JP2000032786A - Starter for single-phase induction motor - Google Patents

Starter for single-phase induction motor

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JP2000032786A
JP2000032786A JP10191865A JP19186598A JP2000032786A JP 2000032786 A JP2000032786 A JP 2000032786A JP 10191865 A JP10191865 A JP 10191865A JP 19186598 A JP19186598 A JP 19186598A JP 2000032786 A JP2000032786 A JP 2000032786A
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JP
Japan
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power supply
auxiliary winding
phase power
switching
state
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JP10191865A
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Japanese (ja)
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Takashi Abe
尚 阿部
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Eagle Sangyo Kk
Original Assignee
Eagle Sangyo Kk
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a starter which allows auxiliary winding to be separated with a number of revolutions corresponding to a power supply frequency, using an electric circuit. SOLUTION: When a rotor 13 is rotated, an electromotive force VI in proportion to the product of the number of revolutions N of the rotor 13 and the magnetic energy B produced in main winding 11 is generated in auxiliary winding 12. Since the electromotive force VI is low when a motor 1 is started, therefore, a switching circuit 25 is turned off then, which connects a single-phase power supply VS with the auxiliary winding 12, and starting torque T is produced. Then the rotor 13 is rotated by the starting torque T. When the electromotive force VI is increased to a certain value as a result, the switching circuit 25 is turned on, and the single-phase power supply VS is separated from the auxiliary winding 12. Since the electromotive force VI is in proportion to the reciprocal of power supply frequency (f) the single-phase power supply VS and the auxiliary winding 12 are separated from each other always with a number of revolutions N0 corresponding to the power supply frequency (f).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、単相誘導電動機
（以下、単に電動機と言う。）を自己始動させるための
始動装置に関し、特に、固定子（stator）として主巻線
（main winding）と始動用の補助巻線（auxiliary wind
ing ）とを備えた電動機用の始動装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a starting device for self-starting a single-phase induction motor (hereinafter simply referred to as a motor), and more particularly, to a starting device having a main winding as a stator. Auxiliary wind for starting
ing).

【０００２】[0002]

【従来の技術】上記のような始動装置を備えた電動機と
して、例えば図９に示すような分相始動形誘導電動機
（resistance start split-phase induction motor）１
が知られている。これは、固定子として、主巻線１１
と、この主巻線１１と電気角及び機械角が共に９０度異
なる補助巻線１２と、を備えたもので、補助巻線１２の
巻数を主巻線１１の巻数の５０％乃至７０％程度とし、
かつ、補助巻線１２を主巻線１１よりも細い電線で形成
したものである。この構成により、各巻線１１、１２に
単相電源ＶS を供給すると、抵抗分相によって回転磁界
が発生する。そして、この回転磁界による電磁誘導作用
によって、回転子（rotor ）１３に二次電流が誘起さ
れ、この二次電流と上記回転磁界との相互作用により、
始動トルクＴが発生する。2. Description of the Related Art As an electric motor having the above-described starting device, for example, a resistance start split-phase induction motor 1 as shown in FIG.
It has been known. This is because the main winding 11
And an auxiliary winding 12 whose electric angle and mechanical angle are different from each other by 90 degrees, and the number of turns of the auxiliary winding 12 is about 50% to 70% of the number of turns of the main winding 11. age,
In addition, the auxiliary winding 12 is formed by an electric wire thinner than the main winding 11. By this configuration, when supplying a single-phase power V S each winding 11 and 12, a rotating magnetic field is generated by the resistance division phase. Then, a secondary current is induced in the rotor 13 by the electromagnetic induction effect of the rotating magnetic field, and by the interaction between the secondary current and the rotating magnetic field,
A starting torque T is generated.

【０００３】ところで、このような電動機１において
は、上記始動トルクＴにより電動機１が始動して（回転
子１３が回転し始めて）、その回転数Ｎがある程度にま
で加速されると、始動用の補助巻線１２は不要となる。
そこで、従来、同図に示すように、単相電源ＶS と補助
巻線１２との間に、これら両者間の接続を開閉する開閉
スイッチ１０２を設け、この開閉スイッチ１０２を、例
えば一般に知られている遠心力型スイッチ（調速機（go
vernor）：図示せず）で開閉することによって、電動機
１の回転数Ｎに応じて、単相電源ＶS と補助巻線１２と
を接続したり、或いは切り離したりしている。By the way, in such an electric motor 1, when the electric motor 1 is started by the starting torque T (the rotor 13 starts to rotate) and the number of revolutions N is accelerated to a certain degree, the starting motor is started. The auxiliary winding 12 becomes unnecessary.
Therefore, conventionally, as shown in the figure, between the auxiliary winding 12 and the single-phase power supply V S, the opening and closing switch 102 for opening and closing a connection between these two is provided, known the off switch 102, for example, general Centrifugal force type switch (governor (go
Vernor) (not shown) connects or disconnects the single-phase power supply V S and the auxiliary winding 12 according to the rotation speed N of the electric motor 1.

【０００４】なお、遠心力型スイッチは、上記開閉スイ
ッチ１０２が取り付けられる固定部と、電動機１の回転
軸（図示せず）に直結されて回転軸と一緒に回転する回
転部と、から成るもので、回転部は、回転軸の回転に伴
って発生する遠心力により回転軸に沿って摺動する摺動
部を有している。そして、この摺動部によって、上記固
定部に取り付けられた開閉スイッチ１０２の接点を開閉
するよう構成されている。即ち、電動機１が停止してい
るときには、開閉スイッチ１０２は閉成（ＯＮ）状態に
ある。そして、電動機１が始動して、その回転数Ｎが所
定の回転数Ｎ0に達すると、上記摺動部が開閉スイッチ
１０２の接点を開放（ＯＦＦ）する位置まで摺動る。こ
れにより、単相電源ＶS と補助巻線１２とが切り離され
て、電動機１は、主巻線１１のみの純単相運転となる。
なお、摺動部には、上記遠心力に対抗する状態にバネが
設けられており、電動機１が停止すると、摺動部は、上
記バネの抗力によって元の位置に戻されて、開閉スイッ
チ１０２も、元の閉成状態に戻る。The centrifugal switch includes a fixed portion to which the open / close switch 102 is attached, and a rotating portion that is directly connected to a rotating shaft (not shown) of the electric motor 1 and rotates together with the rotating shaft. The rotating portion has a sliding portion that slides along the rotating shaft by centrifugal force generated with the rotation of the rotating shaft. The sliding portion is configured to open and close the contact of the open / close switch 102 attached to the fixed portion. That is, when the motor 1 is stopped, the open / close switch 102 is in a closed (ON) state. Then, when the motor 1 starts and the number of revolutions N reaches a predetermined number of revolutions N 0 , the sliding portion slides to a position where the contact of the open / close switch 102 is opened (OFF). Thus, is separated from the single-phase power supply V S and the auxiliary winding 12, the electric motor 1 is a pure single-phase operation of the main winding 11 only.
The sliding portion is provided with a spring against the centrifugal force. When the electric motor 1 stops, the sliding portion is returned to the original position by the force of the spring, and the open / close switch 102 is opened. Also returns to the original closed state.

【０００５】また、上記バネは、補助巻線１２を切り離
すタイミングとなる所定の回転数Ｎ 0 を調整する機能を
も有しており、このバネを調整することによって、上記
回転数Ｎ0 を可変できる。なお、この補助巻線１２を切
り離す回転数Ｎ0 は、一般に、電動機１の定格回転数Ｎ
R の８０％程度が適当とされている。[0005] The above-mentioned spring separates the auxiliary winding 12.
A predetermined rotation speed N at which 0Function to adjust
Also, by adjusting this spring,
Revolution N0Can be changed. Note that this auxiliary winding 12 is turned off.
Rotating speed N0Is generally the rated speed N of the electric motor 1
RAbout 80% is considered appropriate.

【０００６】ただし、電動機１の定格回転数ＮR は、単
相電源ＶS の周波数ｆに依存（比例）するため、電動機
１に使用する単相電源ＶS の周波数ｆが異なると、必然
的に、上記補助巻線１２を切り離すのに適した回転数Ｎ
0 も異なってくる。即ち、電動機１の定格回転数Ｎ
R は、電動機１の極数をＰとし、すべり値を無視する
と、次の数１によって表される。[0006] However, the rated speed N R of the motor 1 is dependent on the frequency f of the single-phase power V S (proportional), the frequency f of the single-phase power supply V S to be used for motor 1 are different, naturally The rotation speed N suitable for separating the auxiliary winding 12
0 will also be different. That is, the rated speed N of the electric motor 1
R is represented by the following equation 1 when the number of poles of the electric motor 1 is P and the slip value is ignored.

【０００７】[0007]

【数１】ＮR ＝（１２０・ｆ）／ＰN R = (120 · f) / P

【０００８】この数１によれば、例えば、極数Ｐ＝２極
の電動機１を、周波数ｆ＝５０Ｈｚの単相電源ＶS で運
転した場合、その定格回転数ＮR は、ＮR ＝３０００ｒ
ｐｍとなる。また、電源周波数ｆがｆ＝６０Ｈｚの場合
には、ＮR ＝３６００ｒｐｍとなる。従って、補助巻線
１２を切り離すのに適した回転数Ｎ0 を、例えば上記の
ように電動機１の定格回転数ＮR の８０％とすると、電
源周波数ｆ＝５０Ｈｚの場合には、上記回転数Ｎ0 はＮ
0 ＝２４００ｒｐｍとなり、電源周波数ｆ＝６０Ｈｚの
場合には、Ｎ0 ＝２８８０ｒｐｍとなる。According to Equation 1, for example, when the motor 1 having the pole number P = 2 poles is operated by the single-phase power supply V S having the frequency f = 50 Hz, the rated rotation speed N R becomes N R = 3000r.
pm. When the power supply frequency f is f = 60 Hz, N R = 3600 rpm. Therefore, if the rotation speed N 0 suitable for separating the auxiliary winding 12 is, for example, 80% of the rated rotation speed N R of the electric motor 1 as described above, when the power supply frequency f = 50 Hz, the rotation speed N 0 N 0 is N
0 = 2400 rpm, and when the power supply frequency f = 60 Hz, N 0 = 2880 rpm.

【０００９】もし、この補助巻線１２を切り離すタイミ
ングが、例えば上記回転数Ｎ0 よりも遅れると、補助巻
線１２に対する単相電源ＶS の供給時間が必要以上に長
くなり、その分、補助巻線１２に掛かる負担が増加す
る。これは、補助巻線１２の短寿命化に繋がる。一方、
上記回転数Ｎ0 よりも早いタイミングで補助巻線１２が
切り離された場合には、電動機１は、十分な始動トルク
Ｔが得られない状態で主巻線１１のみの純単相運転に切
り換わって、電動機１の立ち上がりが鈍くなる。それば
かりか、負荷のトルクが大きい場合には、トルク不足に
より、電動機１が始動しないという不具合を招き兼ねな
い。If the timing of disconnecting the auxiliary winding 12 is delayed, for example, from the rotation speed N 0 , the supply time of the single-phase power supply V S to the auxiliary winding 12 becomes unnecessarily long. The load on the winding 12 increases. This leads to a shorter life of the auxiliary winding 12. on the other hand,
If the auxiliary winding 12 is disconnected at a timing earlier than the rotation speed N 0 , the electric motor 1 switches to pure single-phase operation with only the main winding 11 in a state where a sufficient starting torque T cannot be obtained. Therefore, the rise of the electric motor 1 becomes slow. In addition, when the load torque is large, the motor 1 may not start due to insufficient torque.

【００１０】このような不具合を未然に防止するには、
上述した固定部（摺動部）に設けられたバネにより、電
源周波数ｆに応じて、補助巻線１２を切り離す回転数Ｎ
0 を調整する必要がある。即ち、電源周波数ｆがｆ＝５
０Ｈｚのときには、上記回転数Ｎ0 をＮ0 ＝２４００ｒ
ｐｍとし、ｆ＝６０Ｈｚのときには、Ｎ0 ＝２８８０ｒ
ｐｍとなるよう上記バネを調整することによって、上記
不具合を防止する。In order to prevent such problems beforehand,
The number of rotations N at which the auxiliary winding 12 is cut off in accordance with the power supply frequency f by a spring provided on the fixed portion (sliding portion) described above.
0 needs to be adjusted. That is, if the power supply frequency f is f = 5
When the frequency is 0 Hz, the rotational speed N 0 is set to N 0 = 2400r.
pm, and when f = 60 Hz, N 0 = 2880r
By adjusting the spring to be pm, the above problem is prevented.

【００１１】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、電源周波数ｆ
が変わる度に、上記バネの調整を行うのは、非常に手間
が掛かり面倒であるという問題がある。そして、この問
題は、電動機１の台数が多くなるほど顕著になる。この
問題を解決するのに、例えば、遠心力型スイッチとし
て、予め、電源周波数ｆ＝５０Ｈｚ用の調整を行ったも
のと、ｆ＝６０Ｈｚ用の調整を行ったものとを用意しお
くということも考えられるが、この場合、１台の電動機
１に対して２台の遠心力型スイッチが必要となり、非常
に不経済である。However, the power supply frequency f
There is a problem that it is very troublesome and troublesome to perform the adjustment of the spring every time is changed. This problem becomes more conspicuous as the number of electric motors 1 increases. In order to solve this problem, for example, as a centrifugal force type switch, a switch which has been adjusted for the power supply frequency f = 50 Hz and a switch which has been adjusted for f = 60 Hz may be prepared in advance. As conceivable, in this case, two centrifugal switches are required for one electric motor 1, which is very uneconomical.

【００１２】そこで、本発明は、いずれの電源周波数ｆ
においても、上記のような調整作業を行うことなく、常
に、電源周波数ｆに応じた回転数Ｎ0 で補助巻線１２を
切り離すことのできる始動装置を提供することを目的と
する。また、この始動装置を、上記遠心力型スイッチの
ような機械的な構造で実現するのではなく、電気回路で
実現することによって、この始動装置自体の構成、及び
電動機１への取り付け構造等を簡素化することも、本発
明の目的とするところである。Therefore, the present invention provides any power supply frequency f
Also, an object of the present invention is to provide a starting device that can always disconnect the auxiliary winding 12 at a rotation speed N 0 according to the power supply frequency f without performing the above-described adjustment work. Further, the starting device is realized not by a mechanical structure such as the centrifugal force type switch but by an electric circuit, so that the configuration of the starting device itself and the mounting structure to the electric motor 1 and the like are improved. Simplification is also an object of the present invention.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１に記載の発明の始動装
置は、固定子として主巻線と始動用の補助巻線とを備
え、単相電源により駆動する電動機において、切換制御
信号に従って、第１及び第２の状態のどちらか一方の状
態に切り換わり、第１の状態に切り換わることによって
上記単相電源と補助巻線とを電気的に接続し、第２の状
態に切り換わることによって上記単相電源と補助巻線と
を電気的に切り離す切換手段と、上記主巻線に発生する
磁気エネルギが回転する上記単相誘導電動機の回転子を
介して上記補助巻線に伝わることにより上記補助巻線に
誘起される起電力を検出する検出手段と、この検出手段
によって検出して得た上記起電力の大きさが所定の基準
値よりも小さいとき、上記切換手段を上記第１の状態と
し、上記起電力の大きさが上記基準値以上であるとき、
上記切換手段を上記第２の状態とするよう、上記切換制
御信号を生成する切換制御手段と、を具備するものであ
る。In order to achieve the above-mentioned object, a starting device according to a first aspect of the present invention comprises a main winding and a starting auxiliary winding as a stator. A motor driven by a single-phase power supply, wherein the single-phase power supply and the auxiliary winding are switched to one of a first state and a second state in accordance with a switching control signal, and are switched to the first state. Switching means for electrically disconnecting the single-phase power supply from the auxiliary winding by switching to the second state, and the single-phase power supply for rotating the magnetic energy generated in the main winding. Detection means for detecting an electromotive force induced in the auxiliary winding by being transmitted to the auxiliary winding via a rotor of the induction motor; and a magnitude of the electromotive force detected and detected by the detection means being predetermined. Is smaller than the reference value of It said switching means and said first state, when the magnitude of the electromotive force is equal to or greater than the reference value,
Switching control means for generating the switching control signal so that the switching means is in the second state.

