JPS6237091A - 単相誘導型電動モ−タの駆動方式 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、単相誘導型電動モータ（以下、電動モータ
という）の駆動方式に関する。

［従来技術］ 従来の電動モータは、交流電源に接続された主コイルに
対し、電流リレー及びコンデンサが直列接続された補助
コイルを並列接続し、電動モータの起動時には主コイル
及び主コイル電流に対し、位相がコンデンサによりずれ
た補助コイル電流が供給される補助コイルを２相駆動す
ることにより回転磁界を形成して起動トルクを得ている
。そして電動モータが所要の回転数に達したとき、主コ
イル電流の減少に伴う電流リレーの復帰により補助コイ
ル電流を遮断し、主コイルのみにより１相駆動している
。然し乍、上記駆動方式は、電動モータの回転に伴って
補助コイルのインピーダンスが変化するため、コンデン
サによる位相のずれを回転磁界を形成するのに理想的な
１／２πに維持することが困難であり、高い起動トルク
が得られなかった。この欠点は、主コイル電流及び補助
コイル電流を夫々インバータ制御し、電動モータの起動
時には主コイル及び該主コイルに供給される主コイル電
流に対し、位相が１／２πずれた補助コイル電流が供給
される補助コイルにより２相駆動して起動トルクを得て
いる。そして電動モータを所要の回転数に可変速したい
とき、主コイル電流及び補助コイル電流の周波数を可変
することにより電動モータを速度制御している。

［発明が解決しようとする問題点］ 然し乍、主」イル及び補助」イルをインバータ制御する
駆動方式は、これら主コイル及び補助コイルを０Ｎ−Ｏ
ＦＦ制御するために多数のパワートランジスタ及びその
駆動回路を必要とし、駆動装置が高コスト化する問題を
有していた。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上記した従来の欠点に鑑み、少ない部
品点数で起動時には高い起動トルクを得るとともに電動
モータを効率的に駆動することが可能な単相誘導型電動
モータの駆動方式を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ このため本発明は、交流電源に並列接続された主コイル
及び補助コイルの駆動に伴って回転する単相誘導型電動
モータにおいて、該電動モータの起動時には、補助コイ
ル及び該補助コイル電流に対し位相が１／２πずれてイ
ンバータ制御された主コイル電流が供給される主コイル
を２相駆動することにより回転磁界を形成して起動トル
クを得た後、前記電動モータが前記交流電源の周波数に
応じた回転数に達したときには主コイルを１相駆動し、
主コイル電流の周波数を高くして電動モータを加速駆動
するとともに反対に主コイル電流の周波数を低くして電
動モータを減速駆動することにより単相誘導型電動モー
タの駆動方式を構成している。

［発明の作用］ 本発明は上記のように構成されるため、電動モータの起
動時には、補助コイル電流に対し位相が１／２πずれる
ようにインバータ制御された主コイル電流が主コイルに
供給されるため、単相の電動モータを駆動する際には理
想的な高い駆動トルクを得ている。そして前記電動モー
タが所要の回転数に達したときには電動モータを主コイ
ルにより１相駆動し、該主コイルに供給される主コイル
電流の周波数をインバータ制御することにより電動モー
タを可変速駆動することが出来る。このため、主コイル
及び補助コイルをインバータ制御する駆動方式に比べて
部品点数を少なくして装置を低コスト化し得る駆動方式
である。

［実施例］ 以下、本発明を実施例に従って説明する。

本発明に係る単相誘導型電動モータの駆動方式を具体化
した回路例を示す第１図及びインバータ駆動回路を示す
第２図において、電動モータ１の主コイル３には交流電
源ＡＣが、インバータ駆動回路５を介して接続され、該
主コイル３には電流リレー或いはトライアック等の開閉
部材７が直列接続された補助コイル９が並列接続される
。該開閉部材７は主コイル９に供給される主コイル電流
が所要の電流値以下になったときに開動作し、補助コイ
ル９に対する補助コイル電流の供給を遮断する。前記主
コイル３には電流検出コイル８が設けられ、該電流検出
コイル８から主コイル電流、従って電動モータ１の回転
数に応じた検出電流を出力する。また前記補助コイル９
には電流検出コイル１０が設けられ、該電流検出コイル
１０は電動モータ１の起動時に補助コイル電流に対して
主コイル３を同期駆動するための補助コイル電流の周波
数を検出している。

