JP2005051975A - 同期モータの並列運転回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】起動運転回路の有効利用を図り、極数や出力の異同にかかわらず複数の同期モータを並列して同期運転が行える同期モータの並列運転回路を提供する。
【解決手段】マイクロコンピュータ12は、交流電源2と起動運転回路1を接続して同期モータM1、M2を個別に起動運転し、マグネットロータの回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達すると運転切換えスイッチSW1、SW2を切換えて交流電源2と起動運転回路1との接続を遮断し当該交流電源2と同期運転回路9とを接続して同期運転に移行する動作を各同期モータM1、M2毎に行い、同期モータM1、M2を並列に同期運転するよう制御する。
【選択図】図1
【解決手段】マイクロコンピュータ12は、交流電源2と起動運転回路1を接続して同期モータM1、M2を個別に起動運転し、マグネットロータの回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達すると運転切換えスイッチSW1、SW2を切換えて交流電源2と起動運転回路1との接続を遮断し当該交流電源2と同期運転回路9とを接続して同期運転に移行する動作を各同期モータM1、M2毎に行い、同期モータM1、M2を並列に同期運転するよう制御する。
【選択図】図1
Description
本発明は同期モータの並列運転回路に関する。
例えばコンビニエンスストアのショーケース、自動販売機、病院などで用いられる脱臭機等の電気機器には冷却用のDC或いはACファンモータが複数用いられる。
発明者は既に、起動運転から同期運転への移行を確実に行える効率が良く信頼性の高い小型の同期モータを開発した(特許文献1参照)。この同期モータは、交流電源より供給される交流電流をスイッチング制御することにより整流ブリッジ回路を経て全波整流をかけて起動運転し、マグネットロータの回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達すると運転切換えスイッチを切換えて同期運転に移行するようになっている。
特許3050851号公報
上述した特許文献1に開示された同期モータは出力効率が良いモータであるが、起動運転回路は、一旦同期運転に移行してしまえば、再度起動運転しない限り(連続運転する限りは)使用することがない運転回路である。また、極数や出力が同一若しくは異なる複数の同期モータごとに起動運転回路を設けて起動運転するのは装置コストが嵩むうえに無駄が多い。よって、複数の同期モータを並列運転する際に起動運転回路を有効に利用したいというニーズがあった。
本発明は上記従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、起動運転回路の有効利用を図り、極数や出力の異同にかかわらず複数の同期モータを並列して同期運転が行える同期モータの並列運転回路を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
交流電源に並列に接続された複数の同期モータを起動運転から同期運転へ運転を切換える同期モータの並列運転回路において、一の交流電源に対して直列に接続されたAコイル及びBコイルからなるモータコイルに、当該交流電源より供給される交流電流を整流ブリッジ回路により整流し、起動用スイッチング手段によりマグネットロータの回転角度に応じて整流電流の向きを切換えてAコイルのみに通電することにより、各同期モータを直流ブラシレスモータとして起動運転する一の起動運転回路と、前記交流電流をAコイル及びBコイルに通電して各同期モータを交流同期モータとして並列に同期運転する複数の同期運転回路と、前記交流電源に接続された各同期モータのモータコイルとの間に設けられ、前記Aコイルのみへの通電とAコイル及びBコイルへの通電とを切換える運転切換えスイッチと、前記運転切換えスイッチを交流電源と起動運転回路とが接続したまま起動用スイッチング手段を制御することにより整流ブリッジ回路を経て全波整流をかけて起動運転し、マグネットロータの回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達すると、前記運転切換えスイッチを切換えて交流電源と起動運転回路との接続を遮断し当該交流電源と同期運転回路とを接続して同期運転に移行する動作を各同期モータ毎に行い、複数の同期モータを一の交流電源で並列に同期運転するよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とする
