JPS6146182A

JPS6146182A - 電動機始動回路

Info

Publication number: JPS6146182A
Application number: JP16310885A
Authority: JP
Inventors: ヤング・キー・ミン
Original assignee: PT Components Inc
Current assignee: PT Components Inc
Priority date: 1984-07-26
Filing date: 1985-07-25
Publication date: 1986-03-06
Also published as: GB2162388A; GB8517783D0; DE3525686A1; CA1276033C

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は一般にどんな単相交流電動機番こも関し、特
にコンデンサ始動交流電動機およびその電子始動回路装
置に関するものである。

一般に、単相交流電動機は始動巻線と主運転巻線とを使
用する。始動巻線内の電流は主巻線電流に関して移相さ
ｎ、て、正常な電動機始動周期中Ｅこ始動トルクを供給
し、始動巻線は通常、電動機が作動速度Ｅこ達する前（
こ消勢される。正常な方法では、始動巻線の消勢は、始
動巻線回路を消勢させる、遠心力スイッチおよびアクチ
ュエータまたは電出スイッチのような、速度応答スイッ
チまたは時間調整装置にまって行なわれる。このような
アクチュエークースイッチの使用は、腐食、機械部品の
調節または破損、火花、接点摩耗などのような典型的な
不利を生じる。他の場合には、速度応答スイッチ装置の
代わりに電子スイッチング回路が用いられ、た。し力）
し、このような開発は比較的費用が高いために、受入れ
および使用ｌこは制限があった。

上記の速度応答スイッチ装置のは７））ｊｃ　、典型的
な単相交流電動機は、比較的面倒な交流始動コンデンサ
をも使用するが、これは始動巻線を付勢するその循環的
能力に制約かある。

本発明は、交流始動コンデンサおよび速度応答スイッチ
装置の使用に伴う上述の問題点を、この発明の電動機始
動装置ｌこおいて乃１カ）る素子を除去することによっ
て回避する、単相交流電動機用の新しい電子回路装置に
向けられている。

簡単に述べれば、この発明は、電動機始動巻線を助出す
る位相のすわ、た電流が供給さ石、る単相交流電動機用
の全電子式、無火花、始動および制御回路を包含する。

注目すべきことは、乃）たる始動電流信号のパルス幅が
除々に０まで減少されて、始動巻線を消勢することであ
る。これを達成するため番こ１本発明の基本回路は単相
交流電源と、主電動機巻線と、正弦波交流入力から１組
の整流済パルスを作る第１整流装置と、正弦波交流波形
がゼロになる度に検出して出力信号を供給するゼロ交さ
検出装置と、ゼロ交さ検出装置の出力を他の信号と共に
受は入れ、信号情報を整え、そして電動機の始動巻線の
付勢を制御するために第２整流装置と共動する電子スイ
ッチに対して出力パルス・レートを供給する集積回路信
号操作装置とを含む。タイミング回路装置は信号操作装
置と共に作動して、後者の出力信号のパルス幅すなわち
持続時間を漸次減少するようＩｃ向信号を整え、それに
よって電動機始動巻線を最終的に消勢させる。簡潔な二
重電源を提供するように２個の整流装置が配列され、こ
れによって面倒なライン分離変圧器などが不要になる一
方、論理回路用の低電流電力および電動機始動巻線用の
高電流電力が提供される。

本発明の主な目的は、単相電源を利用する交流電動機用
の新しい全電子式始動回路を提供することである。

本発明のもう１つの主な目的は、潜在的に危険な大気の
中で無火花力１つ安全に作動する紡述のような単相交流
電動機始動回路を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、交流始動コンデンサを使用
しない単相交流電動機の始動巻線６ζ位相のはずれた電
流を供給することである。

本発明のもう１つの目的は１機械式その他の速度応答ス
イッチ装置を使用しない単相交流電動機の始動巻線に流
れる始動電流を遮断する装置を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、単相交流電動機の始動巻線
を制御された時間のあいだ助出させる装ばを提供するこ
とである。