前記インバータ駆動回路５の整流回路１１の出力側には
４個のパワートランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４及び主コイル
３がブリッジ接続される。尚、図中１３は回生コンデン
サである。前記電流検出コイル１０には同期回路１５が
接続され、該同期回路１５は前記電流検出コイル１０に
より検出された補助コイル電流の周波数に対し位相が１
／２πずれた同期信号を形成する。該同期回路１５には
波形整形回路１７が接続され、該波形整形回路１７は入
力された同期信号を矩形波に波形整形する。

インバータ駆動回路゛５の中央処理装置（以下、ＣＰＵ
という）１９にｌ；ｔＲＯＭ２１及びＲＡＭ２３が接続
される。前記ＲＯＭ２１はプログラムメモリ領域２５と
周波数データ領域２７とを有し、プログラムメモリ領域
２５には後述するように主コイル３に供給される主コイ
ル電流をインバータ制御及びＰＷＭ制御するためのプロ
グラムデータが記憶される。前記周波数データ領域２７
には電動モータ１の回転数、従って前記電流検出」イル
８からの電流値に応じた周波数データが記憶される。

前記ＲＡＭ２３にはタイ？領域２９を有し、該タイマ領
域２９は主コイル電流の周期に応じてその周波数を計測
する。

前記ＣＰＩＪ１９にはパルス発生回路３１が接続され、
該パルス発生回路３１は主コイル３に供給される主コイ
ル電流の周波数に応じてＰＷＭ制御されたパルス幅のパ
ルス信号を形成する。このパルス発生回路３１はインバ
ータ制御される主コイル電流が交流電源ＡＣの電流波形
に近似するようにそのパルス幅がＰＷＭ制御される。前
記パルス発生回路３１には駆動回路３３ａ〜３３ｄが各
パワートランジスタＴｒｉ〜Ｔｒ４に応じて接続される
。各駆動回路３３ａ〜３３ｄは発光素子と受光素子（何
れも図示せず）とから構成され、前記パルス信号のパル
ス幅に応じて発光する発光素子の光に対応して受光素子
から出力されるベース電流が各パワートランジスタ７ｒ
ｌ　　・Ｔｒ４　、Ｔｒ２・Ｔｒ３のベースに印加され
る。これによりパワートランジスタＴｒ１　−Ｔｒ４　
、Ｔｒ２−Ｔｒ３が前記パルス信号のパルス幅に応じて
０Ｎ−ＯＦＦ制御されることにより主コイル３に所要の
周波数からなる主コイル電流が供給される。尚、主コイ
ル電流の正成分を形成するには例えばパワートランジス
タＴｒ１　・丁ｒ４が、また負成分を形成するにはパワ
ートランジスタＴｒ２　・Ｔｒ３がＯＮ　−ＯＦ　Ｆ　
ｆｆ１Ｉ１１１１　サレル。

前記電流検出コイル８には整流回路３５が接続され、該
整流回路３５は電流検出コイル８からの検出電流を直流
電流に整流している。そして該整流回路３５にはＡ／Ｄ
変挽回路３７が接続され、該Ａ／Ｄ変換回路３７は入力
された直流電流を対応するディジタル信号に変換した後
にＣＰｔＪ１９へ出力する。

次に上記構成からなる駆動装置による単相誘導型電動モ
ータの駆動方式を第３図及び第４図に従って説明する。

電源スィッチ４が投入されると、インバータ駆動回路５
及び補助」イル９に交流電流が供給される。このとき、
ＣＰＩＪ　１９は補助コイル９に供給された補助コイル
電流の周波数ｆＯに対し位相が１／２πずれた状態で同
期した矩形波に基づいてパルス発生回路３１を駆動し、
補助コイル電流に周期した周波数ｒＯで位相が１／２π
ずれかつＰＷＭ制御されたパルス信号を駆動回路３３ａ
〜３３ｄに順次出力する。これにより駆動回路３３８〜
３３ｄは入力されたパルス信号によりパワートランジス
タＴｒ１　−Ｔｒ４　、Ｔｒ２−Ｔｒ３をパルス幅に応
じて順次０Ｎ−ＯＦＦｉｌｉｌＪｔ２１１、主コイル３
には第３図に示すように補助コイル電流に対して位相が
１／２πずれた主コイル電流が供給される。この結果、
主コイル３と補助コイル９との２相駆動に従って回転磁
界が発生し、電動モータ１を高トルクにて起動させる。