【００１４】即ち、本請求項１に記載の発明は、主巻線
に単相電源を供給した状態で、回転子を回転させたと
き、上記単相電源が供給されることにより主巻線に発生
する磁気エネルギ（磁束）が、回転子を介して補助巻線
に伝わり、これによって、補助巻線に、上記磁気エネル
ギの電磁誘導作用による起電力が誘起するという点、及
び、この起電力の大きさが、上記磁気エネルギと回転子
の回転数（回転速度）との積に比例するという点に着目
したものである。この現象は、主巻線と補助巻線との各
電気角及び機械角が共に９０度異なる関係にあるという
単相誘導電動機特有の現象であり、一般の変圧器におけ
る相互誘導作用では見られない。そして、上記電動機特
有の現象を利用して、回転子の回転数が上述した所定の
回転数Ｎ0に達したときに補助巻線を切り離すという、
所謂始動装置としての基本動作を実現しようとするもの
である。That is, according to the first aspect of the present invention, when the rotor is rotated with the single-phase power supplied to the main winding, the single-phase power is supplied to the main winding. The generated magnetic energy (magnetic flux) is transmitted to the auxiliary winding via the rotor, whereby an electromotive force is induced in the auxiliary winding by the electromagnetic induction of the magnetic energy. It is noted that the magnitude is proportional to the product of the magnetic energy and the number of rotations (rotational speed) of the rotor. This phenomenon is peculiar to a single-phase induction motor in which the electrical angle and the mechanical angle of the main winding and the auxiliary winding are different from each other by 90 degrees, and is not seen in a mutual induction operation in a general transformer. . Then, utilizing the phenomenon specific to the electric motor, the auxiliary winding is cut off when the rotation speed of the rotor reaches the above-described predetermined rotation speed N 0 .
It is intended to realize a basic operation as a so-called starting device.

【００１５】なお、ここで言う上記所定の基準値とは、
例えば、回転子の回転数が上記所定の回転数Ｎ0 、即ち
補助巻線を切り離すのに適した回転数Ｎ0 に達したとき
に、補助巻線に誘起される起電力の大きさに対応する電
圧や電流値等のことを言う。また、上記電動機とは、例
えば上述した分相始動形誘導電動機や、補助巻線にこれ
と直列にコンデンサを接続した構成のコンデンサ始動形
誘導電動機（capacitor-start induction motor ）、或
いはこのコンデンサ始動誘導電動機の上記コンデンサと
並列にこのコンデンサとは別のコンデンサを設けた構成
のコンデンサ始動形コンデンサ誘導電動機（capacitor-
start permanent-split capacitor motor ）等のことを
言う。Here, the above-mentioned predetermined reference value is:
For example, when the rotational speed of the rotor has reached the rotational speed N 0 suitable for disconnecting the predetermined rotational speed N 0, i.e. the auxiliary winding, corresponding to the magnitude of the electromotive force induced in the auxiliary winding Voltage, current value, etc. The motor is, for example, the above-described split-phase starting induction motor, a capacitor-start induction motor having a configuration in which a capacitor is connected in series with an auxiliary winding, or a capacitor starting induction motor. A capacitor-initiated capacitor induction motor (capacitor-
start permanent-split capacitor motor).

【００１６】本請求項１に記載の発明によれば、補助巻
線に誘起する起電力を検出手段で検出することによっ
て、回転子の回転数を検出するのと同様の作用を実現す
る。そして、切換制御手段において、上記検出して得た
起電力の大きさが所定の基準値以上であるか否かを比較
することによって、回転子の回転数が補助巻線を切り離
すのに適した回転数Ｎ0 に達したか否かを判断する。そ
して、この判断結果（切換制御信号）に応じて、切換手
段が、単相電源及び補助巻線回路間を接続する第１の状
態と、単相電源及び補助巻線回路間を切り離す第２の状
態との、いずれか一方の状態に切り換わる。According to the first aspect of the present invention, by detecting the electromotive force induced in the auxiliary winding by the detecting means, the same operation as detecting the rotational speed of the rotor is realized. The switching control means compares the magnitude of the detected electromotive force with a predetermined reference value or not to determine whether the rotation speed of the rotor is suitable for separating the auxiliary winding. It is determined whether or not the rotation speed N 0 has been reached. Then, in accordance with the result of this determination (switching control signal), the switching means switches the first state between the single-phase power supply and the auxiliary winding circuit and the second state for separating the single-phase power supply and the auxiliary winding circuit. The state is switched to one of the states.

【００１７】例えば、今、電動機が停止している状態に
あり、これから単相電源を供給して電動機を始動させる
とする。この場合、単相電源を供給し始める最初の時点
では、上記起電力は略零であり、即ち所定の基準値より
も小さいので、切換制御回路は、切換回路を第１の状態
とする切換制御信号を生成する。これによって、単相電
源と補助巻線とが電気的に接続されて、始動トルクが発
生し、回転子が回転し始める。そして、この回転子の回
転数が、補助巻線を切り離すのに適した回転数Ｎ0 に達
すると、上記起電力が所定の基準値以上となり、切換制
御回路は、切換回路を第２の状態とする切換制御信号を
生成する。これによって、単相電源と補助巻線とが電気
的に切り離されて、主巻線のみの純単相運転となり、始
動装置としての基本動作を終了する。For example, it is assumed that the motor is in a stopped state and a single-phase power is supplied to start the motor. In this case, at the first point in time when the single-phase power supply is started, the electromotive force is substantially zero, that is, smaller than a predetermined reference value, so that the switching control circuit sets the switching circuit to the first state. Generate a signal. As a result, the single-phase power supply and the auxiliary winding are electrically connected, a starting torque is generated, and the rotor starts rotating. Then, the rotational speed of the rotor reaches the rotational speed N 0 suitable for disconnecting the auxiliary winding, the electromotive force becomes greater than a predetermined reference value, the switching control circuit, the switching circuit second state Is generated. As a result, the single-phase power supply and the auxiliary winding are electrically disconnected from each other, and a pure single-phase operation of only the main winding is performed, thereby completing the basic operation as the starting device.

【００１８】更に、本請求項１に記載の発明は、主巻線
に発生する磁気エネルギの大きさが、主巻線に流れる電
流の大きさに比例し、この主巻線に流れる電流は、電源
周波数の逆数に比例するという点にも着目している。そ
して、この点を利用することにより、いずれの電源周波
数においても、上述した従来技術のような調整作業を行
うことなく、常に、電源周波数に応じた回転数Ｎ0 で補
助巻線を切り離すことのできる始動装置を実現する。Further, according to the first aspect of the present invention, the magnitude of the magnetic energy generated in the main winding is proportional to the magnitude of the current flowing in the main winding. We are also paying attention to the fact that it is proportional to the reciprocal of the power supply frequency. By utilizing this point, it is possible to always disconnect the auxiliary winding at the number of revolutions N 0 according to the power supply frequency without performing the adjustment work as in the related art described above at any power supply frequency. A starting device that can be realized.

【００１９】即ち、上記着目点によれば、主巻線に発生
する磁気エネルギは、電源周波数の逆数に比例する。従
って、補助巻線に誘起される起電力の大きさも、（上述
したように、主巻線に発生する磁気エネルギと回転子の
回転数との積に比例するので）電源周波数の逆数に比例
する。よって、例えば、単相電源電圧が一定であって、
電源周波数のみ異なる条件の下で電動機を始動させた場
合、電源周波数が低いほど、この電源周波数に比例する
低い回転数Ｎ0 で、上記起電力が上述した基準値に到達
して、補助巻線が切り離される。一方、電源周波数が高
いほど、この電源周波数に比例する高い回転数Ｎ0 で、
起電力が基準値に到達して、補助巻線が切り離される。That is, according to the above point of interest, the magnetic energy generated in the main winding is proportional to the reciprocal of the power supply frequency. Therefore, the magnitude of the electromotive force induced in the auxiliary winding is also proportional to the reciprocal of the power supply frequency (since it is proportional to the product of the magnetic energy generated in the main winding and the rotation speed of the rotor, as described above). . Therefore, for example, when the single-phase power supply voltage is constant,
When the electric motor is started under the condition that only the power supply frequency is different, the lower the power supply frequency, the lower the number of rotations N 0 proportional to the power supply frequency, the above-mentioned electromotive force reaches the above-mentioned reference value, and the auxiliary winding Is disconnected. On the other hand, the higher the power supply frequency, the higher the rotational speed N 0 proportional to this power supply frequency,
When the electromotive force reaches the reference value, the auxiliary winding is disconnected.

【００２０】これは、上述した数１から、電動機の定格
回転数ＮR が電源周波数ｆに比例するということを鑑み
ると、本請求項１に記載の発明によれば、電源周波数ｆ
が変わることによって電動機の定格回転数ＮR が変わっ
ても、この定格回転数ＮR と、実際に補助巻線を切り離
す回転数Ｎ0 との比（即ちＮ0 ／ＮR ）は、変わらな
い。従って、使用する電源周波数ｆが変わっても、常
に、その電源周波数ｆに応じた回転数Ｎ0 で補助巻線を
切り離すことができる。In view of the fact that the rated rotational speed N R of the electric motor is proportional to the power supply frequency f from the above equation (1), the power supply frequency f
It changes the rated speed N R of the motor by the changes, and the rated rotational speed N R, the ratio between the rotation speed N 0 actually disconnect the auxiliary winding (i.e. N 0 / N R) is not changed . Therefore, they change the power frequency f to be used at all times, it can be separated auxiliary winding at a rotational speed N 0 in accordance with the power supply frequency f.

【００２１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の電動機用始動装置において、上記検出手段が、
上記補助巻線における任意の２点間、例えば補助巻線の
両端間の交流電圧を取り込んでこれを整流する第１の整
流回路と、この第１の整流回路によって整流して得た整
流出力を平滑する第１の平滑コンデンサと、から成り、
上記切換制御手段が、上記第１の整流回路及び第１の平
滑コンデンサによって整流平滑して得た第１の整流平滑
出力と、上記所定の基準値とを比較する状態に構成され
たものである。According to a second aspect of the present invention, in the electric motor starting device according to the first aspect, the detecting means comprises:
A first rectifier circuit for taking in an AC voltage between any two points in the auxiliary winding, for example, between both ends of the auxiliary winding and rectifying the AC voltage, and a rectified output obtained by rectifying the AC voltage by the first rectifier circuit. A first smoothing capacitor for smoothing,
The switching control means is configured to compare a first rectified and smoothed output obtained by rectifying and smoothing with the first rectifying circuit and the first smoothing capacitor with the predetermined reference value. .

【００２２】上述したように、電動機の始動時において
は、単相電源と補助巻線とが接続されるので、補助巻線
には、単相電源と上記起電力とが重畳された状態で現れ
る。このように単相電源と起電力とが重畳されている状
態から、起電力のみを検出するには、これら単相電源と
起電力とを分離する必要がある。そこで、本請求項２に
記載の発明においては、補助巻線の両端間の交流電圧を
第１の整流回路によって整流し、この整流出力を第１の
平滑コンデンサで平滑するという非常に簡単な構成によ
り、上記単相電源と起電力とを分離する。As described above, when the motor is started, the single-phase power supply and the auxiliary winding are connected, so that the single-phase power supply and the electromotive force appear on the auxiliary winding in a superimposed state. . In order to detect only the electromotive force from the state where the single-phase power supply and the electromotive force are superimposed, it is necessary to separate the single-phase power supply from the electromotive force. Therefore, according to the second aspect of the present invention, an AC voltage between both ends of the auxiliary winding is rectified by the first rectifier circuit, and the rectified output is smoothed by the first smoothing capacitor. Thereby, the single-phase power supply and the electromotive force are separated.

【００２３】例えば、今、電動機が停止している状態に
あり、これから単相電源を供給して電動機を始動させる
とする。この場合、単相電源を供給し始める最初の時点
では、回転子は未だ停止した状態にあるため、補助巻線
には起電力が誘起されず、よって上記第１の整流平滑出
力も略零の状態にある。従って、この第１の整流平滑出
力と所定の基準値とを比較する切換制御手段は、補助巻
線に誘起する起電力が所定の基準値よりも小さいと判断
して、切換手段を第１の状態にするよう切換制御信号を
生成し、これによって、単相電源と補助巻線とが電気的
に接続され、補助巻線に単相電源が供給される。For example, it is assumed that the motor is in a stopped state and a single-phase power is supplied to start the motor. In this case, at the first time when the single-phase power supply is started, the rotor is still in a stopped state, so that no electromotive force is induced in the auxiliary winding, and thus the first rectified smoothed output is also substantially zero. In state. Therefore, the switching control means for comparing the first rectified smoothed output with the predetermined reference value determines that the electromotive force induced in the auxiliary winding is smaller than the predetermined reference value, and sets the switching means to the first reference value. A switching control signal is generated to establish a state, whereby the single-phase power supply and the auxiliary winding are electrically connected, and the single-phase power is supplied to the auxiliary winding.

【００２４】ところが、上記のように補助巻線に単相電
源が供給されることによって、補助巻線の両端間の電圧
が、単相電源電圧まで急激に上昇し、これによって、第
１の整流平滑出力も上昇する。そして、この第１の整流
平滑出力が、所定の基準値以上になると、切換制御手段
は、回転子の回転数が上述した所定の回転数Ｎ0 （即ち
十分な始動トルクが得られる回転数）にまで加速された
ものと所謂誤認識して、切換手段を第２の状態に切り換
えるよう切換制御信号を生成し、これによって、単相電
源と補助巻線とが切り離される。However, when the single-phase power is supplied to the auxiliary winding as described above, the voltage between both ends of the auxiliary winding sharply rises to the single-phase power supply voltage. The smoothing output also increases. When the first rectified and smoothed output becomes equal to or more than a predetermined reference value, the switching control means determines that the rotation speed of the rotor is equal to the predetermined rotation speed N 0 (that is, the rotation speed at which a sufficient starting torque is obtained). , The switching control signal is generated to switch the switching means to the second state, thereby disconnecting the single-phase power supply from the auxiliary winding.

