(57)【要約】      （修正有）【課題】単相誘導電動機の最適な適応的始動方法を提供する。【解決手段】ｉ）始動巻線５０ｂに印加し、動作全体を通して単相誘導電動機の動作状態回転Ｒ1を連続して推定するステップと；ｉｉ）第１の安定段階の間に、電動機の少なくとも２つの電気量間の第１の位相シフトレベルＤ1を測定するステップと；ｉｉｉ）第１の安定段階の間に、電動機の動作状態回転Ｒ1の増加にしたがった第１の位相シフトレベルＤ1の変動を監視するステップと；ｉｖ）電動機の動作状態回転Ｒ1が定格状態回転Ｒ2に近い場合に、第１の位相シフトレベルＤ1から第２の位相シフトレベルＤ2への変曲段階Ｅinfを検出するステップと；ｖ）第１の安定段階の間に、電動機の少なくとも２つの電気量間の第２の位相シフトレベルＤ2を測定するステップと；ｖｉ）動作状態回転Ｒ1が定格状態回転Ｒ2に達した時点で、始動巻線５０ｂの印加を絶つステップと；を含む。【選択図】図５
2018078781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相誘導電動機を始動させる方法であって、
前記単相誘導電動機には回転子および固定子（５０）が具備され、
前記固定子には主巻線（５０ａ）と始動巻線（５０ｂ）が具備され、
前記単層誘導電動機の前記主巻線（５０ａ）および前記始動巻線（５０ｂ）が、交流電圧源（Ｆ）を用いて印加され、前記始動巻線（５０ｂ）が始動装置（１００）によって選択的に活動化および非活動化される方法において、
ｉ）  前記始動巻線（５０ｂ）に印加し、少なくとも２つの電気量間での位相シフトを介して、動作全体を通した前記単層誘導電動機の動作状態回転（Ｒ1）を連続して推定するステップと；
ｉｉ）  第１の安定段階（Ｅ１）の間に、前記単相誘導電動機の少なくとも２つの電気量間の第１の位相シフトレベル（Ｄ1）を測定するステップと；
ｉｉｉ）  前記第１の安定段階（Ｅ1）の間に、前記単層誘導電動機の前記動作状態回転（Ｒ1）の増加にしたがった前記第１の位相シフトレベル（Ｄ1）の変動を監視するステップと；
ｉｖ）  前記単層誘導電動機の前記動作状態回転（Ｒ1）が定格状態回転（Ｒ2）に近い場合に、前記第１の位相シフトレベル（Ｄ1）から第２の位相シフトレベル（Ｄ2）への変曲段階（Ｅinf）を検出するステップと；
ｖ）  前記第１の位相シフトレベル（Ｄ1）の前記変曲段階（Ｅinf）の後、第２の安定段階（Ｅ2）の間の前記単相誘導電動機の少なくとも２つの電気量間の前記第２の位相シフトレベル（Ｄ2）を測定するステップと；
ｖｉ）  前記動作状態回転（Ｒ1）が前記定格状態回転（Ｒ2）に達した時点で、前記始動巻線（５０ｂ）の印加を絶つステップと；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記始動装置（１００）が、マイクロプロセッサ（７０）、スイッチ（６０）およびゼロ交差検出回路（９０）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
動作全体を通した前記単層誘導電動機の動作状態回転（Ｒ1）を連続的に推定する前記ステップｉ）が、前記マイクロプロセッサ（７０）を用いて実施されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の位相シフトレベル（Ｄ1）を測定し監視しかつ前記単相誘導電動機の少なくとも２つの電気量間の前記第２の位相シフトレベル（Ｄ2）を測定する前記ステップｉｉ）〜ｖ）が、前記始動装置（１００）の前記ゼロ交差回路（９０）および前記マイクロプロセッサ（７０）を用いて行なわれることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の位相シフトレベル（Ｄ1）が前記第２の位相シフトレベル（Ｄ2）と異なるか否かを決定するステップｖ）およびｖｉ）の間に中間ステップを含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記マイクロプロセッサ７０が前記指令信号を前記スイッチ（６０）に送信することを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記スイッチ（６０）がトライアックであることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記スイッチ（６０）が少なくとも１つのシリコン制御整流器によって形成されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記スイッチ（６０）が前記単層誘導電動機の始動前に、当