交流電源に並列に接続された複数の同期モータを起動運転から同期運転へ運転を切換える同期モータの並列運転回路において、一の交流電源に対して直列に接続されたAコイル及びBコイルからなるモータコイルに、当該交流電源より供給される交流電流を整流ブリッジ回路により整流し、起動用スイッチング手段によりマグネットロータの回転角度に応じて整流電流の向きを切換えてAコイルのみに通電することにより、各同期モータを直流ブラシレスモータとして起動運転する一の起動運転回路と、前記交流電流をAコイル及びBコイルに通電して各同期モータを交流同期モータとして並列に同期運転する複数の同期運転回路と、前記交流電源に接続された各同期モータのモータコイルとの間に設けられ、前記Aコイルのみへの通電とAコイル及びBコイルへの通電とを切換える運転切換えスイッチと、前記運転切換えスイッチを交流電源と起動運転回路とが接続したまま起動用スイッチング手段を制御することにより整流ブリッジ回路を経て全波整流をかけて起動運転し、マグネットロータの回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達すると、前記運転切換えスイッチを切換えて交流電源と起動運転回路との接続を遮断し当該交流電源と同期運転回路とを接続して同期運転に移行する動作を各同期モータ毎に行い、複数の同期モータを一の交流電源で並列に同期運転するよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とする
また、制御部から切換え用スイッチング手段をON/OFF制御して励磁コイルに通電することにより、運転切換えスイッチをAコイルのみへの通電からAコイル及びBコイルへの通電へ切換えて同期運転に移行することを特徴とする。
或いは、制御部から第1の切換え用スイッチング手段をON/OFF制御して第1の励磁コイルに通電することによりAコイルのみへの通電を許容する第1の運転切換えスイッチと、前記制御部から第2の切換え用スイッチング手段をON/OFF制御して第2の励磁コイルに通電することによりAコイル及びBコイルへの通電のみを許容する第2の運転切換えスイッチとを具備し、前記第1の運転切換えスイッチを切換えてAコイルのみへの通電を遮断してから第2の運転切換えスイッチを切換えてAコイル及びBコイルへ通電することにより同期運転へ移行することを特徴とする。
更には、モータの極数及びモータ出力が同一若しくは異なる複数の同期モータが並列運転されることを特徴とする。
或いは、制御部から第1の切換え用スイッチング手段をON/OFF制御して第1の励磁コイルに通電することによりAコイルのみへの通電を許容する第1の運転切換えスイッチと、前記制御部から第2の切換え用スイッチング手段をON/OFF制御して第2の励磁コイルに通電することによりAコイル及びBコイルへの通電のみを許容する第2の運転切換えスイッチとを具備し、前記第1の運転切換えスイッチを切換えてAコイルのみへの通電を遮断してから第2の運転切換えスイッチを切換えてAコイル及びBコイルへ通電することにより同期運転へ移行することを特徴とする。
更には、モータの極数及びモータ出力が同一若しくは異なる複数の同期モータが並列運転されることを特徴とする。
本発明の同期モータの並列運転回路を用いると、制御手段は運転切換えスイッチの切換え位置が交流電源と起動運転回路とを接続した状態で起動用スイッチング手段を制御することにより整流ブリッジ回路を経て全波整流をかけて起動運転し、マグネットロータの回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達すると、交流電源と起動運転回路との接続を遮断し同期運転回路へ接続するよう運転切換えスイッチを切換えて同期運転に移行する動作を各同期モータ毎に繰り返し行う。この結果、一の交流電源及び一の起動運転回路(DCブラシレス起動運転部)を共用して複数の同期モータを起動運転し、各同期モータを一の交流電源で並列に同期運転するよう制御することができるので、起動運転回路の有効利用を図り装置コストを低減することができる。また、各同期モータの出力効率が高いために連続運転時間が長い装置でランニングコストが削減でき、また極数や出力の異同にかかわらず複数の同期モータを並列に同期運転が行えるため、用途に応じたモータの組み合わせが自由に行えるため汎用性を向上できる。
