法が一般
的に用いられている。

【０００３】このような方法として、図４（イ）に示す
ように抵抗13a を電動機５に接続する、又は図４（ロ）
に示すようにコイル13b を電動機５に接続する、即ちイ
ンピーダンスを電動機５と直列に接続した回路を用い
て、突入電流をインピーダンスで緩衝させる方法が用い
られている。

【０００４】図４（イ）又は（ロ）の方法によれば、電
動機５と直列にインピーダンス（抵抗13a,又はコイル13
b ）をスイッチ２を介して接続し、インピーダンスとス
イッチ２が直列接続されている配線に対して並列にスイ
ッチ１を接続する。該スイッチ１は、操作者のオン動作
に対して一定時間遅れて動作する、遅延動作型のスイッ
チである。尚、商用電源14はスイッチ15を介して電動機
５に接続されており、スイッチ１とスイッチ２は、一つ
の操作部に接続されているものである。

【０００５】電動機始動時には、スイッチ15、スイッチ
２及びスイッチ１をオンにすべく、操作者がオン動作を
行い、インピーダンスにも電圧がかかり電動機５に加え
られる電圧が低くなるようにし、従って電動機５に流れ
る電流を低く抑える。このとき、上述の如く、スイッチ
１は遅延接点を有するため、操作者のオン動作にも関わ
らずオンにはなっていない。

【０００６】一定時間が経過すると、スイッチ１はオン
となり、従って電動機５に定格の電圧が加わる。

【０００７】このようにして、電動機の始動時に流れる
電流を抑制することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図４（イ）に
示す回路を用いると、抵抗13aとして電力定格が高く、
焼損性に優れたものが必要となるため、抵抗に制約があ
るという問題がある。

【０００９】また、図４（ロ）に示す回路を用いると、
限られた巻線スペースに通常より多く巻線をするため、
製造が困難となり、不良率が高くなるという問題があ
る。

【００１０】本発明は、以上のような問題点を解決する
ためになされたもので、特殊な部品を用いることなく、
簡単な回路で電動機の始動時に流れる電流を抑制可能な
電動機の突入電流制御回路を提供することを課題とす
る。

【００１１】本発明の他の課題は、容易に製造可能な、
電動機の突入電流制御回路を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明に係る電動機の突入電流制御回路は、
請求項１記載の如く、電動機5 に直列に接続され、操作
部を有し、該操作部の操作後、一定時間経過後にオンに
なる遅延型のスイッチ1 が設けられた電動機5の突入電
流制御回路において、該遅延型のスイッチ1 の操作部に
接続され、且つ遅延型のスイッチと並列に接続された、
操作部の操作後即座にオンになるスイッチ2 が設けら
れ、電動機5 にかかる電圧の位相が該スイッチ2 に直列
に接続された位相制御回路8 により制御可能に構成され
てなることを特徴とする。

【００１３】このように、スイッチ1 は操作部の操作後
一定時間経過後にオンになり、スイッチ2 は操作部の操
作後即座にオンになるので、操作部が操作されれば、ま
ずスイッチ2 がオンになり、電動機5 にかかる電圧の位
相が該スイッチ2 に直列に接続された位相制御回路8 に
より制御可能に構成されているので、電圧が小さくなる
ように位相を制御することにより、突入電流を小さくす
ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る
電動機の突入電流制御回路の一実施の形態を示す回路図
であり、図２（イ）は、制御回路におけるコンデンサの
電圧波形を時系列的に示すグラフであり、図２（ロ）
は、電動機に加えられる電圧波形を時系列的に示すグラ
フである。図３は、図１の制御回路を用いた場合の電動
機に流れる電流波形を示すグラフである。

【００１５】図１において、１は操作者のオン動作に対
して一定時間遅れて動作する遅延動作型のスイッチを示
し、２は操作者のオン動作に対して即座に動作するスイ
ッチを示す。ここで、スイッチ１と２は、操作者により
操作される、一つの操作部に接続されている。