初活動化された状態にとどまっていることを特徴とする、請求項６〜８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の位相シフトレベル（Ｄ1）および前記第２の位相シフトレベル（Ｄ2）の前記単相誘導電動機の前記少なくとも２つの電気量が、前記交流電圧源（Ｆ）の入力電圧、前記交流電圧源（Ｆ）の入力電流、前記主巻線（５０ａ）内の電圧、前記主巻線（５０ａ）内の電流、前記始動巻線（５０ｂ）内の電圧、および前記始動巻線（５０ｂ）内の電流、前記主巻線（５０ａ）と前記始動巻線（５０ｂ）の間の電圧からなる群から選択される、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
単相誘導電動機を始動させる方法であって、
前記単相誘導電動機には回転子および固定子（５０）が具備され、
前記固定子には主巻線（５０ａ）と始動巻線（５０ｂ）が具備され、
前記単層誘導電動機の前記主巻線（５０ａ）および前記始動巻線（５０ｂ）が、交流電圧源（Ｆ）を用いて印加され、前記始動巻線（５０ｂ）が始動装置（１００）を用いて選択的に活動化および非活動化される方法において、
ｉ）  前記始動巻線（５０ｂ）に印加し、少なくとも２つの電気量間での位相シフトを介して、動作全体を通した前記単層誘導電動機の動作状態回転（Ｒ1）を連続して推定するステップと；
ｉｉ）  前記単相誘導電動機の少なくとも２つの電気量間の第１の位相シフトレベル（Ｄ1）を測定するステップであって、前記第１の位相シフトレベル（Ｄ1）が、前記単層誘導電動機の前記動作状態回転（Ｒ1）の増大にしたがって変動する、ステップと；
ｉｉｉ）  前記第１の位相シフトレベル（Ｄ1）が第２の位相シフトレベル（Ｄ1）へと変動しているか否かを検出するステップと；
ｉｖ）  ステップｉｉｉ）に対する前記応答が肯定的なものである場合、前記動作状態回転（Ｒ1）が定格状態回転に達した時点で前記始動巻線の印加を絶つステップと；
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１２】
単相誘導電動機を始動させるシステムであって、
前記単相誘導電動機には回転子および固定子（５０）が具備され、
前記固定子には主巻線（５０ａ）と始動巻線（５０ｂ）が具備され、
前記単層誘導電動機の前記主巻線（５０ａ）および前記始動巻線（５０ｂ）が、交流電圧源（Ｆ）を用いて印加され、前記始動巻線（５０ｂ）が始動装置（１００）によって選択的に活動化および非活動化されるシステムにおいて、
前記システムが、前記始動巻線（５０ｂ）に印加し、少なくとも２つの電気量間での位相シフトを介して、動作全体を通した前記単層誘導電動機の動作状態回転（Ｒ1）を連続して推定するために構成されており、
更に、前記単相誘導電動機の少なくとも２つの電気量間の第１の位相シフトレベル（Ｄ1）を測定するため、および前記第１の位相シフトレベル（Ｄ１）が第２の位相シフトレベル（Ｄ2）へと変動しているか否かを検出するために構成されており、前記第１の位相シフトレベル（Ｄ1）が、前記単層誘導電動機の動作状態回転（Ｒ1）の増大にしたがって変動しており、
前記システムは、動作状態回転（Ｒ1）が定格状態回転（Ｒ2）に達した時点で前記始動巻線（５０ｂ）の印加を絶つことを特徴とする、システム。
【請求項１３】
単相誘導電動機用の始動装置（１００）であって、
前記単相誘導電動機には回転子および固定子（５０）が具備され、
前記固定子には主巻線（５０ａ）と始動巻線（５０ｂ）が具備され、
前記単層誘導電動機の前記主巻線（５０ａ）および前記始動巻線（５０ｂ）が、交流電圧源（Ｆ）を用いて印加され、前記始動巻線（５０ｂ）が始動装置（１００）によって選択的に活動化および非活動化される始動装置において、
前記始動装置が、前記始動巻線（５０ｂ）に印加し、少なくとも２つの電気量間での位相シフトを介して、動作全体を通した前記単層誘導電動機の動作状態回転（Ｒ1）を連続して推定するために構成されており、
更に、第１の位相シフトレベル（Ｄ1）が第２の位相シフトレベル（Ｄ２）に達するまで前記単相誘導電動機の少なくとも２つの電気量間の第１の位相シフトレベル（Ｄ1）を測定するために構成されており、ここで、前記第１の位相シフトレベル（Ｄ1）が、前記単層誘導電動機の動作状態回転（Ｒ1）の増大にしたがって変動しており、