以下、発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
交流電源に並列に接続された複数の同期モータを起動運転から同期運転へ運転を切換える同期モータの並列運転回路について具体的に説明する。以下の説明では、交流電源により2極同期モータM1、M2を2台並列運転する回路を例示して説明する。
交流電源に並列に接続された複数の同期モータを起動運転から同期運転へ運転を切換える同期モータの並列運転回路について具体的に説明する。以下の説明では、交流電源により2極同期モータM1、M2を2台並列運転する回路を例示して説明する。
図1乃至図4はモータ出力が概ね10W以下の低出力用交流同期モータの並列運転回路の実施形態を示す。本実施形態の並列運転回路において、起動運転回路1は、交流電源2より供給される交流電流を整流ブリッジ回路3により整流し、起動用スイッチング手段の一例である起動用トランジスタ4〜7により各モータのマグネットロータの回転角度に応じて整流電流の向きを切換えて直列に接続されたAコイル及びBコイルからなるモータコイル8のうちのAコイルにのみ通電することにより同期モータM1、M2を各々直流ブラシレスモータとして起動運転させる回路である。
一方、同期運転回路9は交流電源2に対して直列に接続されたAコイル及びBコイルの双方に通電して各同期モータM1、M2を交流同期モータとして並列に同期運転させる回路である。起動運転回路1と同期運転回路9とは、交流電源2と直列に各々接続されたモータコイル8との間に設けられた運転切換えスイッチSW1、SW2を断続することによってAコイルのみへの通電と各同期モータのAコイル及びBコイルへの通電とを切換える。運転切換えスイッチSW1、SW2の断続は、切換え用スイッチング手段の一例であるリレー駆動用トランジスタ10、11をON/OFFし、励磁コイルL1、L2への通電をON/OFFして電磁駆動リレーR1、R2によって切り換えることによってなされる。運転切換えスイッチSW1又はSW2をONにした状態が起動運転状態であり、運転切換えスイッチSW1又はSW2がOFFの状態が同期運転状態である。尚、本実施形態では運転切換えスイッチSW1又はSW2にはDC用の電磁駆動リレーR1又はR2を想定してリレー駆動用トランジスタ10又は11が接続されているが、AC用の電磁駆動リレーを用いてリレー駆動用トランジスタ10、11のかわりにフォトトライアックを接続するようにしても良い。
制御手段の一例であるマイクロコンピュータ12は、出力端子4及び5よりリレー駆動用トランジスタ10、11を各々ON/OFF制御し、運転切換えスイッチSW1、SW2を切換えて同期運転回路9を断続する。また、出力端子1よりフォトトライアック13をONにし、出力端子2より起動用トランジスタ4及び5をスイッチング(ON/OFF)制御し、出力端子3より起動用トランジスタ6及び7をスイッチング(ON/OFF)制御することにより整流ブリッジ回路3を経て全波整流をかけて各同期モータM1、M2を個別に起動運転する制御を行う。
マイクロコンピュータ12には、同期モータM1、M2のマグネットロータ(図示せず)の回転数を検出する回転板14、15の回転数が光センサ16、17により検出され、入力端子2及び3へ入力される。同期モータのマグネットロータの回転数が、電源周波数検出部18から入力端子1へ入力された電源周波数に対して同期回転数付近に到達した際には、その同期モータについては、リレー駆動用トランジスタ10、11が個別にOFFにされ、運転切換えスイッチSW1又はSW2が同期運転回路9へ切換えられて同期運転に移行するよう制御される。尚、マイクロコンピュータ12は、1回の切換え動作で同期引き込みに移行できない場合(脱調した場合)にはリトライを行い、起動運転回路1から同期運転回路9へ切換える切換え動作を所定回数繰り返すように制御される。制御手段の他例としてはマイクロコンピュータ12と起動運転回路1及び同期運転回路9が回路基板上に集積されたハイブリッドICを用いることも可能である。
