JPH05244787A - 単相交流誘導モーターの起動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 消費電力を低減することができるだけでな
く、異常発熱時や過電流が流れた際の保護を確実に行い
得る安全性に優れた単相交流誘導モーターの起動回路を
得る。 【構成】 単相交流誘導モーター１１の主巻線１２に直
列に第１のトライアック１６を接続し、互いに直列に接
続されたＰＴＣ素子１７及び抵抗１８からなる第１のト
リガー回路の接続点２０を第１のトライアック１６のゲ
ート端子に接続し、ＰＴＣ素子１７をモーター１１が組
み込まれる装置に熱結合し、他方、補助巻線１３に直列
に第２のトライアック２１を接続し、互いに直列に接続
されたＰＴＣ素子２２と抵抗２３とからなる第２のトリ
ガー回路の接続点２４を第２のトライアック２１のゲー
ト端子に接続してなる単相交流誘導モーター１１の起動
回路。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単相交流誘導モーター
の起動回路に関し、特に、複数のトライアックを用いる
ことにより、起動後に起動電流を遮断すること、並びに
異常過熱・過電流に対する保護を果たすことを可能とし
た単相交流誘導モーターの起動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷蔵庫のコンプレッサーや各種ポンプに
おいて、単相交流誘導モーターが多用されている。この
種の単相交流誘導モーターの起動回路としては、電磁リ
レーを用いて構成されたものが広く用いられてきた。し
かしながら、起動時に流れる大電流により接点の焼きつ
き等が生じがちであるため、電磁リレーに代えて、正特
性サーミスター素子（以下、ＰＴＣ素子と略す）を用い
た起動回路が利用されてきている。

【０００３】図２は、ＰＴＣ素子を用いた従来の起動回
路の一例を示す回路図である。図２において、単相交流
誘導モーター１は、主巻線２と、起動のための補助巻線
３とを有する。主巻線２及び補助巻線３の一端は、バイ
メタルスイッチ４に接続されている。バイメタルスイッ
チ４は、単相交流誘導モーター１が組み込まれているコ
ンプレッサー等において異常発熱が生じたり、主巻線２
に流れる電流が過電流状態となったりした場合に、この
起動回路を電源６から遮断するために設けられており、
常時は閉成されている。バイメタルスイッチ４は、抵抗
７を介してスイッチ５に接続されており、スイッチ５は
電源６に接続されている。また、主巻線２の他端は電源
６に接続されている。他方、補助巻線３に直列にＰＴＣ
素子８が接続されており、該ＰＴＣ素子８の他端が電源
６に接続されている。

【０００４】図２に示した起動回路では、スイッチ５を
オン状態とすることにより補助巻線３に電流が流れ、モ
ーター１が起動される。そして、モーター１を起動した
直後からＰＴＣ素子８にも電流が流れるため、時間の経
過と共に、ＰＴＣ素子８が自己発熱する。この自己発熱
により、ＰＴＣ素子６の抵抗値が急激に上昇し、ＰＴＣ
素子６に流れる電流が急激に減少する。それによって、
補助巻線３に流れる起動電流が低減され、起動後の消費
電力を低減することが可能とされている。また、単相交
流誘導モーター１が組み込まれているコンプレッサー等
の装置において異常発熱が生じたり、主巻線２に流れる
運転電流が過電流となった場合には、上記バイメタルス
イッチ４が開放され、それによってモーター１の運転が
停止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示すように、上記ＰＴＣ素子８が高抵抗状態となって
も、依然としてＰＴＣ素子８に残留電流が流れるため、
より一層の消費電力の低減が求められていた。また、上
記のように、図２に示した起動回路では、コンプレッサ
ー等の装置の異常発熱時や、主巻線２に流れる電流が過
電流状態となった場合、バイメタルスイッチ４により電
源との接続が遮断されていた。そのため、以下のような
種々の問題があった。

【０００６】バイメタルスイッチ４は、機械的な接点
を有するものであるため、長期間使用しているうちに、
接点が磨耗し、信頼性が低下するおそれがあった。ま
た、バイメタルスイッチ４は、ヒータを内蔵している
ため、異常時に発火するおそれがあった。さらに、上
記起動回路では、主巻線２及び補助巻線３の両方に流れ
る起動時の大きな電流を考慮する必要があったため、起
動時に流れる該大きな電流を越える値の過電流に対して
しか、バイメタルスイッチ４を動作させることができ
ず、起動に際して流れる大きな電流よりも小さな過電流
が流れた場合には、回路を遮断することができなかっ
た。