本発明のもう１つの目的は１分離変圧器を使用せずに高
低電流を供給し得る新しいブリッジ整流電源配列を提供
するこｔである。

本発明のもう１つの主な目的は、始動巻線助出時間を絶
えず減少させて始動巻線が消勢されるとき番こ磁気雑音
を減少Ｔる働きをするタイミング装置を使用する交流電
動機用の電子始動回路を提供することである。

本発明のなおもう１つの主な目的は、簡潔力）つ事実上
１備不要で、生産の経済に向く、単相交流電動機用の改
良された始動・制御回路装置を提供することである。

説明された本発明の上記および他の目的％特徴、ならび
６ζ利点は、付図６ζ示され湧１つ当業者に本発明を実
施させるようにいま意図された最良の様態を表わす、そ
の好適な実施例の下記説Ｂ）４４こしばしば表われると
思う。

い茨１本発明−ζよる電動機始動回路装置の基本特徴を
表わす１図面に示さｎた好適な実施例の詳細な特徴１ζ
関し、第１＠および第２因について言及する。

第１図に示される通り、普通１１５／２３０ボルト６０
ヘルツの交流電圧源（１０）は、主導線俣υと（ＩＸ５
との間に結合きれている。この交流入力は電動機の運転
巻線すなわち主巻線ａ３４ζ加えられると七もに、巻線
αＪと並列回路ｉＣＭ合された。ダイオード整流器を構
成する。第１全波ブリッジ整流器ａ４１ｉこ加えられる
。

図面の第２図６ζ示される通り、一番上の波形工は整流
器Ｉの交流入力が正弦波であることを示すが整流器Ｑ４
１ｖ）らの出力は波形■で示される通り１組の全波整流
パルスを含む。

ブリッジ整流器Ｉで作られた整流パルスは、トランジス
タαつのベース回路（ζ加えられると同時ｌこダイオー
ドＵυに加えらｎ６て、コンデンサαηヲ直流電圧で充
電させる。力）力）る整流パルスはダイオード（１０）
にも加えられて、第２コンデンサσＣＪを直流レベルに
充電させる。

トランジスタ（Ｉ９は、第２トランジスタ■およびオプ
トカプラーＣ２のダイオード部分Ｑυと共に回路を形成
している。構成部品αり、（２１および（社）は交流入
力の正弦波形がゼロ変さ点Ｉこなる（第２図の波形ｒ参
照）各時間を測定するゼロ変さ検出器として働く。トラ
ンジスタ（１０）はＮＰＮ型であり、正信号に応じての
みターン・オンされる。したがって。

ブリッジ整流器α（４７：））らの正出力はトランジス
タα四ヲ「オンＪ状態６ζスイッチし、こｎによってト
ランジスタ■は第２図の正弦波形１がゼロ変さ点になる
度−こ順次駆動される。トランジスタ（至）の導通は、
オプトカプラー（２２のダイオード部分Ｃυを付勢させ
、このダイオード部分子２１）をゼロ変さが生じる度に
導通させる働きをする。ダイオード部分Ｃυの導通は、
そのトランジスタ部分２３１に導通させる。

オプトカプラー（２２のダイオード部分Ｈ＋こ対するト
ランジスタ■の出力は、１組の正スパイク・パルス（第
２図の波形■）を構成し、各正パルスは入力正弦波形が
そのゼロ交差点になるとき生じる。

オプトカプラー（２２のトランジスタ部分（２３）が導
電する度に、集積回路信号操作装置（至）のトリが信号
ピン（６）の入力は「ロー」番こなり、抵抗器Ｇυを介
して基準大地１こクランプざ２１５て、第２囚の波形■
で示されるような、入力正弦波のゼロ交差と同期して生
じる１組の負パルスを構成する合成波形を作る。

信号操作装置（至）は、以下に詳しく説明する通り、多
重信号を受信し、受信した信号情報を調整し、そして単
相電動機を始動・加速するの１こ必要な出力信号パルス
・レートを供給することによって、入出力信号を操作・
調整する働きｆＴる集積マイクロ回路を包含する。信号
操作装置■の機能を提供し得る集積回路は市販で入手す
ることができる。