前記始動装置（１００）は、動作状態回転（Ｒ1）が定格状態回転（Ｒ2）に達した時点で前記始動巻線（５０ｂ）の印加を絶つことを特徴とする、始動装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、あらゆるタイプの単層誘導電動機の適応的始動に応用されるように設計されている、単層誘導電動機を始動させるための装置、システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単層誘導電動機は、その単純さ、頑健性および性能のため、例えば家庭電化製品全般、なかでも冷蔵庫、コンプレッサなどの異なる利用分野で使用可能であることが公知である。
【０００３】
誘導電動機は、かご形電機子および固定子で構成されており、この固定子には主巻線と始動巻線が具備されている。その動作中、主巻線は、交流電圧源により印加されており、一方始動巻線は、一時的に印加され、こうして固定子エア・ギャップ内に回転磁場を作り出すが、これは電機子を加速させその始動を促すのに必要な条件である。
【０００４】
概して、回転磁場は、主巻線内の電流との関係において遅動型の電流で始動巻線に印加することによって得られる。位相シフトは、好ましくは、巻線の電流間で９０度の角度にある。
【０００５】
当業者にとっては一般的な知識であることから、位相シフトは、巻線の構造的特性を用いてか、または、始動巻線と直列の外部インピーダンスを用いて得ることができる。始動巻線内を循環する電流の値は比較的高いことから、一定の期間の後にこの電流を中断する必要があることが観察されている。
【０００６】
このような中断は、始動装置、例えばＰＴＣ、電気機械式継電器またはタイマータイプの始動用構成要素を用いて行なわれる。これらの装置の例は、特許文献１および特許文献２中および、特許文献３中で引用されている。
【０００７】
ＰＴＣに関しては、この装置の問題点は、始動巻線に印加する時点の最適化に関するものである。その伝導時間は、セラミックタブレットの体積に正比例し、循環電流に反比例し、このため、より高い出力を有する電動機に適用された場合始動時間は短縮され、より小さい電動機に適用された場合には時間が過度に長くなる。これら２つの要因から、より大きな電動機の始動不良、およびより小さい電動機における始動周期中のエネルギー消費量の増大が導かれる。
【０００８】
電気機械式継電器に関しては、その主要な欠点が、各電動機のサイズに固有の寸法を有する構成要素を必要とすることにあり、これによって高効率の電動機内でのその使用が妨げられるということが指摘される。
【０００９】
ここで、タイマータイプの始動用構成要素に言及すると、これらの構成要素は異なる電動機のサイズに対して所要の始動時間を適応させていないことが分かる。この概念では、異なるサイズの電動機のための最適化された始動時間を提供することのできる回路のサイズを決定することはできず、したがって、規定の電動機系統に適合するように１つの規定の起動時間のために各々が調整されているさまざまなモデルの存在が必要となり、これは、規格化の不在、製造ライン内での高度の調整および在庫の増大の原因となる。
【００１０】
これらの公知の装置の問題を是正するために、いくつかの解決法が開発されてきた。例えば、特許文献４は、単相電動機用の始動回路を開示している。このような回路は、電動機の電気量（電圧または電流）および時間の関数としての電流または電圧変動の信号（導関数−ｄｉ／ｄｔまたはｄＶ／ｄｔ）の測定に基づくものである。信号ｄｉ／ｄｔまたはｄＶ／ｄｔが所与のパラメータにおいてより低い（またはより高い）ものである場合、始動巻線は接続解除される。
【００１１】
別の解決法は、単相電動機用の始動回路に関する特許文献５中で開示されている。提案されている実施形態の１つにおいては、電動機巻線に給電する電圧／電流波形のゼロ交差を監視することで制御が機能することが言及されている。
【００１２】
さらに、特許文献６は、誘導電動機の電流と電圧の間の位相シフトに基づく制御システムを開示している。この文書は、電圧と電流の間の実際の位相シフトから得られる第１のパラメータ、電流波形のゼロ交差から得られる第２のパラメータおよび、電圧および電流に所望される位相シフトを表わす第３のパラメータに基づいている。
【００１３】
追加の一解決法は、電動機の始動巻線を再接続するための方法に関する特許文献７中に開示されている。主巻線の電流が一定の値に達した時点で直ちに始動巻線は接続解除され、始動巻線上の電圧が主巻線上の電流と一定の関係を確立した場合にのみ再接続されることが記載されている。
【００１４】
同様にして、特許文献８中に開示されている解決法は、電動機の始動周期を開始させるため、センサーを通して電圧源からサンプリングされた第１の電圧信号が、第１の電圧レベル以下であるかまたは第２の電圧レベル以上である条件の下で始動巻線に印加するように構成されたスターター装置について説明している。
【００１５】