【０００７】本発明の目的は、起動後の消費電力を低減
することができるだけでなく、単相交流誘導モーターが
組み込まれた装置の異常過熱や該モーターに過電流が流
れた場合の保護をより確実に行い得る起動回路を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、主巻線及び補
助巻線を有する単相交流誘導モーターの起動回路であ
り、下記の構成を備えることを特徴とする。本発明で
は、第１，第２の主端子間が主巻線に直列に接続された
第１のトライアックと、互いに直列に接続されたサーミ
スター素子及び抵抗とを有しかつ両者の間の接続点が上
記第１のトライアックのゲート端子に接続された第１の
トリガー回路とが備えられている。単相交流誘導モータ
ーまたは該単相交流誘導モーターが組み込まれた装置の
異常過熱により第１のトリガー回路のサーミスター素子
が、加熱された際に第１のトライアックをオフ状態とす
るように、上記サーミスター素子が単相交流誘導モータ
ーが組み込まれた装置または単相交流誘導モーターに熱
結合されている。

【０００９】また、本発明では、第１，第２の主端子間
が補助巻線に直列に接続された第２のトライアックと、
互いに直列に接続されたサーミスター素子及び抵抗を有
しかつ両者の間の接続点が上記第２のトライアックのゲ
ート端子に接続された第２のトリガー回路とが備えられ
ている。

【００１０】

【作用】単相交流誘導モーターが組み込まれた装置及び
単相交流誘導モーターが異常過熱したり、主巻線に過電
流が流れた場合、第１のトリガー回路のサーミスター素
子の動作により第１のトライアックの第１，第２の主端
子間がオフ状態とされ、主巻線と電源との電気的接続が
遮断される。従って、第１のトライアック及び第１のト
リガー回路により、装置の異常過熱時や過電流が流れた
場合の保護を果たすことが可能とされている。他方、通
常の起動後には、第２のトリガー回路のＰＴＣ素子の発
熱により、第２のトライアックのゲート端子に加えられ
るゲート電圧が低下され、それによって第２のトライア
ックの第１，第２の主端子間がオフ状態とされて、補助
巻線に流れる電流が遮断される。従って、モーター起動
後の消費電力を低減することが可能とされている。

【００１１】

【実施例の説明】以下、本発明の実施例を図面を参照し
つつ説明する。図１は、本発明の第１の実施例にかかる
単相交流誘導モーターの起動回路を示す回路図である。
単相交流誘導モーター１１は、主巻線１２及び補助巻線
１３を有する。主巻線１２及び補助巻線１３は、その一
端側がスイッチ１４を介して電源１５に接続されてい
る。主巻線１２には、第１，第２の主端子間が該主巻線
１２と直列となるように第１のトライアック１６が接続
されている。すなわち、第１のトライアック１６の第１
の主端子が主巻線１２に接続されており、第２の主端子
が電源１５に接続されている。

【００１２】また、主巻線１２と並列にＰＴＣ素子１７
が接続されており、該ＰＴＣ素子１７と直列に抵抗１８
が接続されている。このＰＴＣ素子１７及び抵抗１８に
より第１のトリガー回路が構成されており、ＰＴＣ素子
１７と抵抗１８との間の接続点２０が第１のトライアッ
ク１６のゲート端子に接続されている。また、ＰＴＣ素
子１７は、単相交流誘導モーター１１が組み込まれてい
るコンプレッサー等の装置の熱結合されており、それに
よって装置が異常過熱した場合にＰＴＣ素子１７が加熱
されるように構成されている。

【００１３】補助巻線１３には、第２のトライアック２
１の第１の主端子が接続されており、第２のトライアッ
ク２１の第２の主端子は電源１５に接続されている。す
なわち、第２のトライアック２１の第１，第２の主端子
間が、補助巻線１３に直列に接続されている。また、補
助巻線１３に並列にＰＴＣ素子２２が接続されており、
該ＰＴＣ素子２２に直列に抵抗２３が接続されている。
ＰＴＣ素子２２と抵抗２３との間の接続点２４が、第２
のトライアック２１のゲート端子に接続されている。こ
のＰＴＣ素子２２及び抵抗２３が第２のトリガー回路を
構成している。なお、通常の起動時及びモーターの定格
運転時には、接続点２０から与えられるゲート電圧によ
り、第１のトライアック１６は第１，第２の主端子間が
導通状態、すなわちオン状態とされるように、上記第１
のトライアック１６のターンオン特性並びにＰＴＣ素子
１７及び抵抗１８が選ばれている。