【００２５】このように単相電源と補助巻線とが切り離
されると、今度は、補助巻線の両端間の電圧が急激に降
下して、これに伴って、第１の整流平滑出力も降下す
る。そして、この第１の整流平滑出力が、所定の基準値
を下回ると、切換制御手段は、切換手段を再度第１の状
態に切り換えるよう切換制御信号を生成し、これによっ
て、単相電源と補助巻線とが再度電気的に接続され、上
記動作を繰り返す。When the single-phase power supply and the auxiliary winding are disconnected in this manner, the voltage across the auxiliary winding sharply drops, and the first rectified smoothed output also drops accordingly. I do. When the first rectified and smoothed output falls below a predetermined reference value, the switching control means generates a switching control signal to switch the switching means to the first state again, whereby the single-phase power supply and the auxiliary The winding is electrically connected again, and the above operation is repeated.

【００２６】ここで、注目すべき点は、切換制御手段に
おいて所定の基準値との比較対象となる上記第１の整流
平滑出力は、補助巻線の両端間の電圧を第１の整流回路
によって整流し、これを第１の平滑コンデンサによって
平滑したものであるという点である。即ち、切換手段
が、第１及び第２の状態のどちらか一方から他方に切り
換わると、その瞬間に、補助巻線の両端間の電圧は急激
に変化する。しかし、上記第１の整流平滑出力は、第１
の平滑コンデンサの充放電作用（静電容量）により、上
記切換手段の切り換わり時点から、第１の平滑コンデン
サの静電容量に応じた時間だけ遅れて変化する。従っ
て、電動機の始動時においては、切換手段は、上記のよ
うに第１の状態と第２の状態とに交互に切り換わるもの
の、各状態において第１の平滑コンデンサの静電容量に
応じた時間を置きながら交互に切り換わる。Here, it should be noted that the first rectified smoothed output to be compared with a predetermined reference value in the switching control means uses the first rectifier circuit to control the voltage between both ends of the auxiliary winding. Rectification and smoothing by a first smoothing capacitor. That is, when the switching means switches from one of the first and second states to the other, at that moment, the voltage across the auxiliary winding rapidly changes. However, the first rectified smoothed output is the first rectified smoothed output.
Due to the charging / discharging action (capacitance) of the smoothing capacitor, the voltage changes after a time corresponding to the capacitance of the first smoothing capacitor from the switching point of the switching means. Therefore, when the motor is started, the switching means alternately switches between the first state and the second state as described above, but in each state, the switching means switches the time corresponding to the capacitance of the first smoothing capacitor. It switches alternately while placing.

【００２７】なお、切換手段が、第１の状態にあるとき
は、主巻線と補助巻線との両方に単相電源が供給される
ので、回転磁界が作られ、これによって始動トルクが発
生する。一方、切換手段が、第２の状態にあるときに
は、単相電源と補助巻線とは切り離された状態にあるの
で、補助巻線には、単相電源は現れず、上記起電力のみ
が現れ、即ち、単相電源と起電力とが分離された状態と
なる。When the switching means is in the first state, a single-phase power is supplied to both the main winding and the auxiliary winding, so that a rotating magnetic field is generated, thereby generating a starting torque. I do. On the other hand, when the switching means is in the second state, the single-phase power supply and the auxiliary winding are in a disconnected state, so that the single-phase power supply does not appear in the auxiliary winding, and only the electromotive force appears. That is, the single-phase power supply and the electromotive force are separated.

【００２８】このように、本請求項２に記載の発明によ
れば、補助巻線に単相電源を供給して始動トルクを発生
させる期間と、補助巻線に誘起される起電力を検出する
ための期間とが、それぞれ第１の平滑コンデンサの静電
容量に応じた時間だけ交互に形成され、上記各期間が所
謂一種の時分割多重化されたのと略等価な状態となる。
そして、これら各期間が交互に形成される毎に、電動機
の始動トルクが増大して、回転子が加速され、これによ
って補助巻線に誘起される起電力も増大する。そして、
切換手段が第２の状態にあるときの第１の整流平滑出力
が、所定の基準値以上になると、切換手段は、第１の状
態に切り換わることなく、この第２の状態、即ち単相電
源から補助巻線を切り離した状態を維持する。これによ
り、電動機は、主巻線のみの純単相運転となり、始動装
置としての動作を終了する。As described above, according to the second aspect of the present invention, the period in which the single-phase power is supplied to the auxiliary winding to generate the starting torque and the electromotive force induced in the auxiliary winding are detected. Are alternately formed for a time corresponding to the capacitance of the first smoothing capacitor, respectively, so that each of the above-mentioned periods is substantially equivalent to a so-called type of time division multiplexing.
Each time these periods are alternately formed, the starting torque of the electric motor increases, the rotor is accelerated, and the electromotive force induced in the auxiliary winding also increases. And
When the first rectified and smoothed output when the switching means is in the second state becomes greater than or equal to a predetermined reference value, the switching means does not switch to the first state, and this second state, that is, single-phase Maintain the state where the auxiliary winding is disconnected from the power supply. As a result, the electric motor becomes a pure single-phase operation with only the main winding, and ends the operation as the starting device.

【００２９】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明の電動機用始動装置において、上記第１の整流回
路が、両波整流回路であることを特徴とするものであ
る。According to a third aspect of the present invention, in the electric motor starter according to the second aspect, the first rectifier circuit is a double-wave rectifier circuit.

【００３０】上記請求項２に記載の発明の始動装置によ
れば、電動機の始動時においては、切換手段は、第１の
平滑コンデンサの静電容量に応じた時間間隔で、第１の
状態と第２の状態とに交互に切り換わる。従って、第１
の平滑コンデンサとして、例えば比較的に静電容量の大
きいものを使用した場合には、切換手段が上記第１及び
第２の各状態に交互に切り換わる時間間隔、即ち補助巻
線に単相電源を供給して始動トルクを発生させる期間と
そうでない期間（回転子が慣性で回転している期間）と
の繰り返し周期（間欠周期）が長くなる。この繰り返し
周期が長いと、始動時における回転子の回転が不安定と
なり、回転軸に対して機械的な衝撃が加わることにな
る。According to the starting device of the second aspect of the present invention, at the time of starting the motor, the switching means switches between the first state and the first state at a time interval corresponding to the capacitance of the first smoothing capacitor. The state is alternately switched to the second state. Therefore, the first
For example, when a capacitor having a relatively large capacitance is used as the smoothing capacitor, the time interval at which the switching means alternately switches to the first and second states, that is, the single-phase power supply is connected to the auxiliary winding. Is supplied, and a repetition period (intermittent period) of a period in which the starting torque is generated and a period in which the starting torque is not generated (a period in which the rotor is rotated by inertia) is increased. If the repetition cycle is long, the rotation of the rotor at the time of starting becomes unstable, and a mechanical shock is applied to the rotating shaft.

【００３１】そこで、本請求項３に記載の発明において
は、第１の整流回路を両波整流回路で形成することによ
り、例えば上記第１の整流回路を半波整流回路で形成す
る場合よりも、第１の平滑コンデンサへの充電期間を短
くしている。従って、本請求項３に記載の発明によれ
ば、少なくとも第１の整流回路を半波整流回路で形成す
る場合に比べて、上記始動トルクを発生させる期間とそ
うでない期間との繰り返し周期が短くなる。よって、始
動時における回転子の回転を安定させることができ、上
記回転軸に対する機械的な衝撃を防止できる。Therefore, according to the third aspect of the present invention, the first rectifier circuit is formed by a double-wave rectifier circuit, for example, compared with the case where the first rectifier circuit is formed by a half-wave rectifier circuit. , The charging period for the first smoothing capacitor is shortened. Therefore, according to the third aspect of the present invention, as compared with the case where at least the first rectifier circuit is formed by a half-wave rectifier circuit, the repetition period of the period in which the starting torque is generated and the period in which the start torque is not generated are shorter. Become. Therefore, the rotation of the rotor at the time of starting can be stabilized, and mechanical impact on the rotating shaft can be prevented.

【００３２】請求項４に記載の発明は、請求項２または
３に記載の発明の電動機用始動装置において、上記第１
の平滑コンデンサとして、上記切換手段が上記第１の状
態に切り換わったときに、その切り換わり時点から上記
単相電源の略１周期に相当する時間でこの第１の平滑コ
ンデンサが略満充電状態となる程度の比較的に静電容量
の小さいコンデンサを用いたものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the motor starting device according to the second or third aspect, the first starting device is provided.
When the switching means is switched to the first state, the first smoothing capacitor is in a substantially fully charged state for a time corresponding to substantially one cycle of the single-phase power supply from the time of the switching. In this case, a capacitor having a relatively small capacitance is used.

【００３３】上記のように、請求項２及び３に記載の発
明の始動装置において、第１の平滑コンデンサとして、
静電容量の大きいものを使用すると、始動トルクを発生
させる期間とそうでない期間との繰り返し周期が長くな
り、これに伴い、回転軸に与える機械的な衝撃も増大す
る。これに対して、本請求項４に記載の発明によれば、
第１の平滑コンデンサとして、比較的に静電容量の小さ
いものを用いるので、上記繰り返し期間が更に短くな
り、上記回転軸に対する機械的な衝撃をより確実に防止
できる。As described above, in the starting device according to the second and third aspects of the present invention, the first smoothing capacitor includes:
When a capacitor having a large capacitance is used, a repetition period between a period in which the starting torque is generated and a period in which the starting torque is not generated becomes long, and accordingly, the mechanical shock applied to the rotating shaft increases. On the other hand, according to the invention described in claim 4,
Since a capacitor having a relatively small capacitance is used as the first smoothing capacitor, the repetition period is further shortened, and a mechanical impact on the rotating shaft can be more reliably prevented.

【００３４】なお、実験により、第１の平滑コンデンサ
として、切換手段が第１の状態に切り換わった時点（補
助巻線に単相電源が供給された時点）から、単相電源の
略１周期に相当する時間で、この第１の平滑コンデンサ
が略満充電状態となる程度の静電容量、例えば１乃至３
μＦ程度のものを使用したときに、電動機の始動が比較
的に安定するという結果が得られた。According to an experiment, as a first smoothing capacitor, from the time when the switching means is switched to the first state (the time when the single-phase power is supplied to the auxiliary winding), about one cycle of the single-phase power is supplied. , The capacitance of the first smoothing capacitor is such that the first smoothing capacitor is substantially fully charged, for example, 1 to 3
When a motor of about μF was used, the result that the starting of the motor was relatively stable was obtained.

【００３５】請求項５に記載の発明は、請求項１、２、
３または４に記載の発明の電動機用始動装置において、
上記切換手段が、上記主巻線と補助巻線との間に介在
し、上記第１の状態に切り換わることによって上記主巻
線と補助巻線とを並列に接続し、第２の状態に切り換わ
ることによって上記主巻線と補助巻線との並列接続を電
気的に切り離す状態に構成されており、上記単相電源を
整流する第２の整流回路と、この第２の整流回路によっ
て整流して得た整流出力を平滑する第２の平滑コンデン
サと、を備え、上記切換制御手段が、上記第２の整流回
路及び第２の平滑コンデンサによって整流平滑して得た
第２の整流平滑出力をその駆動用電源として動作する直
流駆動回路であって、上記第２の平滑コンデンサとし
て、上記切換制御手段を安定動作させることのできる上
記第２の整流平滑出力を得るために必要な静電容量の最
小値よりも僅かに容量の大きいコンデンサを用いたもの
である。The fifth aspect of the present invention is the first aspect of the present invention.
In the motor starter according to the invention described in 3 or 4,
The switching means is interposed between the main winding and the auxiliary winding, and switches to the first state to connect the main winding and the auxiliary winding in parallel, and to switch to the second state. By switching, the parallel connection between the main winding and the auxiliary winding is electrically disconnected, and a second rectifier circuit for rectifying the single-phase power supply and a rectifier circuit for rectifying the second-phase power supply. A second smoothing capacitor for smoothing the rectified output obtained by the second rectifying circuit, wherein the switching control means rectifies and smoothes the rectified output by the second rectifying circuit and the second smoothing capacitor. Is a DC drive circuit that operates as a power supply for driving the capacitance, and the capacitance required for obtaining the second rectified and smoothed output capable of stably operating the switching control means as the second smoothing capacitor. Slightly less than the minimum of Those with large capacitors.

【００３６】本請求項５に記載の発明によれば、電動機
自体の駆動電源である単相電源を、第２の整流回路及び
第２の平滑コンデンサで整流平滑することにより第２の
整流平滑出力を生成し、この第２の整流平滑出力を、直
流駆動回路である切換制御手段の駆動用電源として使用
する。このような場合、第２の平滑コンデンサとして、
例えば１０μＦ以上の比較的に静電容量の大きいものを
使用して、第２の整流平滑出力のリプルを極力抑え、こ
れによって切換制御手段を安定動作させるというのが、
回路設計上の一般的な考え方である。しかし、本請求項
５に記載の発明のように、主巻線と補助巻線とを並列に
接続することによって単相電源と補助巻線とを接続し、
上記各巻線の並列接続を切り離すことによって単相電源
と補助巻線とを切り離すという回路構成においては、第
２の平滑コンデンサとして、静電容量の大きいものを使
用すると、次のような不具合が生じる。According to the fifth aspect of the present invention, the single-phase power supply, which is the drive power supply for the motor itself, is rectified and smoothed by the second rectifier circuit and the second smoothing capacitor, thereby providing the second rectified smoothed output. Is generated, and this second rectified smoothed output is used as a drive power source for a switching control means which is a DC drive circuit. In such a case, as the second smoothing capacitor,
For example, using a capacitor having a relatively large capacitance of 10 μF or more to suppress the ripple of the second rectified smoothed output as much as possible, thereby stably operating the switching control means,
This is a general concept in circuit design. However, as in the invention according to claim 5, the single-phase power supply and the auxiliary winding are connected by connecting the main winding and the auxiliary winding in parallel,
In the circuit configuration in which the single-phase power supply and the auxiliary winding are separated by separating the parallel connection of the respective windings, the use of a large-capacity second smoothing capacitor causes the following problem. .

【００３７】例えば、今、電動機が、通常の運転状態
（主巻線のみによる純単相運転状態）にあり、この状態
から、単相電源の供給を停止して、電動機を停止させる
とする。この場合、単相電源の供給が停止されることに
より、補助巻線に発生していた起電力は、直ぐに消滅す
るが、回転子は、それまでの慣性により暫く回転し続け
る。ここで、上記第２の平滑コンデンサの静電容量が比
較的に大きいとすると、切換制御手段は、この第２の平
滑コンデンサに残っている充電電圧により、暫くの間、
動作し続ける。従って、切換制御手段は、上記起電力が
消滅して所定の基準値よりも小さくなったことを受け
て、切換手段を第１の状態に切り換える切換制御信号を
生成する。これによって、主巻線と補助巻線とが、並列
に接続され、即ち主巻線と補助巻線とによる閉ループ回
路が形成される。このように、回転子が回転している状
態で、主巻線と補助巻線とによる閉ループ回路が形成さ
れると、この閉ループ回路内に逆起電力が発生して、回
転子に対して制動トルクが作用する。その結果、回転子
の回転数が急激に減少して、回転軸に対して機械的な衝
撃が加わるという不具合が生じる。For example, it is assumed that the motor is in a normal operation state (a pure single-phase operation state using only the main winding). In this state, the supply of the single-phase power is stopped to stop the motor. In this case, when the supply of the single-phase power supply is stopped, the electromotive force generated in the auxiliary winding disappears immediately, but the rotor continues to rotate for a while due to its inertia. Here, assuming that the capacitance of the second smoothing capacitor is relatively large, the switching control means uses the charging voltage remaining in the second smoothing capacitor for a while.
Keep working. Accordingly, the switching control means generates a switching control signal for switching the switching means to the first state in response to the fact that the electromotive force has disappeared and has become smaller than the predetermined reference value. Thereby, the main winding and the auxiliary winding are connected in parallel, that is, a closed loop circuit is formed by the main winding and the auxiliary winding. As described above, when a closed loop circuit is formed by the main winding and the auxiliary winding while the rotor is rotating, back electromotive force is generated in the closed loop circuit, and the rotor is braked. Torque acts. As a result, there occurs a problem that the rotational speed of the rotor is rapidly reduced and a mechanical impact is applied to the rotating shaft.