フォトトライアック13は、モータの回転ロックや同期引き込みが規定回数以内にできなかった場合に、図示しない赤ランプを点灯したりブザーを鳴らして報知したり、フォトトライアック13をOFFして全てのモータの運転を停止することができる。尚、フォトトライアック13は省略することも可能であり、この場合、図1において、リレー駆動用トランジスタ10、11をONしたまま、起動用トランジスタ4〜7を全てOFFするようにしても良い。また、光センサ16、17に変えてホール素子などの他の回転検出センサを用いても良い。
マイクロコンピュータ駆動用の低電圧電源19は、AC−DCコンバータが用いられる。本実施の形態では、2極の同出力の同期モータを2台並列運転する場合を例示しているが、極数や出力が異なるモータを並列運転しても良い。また、並列運転するモータの台数を増やす場合には、起動運転用のリレー駆動用トランジスタや運転切換えスイッチ(電磁駆動リレーR及び励磁コイルL)を増設すれば良い。
次に、図1乃至図4にしたがって、同期モータを並列運転させる方法について具体的に説明する。マイクロコンピュータ12には、電源周波数検出部18より検出された交流電源2の電源周波数が入力端子1に入力される。また、光センサ16、17により、同期モータM1、M2のマグネットロータの回転数及び磁極位置が検出されて入力端子2、3に入力される。
また、マイクロコンピュータ12は出力端子1よりフォトトライアック13の切換え信号が出力され、出力端子2及び3より起動用トランジスタ4〜7を各々ON/OFFさせるための出力信号が出力される。マイクロコンピュータ12は、光センサ16、17により検出されたマグネットロータの磁極位置にタイミングを合わせて、例えば0°〜180°の回転角度範囲では、出力端子2よりベース電流を出力して起動用トランジスタ4及び5のみをONさせ、180°〜360°の回転角度範囲では出力端子3よりベース電流を出力して起動用トランジスタ6及び7のみをONさせて、Aコイルに流れる整流電流の向きを180°ずつ切り換える。また、マイクロコンピュータ12は、マグネットロータが1回転する間に、Aコイルに流れる整流電流が反転波形となる範囲においチョッパー動作(通電角度範囲を狭めるスイッチング動作)が行われる。これにより、Aコイルに交互に流れる整流電流のうち反転側の通電角度範囲を非反転側に対して狭めて、マグネットロータの回転数が電源周波数の非反転側の電流方向に収斂するように起動運転させることができる。
そして、光センサ16、17により検出されるマグネットロータの回転数が電源周波数検出部18により検出される交流電源1の周波数に近づくと、マイクロコンピュータ12は起動用トランジスタ4〜7を全てOFFしてから、リレー駆動用トランジスタ10あるいはリレー駆動用トランジスタ11をOFFして起動運転回路1から同期運転回路9へ切換える。このとき、モータコイル8には、Aコイル及びBコイルに交流電源2より供給された交流電流が流れ、該モータコイル8の磁極の変化に同期してマグネットロータ(図示せず)が回転し、交流同期モータとして回転駆動される。モータコイル8には、Aコイル及びBコイルが直列に連結されているため、同期モータM1、M2の同期運転に必要なトルクを発生させるだけの負荷に見合った交流電流が流れる。尚、起動用トランジスタ4〜7の回路的なショートを防止するため、これらを全てOFFにしてからリレー駆動用トランジスタ10、11をそれぞれ個別にOFFするようにしている。
図1は、起動運転回路1に交流電源2を接続し、マイクロコンピュータ12の駆動用電源が安定するまで約0.5秒程度経過後に、出力端子4に動作信号を出力し、リレー駆動用トランジスタ10をONにし、スイッチSW1を切換えてAコイルのみに通電し(図1実線矢印参照)、更に約1秒程度休止後にマイクロコンピュータ12の出力端子2及び出力端子3により上段の同期モータM1が起動運転動作を開始した状態を示す。リレー駆動用トランジスタ10をONにした直後に、ただちに起動運転動作をしない理由は、リレー駆動用トランジスタ10をONにする前は、交流電源2がモータM1のモータコイル8に印加されており、回転方向へ振動を起こしているマグネットロータの挙動を安定化させるためである。尚、リレー駆動用トランジスタ11はOFF状態にあり、下段のモータM2は回転方向へ振動を起こしながら運転停止状態にある。