【００１４】また、スイッチ１４を閉成して単相交流誘
導モーター１１を起動する際に接続点２４より与えられ
るゲート電圧により第２のトライアック２１の第１，第
２の主端子間が導通状態、すなわちオン状態とされるよ
うに、第２のトライアック２１のターンオフ特性及びＰ
ＴＣ素子２２及び抵抗２３が選択されている。次に、図
１に示した実施例の動作を説明する。まず、スイッチ１
４を閉成することにより、起動電流がＰＴＣ素子２２及
び抵抗２３に流れ、接続点２４から与えられるゲート電
圧により第２のトライアック２１の第１，第２の主端子
間がオン状態とされ、補助巻線１３に起動電流が流れ
る。同様に、ＰＴＣ素子１７及び抵抗１８にも起動電流
が流れ、接続点２０から与えられるゲート電圧により第
１のトライアック１６がオン状態とされ、主巻線１２に
も通電され、単相交流誘導モーター１１が起動される。

【００１５】単相交流誘導モーター１１の起動後には、
ＰＴＣ素子２２が自己発熱し、その抵抗値が急激に上昇
する。その結果、接続点２４から与えられるゲート電圧
が急激に低下し、第２のトライアック２１のターンオフ
電圧よりもゲート電圧が低くなった段階で第２のトライ
アック２１の第１，第２の主端子間がオフ状態とされ、
補助巻線１３には電流が通電されないこととなる。その
ため、単相交流誘導モーター１１の定格運転中の消費電
力を節減することが可能とされている。そして、スイッ
チ１４が開放されるまで、すなわち、モーターの運転が
停止されるまで、上記状態が持続される。

【００１６】他方、モーターの定格運転中に、単相交流
誘導モーター１１が組み込まれたコンプレッサー等の装
置において異常発熱が生じたり、異常電流が流れた場合
には、発生した熱がＰＴＣ素子１７に伝えられ、それに
よってＰＴＣ素子１７の抵抗値が急激に上昇する。その
結果、接続点２０から与えられるゲート電圧が低下し、
第１のトライアック１６のターンオフ電圧を下回った段
階で第１のトライアック１６の第１，第２の主端子間が
オフ状態とされる。すなわち、第１，第２のトライアッ
ク１６，２１の双方がオフ状態とされ、主巻線１２及び
補助巻線１３への電流の供給が遮断される。従って、単
相交流誘導モーター１１を装置の異常発熱や過電流から
確実に保護することが可能とされている。

【００１７】上記実施例では、ＰＴＣ素子２２の自己発
熱特性を利用して、第２のトライアック２１のゲート電
圧を低下させていたが、ＰＴＣ素子２２をモーター１１
やモーター１１が組み込まれるコンプレッサー等に熱結
合し、起動後のモーターの熱やモーターが組み込まれた
装置からの熱により、あるいは別に設けた熱源ヒータの
熱により、ＰＴＣ素子２２の抵抗値を高め、それによっ
て第２のトライアック２１に供給するゲート電圧を低め
てトライアック２１の第１，第２の主端子間をオフ状態
としてもよい。

【００１８】図４は、本発明の第２の実施例にかかる単
相交流誘導モーターの起動回路を示す回路図である。本
実施例では、第１，第２のトリガー回路が、それぞれ、
負特性サーミスター素子（以下、ＮＴＣサーミスター素
子）と、該ＮＴＣサーミスター素子と直列に接続された
抵抗とにより構成されている点において、図１に示した
実施例と異なる。なお、図１に示した実施例と同一部分
については、同一参照番号を付することにより、その説
明は省略する。第１，第２のトリガー回路がＮＴＣサー
ミスター素子３１，３２を用いて構成されているため、
本実施例の起動回路では、抵抗３３，３４がスイッチ１
４側に、ＮＴＣサーミスター素子３１，３２が電源１５
側に接続されている。

【００１９】第２の実施例の起動回路の動作を説明す
る。スイッチ１４を閉成することにより、接続点２４か
ら与えられるゲート電圧により第２のトライアック２１
がオン状態とされ、補助巻線１３に通電される。また、
接続点２０から与えられるゲート電圧により第１のトラ
イアック１６もオン状態とされ、従って主巻線１２にも
通電される。よって、単相交流誘導モーター１１が起動
される。起動後、通電によって第２のトリガー回路のＮ
ＴＣサーミスター素子３２が発熱し、該自己発熱により
その抵抗値が急激に減少する。その結果、接続点２４か
ら与えられるゲート電圧が急激に減少するため、第２の
トライアック２１がオフ状態とされ、スイッチ１４を開
放するまでその状態が維持される。従って、補助巻線１
３に流れる電流が遮断されるため、定格運転中の消費電
力を図２に示した従来例に比べて１／１０程度とするこ
とができる。