【００３８】そこで、本請求項５に記載の発明によれ
ば、上記第２の平滑コンデンサの静電容量を、切換制御
手段を安定動作させるのに必要な容量の最小値よりも僅
かに大きい値とすることにより、上記不具合を解消す
る。即ち、第２の平滑コンデンサの静電容量が小さい
と、単相電源の供給が停止された後の第２の平滑コンデ
ンサの充電電圧の消費時間、即ち切換制御手段の動作時
間が短くなる。このように、単相電源の供給停止後、直
ぐに切換制御手段の動作（機能）が停止するので、上記
閉ループ回路が形成されるのを防止でき、ひいては回転
軸に対する上記機械的な衝撃を防止できる。Therefore, according to the present invention, the capacitance of the second smoothing capacitor is set to a value slightly larger than the minimum value of the capacitance necessary for stably operating the switching control means. By doing so, the above problem is solved. In other words, when the capacitance of the second smoothing capacitor is small, the consumption time of the charging voltage of the second smoothing capacitor after the supply of the single-phase power is stopped, that is, the operation time of the switching control unit is shortened. As described above, since the operation (function) of the switching control unit is stopped immediately after the supply of the single-phase power is stopped, the formation of the closed loop circuit can be prevented, and the mechanical shock to the rotating shaft can be prevented. .

【００３９】請求項６に記載の発明は、請求項１、２、
３、４または５に記載の発明の電動機用始動装置におい
て、上記切換制御手段が、上記単相電源電圧の変動を捉
えてこの変動に応じて上記所定の基準値を変化させる基
準値調整手段を備えたものである。The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1, 2,
In the motor starter according to the invention described in 3, 4, or 5, the switching control means captures a change in the single-phase power supply voltage and changes the predetermined reference value in accordance with the change. It is provided.

【００４０】上述したように、補助巻線に誘起される起
電力は、主巻線に発生する磁気エネルギと回転子の回転
数との積に比例する。また、主巻線に発生する磁気エネ
ルギの大きさは、主巻線に流れる電流の大きさに比例
し、即ち単相電源電圧に比例する。従って、切換制御手
段において上記起電力の比較対象となる所定の基準値が
一定であるとすると、単相電源電圧が変動することによ
って、補助巻線を切り離すタイミングとなる所定の回転
数Ｎ0 が変わってくる。As described above, the electromotive force induced in the auxiliary winding is proportional to the product of the magnetic energy generated in the main winding and the rotation speed of the rotor. The magnitude of the magnetic energy generated in the main winding is proportional to the magnitude of the current flowing in the main winding, that is, proportional to the single-phase power supply voltage. Therefore, assuming that the predetermined reference value to be compared with the electromotive force in the switching control means is constant, a change in the single-phase power supply voltage causes a change in the predetermined rotation speed N 0 that is a timing for disconnecting the auxiliary winding. It will change.

【００４１】これに対して、本請求項６に記載の発明に
よれば、単相電源電圧の変動に応じて所定の基準値を変
化させる基準値調整手段を設けているので、単相電源電
圧が変動しても、常に（電源周波数に応じた）一定の回
転数Ｎ0 で補助巻線を切り離すことができる。On the other hand, according to the invention of claim 6, since the reference value adjusting means for changing the predetermined reference value according to the fluctuation of the single-phase power supply voltage is provided, the single-phase power supply voltage There also vary, always (corresponding to the power supply frequency) can be disconnected auxiliary winding at a constant rotational speed N 0.

【００４２】[0042]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の説明をする
前に、まず、本発明を導き出すに至った着目点につい
て、図２及び上述した図９を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing the embodiments of the present invention, first, points of interest that led to the invention will be described with reference to FIG. 2 and FIG. 9 described above.

【００４３】上述したように、本発明は、図９に示すよ
うな電動機１では、主巻線１１に単相電源ＶS を供給す
ることにより主巻線１１に発生する磁気エネルギが、回
転子１３を介して補助巻線１２に伝わり、これによっ
て、補助巻線１２に、上記磁気エネルギの大きさと回転
子の回転数Ｎとの積に比例する起電力が誘起されるとい
う点に着目したものである。この現象は、一般に知られ
ているフレミングの右手の法則に準ずるもので、即ち、
主巻線１１に発生する磁気エネルギの大きさ（磁束密
度）をＢとすると、補助巻線１２に誘起される起電力Ｖ
I は、次の数２によって表される。[0043] As described above, the present invention is, in the electric motor 1 as shown in FIG. 9, the magnetic energy generated in the main winding 11 by supplying single-phase power supply V S to the main winding 11, the rotor 13 that the electromotive force is induced in the auxiliary winding 12 in proportion to the product of the magnitude of the magnetic energy and the rotation speed N of the rotor. It is. This phenomenon follows the generally known Fleming's right-hand rule,
Assuming that the magnitude (magnetic flux density) of the magnetic energy generated in the main winding 11 is B, the electromotive force V induced in the auxiliary winding 12
I is represented by the following equation (2).

【００４４】[0044]

【数２】ＶI ∝Ｂ・Ｎ[Equation 2] V I ∝B · N

【００４５】この数２の関係を裏付けるデータが、図２
である。これは、上記図９の構成において、開閉スイッ
チ１０２を開放（ＯＦＦ）し、かつ図示しない遠心力型
スイッチを取り外した状態で、電動機１を手動により
（例えば、電動機１の回転軸にロープを巻き付けて、こ
れを一気に引っ張る等により）始動させたときの主巻線
１１の両端間の電圧ＶM 、補助巻線１２の両端間の電圧
ＶA 、及び回転子１３の回転数Ｎを、それぞれ横軸を時
間ｔ軸として表したグラフである。なお、この図２にお
ける上記各電圧ＶM 及びＶA は、それぞれ実効値を表
す。The data supporting the relationship of Equation 2 is shown in FIG.
It is. In the configuration shown in FIG. 9, the motor 1 is manually operated (for example, a rope is wound around the rotating shaft of the motor 1) with the open / close switch 102 opened (OFF) and a centrifugal force type switch (not shown) removed. The voltage V M across the main winding 11, the voltage V A across the auxiliary winding 12, and the rotational speed N of the rotor 13 at the time of starting (by pulling it all at once, for example) It is the graph which represented the axis | shaft as time t-axis. Each of the above voltages V M and V A in FIG. 2, each represents an effective value.

【００４６】同図に示すように、時間ｔ＝０において電
動機１に単相電源ＶS を供給すると、主巻線１１の両端
間の電圧ＶM は、直ぐにＶM ＝ＶS となり、これによっ
て主巻線１１に磁気エネルギが発生する。ただし、この
主巻線１１の磁界のみでは、始動トルクＴは発生しない
ので、回転子１３は回転しない。また、上記のように開
閉スイッチ１０２が開放されているので、補助巻線１２
の両端間の電圧ＶA は、ＶA ＝０である。[0046] As shown in the figure, when supplying a single-phase power supply V S to motor 1 at time t = 0, the voltage V M across the main winding 11 is immediately V M = V S becomes, thereby Magnetic energy is generated in the main winding 11. However, since the starting torque T is not generated only by the magnetic field of the main winding 11, the rotor 13 does not rotate. Further, since the open / close switch 102 is open as described above, the auxiliary winding 12
The voltage V A across the a V A = 0.

【００４７】ここで、時間ｔ＝ｔS において、電動機１
の回転軸（回転子１３）を上記のように手動回転させる
と、それ以降は、主巻線１１のみの純単相運転により回
転トルクが得られるので、回転子１３の回転数Ｎは、徐
々に加速されて、最終的に定格回転数ＮR 一定となる。
ところが、この図２のグラフによれば、上記回転子１３
の回転数Ｎが加速されるのに従って、補助巻線１２の両
端間の電圧ＶA も同様に上昇し、回転子１３の回転数Ｎ
がＮ＝ＮR 一定となった時点で、この補助巻線１２の両
端間の電圧ＶA も或る値一定となることが判る。これ
は、上記のように開閉スイッチ１０２が開放されている
ことを鑑みると、補助巻線１２に、上記数２の関係によ
る起電力ＶI が誘起されるものと推測できる。[0047] In this case, at time t = t S, the electric motor 1
When the rotating shaft (rotor 13) is manually rotated as described above, a rotating torque is obtained thereafter by pure single-phase operation of only the main winding 11, so that the rotating speed N of the rotor 13 gradually increases. And finally the rated rotation speed N R becomes constant.
However, according to the graph of FIG.
As the rotational speed N of the rotor 13 is accelerated, the voltage V A across the auxiliary winding 12 similarly increases, and the rotational speed N of the rotor 13 is increased.
There at the time point when N = N R constant, it can be seen that the voltage V A across the auxiliary winding 12 becomes a certain value constant. This, given that the opening and closing switch 102 as described above is open, the auxiliary winding 12, can be presumed that the electromotive force V I by the relationship in Formula 2 is induced.

【００４８】従って、主巻線１１に印加される単相電源
電圧ＶS が一定であり、これによって主巻線１１に発生
する磁気エネルギＢの大きさが一定であるとすると、上
記数２の関係から、補助巻線１２に誘起される起電力Ｖ
I を検出すれば、回転子１３の回転数Ｎを間接的に検出
できることになる。よって、この起電力ＶI を検出し
て、その大きさに応じて、単相電源ＶS と補助巻線１２
とを電気的に接続したり或いは切り離したりすれば、電
動機１の回転数Ｎに応じて、単相電源ＶS と補助巻線１
２とを接続したり或いは切り離したりするという所謂始
動装置本来の機能を実現できる。Therefore, assuming that the single-phase power supply voltage V S applied to the main winding 11 is constant and the magnitude of the magnetic energy B generated in the main winding 11 is constant, the above equation (2) is obtained. From the relationship, the electromotive force V induced in the auxiliary winding 12
If I is detected, the rotation speed N of the rotor 13 can be indirectly detected. Therefore, this electromotive force V I is detected, and the single-phase power supply V S and the auxiliary winding 12
Are electrically connected or disconnected from each other, the single-phase power supply V S and the auxiliary winding 1 are changed according to the rotation speed N of the electric motor 1.
The function of the so-called starting device, that is, connection or disconnection between the two, can be realized.

【００４９】これを実現するための実施の形態の一例
を、図１に示す。なお、この図１は、本発明に係る始動
装置を、上述した分相始動型誘導電動機１に応用する場
合の実施の形態を表す概略構成図で、同図に示すよう
に、本実施の形態は、上述した図９における開閉スイッ
チ１０２及び図示しない遠心力型スイッチに代えて、図
１に二点鎖線で囲む部分２を付加したものである。FIG. 1 shows an example of an embodiment for realizing this. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment in which a starting device according to the present invention is applied to the above-described phase-sequence starting type induction motor 1. As shown in FIG. Is obtained by adding a portion 2 surrounded by a two-dot chain line to FIG. 1 in place of the open / close switch 102 and the centrifugal force type switch (not shown) in FIG.

【００５０】即ち、本実施の形態においては、単相電源
ＶS と補助巻線１２との間に、これら両者間を電気的に
接続（導通）または切り離す（絶縁する）状態に、トラ
イアック（３極双方向３端子サイリスタ）２１を設けて
いる。なお、このトライアック２１が、特許請求の範囲
に記載の切換手段に対応する。That is, in the present embodiment, the triac (3) is connected between the single-phase power supply V S and the auxiliary winding 12 in a state of electrically connecting (conducting) or separating (insulating) the two. (Pole bidirectional three-terminal thyristor) 21 is provided. The triac 21 corresponds to the switching means described in the claims.

【００５１】そして、上述した補助巻線１２に誘起され
る起電力ＶI を検出するために、補助巻線１２の両端間
の交流電圧ＶA を電圧降下用の抵抗器２２を介して取り
出してこれを両波整流する整流回路２３と、この整流回
路の整流出力を平滑する平滑コンデンサ２４とを設けて
いる。なお、整流回路２３は、４つのダイオード２３ａ
乃至２３ｄの組み合わせから成るダイオードブリッジ回
路であって、この整流回路２３が、特許請求の範囲に記
載の第１の整流回路に対応する。そして、平滑コンデン
サ２４が、特許請求の範囲に記載の第１の平滑コンデン
サに対応し、これら整流回路２３と平滑コンデンサ２４
とによって整流平滑して得られる整流平滑出力が、第１
の整流平滑出力に対応する。Then, in order to detect the electromotive force V I induced in the auxiliary winding 12, the AC voltage VA between both ends of the auxiliary winding 12 is taken out via a voltage drop resistor 22. A rectifier circuit 23 for rectifying the two waves is provided, and a smoothing capacitor 24 for smoothing the rectified output of the rectifier circuit is provided. The rectifier circuit 23 includes four diodes 23a.
Rectifier circuit 23 corresponding to the first rectifier circuit described in the claims. The smoothing capacitor 24 corresponds to the first smoothing capacitor described in the claims, and the rectifier circuit 23 and the smoothing capacitor 24
The rectified and smoothed output obtained by rectifying and smoothing is
Rectified and smoothed output.

【００５２】更に、本実施の形態では、上記整流回路２
３及び平滑コンデンサ２４の整流平滑出力によりスイッ
チング動作するスイッチング回路２５と、このスイッチ
ング回路２５のスイッチング出力を反転させる反転回路
２６とを設けている。なお、これらの回路２５、２６
は、直流電源によって動作する直流駆動回路であって、
ここでは、単相電源電圧ＶS を抵抗器２７によって電圧
降下させた後、これをダイオード２８で半波整流し、更
にこの半波整流出力を平滑コンデンサ２９で平滑して得
た整流平滑出力を、上記各回路２５、２６の駆動用電源
としている。Further, in this embodiment, the rectifier circuit 2
3 and a switching circuit 25 that performs a switching operation by the rectified and smoothed output of the smoothing capacitor 24, and an inverting circuit 26 that inverts the switching output of the switching circuit 25. These circuits 25 and 26
Is a DC drive circuit operated by a DC power supply,
Here, after the single-phase power supply voltage V S is dropped by the resistor 27, it is half-wave rectified by the diode 28, and the half-wave rectified output is further smoothed by the smoothing capacitor 29 to obtain a rectified smoothed output. , And a drive power supply for the circuits 25 and 26.