信号操作装置（至）の集積回路用の低電流電源はダイオ
ードｕＱ１抵抗！３３、コンデンサ（至）およびツェナ
ー・ダイオード（至）の回路網によって供給されるが。

ツェナー・ダイオード（２）は調整電圧を供給する働き
をする。その信号操作機能に加えて、集積回路（７）は
後で詳しく説明する通り関連タイミング回路網と共にタ
イミング・デバイスとしても重要な役目を果たす。その
主な特徴は集積回路（至）の出力を位相はずｎ、すなわ
ち調整することであり、それによって電動機の始動巻線
が非活性化される。かくて本発明のその目的ｌこ従って
、！動機の始動周期は時間制御される。

ピン（６）で入力トリが信号が受信されると、集積回路
信号操作装置（至）はピン（５）に１組の正出力パルス
を作り（第２図の波形Ｖ参照）、これはコンデンサ（４
Ｑ１抵抗器０υおよびダイオード（４４乃）ら成る微分
回路網醗こ供給される。コンデンサｔ４１および抵抗器
（４υはピン（５）力１らの正の出力信号を微分する働
きをし、第２図の微分波形■の正部分はダイオード（４
δｌこまって基準大地レベルにクランプされ、マタ７１
１）力する信号の負部分は出力ピン（９）の駆動信号か
いま説明するように開始すなわち「始動」する時間をト
リガする目的でピン（８）番こ供給される。

ピン（５）カらの出力信号のパルス帽子なわち持続時間
は、直列関係にある抵抗器ｆ４３１　、　（４４４およ
びコンデンサ（４つを含む回路網によって制御される。

抵抗器（４３を側路すなわち短絡してピン（５）の出力
パルスの第１所定時定数を抵抗器０荀およびコンデンサ
（４９に供給するように常時閉じられている方向スイッ
チ装置（４［ｉと、抵抗器（４３とが並列に接続さｎ、
ていることも注目すべきである。作動の際、抵抗器・コ
ンデンサの回路網（４（イ）、　（４！１９は、信号操
作装置０■のピン（１）およびピン（２）の入力を調整
することによって、ピン（５）が正であるべき時間の長
さを調節する。コンデンサｔ、Ａ！９がピン（２）によ
って表わされるしきい値電圧に達すると、それはピン（
１）に放電して、信号操作装置（至）のピン（５）にお
ける出力を「ロー」ｊこする。スイッチ（４６）が開く
と、抵抗器（１′５は回路内に置の）ｆＪ、、そｒｌｌ
こまって所望の場合に電動機を逆転させるピン（５）の
信号の移相を一段と大きくする。

集積回路間は信号情報を調整するだけではなく、単相電
動機の始動および加速のために、さらに詳しく述べれば
その始動巻線の付勢および消勢を制御するために、調整
された出力パルス・レートを供給するので、一定のタイ
ミング機能が果たされることが大切である。こｎは、信
号操作装置（至）のしきい値電圧ピンαりの入力を制御
する２つの追加の時定数回路網によって達成される。

第１時定数は、ピンα２の入力信号のパルス幅すなわち
持続時間を調整するように共動するトランジスタ（ｓ３
）　、　（５４）によってそれぞれ並列接続された直列
抵抗コンデンサ回路網（５１）、　（５２）　＋こよっ
て決定される。

第２時定数は、第１時定数回路網と並列に接続する直列
抵抗コンデンサ回路（５５）　、　（５６）　ｉこよっ
て供給される。この第２時定数は、コンデンサ（５６）
が完全に充電されるとき、単相交流電動機の始動巻線に
始動電流が流れるのを機能的に防止する。

第１時定数に関して、コンデンサ（５Φの電荷はダイオ
ードα飄　コンデンサα日、抵抗器ｃ３ａ、コンデンサ
（至）およびツェナー・ダイオード（ロ）により供給さ
れる調整済電源力）ら直流電圧が得られると同時に増加
し始める。コンデンサ（５６）の正電荷が蓄積するにつ
れて、トランジスタ（５３）は導通し始める。