【００２０】他方、単相交流誘導モーター１１が組み込
まれた装置に異常発熱が生じた場合には、ＮＴＣサーミ
スター素子３１が加熱されてＮＴＣサーミスター素子３
１の抵抗値が急激に減少する。その結果、接続点２０よ
り与えられるゲート電圧が低下し、第１のトライアック
１６の第１，第２の主端子間がオフ状態とされる。従っ
て、第１，第２のトライアック１６，２１の双方がオフ
状態とされるため、第１の実施例の場合と同様に、主巻
線１２及び補助巻線１３への電流の供給を遮断すること
ができる。

【００２１】なお、本実施例においても、ＮＴＣ素子３
２を、モーター１１やモーター１１が組み込まれたコン
プレッサー等の装置に熱結合させておき、起動後に発生
した熱をＮＴＣ素子３２に供給することにより、あるい
は別に設けた熱源ヒータの熱をＮＴＣ素子３２に供給す
ることにより、第２のトライアック２１のゲート電圧を
急激に低下させてもよい。第１，第２の実施例から明ら
かなように、本発明における第１，第２のトリガー回路
は、ＰＴＣサーミスター素子及びＮＴＣサーミスター素
子のいずれを用いても構成することができ、第１，第２
のトリガー回路に用いられるサーミスター素子として形
式の異なるサーミスター素子を用いてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明では、通常の起動
時及び定格運転時には、第２のトリガー回路及び第２の
トライアックによって起動後に補助巻線への電流の供給
が確実に遮断されるため、定格運転中の消費電力を確実
に節減することができる。のみならず、単相交流誘導モ
ーターが組み込まれている装置や該モーターが異常過熱
した場合や主巻線に過電流が流れた場合には、第１のト
リガー回路より与えられるゲート電圧が低下することに
より第１のトライアックの第１，第２の主端子間がオフ
状態とされ、補助巻線ヘの電流の供給が遮断される。従
って、単相交流誘導モーターの組み込まれた装置の異常
発熱時や主巻線に過電流が流れた際におけるモーターの
保護を確実に達成することができる。

【００２３】しかも、従来のバイメタルスイッチでは、
長期間使用しているうちに接点が磨耗したり、ヒーター
を内在しているために発火したりするおそれがあったの
に対し、本発明では、異常発熱時や過電流に対する保護
が上記第１のトリガー回路及び第１のトライアックで達
成されているため、接点の磨耗に起因する動作不良がな
く、発火の危険性も少ない。しかも、バイメタルスイッ
チを利用した回路では、主巻線及び補助巻線に起動時に
加えられる大電流以下の大きさの過電流に対しては、動
作させることができなかったのに対し、本発明では、第
１のトリガー回路及び第１のトライアックにより上記保
護を果たすものであるため、このような起動時の大電流
よりも小さな過電流に対してもモーターを保護すること
ができる。よって、本発明によれば、単相交流誘導モー
ターの起動回路の経済性を高め得るだけでなく、安全性
及び信頼性を飛躍的に高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の単相交流誘導モーターの起動回
路を示す回路図。

【図２】従来の単相交流誘導モーターの起動回路を示す
回路図。

【図３】従来の起動回路におけるＰＴＣ素子に流れる電
流の時間的変化を示す図。

【図４】第２の実施例の単相交流誘導モーターの起動回
路を示す回路図。

【符号の説明】

１１…単相交流誘導モーター １２…主巻線 １３…補助巻線 １６…第１のトライアック １７…ＰＴＣ素子 １８…抵抗 ２１…第２のトライアック ２２…ＰＴＣ素子 ２３…抵抗 ２４…接続点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主巻線及び補助巻線を有する単相交流誘
   導モーターの起動回路であって、 第１，第２の主端子間が主巻線に直列に接続された第１
   のトライアックと、 互いに直列に接続されたサーミスター素子及び抵抗を有
   し、かつ両者の間の接続点が前記第１のトライアックの
   ゲート端子に接続された第１のトリガー回路とを備え、 前記第１のトリガー回路のサーミスター素子が単相交流
   誘導モーターまたは該単相交流誘導モーターが組み込ま
   れた装置の異常過熱により加熱された際に第１のトライ
   アックをオフ状態とするように、前記単相交流誘導モー
   ターまたは該単相交流誘導モーターが組み込まれた装置
   に熱結合されており、 第１，第２の主端子間が補助巻線に直列に接続された第
   ２のトライアックと、 互いに直列に接続されたサーミスター素子及び抵抗を有
   し、かつ両者の間の接続点が前記第２のトライアックの
   ゲート端子に接続された第２のトリガー回路とをさらに
   備えることを特徴とする、単相交流誘導モーターの起動
   回路。