別の類似の解決法は、制御ユニットが電流センサーから、固定子に供給された電流レベルに関する信号を受信し、この制御ユニットが巻線に接続されて、固定子に供給された現在の電流レベルと電流の始動レベルとの間の比が既定値に達した時に始動スイッチを開閉させる、始動装置に関する特許文献９中に記載されている。
【００１６】
最後に、特許文献１０で開示されている解決法は、処理装置が電流センサーから電流信号を受信し、電流ゼロ交差センサーから電圧信号を受信し、プロセッサーが、信号にしたがってかつタイムセンサーを用いてスイッチを活動化および非活動化している、誘導電動機用の始動装置に関する。
【００１７】
しかしながら、上述の解決法のいずれも、電動機の回転および電気量間の位相の監視が電動機の始動中に３段階にわたって行なわれる、誘導電動機の始動方法を通して実現される装置およびシステムを開示していない。このような監視は、電動機の始動の終りの状態である定格状態回転に達するまでの電動機回転の増加と位相変動の間の明確な関係を実証する。
【００１８】
本発明は、あらゆるタイプの単層誘導電動機内で適応的始動を実施できるようにし、こうして始動巻線は最適な瞬間に消勢され、こうして始動時における最適化およびより高い性能を有することになる。
【００１９】
所与の電動機に対して特定の構成要素が必要とされない、あらゆるタイプの原動機において単一の始動装置が使用できる方法も、技術的現状においては見られない。換言すると、本発明は、大型および小型の両方の電動機が、シャフトに対し結合される負荷または供給電圧の如何に関わらず、提案されている方法による最適な適応的始動を有することを可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】米国特許第５，０５３，９０８号明細書
【特許文献２】米国特許第５，０５１，６８１号明細書
【特許文献３】ＰＣＴ国際公開第０２／０９６２４Ａ１号パンフレット
【特許文献４】米国特許第６，３２０，３４８号明細書
【特許文献５】米国特許第８，５０８，３７４号明細書
【特許文献６】米国特許第４，３６１，７９２号明細書
【特許文献７】米国特許第６，０３４，５０３号明細書
【特許文献８】米国特許第９，１６０，２５９号明細書
【特許文献９】米国特許第７，４７１，０５８号明細書
【特許文献１０】米国特許第９，１８４，６７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明の第１の目的は、始動巻線の消勢のための最適な瞬間における始動の最適化を可能にする、単層誘導電動機を始動させるための装置、システムおよび方法を提供することにある。
【００２２】
本発明の第２の目的は、始動巻線を消勢するための最適な瞬間を識別する目的で、電動機の始動中に３段階にわたり電気量間の位相を通した電動機の回転の監視が実施される、単層誘導電動機を始動させる装置、システムおよび方法を提供することにある。
【００２３】
本発明の第３の目的は、所与の電動機のための特定の構成要素の必要無く、あらゆるタイプの電動機で使用できる単層誘導電動機のための装置、システムおよび始動方法を提供することにある。
【００２４】
本発明の最終目的は、実装のために大きな変更を要することのない、低コストで簡単に単相誘導を始動させる装置、システムおよび方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の目的は、単相誘導電動機を始動させるための方法において、電動機には回転子および固定子が具備され、固定子には主巻線と始動巻線が具備され、単層誘導電動機の主巻線および始動巻線が、交流電圧源を用いて印加され、始動巻線が始動装置によって選択的に活動化および非活動化される方法であって、
ｉ）  始動巻線に印加し、少なくとも２つの電気量間での位相シフトを介して、その動作全体を通した単層誘導電動機の動作状態回転を連続して推定するステップと；
ｉｉ）  第１の安定段階の間に電動機の少なくとも２つの電気量間の第１の位相シフトレベルを測定するステップと；
ｉｉｉ）  第１の安定段階の間に、単層誘導電動機の動作状態回転の増加にしたがった第１の位相シフトレベルの変動を監視するステップと；
ｉｖ）  単層誘導電動機の動作状態回転が定格状態回転に近い場合に、第１の位相シフトレベルから第２の位相シフトレベルへの変曲段階を検出するステップと；
ｖ）  第１の位相シフトレベルの変曲段階の後、第２の安定段階の間の電動機の少なくとも２つの電気量間の第２の位相シフトレベルを測定するステップと；
ｖｉ）  動作状態回転が定格状態回転に達した時点で、始動巻線を消勢するステップと；
を含む方法によって達成される。
【００２６】
