JPS6237092A - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、単相誘導型電動上−タ（以下、電動モータ
という）の駆動方式に関する。

［従来技術］ 従来の電動モータにあっては、主コイルに並列接続され
た補助コイルに電流リレー及びコンデンサを直列接続し
、該電動モータの回転起動時にＪ３いては、主コイル及
び主コイル電流に対して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１ｑている
。そして前記電動モータが所要の回転数に立上ると、補
助コイル電流の減少により電流リレーが開動作して主コ
イルのみによる１相で電動モータを回転駆動している。

これにより所要の起動トルクを得ている。

し発明が解決しようとする問題点］ 然し乍、上記した駆動方式は、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し、主コイル電流
に対し補助コイル電流の位相をコンデンサにより確実に
１／２πずらずことが困難であり、理想的な回転磁界を
形成出来なかった。この結果、電動モータを高い起動ト
ルクにて回転起動出来なかった。上記欠点は、主コイル
及び補助コイルをインバータ制御して、主コイル電流に
対して補助コイル電流の位相を１／２πずらして起動さ
せる。そして電動モータを所要の回転数に可変速制御し
たいときには、主コイル及び／或いは補助コイルをイン
バータ制御して電動モータを可変速駆動している。然し
乍、補助コイルに比べ主コイルの専有率が高いが、所要
の回転数に達した後において余り多くの回転トルクを必
要としない用途にあっては、専有率の高い主」イルによ
り電動モータを駆動する場合、経済効率が悪かった。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上記した従来の欠点に鑑み、高いトル
クにて起動することが可能であるとともに所要の回転数
に立上った後においては専有率の低い補助コイルを使用
して低トルクにて可変速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、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、主コイル電流が供給される主コイル
と、前記主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補助コイル電流が供給される補
助コイルとを２相駆動して起動ｌ・ルクを得た後、前記
電動モータが主コイル電流の周波数に応じた回転数に達
したとき、電動モータを加速駆動する際には補助コイル
電流の周波数を、前記主コイル電流の周波数より高くし
て補助コイルを１相駆動し、反対に電動モータを減速駆
動する際には補助コイル電流の周波数を前記主コイル電
流の周波数より低くして補助コイルを１相駆動すること
から構成される単相誘導型電動モータの駆動方式である
。

［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、主コイル及び主コイル電流に対し位相が１／
２πづつずれるようにインバータ制御された補助コイル
電流が供給される補助コイルとを２相駆動し、高い起動
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、電動モ
ータを専有率の低い補助コイルのみにより１相駆動し、
該電動モータの消費電力を低減している。そして補助コ
イルによる１相駆動時に、補助コイル電流の周波数を高
くしたり或いは低くするようにインバータ制御すること
により電動モータを比較的低トルクにて可変速駆動する
ことが可能である。

［実施例コ 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Ａ
Ｃが接続される。該主コイル３にはリレー、トライアッ
ク等の開閉部材５が直列接続される。また、該主コイル
３には電流検出コイル７が取付けられ、該電流検出」イ
ル７からの検出電流は主コイル電流に対し補助フィル電
流の周波数の位相を１／２πずらすための同期検出信号
及び電動モータ１が周波数ｆＯに応じた回転数に達した
ときにインバータ回路９による補助コイル電流の供給を
中断するための断信号として使用される。前記主コイル
３にはインバータ回路９が並列接続され、該インバータ
回路９の出力側には補助コイル１１が接続される。また
、該インバータ回路９の出力側には前記開閉部材５が接
続され、該開閉部材５はインバータ回路９からの指令に
より開閉制御される。前記補助コイル１１には電流検出
コイル８が設けられ、該電流検出コイル８は電動モータ
１の回転数を可変速するとぎ、補助コイル１１に供給さ
れる補助コイル電流に対応した電動モータ１の回転数を
検出するための速度検出信号としてインバータ回路９に
入力される。

前記インバータ回路９の整流回路１３には４個のパワー
トランジスタＴｒ１〜７ｒ４及び前記補助コイル１１が
ブリッジ接続される。そして該整流回路１３は供給され
た交流電流を直流電流に整流して前記パワートランジス
タＴｒ１〜Ｔｒ４のエミッタ及びコレクタ間に供給する
。尚、図中１５は回生コンデンサである。