その結果、並列抵抗器（５１）の抵抗が変えられて、第
１時定数回路網で減少を生じる。

コンデンサ（５匂の電荷か放電のためにＩＣ３０内に設
定さｎ、たしきい値レベル憂こ達すると、それはトラン
ジスタ（５４）を導通させ、そｎＩｃよってコンデンサ
（５２）を放電させる。この作用は次に来るゼロ交差信
号のために信号操作装置（至）ＫＵ上セツト、そｎ、に
よって第２図の波形■で示される通り絶えずゼロに向っ
て減少しているＩＣ３０のピン（９１ｖ）らの出力信号
のパルス幅を調整する。このパルス幅がゼロに接近する
時間は、抵抗（５５）とコンデンサ（５Φの第２時定数
に左右される。

コンデンサ（５Φが完全に充電されると、トランジスタ
（５３）は飽和に駆動されて、その並列抵抗器（５１）
を短絡回路であるの）のように反応させる。この時点で
、ピン（９）の出力信号のパルス幅はきわめて小さいの
で、電動機の始動巻線が消勢される。

微分回路網（４Ｇ　、　（４υによるピン（５）乃）ら
の微分済始動信号にまって、信号操作装置（至）のピン
（９）で出力駆動信号がトリガさｎることを思い出すと
思う。

力）乃）る出力駆動信号は、抵抗器（６０）を介して電
子スイッチ装置（６１）に供給され、るが、このスイッ
チ装置（６ｚ）は第２全波ブリッジ整流器（６つの正負
両端子に接続される電力ＭＯ８ＦＥＴを含み、制御され
た始動サイクルの間負荷（この場合は電Ｉｉｈ機始動巻
線（６のを「オン」および「オフ」に作動自在にスイッ
チする。ピン（５）の１らの出力信号は前述の通り除々
−こゼロ・パルス幅に近づくので、ピン（９）Ｖ）らＭ
Ｏ８ＦＥＴ駆動信号が出る。かくて巻線（６３）を始動
する始動パルスも除々Ｃζはぼゼロまで減少し、本発明
の目的により始動者ｔｔｓｒｅ消勢させる。

第１図に見られるように、ＭＯＳＦＥＴ　（６１）はコ
ンデンサ（６５）　ｆこまって第２ブリッジ整流器（６
２）の、正負両端子に並列接続されている。このコンデ
ンサ（６５）は、始動巻線（６■の電流が遮断されると
きに発生される過渡現象を減少させる働きをする。

またそれは、巻線（６３）を流わ、る電流の位相をずら
して、　ｙ））ｙ））る始動電流が作動している間に始
動トルクのレベルを増加させる働きをもする。

前述の通り１本発明の重要な１つの目的は、論理回路に
低電流電力を供給し力）つ電動機始動巻線（６３）　ｌ
ｃ高電流電力を供給して、分離変圧器を必要としない、
簡潔でし７））も信頼できる二重電係を提供することで
ある。こわ、は第３因に示されるような２個の全波ブリ
ッジ整流器（１４１および（６〕の新しい配列によって
達成される。

そこで示される通り、ブリッジ整流器０４１は４個のダ
イオードＤ１〜Ｄ４を含み、またブリッジ整流器（６）
は４個のダイオードＤ５〜Ｄ８を含む。

ＩＣ３０用の電源（■示されていない）は、整流器Ｉの
正側力）らグイオムドＱｌ、抵抗Ｃ３Ｌおよびツェナー
・ダイオードＣ３４１を介してブリッジ整流器（６オの
負側まで取られる。この配列は、ブリッジ整流器（６つ
の負基準をこ関してブリッジ整流器（１４１７１）ら正
電圧を供給する。同時Ｅこブリッジ整流器（６２）は電
動機始動巻線（６３）と直列にＶ）つ供給ラインαυお
よびα２の両端に接続されて、ＭＯＳＦＥＴ（６υの時
間調整済スイッチング活動に応じて始動巻線（６３）　
）こ高電流駆動パルスを供給する。本発明ζこより、小
の）る駆動パルスの持続時間が除々に減少されて始動巻
線を消勢させることが注目される。