【００５３】スイッチング回路２５は、ＮＰＮ型のトラ
ンジスタ２５１と２つの抵抗器２５２、２５３とから成
るもので、このうち、トランジスタ２５１のベース端子
に、上記整流回路２３及び平滑コンデンサ２４による整
流平滑出力が入力される。そして、このトランジスタ２
５１のコレクタ端子は、抵抗器２５２を介して、上記駆
動用電源の正極側、即ち平滑コンデンサ２９の正極端子
（或いはダイオード２８のカソード端子）に接続されて
おり、エミッタ端子は、抵抗器２５３を介して、上記駆
動用電源の負極側、即ち平滑コンデンサ２９の負極端子
に接続されている。The switching circuit 25 includes an NPN transistor 251 and two resistors 252 and 253. Of these, the rectified and smoothed output of the rectifying circuit 23 and the smoothing capacitor 24 is supplied to the base terminal of the transistor 251. Is entered. And this transistor 2
The collector terminal 51 is connected via a resistor 252 to the positive terminal of the driving power supply, that is, to the positive terminal of the smoothing capacitor 29 (or the cathode terminal of the diode 28), and the emitter terminal is connected to the resistor 253. The negative electrode of the driving power source, that is, the negative electrode terminal of the smoothing capacitor 29 is connected to the power supply through the negative electrode.

【００５４】一方、反転回路２６は、ＮＰＮ型のトラン
ジスタ２６１と抵抗器２６２、及び上記スイッチング回
路２５の構成要素でもある抵抗器２５３によって構成さ
れている。このうち、トランジスタ２６１のベース端子
は、上記スイッチング回路２５を構成するトランジスタ
２５１のコレクタ端子に接続されており、トランジスタ
２６１のエミッタ端子は、上記トランジスタ２５１のエ
ミッタ端子に接続され、即ち抵抗器２５３を介して上記
駆動用電源の負極側に接続されている。そして、このト
ランジスタ２６１のコレクタ端子は、抵抗器２６２を介
して、上記駆動用電源の正極側に接続されている。On the other hand, the inverting circuit 26 includes an NPN transistor 261 and a resistor 262, and a resistor 253 which is also a component of the switching circuit 25. Among them, the base terminal of the transistor 261 is connected to the collector terminal of the transistor 251 constituting the switching circuit 25, and the emitter terminal of the transistor 261 is connected to the emitter terminal of the transistor 251. The power supply for driving is connected to the negative side of the power supply. The collector terminal of the transistor 261 is connected via a resistor 262 to the positive electrode of the driving power supply.

【００５５】更に、この反転回路２６を構成するトラン
ジスタ２６１のコレクタ端子と抵抗器２６２との間に、
トランジスタ２６１がＯＮ状態にあるときに発光する状
態に、発光ダイオード３０ａを設けている（詳しくは、
トランジスタ２６１のコレクタ端子に、発光ダイオード
３０ａのカソード端子を接続し、抵抗器２６２の上記駆
動用電源の正極側に接続された側と反対側に、発光ダイ
オード３０ａのアノード端子を接続している）。この発
光ダイオード３０ａは、次に説明するフォトトライアッ
ク３０ｂと共に、フォトカプラ（photocoupler：光結合
素子）３０を構成するもので、この発光側の発光ダイオ
ード３０ａが発光することにより、受光側のフォトトラ
イアック３０ｂが導通する。なお、この構成によれば、
上記反転回路２６を構成する抵抗器２６２は、発光ダイ
オード３０ａの順方向電流を制御するための電流制御用
の抵抗としても機能する。Further, between the collector terminal of the transistor 261 constituting the inverting circuit 26 and the resistor 262,
The light emitting diode 30a is provided so as to emit light when the transistor 261 is in the ON state (for details,
The cathode terminal of the light emitting diode 30a is connected to the collector terminal of the transistor 261, and the anode terminal of the light emitting diode 30a is connected to the other side of the resistor 262 connected to the positive electrode side of the driving power supply. . The light emitting diode 30a forms a photocoupler (photocoupler) 30 together with a phototriac 30b described below. The light emitting diode 30a emits light, and the light receiving side phototriac 30b. Becomes conductive. According to this configuration,
The resistor 262 constituting the inverting circuit 26 also functions as a current controlling resistor for controlling the forward current of the light emitting diode 30a.

【００５６】そして、上記発光ダイオード３０ａと共に
フォトカプラ３０を構成するフォトトライアック３０ｂ
は、これがＯＮすることによって上述したトライアック
２１をＯＮするように、このトライアック２１のゲート
端子と単相電源ＶS との間に、電圧降下用の抵抗器３１
を介して設けられている。Then, a phototriac 30b constituting the photocoupler 30 together with the light emitting diode 30a
, This is to turn ON the triac 21 as described above by ON, between the gate terminal and the single-phase power source V S of the triac 21, the resistor for voltage drop 31
Is provided via

【００５７】この図１の構成において、例えば、今、電
動機１が停止している状態にあり、これから単相電源Ｖ
S を供給して（図示しない電源スイッチをＯＮして）電
動機１を始動させるとする。このときの電動機１の動作
（回転）、及び二点鎖線で囲まれた部分２の各回路動作
について、図３のグラフを参照して説明する。In the configuration shown in FIG. 1, for example, the motor 1 is in a stopped state, and the single-phase power supply V
Suppose that the motor 1 is started by supplying S (by turning on a power switch (not shown)). The operation (rotation) of the electric motor 1 at this time and each circuit operation of the portion 2 surrounded by the two-dot chain line will be described with reference to the graph of FIG.

【００５８】まず、単相電源ＶS の供給開始時点（ｔ＝
０）においては、回転子１３は、未だ回転しないので
（Ｎ＝０）、補助巻線１２には起電力ＶI は誘起されな
い（Ｖ I ＝０）。従って、この起電力ＶI を整流回路２
３及び平滑コンデンサ２４により整流平滑して得た整流
平滑出力によってスイッチング動作するスイッチング回
路２５（トランジスタ２５１）は、ＯＦＦ状態となる。
これにより、反転回路２６（トランジスタ２６１）がＯ
Ｎする→フォトカプラ３０の発光ダイオード３０ａが発
光する→フォトトライアック３０ｂがＯＮする→トライ
アック２１がＯＮする、という動作を経て、単相電源Ｖ
S と補助巻線１２とが電気的に接続され、始動トルクＴ
が発生する。First, the single-phase power supply VSSupply start point (t =
In (0), the rotor 13 does not rotate yet, so
(N = 0), the electromotive force VIIs not induced
I (V I= 0). Therefore, this electromotive force VIRectifier circuit 2
3 and rectification obtained by rectification and smoothing by the smoothing capacitor 24.
Switching circuit that performs switching operation with smoothed output
The path 25 (transistor 251) is turned off.
As a result, the inversion circuit 26 (transistor 261)
N → Light emitting diode 30a of photocoupler 30
Lights up → Photo Triac 30b turns on → Try
After the operation that the AC 21 is turned on, the single-phase power supply V
SAnd the auxiliary winding 12 are electrically connected, and the starting torque T
Occurs.

【００５９】上記始動トルクＴにより回転子１３が回転
して、その回転数Ｎが加速されると、これい伴って、補
助巻線１２に誘起される起電力ＶI も上昇する。そし
て、この起電力ＶI が、所定の電圧値Ｖ0 に達すると、
スイッチング回路２５がＯＮする。これにより、反転回
路２６がＯＦＦする→発光ダイオード３０ａが消灯する
→フォトトライアック３０ｂがＯＦＦする→トライアッ
ク２１がＯＦＦする、という動作を経て、単相電源ＶS
と補助巻線１２とが電気的に切り離される。When the rotor 13 is rotated by the starting torque T and its rotation speed N is accelerated, the electromotive force V I induced in the auxiliary winding 12 is increased accordingly. When the electromotive force V I reaches a predetermined voltage value V 0 ,
The switching circuit 25 turns on. Thus, the inversion circuit 26 is OFF → the light emitting diode 30a is turned off → phototriac 30b is OFF → triac 21 is OFF, through the operation of the single-phase power supply V S
And the auxiliary winding 12 are electrically disconnected.

【００６０】なお、これ以降は、主巻線１１のみの順単
相運転により、回転子１３の回転が加速されて、その回
転数Ｎが定格回転数ＮR に達した時点で、Ｎ＝ＮR 一定
となり、始動装置としての動作を終了する。また、この
回転子１３の回転数Ｎに応じて、上記起電力ＶI も、同
様に上昇し、或る値一定となる。なお、単相電源ＶSと
補助巻線１２とが切り離されることによって、単相電源
ＶS から補助巻線１２に流れる電流ｉA は、略零となる
（厳密には、トライアック２１の漏れ電流により、補助
巻線１２には若干の電流ｉA が流れる）。Thereafter, the rotation of the rotor 13 is accelerated by the normal single-phase operation of only the main winding 11, and when the rotation speed N reaches the rated rotation speed N R , N = N R becomes constant, and the operation as the starting device ends. In addition, the electromotive force V I also increases in accordance with the rotation speed N of the rotor 13 and becomes constant at a certain value. When the single-phase power supply V S and the auxiliary winding 12 are disconnected, the current i A flowing from the single-phase power supply V S to the auxiliary winding 12 becomes substantially zero (strictly speaking, the leakage current of the triac 21). As a result, a slight current i A flows through the auxiliary winding 12).

【００６１】ここで、時間ｔ＝ｔE において、単相電源
ＶS の供給を停止する（図示しない電源スイッチをＯＦ
Ｆする）と、主巻線１１の両端間の電圧ＶM がＶM ＝０
となるの。従って、補助巻線１２の起電力ＶI も消滅す
る。ただし、回転子１３は、それまでの慣性により回転
し続けるので、回転数Ｎは、徐々に減少する。At time t = t E , the supply of the single-phase power supply V S is stopped (the power switch (not shown) is turned off).
And F is), the voltage V M V M = 0 across the main winding 11
It becomes Therefore, the electromotive force V I of the auxiliary winding 12 also disappears. However, since the rotor 13 continues to rotate due to the inertia up to that time, the rotation speed N gradually decreases.

【００６２】なお、本実施の形態におけるスイッチング
回路２５と反転回路２６、及びフォトカプラ３０（抵抗
器３１を含む）によって構成される部分が、特許請求の
範囲に記載の切換制御手段に対応する。そして、フォト
カプラ３０の受光側であるフォトトライアック３０ｂの
ＯＮ／ＯＦＦ動作により、トライアック２１のゲート端
子に入力される信号が、特許請求の範囲に記載の切換制
御信号に対応する。The portion constituted by the switching circuit 25, the inverting circuit 26, and the photocoupler 30 (including the resistor 31) in this embodiment corresponds to the switching control means described in the claims. The signal input to the gate terminal of the triac 21 by the ON / OFF operation of the phototriac 30b on the light receiving side of the photocoupler 30 corresponds to the switching control signal described in the claims.

【００６３】また、ここで言う上記所定の電圧値Ｖ0 と
は、回転子１３の回転数Ｎが、補助巻線１２を切り離す
のに適した回転数Ｎ0 に達したときに、補助巻線１２に
誘起される起電力ＶI と略等価な電圧値、のことを言
う。そして、この所定の電圧値Ｖ0 が、特許請求の範囲
に記載の所定の基準値に対応する。なお、このスイッチ
ング回路２５をＯＮさせるための電圧値Ｖ0 は、補助巻
線１２の一端とトランジスタ２５１のベース端子との間
に直列に設けた電圧降下用の抵抗器２２によって調整す
ることができ、即ち、この抵抗器２２の抵抗値を変える
ことにより、補助巻線１２を切り離す回転数Ｎ0 を調整
できる。本実施の形態では、この回転数Ｎ 0 を、電動機
１の定格回転数ＮR の８０％としている。Further, the predetermined voltage value V0When
Indicates that the rotation speed N of the rotor 13 separates the auxiliary winding 12
Rotation speed N suitable for0Is reached, the auxiliary winding 12
Induced electromotive force VIVoltage value approximately equivalent to
U. Then, the predetermined voltage value V0Is the claim
Corresponds to the predetermined reference value described in. Note that this switch
Value V for turning on the switching circuit 250Is an auxiliary winding
Between one end of line 12 and the base terminal of transistor 251
Is adjusted by the voltage drop resistor 22 provided in series with
That is, the resistance value of the resistor 22 can be changed.
Thus, the rotation speed N at which the auxiliary winding 12 is separated0Adjust
it can. In the present embodiment, the rotational speed N 0The electric motor
Rated speed N of 1R80% of that.

【００６４】更に、本実施の形態においては、主巻線１
１に発生する磁気エネルギの大きさＢが、主巻線１１に
流れる電流ｉM の大きさに比例し、この電流ｉM は、電
源周波数ｆの逆数（即ち１／ｆ）に比例するという点に
も着目している。Further, in the present embodiment, the main winding 1
1 is proportional to the magnitude of the current i M flowing through the main winding 11, and this current i M is proportional to the reciprocal (ie, 1 / f) of the power supply frequency f. We are also paying attention.

【００６５】即ち、この着目点によれば、主巻線１１に
発生する磁気エネルギＢは、電源周波数ｆの逆数に比例
し、これと同様に、上述した数２の関係から、補助巻線
１３に誘起される起電力ＶI も、電源周波数ｆの逆数
（１／ｆ）に比例する。従って、例えば、単相電源電圧
ＶS が一定であって、電源周波数ｆのみ異なる条件の下
で電動機１を始動させた場合、電源周波数ｆが低いほ
ど、この電源周波数ｆに比例する低い回転数Ｎ0 におい
て、上記起電力ＶI が上述した所定の電圧値Ｖ0 に到達
して、単相電源ＶS と補助巻線１２とが切り離される。
一方、電源周波数ｆが高いほど、この電源周波数ｆに比
例する高い回転数Ｎ0 で、起電力ＶI が上記電圧値Ｖ0
に到達して、単相電源ＶS と補助巻線１２とが切り離さ
れる。That is, according to this point of interest, the magnetic energy B generated in the main winding 11 is proportional to the reciprocal of the power supply frequency f. electromotive force V I induced also proportional to the inverse of the power supply frequency f (1 / f). Thus, for example, a single-phase supply voltage V S is constant, if under only different conditions power source frequency f was started the motor 1, as the power supply frequency f is low, a low rotational speed that is proportional to the power supply frequency f At N 0 , the electromotive force V I reaches the above-mentioned predetermined voltage value V 0 , and the single-phase power supply V S and the auxiliary winding 12 are disconnected.
On the other hand, as the power supply frequency f is high, a high rotational speed N 0 in proportion to the power supply frequency f, the electromotive force V I is the voltage value V 0
, The single-phase power supply V S and the auxiliary winding 12 are disconnected.

【００６６】よって、上述した数１から、電動機１の定
格回転数ＮR と電源周波数ｆとが比例関係にあるという
ことを鑑みると、本実施の形態によれば、電源周波数ｆ
が変わっても、即ち電動機１の定格回転数ＮR が変わっ
ても、この定格回転数ＮR と上記回転数Ｎ0 との比（Ｎ
0 ／ＮR ）は、変わらない。従って、上述した抵抗器２
２によって或る電源周波数ｆにおける上記回転数Ｎ0 を
一度調整しておきさえすれば、それ以降は、電源周波数
ｆが変わっても、上記抵抗器２２による調整作業を行う
ことなく、常に、電源周波数ｆに応じた回転数Ｎ0 で単
相電源ＶS と補助巻線１２とを切り離すことができる。Therefore, in consideration of the fact that the rated rotational speed N R of the electric motor 1 and the power supply frequency f are in a proportional relationship from the above equation 1, according to the present embodiment, the power supply frequency f
Is changed, that is, even if the rated rotation speed N R of the electric motor 1 is changed, the ratio (N N) between the rated rotation speed N R and the rotation speed N 0 is changed.
0 / N R ) does not change. Therefore, the above-described resistor 2
2, once the rotation speed N 0 at a certain power supply frequency f has been adjusted once, the power supply frequency is always changed without the adjustment work by the resistor 22 even if the power supply frequency f changes. The single-phase power supply V S and the auxiliary winding 12 can be separated at the rotation speed N 0 according to the frequency f.