そして電動モータ１の起！ｖＩ後に前記電流検出コイル
８からの検出電流に基づいて電動モータ１が補助コイル
電流の周波数ｆＯに応じた回転数に達したとき、開閉部
材７が主コイル電流に基づいて開作動し、補助コイル電
流を遮断する。この結果、電動モータ１は主コイル３に
より１相駆動される。

そして電動モータ１を加速駆動したいとき、ＣＰ［Ｊ１
９は前記電流検出コイル８からの検出電流に基づいて周
波数データ領域２７に記憶された周波数データにより主
コイル電流をインバータ制御し、主コイル電流の周波数
を高くする。これにより電動モータ１が主コイル３によ
る１相駆動により加速される。尚、電動モータ１の加速
駆動時に該電動モータ１の回転数が所要の回転数ｆ３に
低下したとき、ＣＰＬＪ　１９は開閉部材７を作動して
該電動モータ１を主コイル３及び補助コイル９により２
相駆動して加速駆動して電動モータ１の回転数を所要の
回転数に戻している。

反対に、電動モータ１を減速駆動したいとき、ＣＰＵ１
９は前記電流検出」イル８から検出電流に基づいて周波
数データ領域２７に記憶された周波数データにより主コ
イル電流の周波数をインバータ制御し、主コイル電流の
周波数を低くする。

これにより電動モータ１が主コイル３の１相駆動により
減速される。尚、電動モータ１の減速駆動時に該電動モ
ータ１の回転数が所要の回転数ｆ４に低下したとき、Ｃ
ＰＵ１９は開閉部材７を作動して該電動モータ１を主コ
イル３及び補助コイル９により２相駆動して加速駆動し
て電動モータ１の回転数を所要の回転数に戻している。

このように本実施例は、電動モータ１の起動時には補助
」イル電流に対し位相が１／２πずれた主コイル電流を
主コイル３に供給するため、理想的な回転磁界を形成し
て電動モータ１を起動させることが出来る。そして電動
モータ１が補助コイル電流の周波数に応じた回転数に遠
した際には主コイル３により１相駆動される。このとき
、主コイル３に供給される主」イル電流の周波数を高く
することにより電動モータ１を加速駆動することが出来
る。反対に主コイル電流の周波数を低くすることにより
電動モータ１を減速駆動することが可能である。

上記説明は、補助コイル電流の周波数に応じた電流検出
コイル１ｏからの検出電流に基づいて同期回路１５によ
り位相が１／２πずれた同期信号を形成し、該同期信号
により主コイル電流をインバータ制御するものとしたが
、同期回路を設けることなく、ＣＰＵにより主コイル電
流を、補助コイル電流の周波数に対して位相が１／２π
ずれるように制御するものであってもよい。

また、上記説明は、主コイル電流を第３図に示すように
ＰＷＭ制御するものとしたが、第５図に示すように主コ
イル電流をＰＷＭ制御して補助コイル電流に近似する交
流電流を形成するものであってもよい。

上記説明は、電動モータ１の回転数を検出するために主
コイル３に電流検出コイル８を設けるものとしたが、回
転数検出手段としては、交流発電機（タコゼネレータ）
、エンコーダ等であってもよい。

［発明の効果コ このため本発明は、少ない部品点数で起動時には高い起
動トルクを得るとともに電動モータを効率的に駆動する
ことが可能な単相誘導型電動モータの駆動方式を提供す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は単相誘導型電動モータの駆動方式を具体化した
回路例を示す回路図、第２図はインバータ駆動回路を示
す回路図、第３図及び第４図は駆動装置による単相誘導
型電動モータ駆動方式の作用を説明する説明図、第５図
は本発明の変更実施例を示す説明図である。 図中１は電動モータ、３は主コイル、９は補助コイルで
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、交流電源に並列接続された主コイル及び補助コ
   イルの駆動に伴って回転する単相誘導型電動モータにお
   いて、 該電動モータの起動時には、補助コイル及び該補助コイ
   ル電流に対し位相が１／２πずれてインバータ制御され
   た主コイル電流が供給される主コイルを２相駆動するこ
   とにより回転磁界を形成して起動トルクを得た後、 前記電動モータが前記交流電源の周波数に応じた回転数
   に達したときには主コイルを１相駆動し、主コイル電流
   の周波数を高くして電動モータを加速駆動するとともに
   反対に主コイル電流の周波数を低くして電動モータを減
   速駆動するように駆動制御することを特徴とする単相誘
   導型電動モータの駆動方式。