図2は、上段の同期モータM1の回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達し、リレー駆動用トランジスタ10をOFFしてスイッチSW1を同期運転回路9へ切換えてAコイル及びBコイルに通電し(図2破線矢印参照)、同期モータM1を交流電源2による同期運転に移行させた状態を示している。尚、同期引き込みができない場合には、リレー駆動用トランジスタ10を再度ONにして起動運転を行い、規定回数内でリトライを行うようになっている。下段の同期モータM2は運転停止状態にある。
図3は、リレー駆動用トランジスタ10をOFFにした状態で同期モータM1が同期回転を正常に維持しているか否かを約1秒間確認した後、リレー駆動用トランジスタ11をONにし、スイッチSW2を切換えてAコイルのみに通電し(図3実線矢印参照)、更に約1秒程度休止後に、下段の同期モータM2が起動運転動作を開始した状態を示す。上段の同期モータM1は交流電源2による同期運転状態にある(図3破線矢印参照)。
図4は同期モータM2を交流電源2による同期運転に移行させた状態を示す。下段の同期モータM2の回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達し、リレー駆動用トランジスタ11をOFFしてスイッチSW2を切換えてAコイル及びBコイルに通電する(図4破線矢印参照)。リレー駆動用トランジスタ11をOFFにした状態で同期モータM2が同期回転を正常に維持しているか否かの確認は同期モータM1と同様に行われる。尚、同期引き込みができない場合には、リレー駆動用トランジスタ11を再度ONにして起動運転を行い、規定回数内でリトライを行うようになっている。図4は、上段及び下段の同期モータM1及びM2が並列同期運転を行っている状態を示す。
上述した同期モータの並列運転回路は、マイクロコンピュータ12によってリレー駆動用トランジスタ10、11を個別にONにしてスイッチSW1、SW2において同期運転回路9との接続を遮断し起動運転回路1へ接続した状態で起動用トランジスタ4〜7をON/OFF制御することにより、整流ブリッジ回路3を経て全波整流をかけて同期モータM1、M2を個別に起動運転する。そして、マグネットロータの回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達すると、リレー駆動用トランジスタ10、11をそれぞれ個別にONからOFFに切換えてスイッチSW1、SW2において交流電源2と起動運転回路1との接続を遮断し同期運転回路9へ接続して同期運転に移行する動作が各同期モータM1、M2で個々に行われ、複数の同期モータM1、M2を一の交流電源2で並列に同期運転する。この同期モータの並列運転回路では、一の交流電源2及び一の起動運転回路1(DCブラシレス起動運転部)を共用して複数の同期モータを起動運転から同期運転へ運転を切換えて制御できるので、起動運転回路1の有効利用を図り、装置コストを低減することが可能となる。また、各同期モータの出力効率が高くなるから、連続運転時間が長い装置におけるランニングコストを削減することができ、また極数や出力の異同にかかわらず複数の同期モータを並列に同期運転させることができ、用途に応じてモータを自由に組み合わせて使用できることから汎用的に利用することが可能になる。
次に、同期モータの並列運転回路の他例について図5乃至図8を参照して説明する。本実施形態は2極同期モータM1、M2を2台並列運転する場合を例示しているのは上記実施形態と同様であるが、モータ出力が概ね15W以上である高出力用の同期モータの並列運転回路を例示する。なお、上記実施形態と同一部材には同一番号を付して説明を省略する。起動運転動作や同期運転動作の概要は前記実施例と同様であるので以下、異なる点を中心に説明する。