前記電流検出コイル７には同期回路１７が接続され、該
同期回路１７は前記主」イル３に供給される主コイル電
流に対し、位相が１／２πずれた同期信号を形成する。

前記同期回路１７には波形整形回路１９が接続され、該
波形整形回路１９は入力された同期信号を矩形波に波形
整形する。中央処理装置（以下、ＣＰＵという）２１に
はＲＯＭ２３及びＲＡＭ２５が夫々接続される。該ＲＯ
Ｍ２３はプログラムメモリ領域２７と周波数データ領域
２９とを有している。そして前記プログラムメモリ領域
２７には電動モータ１をインバータ制御及び所要の周波
数でＰＷＭ制御するためのプログラムデータが記憶され
る。また、前記周波数データ領域２９には電動モータ１
の回転速度に応じた補助コイル電流の周波数データが記
憶される。

前記ＲＡＭ２５はタイマ領域３１を有し、該タイマ領域
３１は補助コイル電流の周期に基づいてその周波数を計
測する。

前記ＣＰＵ２１にはパルス発生回路３３が接続される。

該パルス発生回路３３は補助コイル電流の周波数に応じ
て該補助コイル電流をＰＷＭ制御する所要のパルス幅に
応じたパルス信号を発生する。このパルス信号のパルス
幅は補助コイル電流の実効値電流の合成波形が主コイル
電流の波形に近似するようにＰＷＭ制御される。前記パ
ルス発生回路３３には各パワートランジスタＴｒ１〜Ｔ
ｒ４の駆動回路３５ａ〜３５ｄが接続される。各駆動回
路３５ａ〜３５ｄは発光素子と受光素子（何れも図示せ
ず）とから構成され、入力されたパルス信号のパルス幅
に応じて発光素子を発光し、該発光素子の発光に応じて
受光素子から出力されるベース電流を各パワートランジ
スタＴｒ１〜Ｔｒ４のベースに印加する。これにより各
パワートランジスタＴｒ１　−Ｔｒ４　、Ｔｒ２−　Ｔ
ｒ３はパルス信号のパルス幅に応じて順次０Ｎ−ＯＦＦ
制御される。尚、例えば補助コイル電流の正成分を出力
するときにパワートランジスタＴｒ１　・Ｔｒ４が、ま
た負成分を出力するときにはパワートランジスタＴｒ２
−Ｔｒ３がＰ　Ｗ　’Ｍ　ｌＩ　１１１されたパルス信
号により夫々０Ｎ−ＯＦＦ制御される。

前記電流検出コイル７には整流回路３７が接続され、該
整流回路３７は主コイル電流に応じた検出電−流を直流
電流に整流する。そして該整流回巧３７にはＡ／Ｄ変換
回路３９が接続され、該Ａ／Ｄ変挽回路３９は主コイル
電流に応じた直流電流をディジタル信号に変換してＣＰ
Ｕ２１に出力する。これにより電動モータ１が所要の周
波数ｆＯに応じた回転数らに達したとき、ＣＰＵ２１は
前記電流検出コイル７からの断信号に基づいてインバー
タ回路９による補助」イル電流の供給を遮断して電動モ
ータ１を主コイル３のみにより１相駆動させる。また、
電流検出コイル８には整流回路４１が接続され、該整流
回路４１は補助コイル電流に応じて検出された検出電流
を直流電流に整流する。そして該整流回路４１にはＡ／
Ｄ変挽回路４３が接続され、該Ａ／Ｄ変換回路４３は補
助コイル電流に応じた直流電流をディジタル信号に変換
してＣＰＵ２１に出力する。これにより電動モータ１を
可変速駆！Ｉ！Ｉｌするとき、該電動モータ１の回転数
が検出される。

次に上記のように構成された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。

起動時における主コイル電流及び補助コイル電流の波形
を示す第３図及び駆動状態を示す第４図において、電源
スィッチ４が投入されると、主コイル３及びインバータ
回路９に交流電流が供給される。このとき、インバータ
回路９に供給された交流電流は整流回路１３により直流
電流に整流された復にパワートランジスタＴｒ１〜Ｔｒ
４の二基づいて同期回路１７により主コイル３に供給さ
れる主コイル電流に対して位相が１／２πずれ、かつ波
形整形回路１９により波形整形された矩形波に同期して
主コイル電流に応じた周波数ｆＯでかつ位相が１／２π
ずれた状態でパルス発生回路３３を駆動する。これによ
りパルス発生回路３３は主コイル電流に対し、位相が１
／２πずれたタイミングで補助コイル電流をＰＷＭ制御
するためのパルス信号を駆動回路３５８〜３５ｄに出力
してパワートランジスタＴｒ１　・Ｔｒ４、Ｔｒ２・７
ｒ３を順次０Ｎ−ＯＦＦ制御する。これにより主コイル
電流に対し位相が１／２πずれた補助コイル電流を補助
コイル１１に供給して回転磁界を形成し、電動モータ１
を起動させる。