【００６７】このことを証明するデータを、図４のグラ
フに示す。これは、図１の構成において、電源周波数ｆ
がｆ＝６０Ｈｚのとき、即ち電動機１の定格回転数ＮR
がＮ R ＝３６００ｒｐｍであるときに、上記回転数Ｎ0
がＮ0≒２８８０ｒｐｍ（∵Ｎ0 ＝０．８・ＮR ）とな
るように抵抗器２２を調整し、これを、電源周波数ｆが
ｆ＝６０Ｈｚ、及びｆ＝５０Ｈｚというそれぞれ異なる
環境の下で始動させたときの、電動機１の回転数Ｎに対
する主巻線１１の電流ｉM 、及びトルクＴの特性を表し
たグラフである。なお、同図において、実線で表すグラ
フが、電源周波数ｆがｆ＝６０Ｈｚのときのもので、点
線で表すグラフが、電源周波数ｆがｆ＝５０Ｈｚのとき
のものである。また、グラフの横軸に表す回転数Ｎにお
いて、電流ｉM 及びトルクＴの各曲線が共に急激に変化
する部分が、上記回転数Ｎ0 に相当する。The data for proving this is shown in FIG.
Shown in the figure. This corresponds to the power supply frequency f
Is f = 60 Hz, that is, the rated rotation speed N of the electric motor 1R
Is N R= 3600 rpm, the rotation speed N0
Is N0≒ 2880 rpm (∵N0= 0.8 · NR) And
The resistor 22 is adjusted so that the power supply frequency f
f = 60Hz and f = 50Hz are different
When the motor 1 is started in an environment,
Current i of the main winding 11M, And the characteristics of torque T
FIG. Note that, in FIG.
Is the case where the power supply frequency f is f = 60 Hz.
The graph shown by the line is when the power supply frequency f is 50 Hz.
belongs to. In addition, the rotation speed N shown on the horizontal axis of the graph
And the current iMAnd torque T curves change rapidly
Is the rotation speed N0Is equivalent to

【００６８】同図によれば、電源周波数ｆ、即ち電動機
１の定格回転数ＮR に応じて、この定格回転数ＮR に略
比例した回転数Ｎ0 で、単相電源ＶS と補助巻線１２と
が切り離されることが判る。なお、本実施の形態では、
電源周波数ｆがｆ＝５０Ｈｚ（即ち電動機１の定格回転
数ＮR がＮR ＝３０００ｒｐｍ）のとき、上記回転数Ｎ
0 は、定格回転数ＮR の略８０％、即ちＮ0≒２４００
ｒｐｍとなった。According to the figure, according to the power supply frequency f, that is, the rated rotation speed N R of the electric motor 1, the single-phase power supply V S and the auxiliary winding are rotated at a rotation speed N 0 substantially proportional to the rated rotation speed N R. It can be seen that line 12 is disconnected. In the present embodiment,
When the power supply frequency f is f = 50 Hz (that is, the rated rotation speed N R of the electric motor 1 is N R = 3000 rpm), the rotation speed N
0 is approximately 80% of the rated rotation speed N R , that is, N 0 ≒ 2400
rpm.

【００６９】ところで、本実施の形態では、上述したよ
うに、補助巻線１２の両端間の電圧ＶA から上記起電力
ＶI を取り出し、この起電力ＶI の大きさに応じて、単
相電源ＶS と補助巻線１２とを接続または切り離してい
る。ところが、単相電源ＶSと補助巻線１２とが接続さ
れると、補助巻線１２の両端には、単相電源ＶS と上記
起電力ＶI との両方が同時に重畳された状態で現れるの
で、この状態から起電力ＶI のみを検出するには、これ
ら単相電源ＶS と起電力ＶI とを分離する必要がある。
そこで、本実施の形態においては、上述したように、補
助巻線１２の両端間の電圧ＶA を（抵抗器２２を介し
て）取り出し、これを整流回路２３及び平滑コンデンサ
２４で整流平滑することによって、上記起電力ＶI を検
出する。この点について、以下に、図５及び図６を参照
して説明する。By the way, in this embodiment, as described above, the voltage V A across the auxiliary winding 12 is taken out the electromotive force V I, according to the magnitude of the electromotive force V I, single-phase The power supply V S and the auxiliary winding 12 are connected or disconnected. However, when a single-phase power supply V S and the auxiliary winding 12 are connected to both ends of the auxiliary winding 12, appears in a state where both the single-phase power V S and the electromotive force V I is superimposed at the same time since, in order to detect only the electromotive force V I from this state, it is necessary to separate these single-phase power supply V S and the electromotive force V I.
Therefore, in the present embodiment, as described above, the voltage VA between both ends of the auxiliary winding 12 is extracted (via the resistor 22), and the voltage VA is rectified and smoothed by the rectifier circuit 23 and the smoothing capacitor 24. by detecting the electromotive force V I. This will be described below with reference to FIGS.

【００７０】例えば、今、電動機１が停止している状態
にあり、これから単相電源ＶS を供給して電動機１を始
動させるとする。この場合、単相電源ＶS を供給し始め
る最初の時点では、回転子は未だ停止した状態にあるた
め、補助巻線１２には起電力ＶS は誘起されない。従っ
て、スイッチング回路２５がＯＦＦする→反転回路２６
がＯＮする→発光ダイオード３０ａが発光する→フォト
トライアック３０ｂがＯＮする→トライアック２１がＯ
Ｎする、という動作を経て、単相電源ＶS と補助巻線１
２とが電気的に接続され、補助巻線１２に単相電源ＶS
が供給される。[0070] For example, now, in a state where the motor 1 is stopped, and to start the motor 1 by supplying single-phase power V S now. In this case, the first time point to start supplying the single-phase power supply V S, the rotor due to the state yet stopped, the electromotive force V S is the auxiliary winding 12 is not induced. Therefore, the switching circuit 25 is turned off → the inversion circuit 26
Turns on → the light emitting diode 30a emits light → the photo triac 30b turns on → the triac 21 turns on
N, the single-phase power supply V S and the auxiliary winding 1
2 is electrically connected to the auxiliary winding 12 and the single-phase power supply V S
Is supplied.

【００７１】ところが、上記のように単相電源ＶS と補
助巻線１２とが接続されることによって、補助巻線１２
の両端間の電圧ＶA が、単相電源電圧ＶS まで急激に上
昇し、これによって、上記整流回路２３及び平滑コンデ
ンサ２４による整流平滑出力も上昇する。そして、この
整流平滑出力が、スイッチング回路２５（トランジスタ
２５１）をＯＮさせるのに必要な電圧値まで上昇する
と、このスイッチング回路２５は、回転子１３の回転数
Ｎが補助巻線１２を切り離すのに適した回転数Ｎ 0 にま
で加速されたものと所謂誤認識して、ＯＮする。これに
より、反転回路２６がＯＦＦする→発光ダイオード３０
ａが消灯する→フォトトライアック３０ｂがＯＦＦする
→トライアック２１がＯＦＦする、という動作を経て、
単相電源Ｖ S と補助巻線１２とが電気的に切り離され
る。However, as described above, the single-phase power supply VSAnd supplement
The auxiliary winding 12 is connected to the auxiliary winding 12
Voltage between both ends ofAIs the single-phase power supply voltage VSUp sharply
As a result, the rectifier circuit 23 and the smoothing capacitor
The rectified and smoothed output by the sensor 24 also increases. And this
The rectified and smoothed output is supplied to the switching circuit 25 (transistor
251) rises to the voltage value required to turn on
And the switching circuit 25 determines the rotation speed of the rotor 13.
N is the rotational speed N suitable for separating the auxiliary winding 12 0Nima
It turns on, so-called erroneous recognition that it has been accelerated. to this
The inversion circuit 26 is turned off → the light emitting diode 30
“a” goes off → Phototriac 30b turns off
→ Through the operation of turning off the triac 21,
Single-phase power supply V SAnd the auxiliary winding 12 are electrically separated.
You.

【００７２】そして、単相電源ＶS と補助巻線１２とが
切り離されると、今度は、補助巻線１２の両端間の電圧
ＶA が急激に降下して、これに伴って、整流回路２３及
び平滑コンデンサ２４による整流平滑出力も降下する。
そして、この整流平滑出力が、スイッチング回路２５を
ＯＮさせるのに必要な電圧値を下回ると、このスイッチ
ング回路２５は、再度ＯＦＦする。これにより、再度、
反転回路２６がＯＮする→発光ダイオード３０ａが発光
する→フォトトライアック３０ｂがＯＮする→トライア
ック２１がＯＮする、という動作を経て、単相電源ＶS
と補助巻線１２とが電気的に接続され、上記動作を繰り
返す。Then, when the single-phase power supply V S and the auxiliary winding 12 are disconnected, the voltage VA across the both ends of the auxiliary winding 12 sharply drops, and accordingly, the rectifier circuit 23 Also, the rectified and smoothed output by the smoothing capacitor 24 drops.
When the rectified and smoothed output falls below a voltage value required to turn on the switching circuit 25, the switching circuit 25 is turned off again. With this,
After the operation of the inverting circuit 26 being turned on → the light emitting diode 30a emitting light → the photo triac 30b being turned on → the triac 21 being turned on, the single-phase power supply V S
And the auxiliary winding 12 are electrically connected, and the above operation is repeated.

【００７３】このように、単相電源ＶS と補助巻線１２
との接続／非接続（絶縁）状態が切り換わると、その切
り換わりの時点において、補助巻線１２の両端間に現れ
る電圧ＶA は急激に変化する。しかし、この電圧ＶA を
整流回路２３及び平滑コンデンサ２４によって整流平滑
して得た整流平滑出力、即ちスイッチング回路２５を構
成するトランジスタ２５１のベース端子に入力されるベ
ース電圧ＶB は、図５に示すように、上記平滑コンデン
サ２４の充放電作用により、この平滑コンデンサ２４の
静電容量に応じた時間ｔC 及びｔD を掛けて過渡的に変
化する。なお、同図において、時間ｔC にあるときは、
単相電源ＶS と補助巻線１２とは接続状態にあり、よっ
て平滑コンデンサ２４は充電状態にある。一方、時間ｔ
D においては、単相電源ＶS と単相電源１２とは切り離
された状態にあり、よって、平滑コンデンサ２４は放電
状態にある。そして、この平滑コンデンサ２４の充放電
作用により、スイッチング回路２５は、上記単相電源Ｖ
S と補助巻線１２との接続／非接続状態の切り換わり時
点から、上記時間ｔC 及びｔD と略等価な時間だけ遅れ
てＯＮ／ＯＦＦ動作し、即ち上記時間ｔC 及びｔD と略
等価な時間間隔でＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返す。As described above, the single-phase power supply V S and the auxiliary winding 12
When the connection / disconnection (insulation) state is switched, the voltage VA appearing across the auxiliary winding 12 changes rapidly at the time of the switch. However, rectified and smoothed output obtained by rectifying and smoothing by the voltage V A rectifier circuit 23 and a smoothing capacitor 24, i.e. the base voltage V B which is input to the base terminal of the transistor 251 constituting the switching circuit 25 in FIG. 5 As shown, due to the charging / discharging action of the smoothing capacitor 24, it changes transiently by multiplying the times t C and t D according to the capacitance of the smoothing capacitor 24. In the figure, when in the time t C is,
The single-phase power supply V S and the auxiliary winding 12 are in a connected state, and thus the smoothing capacitor 24 is in a charged state. On the other hand, time t
In D, in a state in which separate from the single-phase power V S and the single-phase power source 12, thus, the smoothing capacitor 24 is in a discharged state. The charging and discharging action of the smoothing capacitor 24 causes the switching circuit 25 to
The ON / OFF operation is performed with a delay substantially equivalent to the times t C and t D from the switching point of the connection / disconnection state between S and the auxiliary winding 12, that is, substantially equal to the times t C and t D. The ON / OFF operation is repeated at equivalent time intervals.

【００７４】なお、スイッチング回路２５がＯＦＦされ
ているときは、上記のように単相電源ＶS と補助巻線１
２とが接続されるので、主巻線１１と補助巻線１２との
各磁界により回転磁界が作られ、始動トルクＴが発生す
る。一方、スイッチング回路がＯＮされているときに
は、単相電源ＶS と補助巻線１２とが切り離された状態
にあるので、補助巻線１２には、単相電源ＶS は現れ
ず、上記起電力ＶI のみが現れ、即ち、単相電源ＶS と
起電力ＶI とが分離された状態となる。When the switching circuit 25 is turned off, the single-phase power supply V S and the auxiliary winding 1 are switched as described above.
2 is connected, a rotating magnetic field is generated by the respective magnetic fields of the main winding 11 and the auxiliary winding 12, and a starting torque T is generated. On the other hand, when the switching circuit is turned ON, since the state of the single-phase power V S and the auxiliary winding 12 is disconnected, the auxiliary winding 12, single-phase power supply V S does not appear, the electromotive force Only V I appears, that is, the single-phase power supply V S and the electromotive force V I are separated.

【００７５】このように、本実施の形態によれば、単相
電源ＶS と補助巻線１２とを接続して始動トルクＴを発
生させるための期間ｔC と、単相電源ＶS と上記起電力
ＶIとを分離して起電力ＶI のみを検出するための期間
ｔD とが、それぞれ上記平滑コンデンサ２４の静電容量
に応じた時間だけ交互に形成される。これは、上記各期
間ｔC 及びｔD を、所謂一種の時分割多重化したのと略
等価な状態と言える。そして、これら各期間ｔC 及びｔ
D が交互に形成される毎に、電動機１の始動トルクＴが
増大して、回転子１３が加速され、これによって、図５
に点線で示すように、上記起電力ＶI が増大する。そし
て、回転子１３の回転数Ｎが上述した所定の回転数Ｎ0
に到達し、これによって、期間ｔC 及びｔD のいずれに
おいても、上記起電力ＶI が上述した所定の電圧値Ｖ0
以上になると、スイッチング回路２５は、例えば電源ス
イッチをＯＦＦしない限り、ＯＮ状態を維持する。これ
により、電動機１は、主巻線１１のみの純単相運転とな
り、始動装置としての動作が終了する。As described above, according to the present embodiment, the period t C for connecting the single-phase power supply V S and the auxiliary winding 12 to generate the starting torque T, the single-phase power supply V S , and duration t D for detecting only electromotive force V I by separating the electromotive force V I is formed alternately by time corresponding to the respective electrostatic capacity of the smoothing capacitor 24. This can be said to be a state substantially equivalent to a so-called type of time-division multiplexing of the periods t C and t D. Then, each of these periods t C and t C
Each time D is alternately formed, the starting torque T of the electric motor 1 increases, and the rotor 13 is accelerated.
As shown by the dotted line in the above electromotive force V I increases. Then, the rotation speed N of the rotor 13 is equal to the predetermined rotation speed N 0 described above.
Reached, whereby the period t in any of the C and t D, the predetermined voltage value V 0 which the electromotive force V I is above
As described above, the switching circuit 25 maintains the ON state unless the power switch is turned OFF, for example. Thereby, the electric motor 1 becomes a pure single-phase operation with only the main winding 11, and the operation as the starting device ends.