前述力）ら考えられ、ることは、当業者が既知の電動機
始動装置にまさる本発明の新しい進歩を容易に認めると
ともに１本発明は図面１こ示され、たその特定な好適実
施例−こついて説明されたが、それは特許請求の範囲一
こ示される場合のは乃）前述ｌこよって制限されない本
発明の主旨および範囲内でのいろいろに変形を認めると
思うことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本の電動機始動・制御回路の概略回
路図、第２図は第１図の回路にあるいろいろな点の電気
波形を示すチャート、第３図は第１因の始動・制御回路
に含まれる二重電源を表わす概略図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）位相をずらした駆動電流パルスによって電動機始
動巻線を励磁するように作動し得る電子回路装置と、始
動巻線を消勢させるように作動し得る装置と、を含むこ
とを特徴とする在来の交流始動コンデンサおよびスイッ
チ装置を使用しない交流電動機を加速する始動回路。
（２）前記作動し得る装置は前記駆動電流パルスの持続
時間を事実上ゼロまで漸次減少させる働きをする、こと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の始動回路。
（３）前記第２装置は駆動電流パルスの持続時間を減少
させる装置を持つ始動巻線励磁の時間を制限する二重Ｒ
Ｃタイミング回路装置を含む、ことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の始動回路。
（４）前記電子回路装置に低電流電力を供給するととも
に電動機始動巻線に高電流電力を供給するように相互接
続されて、分離変圧器を使用しない、１対の全波ブリッ
ジ整流器をさらに含むことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の始動回路。
（５）単相交流電源と、前記電源に結合されてそこから
１組の整流済パルスを作るように作動し得る第１ブリッ
ジ整流装置と、交流電力の周期波形がゼロを交さする度
に出力信号を作るように前記整流装置によって駆動され
るゼロ交さ検出装置と、前記ゼロ交さ検出装置の出力信
号を受信して１組の出力パルスを供給するように作動し
得る集積回路操作装置と、前記回路操作装置の出力パル
スを調整してそのパルス幅を事実上ゼロまで漸次減少さ
せるように作動し得るタイミング装置と、前記出力パル
スによって駆動される電子スイッチング装置と、電動機
始動巻線と共に回路内にありかつ前記スイッチング装置
によって作動を制御される第２ブリッジ整流装置と、を
含むことを特徴とする単相交流電動機の始動巻線を付勢
および消勢させる固体電子始動回路装置。
（６）前記第１および第２整流装置は、前記第１整流装
置の正出力が前記第２整流装置の負端子に接続され、そ
れによって前記集積回路操作装置を駆動する目的で第２
整流装置の負基準電圧に関して前記第１整流装置の正出
力電圧を供給するように配列されたダイオード整流器を
含むことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の固体
電子始動回路装置。
（７）前記ゼロ交さ検出装置は、前記周期波形がゼロを
交さする度に前記集積回路操作装置をトリガするように
作動し得るオプトカプラーを駆動することを特徴とする
特許請求の範囲第５項記載の固体電子始動回路装置。
（８）前記電子スイッチング装置は前記第２ブリッジ整
流装置の正負端子に接続されて電動機始動巻線を付勢さ
せる前記第２ブリッジ整流装置の出力を制御するＭＯＳ
ＦＥＴを含むことを特徴とする特許請求の範囲第５項記
載の固体電子始動回路装置。
（９）前記タイミング装置は、前記集積回路操作装置に
結合されて集積回路操作装置からの出力信号のパルス幅
を調整するとともに、かかるパルス幅がゼロに近づく時
間を調整するように作動し得る１対のＲＣタイミング回
路を含むことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
固体電子始動回路装置。
（１０）前記タイミング装置は１対の抵抗・コンデンサ
並列回路網を有し、その回路網の一方は前記集積回路操
作装置の入力信号の持続時間を制御するように作動し、
またその回路網の他方は前記回路操作装置からの出力信
号の幅がゼロに近づく時間範囲を決定するように作動す
る特許請求の範囲第５項記載の固体電子始動回路装置。