【００１６】また、15は商用電源14と電動機５の間に設
けられているスイッチを示し、該スイッチ15はスイッチ
２と連動して動作するように構成されている。

【００１７】3 はスイッチ2 と直列に接続され、位相を
制御する位相制御素子としての双方向３端子制御制御素
子（以下、３端子スイッチという）を示し、4 は、３端
子スイッチ3 のトリガをかけるためのトリガ素子を示
す。トリガ素子4 としては、例えばトリガダイオード等
が用いられ得る。また、5 は商用電源14に接続されてい
る電動機を示す。

【００１８】6 はスイッチ2 に直列に接続され、トリガ
素子4 に電圧を供給するためのコンデンサを示し、7aは
コンデンサ6 に直列に接続されている抵抗を示し、7bは
抵抗7aと直列に接続されている可変抵抗を示す。尚、こ
れらのコンデンサ6 、抵抗7a,7b により、トリガ素子が
動作する時間を調整することができる。ここで、スイッ
チ2 、コンデンサ6 及び抵抗7a,7b が直列に接続されて
いる部分は、電動機5 に対しても直列に接続されてお
り、前記部分はスイッチ１に並列に接続されている。

【００１９】そして、上述の３端子スイッチ3 、トリガ
素子4 、コンデンサ6 、抵抗7a,7bから位相制御回路部8
が構成される。

【００２０】次に、このように接続された制御回路の動
作を図１及び図２（イ）及び（ロ）に基づいて説明す
る。ここで、図２（イ）の縦軸はコンデンサ6 の端子間
電圧を示し、横軸は時間を示し、時間０とは、操作者が
スイッチの操作部を動作させたときを意味する。一方、
図２（ロ）の縦軸は、電動機5 にかかる電圧を示し、横
軸は位相を示し、位相０とは操作者がスイッチの操作部
を動作させたときを意味する。

【００２１】まず、図１のスイッチ1 及び2 の操作部
（上述の如く、スイッチ1 と2 の操作部は一つである）
を操作者が手動により動作させる。操作部の動きに同期
してスイッチ2 が閉じることにより、電動機5 と抵抗7
a,7b を通してコンデンサ6 に電流が流れる。このとき
電動機5 に流れる電流は、図３の時間０に最も近接する
波形に示されるが、その大きさは図５に比して非常に小
さい。

【００２２】このようにコンデンサ6 に電流が流れてコ
ンデンサ6 が充電されると、図２（イ）に示す如く、コ
ンデンサ6 の端子間電圧が次第に上昇し、コンデンサ6
の端子間電圧がトリガ素子４の動作電圧に到達すると、
トリガ素子4 が動作し、コンデンサ6 に蓄えられた電荷
が３端子スイッチ3 のゲート端子（図１中Ｇと表示）に
流れ、従って３端子スイッチ3 が導通する（図２（イ）
の時間α）。

【００２３】３端子スイッチ3 が導通すると、電動機5
に電圧がかかり、電動機5 が起動する、即ち動作する。
電動機5 は、商用電源14の電圧がプラスの間、即ち図２
（イ）の時間βまで持続して動作する。

【００２４】商用電源14の電圧がマイナスの間に関して
も、プラスの間と同様、コンデンサ6 の端子間電圧がト
リガ素子4 の動作電圧に達すればトリガ素子4 が動作
し、３端子スイッチ3 が導通し、電動機5 が起動する。

【００２５】このように、電動機5 の始動時の電流、即
ち突入電流は、過大とはならず、また、電動機を起動す
る（動作させる）際の電圧も、通常の定格電圧よりも低
い電圧で起動することができる。

【００２６】電動機5 の位相角θでの起動を一定期間
（図２（ロ）期間Ａ参照）繰り返した後、スイッチ1 が
自動的に閉じられることにより、スイッチ2 側には電流
が流れなくなり、電動機5 は定格電圧で動作する（図２
（ロ）期間Ｂ参照）。