【００７６】ただし、上記のように、電動機１の始動時
において、スイッチ回路２５がＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り
返し、これによって電動機１に始動トルクＴを発生させ
る期間ｔC とそうでない期間（回転子１３が慣性で回転
している期間）ｔD とが繰り返されて間欠運転状態にな
ると、回転子１３の回転が不安定となり、回転軸に機械
的な衝撃が加わることになる。そして、この衝撃は、上
記各期間ｔC 及びｔDの繰り返し周期（間欠周期）が長
くなるほど大きくなる。However, as described above, when the motor 1 is started, the switch circuit 25 repeats the ON / OFF operation, whereby the period t C during which the motor 1 generates the starting torque T and the period t C during which the starting torque T is not generated (the rotor 13 There becomes intermittent operating conditions are repeated and duration) t D which is rotating by inertia, the rotation of the rotor 13 becomes unstable, so that the applied mechanical impact to the rotation axis. This impact increases as the repetition period (intermittent period) of each of the periods t C and t D increases.

【００７７】そこで、本実施の形態においては、平滑コ
ンデンサ２４と共に、上記スイッチング回路２５をＯＮ
／ＯＦＦさせるための整流平滑出力を生成する整流回路
２３を、上述したように、４つのダイオード２３ａ乃至
２３ｄから成るダイオードブリッジ回路（両波整流回
路）により構成している。この構成によれば、例えば上
記整流回路２３を半波整流回路で形成する場合よりも、
平滑コンデンサ２４への充電期間ｔC を短くでき、その
分、上記各期間ｔC 及びｔD の繰り返し周期が短くな
る。よって、始動時における回転子１３の回転を安定さ
せることができ、回転軸１３への機械的な衝撃を抑制で
きる。Therefore, in the present embodiment, the switching circuit 25 is turned on together with the smoothing capacitor 24.
As described above, the rectifier circuit 23 that generates a rectified and smoothed output for turning on / off is configured by a diode bridge circuit (double-wave rectifier circuit) including four diodes 23a to 23d. According to this configuration, for example, compared to the case where the rectifier circuit 23 is formed by a half-wave rectifier circuit,
The charging period t C for the smoothing capacitor 24 can be shortened, and the repetition period of each of the periods t C and t D is shortened accordingly. Therefore, rotation of the rotor 13 at the time of starting can be stabilized, and mechanical impact on the rotating shaft 13 can be suppressed.

【００７８】更に、本実施の形態では、上記平滑コンデ
ンサ２４として、比較的に静電容量の小さいものを用い
ることによって、図６に誇張して示すように、上記各期
間ｔ C 及びｔD の繰り返し周期を、より短くしている。
従って、始動時における回転子１３の回転が更に安定
し、回転軸１３への機械的な衝撃を更に抑制できる。Further, in the present embodiment, the smoothing condition
The sensor 24 has a relatively small capacitance.
As a result, each of the above periods is exaggerated as shown in FIG.
Interval t CAnd tDIs made shorter.
Therefore, the rotation of the rotor 13 at the time of starting is more stable.
However, mechanical impact on the rotating shaft 13 can be further suppressed.

【００７９】なお、本実施の形態においては、実験によ
り、上記平滑コンデンサ２４として、単相電源ＶS の略
１周期に相当する充電期間ｔC （即ち、ｔC≒１／ｆ）
で、この平滑コンデンサ２４自体が略満充電状態となる
程度の、例えば１乃至３μＦ程度のものを用いたとき
に、電動機１の始動が最も安定するという結果が得られ
た。In the present embodiment, it has been experimentally determined that the smoothing capacitor 24 has a charging period t C (ie, t C ≒ 1 / f) corresponding to substantially one cycle of the single-phase power supply V S.
Thus, when the smoothing capacitor 24 itself was used in a state of being substantially fully charged, for example, about 1 to 3 μF, the result that the starting of the electric motor 1 was most stable was obtained.

【００８０】また、本実施の形態では、ダイオード２８
と共に、スイッチング回路２５及び反転回路２６用の駆
動電源を生成するための平滑コンデンサ２９として、例
えば１μＦ程度の静電容量の小さいものを用いている。
このような平滑コンデンサ２９の用途においては、通
常、例えば１０μＦ以上の静電容量の大きいコンデンサ
を使用して、極力リプルを抑え、これによって上記各回
路２５及び２６の動作を安定させるというのが、回路設
計上の一般的な考え方である。しかし、この平滑コンデ
ンサ２９の容量をあまり大きくし過ぎると、電動機１を
停止させる際に、次のような不具合が生じる。In the present embodiment, the diode 28
At the same time, as the smoothing capacitor 29 for generating a drive power supply for the switching circuit 25 and the inverting circuit 26, a capacitor having a small capacitance of, for example, about 1 μF is used.
In such an application of the smoothing capacitor 29, normally, a capacitor having a large capacitance of, for example, 10 μF or more is used to suppress the ripple as much as possible, thereby stabilizing the operation of each of the circuits 25 and 26. This is a general concept in circuit design. However, if the capacity of the smoothing capacitor 29 is too large, the following problem occurs when the motor 1 is stopped.

【００８１】例えば、今、電動機１が主巻線１１のみの
順単相運転により、定格回転数ＮRで回転している状態
にあるとする。ここで、図７に示すように、時間ｔ＝ｔ
E において電源スイッチをＯＦＦすると、これにより、
主巻線１１の両端間の電圧Ｖ M 及び補助巻線１１の両端
間の電圧ＶA （起電力ＶI ）が、直ぐに消滅する。ただ
し、回転子１３は、それまでの慣性により暫く回転し続
ける。ところが、上記平滑コンデンサ２９の容量が大き
いと、この平滑コンデンサ２９に残っている充電電圧に
より、上記スイッチング回路２５及び切換回路２６は、
暫くの間、動作し続ける。そして、スイッチング回路２
５は、上記補助巻線１１の両端間の電圧ＶA が消滅した
ことを受けてＯＦＦし、これによって、反転回路２６が
ＯＮする→発光ダイオード３０ａが発光する→フォトト
ライアック３０ｂがＯＮする→トライアック２１がＯＮ
する、という動作を経て、主巻線１１と補助巻線１２と
による閉ループ回路が形成される。For example, now, the motor 1 has only the main winding 11.
Rated rotation speed N by normal single-phase operationRRotating with
Let's say Here, as shown in FIG.
EWhen the power switch is turned off at
Voltage V across main winding 11 MAnd both ends of the auxiliary winding 11
Voltage V betweenA(Electromotive force VI) Disappears immediately. However
However, the rotor 13 continues to rotate for a while due to its inertia.
I can. However, the capacity of the smoothing capacitor 29 is large.
The charging voltage remaining in the smoothing capacitor 29
Thus, the switching circuit 25 and the switching circuit 26
It keeps working for a while. And the switching circuit 2
5 is a voltage V across the auxiliary winding 11AHas disappeared
In response to this, it is turned off, which causes the inverting circuit 26
ON → Light emitting diode 30a emits light → Photo
Riac 30b turns on → Triac 21 turns on
The main winding 11 and the auxiliary winding 12
To form a closed loop circuit.

【００８２】このように、回転子１３が回転している状
態で、主巻線１１と補助巻線１２とによる閉ループ回路
が形成されると、上記電源スイッチをＯＦＦした直後の
時間ｔ＝ｔB において、この閉ループ回路内に逆起電力
が発生し、これによって回転子１３に対して制動トルク
が作用する。その結果、回転子１３の回転数Ｎが急激に
減少し、回転軸に対して非常に大きい機械的な衝撃が加
わるという不具合が発生する。As described above, if a closed loop circuit is formed by the main winding 11 and the auxiliary winding 12 while the rotor 13 is rotating, the time t = t B immediately after the power switch is turned off. , A back electromotive force is generated in the closed loop circuit, whereby a braking torque acts on the rotor 13. As a result, the rotational speed N of the rotor 13 suddenly decreases, and an extremely large mechanical impact is applied to the rotating shaft.

【００８３】そこで、本実施の形態においては、上記平
滑コンデンサ２９の容量を小さくすることによって、電
源スイッチをＯＦＦした後に、スイッチング回路２５及
び反転回路２６が動作する時間を極力短縮し、上記不具
合の発生を防止している。なお、上記平滑コンデンサ２
９の静電容量を小さくし過ぎると、スイッチング回路２
５及び反転回路２６の動作が不安定となるので、上記平
滑コンデンサ２９の静電容量は、少なくとも上記各回路
２５及び２６を安定動作させるのに必要な容量よりも僅
かに大きい値とする。Therefore, in the present embodiment, by reducing the capacity of the smoothing capacitor 29, the time during which the switching circuit 25 and the inverting circuit 26 operate after the power switch is turned off is reduced as much as possible. The occurrence is prevented. The smoothing capacitor 2
9, the switching circuit 2
5 and the operation of the inverting circuit 26 become unstable, so that the capacitance of the smoothing capacitor 29 is set to a value slightly larger than at least the capacitance necessary for stably operating the circuits 25 and 26.

【００８４】また、本実施の形態においては、補助巻線
１２に誘起される起電力ＶI を捉えることによって、回
転子１３の回転数Ｎを検出しているが、上述したよう
に、上記起電力ＶI は単相電源電圧ＶS に比例するの
で、単相電源ＶS が変化すると、これに応じて上記起電
力ＶI も変化する。従って、単純に、この起電力ＶI の
大きさに応じて、単相電源ＶS と補助巻線１２とを切り
離すような回路構成では、単相電源電圧ＶS が変動した
とき、これに伴って単相電源ＶS と補助巻線１２とを切
り離す回転数Ｎ0 も変わってしまう。In the present embodiment, the number of revolutions N of the rotor 13 is detected by capturing the electromotive force V I induced in the auxiliary winding 12, but as described above, since the power V I is proportional to the single-phase power supply voltage V S, when the single-phase power supply V S is varied, also varied the electromotive force V I accordingly. Thus, simply, according to the magnitude of the electromotive force V I, in the circuit configuration as disconnecting a single-phase power V S and the auxiliary winding 12, when the single-phase power supply voltage V S is varied, along with this As a result, the rotation speed N 0 for separating the single-phase power supply V S from the auxiliary winding 12 also changes.

【００８５】これに対して、本実施の形態でば、スイッ
チング回路２５を構成するトランジスタ２５１のエミッ
タ端子と、このスイッチング回路２５の基準電位（ＧＮ
Ｄレベル）となる平滑コンデンサ２９の負極端子との間
に、抵抗器２５３を直列に設けることにより、上記不具
合を防止している。即ち、スイッチング回路２５のＯＮ
／ＯＦＦ動作は、トランジスタ２５１のベース−エミッ
タ間の電圧ＶBEによって決まるが、上記のように抵抗器
２５３を設けることにより、このベース−エミッタ間の
電圧ＶBEは、次の数３で表される。On the other hand, in the present embodiment, the emitter terminal of the transistor 251 constituting the switching circuit 25 and the reference potential (GN
The above problem is prevented by providing a resistor 253 in series between the negative terminal of the smoothing capacitor 29 which becomes D level). That is, the switching circuit 25 is turned on.
The / OFF operation is determined by the base-emitter voltage V BE of the transistor 251. By providing the resistor 253 as described above, the base-emitter voltage V BE is expressed by the following equation (3). You.

【００８６】[0086]

【数３】ＶBE＝ＶB −ＶE なお、ＶE は、抵抗器２５３の両端間の電圧である。V BE = V B −V E where V E is the voltage across resistor 253.

【００８７】ここで、単相電源電圧ＶS が例えば比較的
に大きいとすると、これに応じて、補助巻線１２に誘起
される起電力ＶI も大きくなり、よって、スイッチング
回路２５に入力されるベース電圧ＶB も大きくなる。ま
た、上記単相電源電圧ＶS の大きさに応じて、スイッチ
ング回路２５を駆動するための駆動用電源、即ち平滑コ
ンデンサ２９の両端間の電圧も大きくなるので、上記抵
抗器２５３に流れる電流も大きくなり、よって、この抵
抗器２５３の両端間の電圧ＶE も大きくなる。これとは
逆に、単相電源電圧ＶS が例えば比較的に小さいとする
と、補助巻線１２に誘起される起電力ＶI も小さくな
り、よって、スイッチング回路２５に入力されるベース
電圧ＶB も小さくなる。また、スイッチング回路２５の
駆動用電源も小さくなるので、上記抵抗器２５３に流れ
る電流も小さくなり、この抵抗器２５３の両端間の電圧
ＶE も小さくなる。Here, if the single-phase power supply voltage V S is, for example, relatively high, the electromotive force V I induced in the auxiliary winding 12 also increases accordingly, and is thus input to the switching circuit 25. The base voltage V B also increases. In addition, the driving power supply for driving the switching circuit 25, that is, the voltage between both ends of the smoothing capacitor 29 increases according to the magnitude of the single-phase power supply voltage V S , so that the current flowing through the resistor 253 also increases. Therefore, the voltage V E across the resistor 253 also increases. Conversely, if the single-phase power supply voltage V S is, for example, relatively small, the electromotive force V I induced in the auxiliary winding 12 will also be small, and thus the base voltage V B input to the switching circuit 25 Is also smaller. Further, since the drive power supply of the switching circuit 25 is also reduced, also reduced the current flowing through the resistor 253, also decreases voltage V E across the resistor 253.

【００８８】このように、本実施の形態によれば、単相
電源電圧ＶS が変動して、上記起電力ＶI が変化し、こ
れによってトランジスタ２５１のベース電圧ＶB が変化
しても、これと同様に、上記抵抗器２５３の両端間の電
圧ＶE も変化する。従って、上記数３の関係から、トラ
ンジスタ２５１のベース電圧ＶB （単相電源電圧ＶS）
が変化しても、このトランジスタ２５１のベース−エミ
ッタ間の電圧ＶBEを一定とすることができる。よって、
単相電源電圧ＶS が異なる環境の下で、電動機１を始動
させても、常に（電源周波数ｆに応じた）一定の回転数
Ｎ0 で、単相電源ＶS と補助巻線１２とを切り離すこと
ができる。なお、上記抵抗器２５３が、特許請求の範囲
に記載の基準値調整手段に対応する。As described above, according to the present embodiment, even if the single-phase power supply voltage V S fluctuates and the electromotive force V I changes, the base voltage V B of the transistor 251 changes. Similarly, the voltage V E across the resistor 253 also changes. Therefore, from the relationship of the above equation 3, the base voltage V B (single-phase power supply voltage V S ) of the transistor 251 is obtained.
Is constant, the voltage V BE between the base and the emitter of the transistor 251 can be kept constant. Therefore,
Even when the electric motor 1 is started in an environment where the single-phase power supply voltage V S is different, the single-phase power supply V S and the auxiliary winding 12 are always connected at a constant rotation speed N 0 (corresponding to the power supply frequency f). Can be separated. Note that the resistor 253 corresponds to a reference value adjusting unit described in the claims.