本実施形態の並列運転回路において、図1の並列運転回路と異なっている点は以下の通りである。即ち、交流電源2とAコイルとの間に、整流ブリッジ回路3及び起動用スイッチング手段(起動用トランジスタ4〜7)を介して起動運転用の第1の運転切換えスイッチ(第1の電磁駆動リレーR1、R2及び第1の励磁コイルL1、L2)SW1、SW2が接続されている。マイクロコンピュータ12により第1の切換え用スイッチング手段(第1のリレー駆動用トランジスタ10、11)をON/OFFさせて第1の励磁コイルL1、L2に通電し、第1の電磁駆動リレーR1、R2を断続するようになっている。また、交流電源2とAコイル及びBコイルとの間に同期運転用の第2の運転切換えスイッチ(第2の電磁駆動リレーR3、R4及び第2の励磁コイルL3、L4)SW3、SW4が接続されている。マイクロコンピュータ12により第2の切換え用スイッチング手段(第2のリレー駆動用トランジスタ20、21)をON/OFFさせて第2の励磁コイルL3、L4に通電し、第2の電磁駆動リレーR3、R4を断続するようになっている。第2のリレー駆動用トランジスタ20、21は、マイクロコンピュータ12の出力端子6、7に接続されており、動作信号の出力によりON/OFF制御される。
マイクロコンピュータ12から第1のリレー駆動用トランジスタ10、11をON/OFF制御して第1の励磁コイルL1、L2に通電し、第1の電磁駆動リレーR1、R2を閉じてAコイルのみへ通電する。また、マイクロコンピュータ12から第2のリレー駆動用トランジスタ20、21をON/OFF制御して第2の励磁コイルL1、L2に通電することにより第2の電磁駆動リレーR3、R4を閉じてAコイル及びBコイルへ通電する。具体的には、第1の運転切換えスイッチSW1、SW2を切換えてAコイルのみへの通電を遮断してから、第2の運転切換えスイッチをSW3、SW4を個々に切換えてAコイル及びBコイルへ通電することにより同期運転へ移行する。
本実施形態では、起動運転開始時直前には第2のリレー駆動用トランジスタ20、21はともにONであり運転切換えスイッチSW3、SW4がAコイル及びBコイルへの通電を遮断した状態にあり、第1のリレー駆動用トランジスタ10、11はともにOFFであり第1の運転切換えスイッチSW1、SW2がAコイルのみへの通電を遮断した状態にある。この回路状態においては、第2のリレー駆動用トランジスタ20、21がONとなっている状態でも、各モータM1、M2のモータコイル8に交流電源2が印加されることがなく、マグネットロータが回転方向へ振動することはない。
次に、同期モータの並列運転の一例について図5乃至図8を参照して具体的に説明する。図5は、起動運転回路1に交流電源2を接続すると同時に並列運転する全てのリレー駆動用トランジスタ20、21をONにし、マイクロコンピュータ12の駆動用電源が安定するまで約0.5秒程度経過後に、起動運転を行う出力端子4に動作信号を出力して第1のリレー駆動用トランジスタ10をONにした状態を示す。第1のリレー駆動用トランジスタ10がONされたことによってスイッチSW1が切換えられ、Aコイルのみに通電されて(図5の実線矢印参照)上段の同期モータM1が起動運転動作を開始する。尚、下段のモータM2は第1のリレー駆動用トランジスタ11がOFF状態にあるため運転停止状態にある。
次に、図6は上段の同期モータM1が交流電源2による同期運転に移行した状態を示す。同期モータM1の回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達したことが検知され、出力端子4からの動作信号により第1のリレー駆動用トランジスタ10がOFFにされてスイッチSW1が切換わりAコイルのみへの通電が遮断され、次いで、およそ10ms遅れて出力端子7からの動作信号により、第2のリレー駆動用トランジスタ20がOFFにされてスイッチSW3が切換わり、Aコイル及びBコイルへ通電して同期モータM1が同期運転に切換えられる(図6の破線矢印参照)。尚、同期モータM1に対して同期引き込みができない場合には、第2のリレー駆動用トランジスタ20をONにした状態で第1のリレー駆動用トランジスタ10を再度ONにして同期モータM1の起動運転を行い、規定回数内でリトライを行うようになっている。同期モータM1が同期運転に移行した状態で下段の同期モータM2は運転停止状態にある。
図6において第2のリレー駆動用トランジスタ20をOFFにした状態で同期モータM1が同期回転を正常に維持しているか否かを約1秒間確認した後、下段の同期モータM2において第1のリレー駆動用トランジスタ11をONにした状態を図7に示す。第1のリレー駆動用トランジスタ11をONにすることによってスイッチSW2が閉じ、Aコイルのみに通電されて(図7の実線矢印参照)、下段の同期モータM2が同期モータM1と同様に起動運転動作を開始する。上段の同期モータM1は交流電源2による同期運転状態にある。