そして電動モータ１が主コイル電流の周波数ｆＯに応じ
た回転数に達したとき、ＣＰＵ２１は電流検出コイル７
からの検出電流に基づいてインバータ回路９による補助
コイル電流の供給を遮断して主コイル３のみにより電動
モータ１を回転駆動させる。これにより電動モータ１の
回転数とインバータ回路９により形成される補助コイル
電流とが一致した際に生じるインバータ騒音を回避して
いる。

そして電動モータ１を周波数ｆＯに応じた回転数以上に
加速したいとき、ＣＰＵ２１は開閉部材５を開動作させ
て主コイル電流の供給を遮断するとともに補助コイル１
１に対して前記周波数が前記周波数ｆＯより高い周波数
ｆ１　　（ｆｌ　＞ｆｏ）からなり、Ｐ　Ｗ　Ｍ制御さ
れた補助コイル電流を供給するようにパルス発生回路３
３を駆動させる。

これにより電流検出コイル８からの速度検出信号に基づ
いて電動モータ１の回転数を検出しながら補助コイル電
流の周波数を高くして電動モータ１を加速駆動させる。

尚、上記電動モータ１の加速駆動時に負荷変動により電
動モータ１の回転数が所要の周波数ｆ３に応じた回転数
以下低下したとき、ＣＰＵ２１は電流検出コイル８から
の速度検出信号に基づいて主コイル３及び補助コイル１
１を２相駆動して電動モータ１を周波数ｆ１に応じた所
要の回転数まで戻している。

反対に、電動モータ１を減速したいとぎ、ＣＰＵ２１は
補助コイル１１に対して周波数が前記周波数ｆＯより低
い周波数ｆ２　　（ｆＯ＞ｆ２　）からなりＰＷＭ制御
された補助コイル電流を供給するようにパルス発生回路
３３を駆動させる。これにより電流検出コイル８からの
速度検出信号に基づいて電動モータ１の回転数を検出し
ながら補助コイル電流の周波数を低くして電動モータ１
を減速させる。尚、上記電動モータ１の減速駆動時に電
動モータ１の回転数が所要の回転数以下に低下したとき
、ＣＰＵ２１は電流検出コイル８からの速度検出信号に
基づいて主コイル３及び補助コイル１１と２相駆動して
電動モータ１を所要の周波数ｆ２に応じた回転数まで戻
している。

このように本実施例は、電動モータ１の回転数が周波数
ｆｏに応じた回転数に達するまでは主コイル３及び補助
コイル１１により２相駆動して高い駆動トルクを１ｑて
いる。そして電動モータ１の回転が周波数ｆＯに応じた
回転数に達し、該電動モータ１を主コイル電流の周波数
ｆＯに応じた回転数で駆動する場合には、インバータ回
路９による補助コイル電流の供給を遮断して主コイル３
のみにより電動モータ１を駆動してインバータ騒音を防
止している。また電動モータ１を可変速駆動するときに
は、補助コイルのみを１相駆動するとともにその補助コ
イル電流の周波数を周波数ｆ１あるいは周波数ｆ２に可
変することにより電動モータ１を可変速制御することが
可能である。

上記説明は、主コイル電流の周波数に応じた電流検出コ
イル７からの検出電流に基づいて同期回路１７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
り補助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（プることなく、ＣＰＵ２１により補助コ
イル電流を、主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、補助コイル電流を第３図に示ずよう
にＰＷＭ制御するものとしたが、第５図に示すように補
助コイル電流をＰＷＭ制御して主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補
助コイル１１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］ このため本発明は、高いトルクにて起動することが可能
であるとともに所要の回転数に立上った後においては専
有率の低い補助コイルを使用して低トルクにて可変速駆
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
型電動モータの駆動作用を示す説明図、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はインバータ回
路、１１は補助コイルである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、主コイル及び補助コイルの駆動に伴つて回転す
   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、主コイル電流が供給される
   主コイルと、前記主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補助コイル電流が供給
   される補助コイルとを２相駆動して起動トルクを得た後
   、 前記電動モータが主コイル電流の周波数に応じた回転数
   に達したとき、電動モータを加速駆動する際には補助コ
   イル電流の周波数を、前記主コイル電流の周波数より高
   くして補助コイルを１相駆動し、反対に電動モータを減
   速駆動する際には補助コイル電流の周波数を前記主コイ
   ル電流の周波数より低くして補助コイルを１相駆動する
   ことを特徴とする単相誘導型電動モータの駆動方式。