【００８９】このことを証明するデータを、図８に示
す。同図において、（ａ）は、単相電源電圧ＶS がＶS
＝６０Ｖのときに電動機１を始動させたときのデータ
で、（ｂ）は、単相電源電圧ＶS がＶS ＝１００Ｖのと
きのデータである。同図に示すように、単相電源電圧Ｖ
S ＝６０Ｖであっても、ＶS ＝１００Ｖであっても、そ
れぞれ同じ回転数Ｎ0 で、補助巻線１２が切り離される
ことが判る。ただし、単相電源電圧ＶS の高い方が、電
動機１の立ち上がりが速い（即ち、電動機１を始動させ
てから補助巻線１２を切り離すまでの時間ｔ0 が短
い）。FIG. 8 shows data for proving this. In the figure, (a) shows that the single-phase power supply voltage V S is V S
= In data when to start the motor 1 when the 60V, (b) are data when the single-phase supply voltage V S is V S = 100 V. As shown in FIG.
It can be seen that the auxiliary winding 12 is disconnected at the same rotation speed N 0 regardless of whether S = 60 V or V S = 100 V. However, higher single-phase power supply voltage V S is rising fast motor 1 (i.e., a short time t 0 from when to start the motor 1 to disconnect the auxiliary winding 12).

【００９０】なお、本実施の形態においては、本発明に
係る始動装置を、分相始動形誘導電動機に応用する場合
について説明したが、勿論、上述したコンデンサ始動形
誘導電動機やコンデンサ始動形コンデンサ誘導電動機等
の分相始動形誘導電動機以外の単相誘導電動機にも、本
発明を応用できる。In the present embodiment, the case where the starting device according to the present invention is applied to a phase-separated starting type induction motor has been described. The present invention can be applied to a single-phase induction motor other than a phase-separated start type induction motor such as a motor.

【００９１】また、本実施の形態では、図１の回路構成
により、本発明に係る始動装置を実現したが、これと同
様の作用及び効果を奏するのであれば、図１以外の構成
としてもよい。例えば、単相誘導電動機ＶS と補助巻線
１２とを接続または切り離す切換手段を、トライアック
２１で構成したが、リレー回路等で構成してもよい。ま
た、切換制御手段を構成するスイッチング回路２５及び
反転回路２６に代えて、例えば比較回路（コンパレー
タ）等を用いてもよい。そして、平滑コンデンサ２９と
して静電容量の小さいものを用いることによって、電源
スイッチをＯＦＦした後に、スイッチング回路２５及び
反転回路２６が動作するのを防止したが、これに限らな
い。例えば、平滑コンデンサ２９の一端にリレー接点を
設け、電源スイッチがＯＦＦされると同時に、このリレ
ー接点を開放させることによって、上記各回路２５及び
２６が動作するのを防止するよう構成してもよい。ただ
し、このようにリレー接点等を設けた場合、上記平滑コ
ンデンサ２９の容量を小さくするだけの本実施の形態に
比べて、回路構成が複雑化すると共に、高コスト化する
ことは言うまでもない。Further, in the present embodiment, the starting device according to the present invention is realized by the circuit configuration of FIG. 1, but a configuration other than that of FIG. 1 may be employed as long as the same operation and effect can be obtained. . For example, the switching means for connecting or disconnecting the single-phase induction motor VS and the auxiliary winding 12 is constituted by the triac 21, but may be constituted by a relay circuit or the like. Further, for example, a comparison circuit (comparator) or the like may be used instead of the switching circuit 25 and the inverting circuit 26 constituting the switching control means. Then, by using a capacitor having a small capacitance as the smoothing capacitor 29, the switching circuit 25 and the inverting circuit 26 are prevented from operating after the power switch is turned off, but the present invention is not limited to this. For example, a relay contact may be provided at one end of the smoothing capacitor 29, and at the same time that the power switch is turned off, the relay contact is opened to prevent the circuits 25 and 26 from operating. . However, when the relay contacts and the like are provided in this manner, it goes without saying that the circuit configuration is complicated and the cost is increased as compared with the present embodiment in which the capacity of the smoothing capacitor 29 is merely reduced.

【００９２】[0092]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、主巻線
に発生する磁気エネルギと回転子の回転数との積に比例
する起電力が補助巻線に誘起するという点を利用し、こ
の起電力を検出することにより回転子の回転数を間接的
に検出している。そして、この検出して得た起電力の大
きさに応じて単相電源と補助巻線とを接続または切り離
すことによって、電動機の始動時に単相電源と補助巻線
とを接続し、電動機の回転数が所定の回転数に達した時
点で補助巻線を切り離すという、所謂始動装置としての
基本動作を実現している。更に、上記起電力が電源周波
数の逆数に比例するということを利用することにより、
常に、電源周波数に応じた回転数で補助巻線を切り離す
ことのできる始動装置を実現している。従って、電源周
波数が変わる度に補助巻線を切り離す回転数Ｎ0 を一々
調整し直さなければならないという上述した従来技術と
は異なり、電源周波数が変わっても、上記のような調整
作業を行う必要はない。よって、それぞれ異なる電源周
波数の環境の下で、１台の始動装置を共用できるという
効果がある。As described above, the present invention takes advantage of the fact that an electromotive force proportional to the product of the magnetic energy generated in the main winding and the rotation speed of the rotor is induced in the auxiliary winding. By detecting the electromotive force, the rotational speed of the rotor is indirectly detected. Then, by connecting or disconnecting the single-phase power supply and the auxiliary winding according to the magnitude of the detected electromotive force, the single-phase power supply and the auxiliary winding are connected when the motor starts, and the rotation of the motor is started. A basic operation as a so-called starting device is realized in which the auxiliary winding is cut off when the number reaches a predetermined number of revolutions. Furthermore, by utilizing that the electromotive force is proportional to the reciprocal of the power supply frequency,
A starting device that can always disconnect the auxiliary winding at a rotation speed corresponding to the power supply frequency is realized. Therefore, unlike the above-described prior art in which the rotation speed N 0 for disconnecting the auxiliary winding must be adjusted each time the power supply frequency changes, it is necessary to perform the above-described adjustment work even if the power supply frequency changes. There is no. Therefore, there is an effect that one starter can be shared under environments of different power supply frequencies.

【００９３】また、本発明の始動装置は、電気回路によ
り構成できるので、上記従来技術における機械的な構造
の遠心力型スイッチに比べて、始動装置自体の構造、及
び電動機への取り付け構造等を簡素化できる。そして、
これらの効果は、電動機の台数が多くなるほど顕著にな
る。Since the starting device of the present invention can be constituted by an electric circuit, the structure of the starting device itself and the mounting structure to the electric motor and the like are different from those of the mechanical type centrifugal switch of the prior art. Can be simplified. And
These effects become more remarkable as the number of motors increases.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明に係る始動装置を用いた単相誘導電動機
の一実施の形態を示す電気回路図である。FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a single-phase induction motor using a starting device according to the present invention.

【図２】本発明の着目点を裏付けるためのデータで、電
動機を手動により始動させたときの主巻線の電圧、補助
巻線の電圧及び回転子の回転数を表すグラフである。FIG. 2 is a graph showing data for supporting a point of interest of the present invention, showing a voltage of a main winding, a voltage of an auxiliary winding, and a rotation speed of a rotor when a motor is manually started.

【図３】同実施の形態における主巻線の電圧、補助巻線
の電圧及び電流、回転子の回転数を表すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a voltage of a main winding, a voltage and a current of an auxiliary winding, and a rotation speed of a rotor in the embodiment.

【図４】同実施の形態における主巻線の電流、及びトル
ク特性曲線を表すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a current and torque characteristic curve of a main winding according to the embodiment.

【図５】同実施の形態において、始動時の状態を誇張し
て表したグラフである。FIG. 5 is an exaggerated graph showing a state at the time of starting in the embodiment.

【図６】図５の状態を改良したもののグラフである。FIG. 6 is a graph obtained by improving the state of FIG. 5;

【図７】同実施の形態が解決の対象としている一不具合
内容を表す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a content of a defect which is to be solved by the embodiment.

【図８】同実施の形態における始動時の状態を表すグラ
フで、（ａ）は、単相電源電圧ＶS ＝６０Ｖのとき、
（ｂ）は、ＶS ＝１００Ｖのときのデータである。FIG. 8 is a graph showing a state at the time of starting according to the embodiment, where (a) shows a case where a single-phase power supply voltage V S = 60 V;
(B) is data when V S = 100V.

【図９】従来の分相始動形誘導電動機の電気回路図であ
る。FIG. 9 is an electric circuit diagram of a conventional phase-separated starting type induction motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 単相誘導電動機 １１ 主巻線 １２ 補助巻線 １３ 回転子 ２１ トライアック ２３、２７ 整流回路 ２４、２９ 平滑コンデンサ ２５ スイッチング回路 ２６ 反転回路 ３０ フォトカプラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single-phase induction motor 11 Main winding 12 Auxiliary winding 13 Rotor 21 Triac 23, 27 Rectifier circuit 24, 29 Smoothing capacitor 25 Switching circuit 26 Inverting circuit 30 Photocoupler

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 固定子として主巻線と始動用の補助巻線
とを備え、単相電源により駆動する単相誘導電動機にお
いて、 切換制御信号に従って、第１及び第２の状態のどちらか
一方の状態に切り換わり、第１の状態に切り換わること
によって上記単相電源と補助巻線とを電気的に接続し、
第２の状態に切り換わることによって上記単相電源と補
助巻線とを電気的に切り離す切換手段と、 上記主巻線に発生する磁気エネルギが回転する上記単相
誘導電動機の回転子を介して上記補助巻線に伝わること
により上記補助巻線に誘起される起電力を検出する検出
手段と、 この検出手段によって検出して得た上記起電力の大きさ
が所定の基準値よりも小さいとき、上記切換手段を上記
第１の状態とし、上記起電力の大きさが上記基準値以上
であるとき、上記切換手段を上記第２の状態とするよ
う、上記切換制御信号を生成する切換制御手段と、を具
備する単相誘導電動機用始動装置。1. A single-phase induction motor that includes a main winding as a stator and an auxiliary winding for starting, and is driven by a single-phase power supply, wherein one of a first state and a second state according to a switching control signal. And the single-phase power supply and the auxiliary winding are electrically connected by switching to the first state,
Switching means for electrically disconnecting the single-phase power supply from the auxiliary winding by switching to the second state; and a rotor of the single-phase induction motor in which magnetic energy generated in the main winding rotates. Detecting means for detecting an electromotive force induced in the auxiliary winding by being transmitted to the auxiliary winding, and when the magnitude of the electromotive force detected by the detecting means is smaller than a predetermined reference value, Switching control means for generating the switching control signal such that the switching means is in the first state, and when the magnitude of the electromotive force is equal to or greater than the reference value, the switching means is in the second state. , A starting device for a single-phase induction motor. 【請求項２】 上記検出手段が、上記補助巻線における
任意の２点間の交流電圧を取り込んでこれを整流する第
１の整流回路と、この第１の整流回路によって整流して
得た整流出力を平滑する第１の平滑コンデンサと、から
成り、 上記切換制御手段が、上記第１の整流回路及び第１の平
滑コンデンサによって整流平滑して得た第１の整流平滑
出力と、上記所定の基準値とを比較する状態に構成され
た請求項１に記載の単相誘導電動機用始動装置。2. A first rectifier circuit for detecting and rectifying an AC voltage between any two points in the auxiliary winding, and a rectifier obtained by rectifying the AC voltage with the first rectifier circuit. A first smoothing capacitor for smoothing an output, wherein the switching control means performs rectification and smoothing by the first rectifier circuit and the first smoothing capacitor, and a first rectified smoothed output; 2. The starting device for a single-phase induction motor according to claim 1, wherein the starting device is configured to be compared with a reference value. 【請求項３】 上記第１の整流回路を、両波整流回路に
より構成した請求項２に記載の単相誘導電動機用始動装
置。3. The starting device for a single-phase induction motor according to claim 2, wherein the first rectifier circuit is a double-wave rectifier circuit. 【請求項４】 上記第１の平滑コンデンサとして、上記
切換手段が上記第１の状態に切り換わったときに、その
切り換わり時点から上記単相電源の略１周期に相当する
時間でこの第１の平滑コンデンサが略満充電状態となる
程度の静電容量のものを用いた請求項２または３に記載
の単相誘導電動機用始動装置。4. When the switching means switches to the first state as the first smoothing capacitor, the first smoothing capacitor has a duration corresponding to substantially one cycle of the single-phase power supply from the time of the switching. 4. The starting device for a single-phase induction motor according to claim 2, wherein the smoothing capacitor has a capacitance such that the battery is substantially fully charged. 【請求項５】 上記切換手段が、上記主巻線と補助巻線
との間に介在し、上記第１の状態に切り換わることによ
って上記主巻線と補助巻線とを並列に接続し、第２の状
態に切り換わることによって上記主巻線と補助巻線との
並列接続を電気的に切り離す状態に構成されており、 上記単相電源を整流する第２の整流回路と、この第２の
整流回路によって整流して得た整流出力を平滑する第２
の平滑コンデンサと、を備え、上記切換制御手段が、上
記第２の整流回路及び第２の平滑コンデンサによって整
流平滑して得た第２の整流平滑出力をその駆動用電源と
して動作する直流駆動回路であって、上記第２の平滑コ
ンデンサとして、上記切換制御手段を安定動作させるこ
とのできる上記第２の整流平滑出力を得るために必要な
静電容量の最小値よりも僅かに容量の大きいコンデンサ
を用いた請求項１、２、３または４に記載の単相誘導電
動機用始動装置。5. The switching means is interposed between the main winding and the auxiliary winding, and switches to the first state to connect the main winding and the auxiliary winding in parallel, By switching to the second state, the parallel connection between the main winding and the auxiliary winding is electrically disconnected. A second rectifier circuit for rectifying the single-phase power supply, To smooth the rectified output obtained by rectification by the rectifier circuit of
A DC drive circuit, wherein the switching control means operates as a power supply for driving a second rectified and smoothed output obtained by rectifying and smoothing with the second rectifier circuit and the second smoothing capacitor. Wherein the second smoothing capacitor has a capacitance slightly larger than a minimum value of capacitance required to obtain the second rectified smoothed output capable of stably operating the switching control means. The starting device for a single-phase induction motor according to claim 1, wherein the starting device is used. 【請求項６】 上記切換制御手段が、上記単相電源電圧
の変動を捉えてこの変動に応じて上記所定の基準値を変
化させる基準値調整手段を備えた請求項１、２、３、４
または５に記載の単相誘導電動機用始動装置。6. The switching control means according to claim 1, further comprising reference value adjusting means for detecting a change in said single-phase power supply voltage and changing said predetermined reference value in accordance with said change.
Or the starting device for a single-phase induction motor according to 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7405533B2 (en) 2005-10-24 2008-07-29 Tsubaki Emerson Co. Method and control circuit for controlling phase splitting start single-phase induction motor
CN100459405C (en) * 2004-02-24 2009-02-04 森萨塔科技公司 Motor starter device having reduced power consumption
CN112003543A (en) * 2020-08-25 2020-11-27 秦孝文 Single-phase alternating current motor open-phase detection, starting and operation control method and electronic module

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