図8は、同期モータM2が交流電源2による同期運転に移行した状態を示す。下段の同期モータM2の回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達したことが検知され、出力端子5からの動作信号により第1のリレー駆動用トランジスタ11がOFFにされてスイッチSW2が切換わりAコイルのみへの通電が遮断され、次いでおよそ10ms遅れて出力端子6からの動作信号により、第2のリレー駆動用トランジスタ21がOFFにされ、スイッチSW4が切換わりAコイル及びBコイルへ通電して同期モータM2が同期運転に切換えられる(図8の破線矢印参照)。 第2のリレー駆動用トランジスタ21をOFFにして同期モータM2が同期回転を正常に維持しているか否かの確認は同期モータM1と同様に行われる。尚、同期引き込みができない場合には、第2のリレー駆動用トランジスタ21をONにした状態で第1のリレー駆動用トランジスタ11を再度ONにして同期モータM2の起動運転を行い、規定回数内でリトライを行うようになっている。図8は上段及び下段の同期モータM1及びM2が並列同期運転を行っている。
尚、前記実施形態と同様にフォトトライアック13は省略することも可能であり、仮に、モータの回転に異常があり非常時で全停止させる場合には、図5において、第1のリレー駆動用トランジスタ10、11をONしたまま、起動運転用トランジスタ4〜7を全てOFFするようにしても良い。
また、本実施形態では起動運転開始時には第2の運転切換えスイッチSW3、SW4をON/OFFするために第2のリレー駆動用トランジスタ20、21に通電する必要があり、低電圧電源19として用いられるAC−DCコンバータには比較的容量の大きなものが必要になるが、第2のリレー駆動用トランジスタ20、21は起動運転にのみ使用されるため、ランニングコストが増えることはない。高出力用モータでは、モータコイル8の直流抵抗が小さく設定されており、起動運転時に全てのモータコイル8に交流電源2を印加しておくと発熱が大きくなる。本実施形態では第2のリレー駆動用トランジスタ20、21を設けることにより、起動運転動作を開始しない同期モータについてはモータコイル8に通電されないようにして省電力化を図っている。
次に、同期モータの並列運転回路の他例について図9を参照して説明する。本実施形態においても2極同期モータM1、M2を2台並列運転する場合を例示しているのは上記実施形態と同様であるが、モータ出力が低出力用か高出力用かを問わずに利用できる汎用の同期モータの並列運転回路を例示する。なお、上記実施形態と同一部材には同一番号を付して説明を省略する。起動運転動作や同期運転動作の概要は前記実施例と同様であるので以下、異なる点を中心に説明する。
本実施形態の並列運転回路において、図1の並列運転回路とは起動運転回路1については同様であり、同期運転回路9の構成が異なっている。即ち、同期モータM1、M2の同期運転回路9の交流電源2とBコイルとの間に、切換え用スイッチング手段としてフォトトライアック23、24が接続され、各フォトトライアック23、24とマイクロコンピュータ12の出力端子6、出力端子7とが各々接続されている。フォトトライアック23、24は、同期モータM1、M2を起動運転運転する際にはOFF状態にある。
例えば、同期モータM1の回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達したことが検知され、出力端子4からの動作信号により第1のリレー駆動用トランジスタ10がOFFにされてスイッチSW1が切り換わりAコイルのみへの通電が遮断され、次いで、およそ10ms遅れて出力端子6からの動作信号により、フォトトライアック23がONにされてAコイル及びBコイルへ通電して同期モータM1が同期運転に切換えられる。尚、同期モータM2は、交流電源2と直接接続可能な状態にあるが、フォトトライアック24はOFF状態にあるため、起動運転動作を開始しない同期モータM2のモータコイル8へは通電されないようにして省電力化を図っている。このような回路構成にすることで、同期モータM1、M2の運転切換えスイッチSW1、SW2のほかにスイッチやリレー駆動用トランジスタを増設しなくても、運転待機状態にある同期モータM2の回転振動を防止できる。よって、モータ出力が低出力用か高出力用かを問わずに利用できる汎用の同期モータの並列運転回路を提供できる。