【００２７】ここで、電動機5 には、図２（ロ）に示す
ように位相角θで電圧が加わるが、この位相角θの大き
さは抵抗7a,7b 又はコンデンサ6 の値により可変であ
る。即ち、抵抗7a,7b 又はコンデンサ6 の値を大きくす
ればトリガ素子4 の動作するタイミングが遅れるので位
相角θが大きくなり、従って電動機5 に加わる電圧は小
さくなる。逆に、抵抗7a,7b 又はコンデンサ6 の値を小
さくすれば、トリガ素子4 の動作するタイミングが早ま
るので位相角が小さくなり、従って電動機5 に加わる電
圧は大きくなる。

【００２８】このように、抵抗やコンデンサを調整し、
位相制御回路8 を遅延動作型のスイッチ１等と組み合わ
せて使用することにより、電動機5 にかける電圧の値を
可変にできるから、容易な回路で電動機5 にかかる始動
時の電流を小さくすることができる。

【００２９】更に、本発明の回路を用いた場合の期間Ａ
は１秒程度で短時間であるため、放熱板等、装置を大き
くするものが不要であり、回路を小型に形成することが
できる。

【００３０】また、抵抗が半固定であり、位相１８０度
以下で可変とすることができるため、電動機5 の始動時
の電流のピーク値を微調整することができる。

【００３１】上述の実施の形態においては、トリガ素子
としてはトリガダイオードを用いたが、トリガ素子はこ
れに限定されることなく、適宜変更可能であるが、トリ
ガ素子としてトリガダイオードを用いれば、安価に位相
制御回路部を構成することができる利点がある。

【００３２】また、上述の実施の形態においては、位相
制御素子として３端子スイッチを用いたが、各種整流素
子を組み合わせて用いる等、適宜変更可能である。

【００３３】また、上述の実施の形態においては、位相
制御回路部を構成するために、３端子スイッチ、トリガ
素子、コンデンサ及び抵抗を用いたが、電動機5 にかけ
る電圧を位相制御することが可能なものであれば、どの
ようなものであってもよい。しかし、上述の実施の形態
の如き３端子スイッチ、トリガ素子、コンデンサ及び抵
抗を用いることにより、容易で安価に、且つ小型に回路
を構成することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係る電動機の突入電流制御回路
によれば、遅延型のスイッチの操作部に接続され、且つ
遅延型のスイッチと並列に接続された、操作部の操作後
即座にオンになるスイッチが設けられ、電動機にかかる
電圧の位相が該スイッチに直列に接続された位相制御回
路により制御可能に構成されており、スイッチが操作部
の操作後一定時間経過後にオンになり、スイッチは操作
部の操作後即座にオンになるので、操作部が操作されれ
ば、まずスイッチがオンになり、電動機にかかる電圧の
位相が該スイッチに直列に接続された位相制御回路によ
り制御可能に構成されているので、電圧が小さくなるよ
うに位相を制御することにより、突入電流を小さくする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電動機の突入電流制御回路の一実施の
形態を示す回路図。

【図２】（イ）は本発明に係る電動機の突入電流制御回
路におけるコンデンサの電圧波形を示すグラフ、（ロ）
は電動機に加えられる電圧波形を示すグラフ。

【図３】本発明の電動機の突入電流制御回路を用いた時
の電動機にかかる電流を示すグラフ。

【図４】（イ）及び（ロ）は、従来の電動機の突入電流
制御回路の例を示す回路図。

【図５】電動機の始動時に電動機にかかる突入電流を示
すグラフ。

【符号の説明】

１ 遅延型のスイッチ ２ スイッチ ５ 電動機 ８ 位相制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機(5) に直列に接続され、操作部を
   有し、該操作部の操作後、一定時間経過後にオンになる
   遅延型のスイッチ(1) が設けられた電動機(5)の突入電
   流制御回路において、該遅延型のスイッチ(1) の操作部
   に接続され、且つ遅延型のスイッチと並列に接続され
   た、操作部の操作後即座にオンになるスイッチ(2) が設
   けられ、電動機(5) にかかる電圧の位相が該スイッチ
   (2) に直列に接続された位相制御回路(8) により制御可
   能に構成されてなることを特徴とする電動機の突入電流
   制御回路。