なお、同期モータは、上述したモータに限定されるものではなく、アウターロータ型のモータであってもインナーロータ型のモータの何れであっても良く、インダクター方式とよばれる同期モータや平盤状のマグネットとコイルを円板上で対向させた平面対向方式の同期モータなどにも適用できる。また、本発明に係る同期モータの並列運転回路には、従来一般的に使われている誘導型モータのように、過負荷時の安全を保証するために、動作中に常に通電するモータコイル部に温度ヒューズやバイメタル式の高温検出スイッチを組み込むこともできる。
1 起動運転回路
2 交流電源
3 整流ブリッジ回路
4、5、6、7起動用トランジスタ
8 モータコイル
9 同期運転回路
10、11、20、21 リレー駆動用トランジスタ
12 マイクロコンピュータ
13、23、24 フォトトライアック
14、15 回転板
16、17 光センサ
18 電源周波数検出部
19 低電圧電源
2 交流電源
3 整流ブリッジ回路
4、5、6、7起動用トランジスタ
8 モータコイル
9 同期運転回路
10、11、20、21 リレー駆動用トランジスタ
12 マイクロコンピュータ
13、23、24 フォトトライアック
14、15 回転板
16、17 光センサ
18 電源周波数検出部
19 低電圧電源
Claims (4)
- 交流電源に並列に接続された複数の同期モータを起動運転から同期運転へ運転を切換える同期モータの並列運転回路において、
一の交流電源に対して直列に接続されたAコイル及びBコイルからなるモータコイルに、当該交流電源より供給される交流電流を整流ブリッジ回路により整流し、起動用スイッチング手段によりマグネットロータの回転角度に応じて整流電流の向きを切換えてAコイルのみに通電することにより、各同期モータを直流ブラシレスモータとして起動運転する一の起動運転回路と、
前記交流電流をAコイル及びBコイルに通電して各同期モータを交流同期モータとして並列に同期運転する複数の同期運転回路と、
前記交流電源に接続された各同期モータのモータコイルとの間に設けられ、前記Aコイルのみへの通電とAコイル及びBコイルへの通電とを切換える運転切換えスイッチと、
前記運転切換えスイッチを交流電源と起動運転回路とが接続したまま起動用スイッチング手段を制御することにより整流ブリッジ回路を経て全波整流をかけて起動運転し、マグネットロータの回転数が電源周波数に対して同期回転数付近に到達すると、前記運転切換えスイッチを切換えて交流電源と起動運転回路との接続を遮断し当該交流電源と同期運転回路とを接続して同期運転に移行する動作を各同期モータ毎に行い、複数の同期モータを一の交流電源で並列に同期運転するよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とする同期モータの並列運転回路。 - 前記制御部から切換え用スイッチング手段をON/OFF制御して励磁コイルに通電することにより、運転切換えスイッチをAコイルのみへの通電からAコイル及びBコイルへの通電へ切換えて同期運転に移行することを特徴とする請求項1記載の同期モータの並列運転回路。
- 前記制御部から第1の切換え用スイッチング手段をON/OFF制御して第1の励磁コイルに通電することによりAコイルのみへの通電を許容する第1の運転切換えスイッチと、前記制御部から第2の切換え用スイッチング手段をON/OFF制御して第2の励磁コイルに通電することによりAコイル及びBコイルへの通電のみを許容する第2の運転切換えスイッチとを具備し、前記第1の運転切換えスイッチを切換えてAコイルのみへの通電を遮断してから第2の運転切換えスイッチを切換えてAコイル及びBコイルへ通電することにより同期運転へ移行することを特徴とする請求項1記載の同期モータの並列運転回路。
- モータの極数及びモータ出力が同一若しくは異なる複数の同期モータが並列運転されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の同期モータの並列運転回路。
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