本発明の目的は、単相誘導電動機を始動させるための方法において、電動機には回転子および固定子が具備され、固定子には主巻線と始動巻線が具備され、単層誘導電動機の主巻線および始動巻線が、交流電圧源（Ｆ）を用いて印加され、始動巻線が始動装置によって選択的に活動化および非活動化される方法であって、
ｉ）  始動巻線に印加し、少なくとも２つの電気量間での位相シフトを介して、その動作全体を通した単層誘導電動機の動作状態回転を連続して推定するステップと；
ｉｉ）  電動機の少なくとも２つの電気量間の第１の位相シフトレベルを測定するステップであって、第１の位相シフトレベルが、単層誘導電動機の動作状態回転の増大にしたがって変動するステップと；
ｉｉｉ）  第１の位相シフトレベルが第２の位相シフトレベルへと変動しているか否かを検出するステップと；
ｉｖ）  ステップｉｉｉ）に対する応答が肯定的なものである場合、動作状態回転が定格状態回転に達した時点で始動巻線を消勢するステップと；
を含む方法によっても達成される。
【００２７】
さらに本発明の目的は、単相誘導電動機用の始動システムにおいて、電動機には回転子および固定子が具備され、固定子には主巻線と始動巻線が具備され、単層誘導電動機の主巻線および始動巻線が、交流電圧源（Ｆ）を用いて印加され、始動巻線が始動装置によって選択的に活動化および非活動化されるシステムであって、該システムが、始動巻線に印加し、少なくとも２つの電気量間での位相シフトを介して、その動作全体を通した単層誘導電動機の動作状態回転を連続して推定するために構成されており、さらに、電動機の少なくとも２つの電気量間の第１の位相シフトレベルを測定し、第１の位相シフトレベルが第２の位相シフトレベルへと変動しているか否かを検出するために構成されており、第１の位相シフトレベルが、単層誘導電動機の動作状態回転の増大にしたがって変動しており、該システムは、動作状態回転が定格状態回転に達した時点で始動巻線を消勢するシステムを用いて達成される。
【００２８】
最後に本発明の目的は、単相誘導電動機用の始動装置において、電動機には回転子および固定子が具備され、固定子には主巻線と始動巻線が具備され、単層誘導電動機の主巻線および始動巻線が、交流電圧源（Ｆ）を用いて印加され、始動巻線が始動装置によって選択的に活動化および非活動化される装置であって、該始動装置が、始動巻線に印加し、少なくとも２つの電気量間での位相シフトを介して、その動作全体を通した単層誘導電動機の動作状態回転を連続して推定するために構成されており、さらに、第１の位相シフトレベルが、第２の位相シフトレベルに達するまで電動機の少なくとも２つの電気量間の第１の位相シフトレベルを測定するために構成されており、ここで、第１の位相シフトレベルが、単層誘導電動機の動作状態回転の増大にしたがって変動しており、該始動装置は、動作状態回転が定格状態回転に達した時点で始動巻線を消勢する、始動装置を用いて達成される。
【００２９】
本発明は、さらに図面中に表現された一実施例に基づいて、さらに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の目的である単層誘導電動機用の始動システムの概略図を例示する。
【図２】単層誘導電動機の等価回路を例示する。
【図３】第１の安定段階、変曲段階および第２の安定段階にわたる電動機の電気量間の位相挙動と回転のグラフを表わしており、このグラフは、電動機の始動を構成する状況である定格状態回転に達するまでの電動機の回転の増大と位相変動の間の明確な関係を実証している。
【図４】第１の安定段階の間の電動機電気量間の位相変動と回転のグラフ、ならびに電動機の始動前の本発明の目的である始動システムの状態（始動巻線印加済み）を例示する。
【図５】変曲状態の間の電動機電気量間の位相変動と回転のグラフ、ならびに電動機の始動前の本発明の目的である始動システム（始動巻線印加済み）を例示する。
【図６】第２の安定段階の間の電動機電気量間の位相変動と回転のグラフ、ならびに電動機の始動前の本発明の目的である始動システム（始動巻線消勢済み）を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
先行技術に比べた本発明の大きな利点は、始動方法が、所与の電動機のための特定の構成要素の必要無く、異なるタイプの単層誘導電動機で使用可能であるという点にある。換言すると、本発明は、供給電圧またはシャフトに結合される負荷の如何に関わらず、提案された方法からの最適な適応的始動を、大型および小型の両方の電動機が有することができるようにする。
【００３２】
好ましい実施形態において、本発明の方法は、単層誘導電動機、交流電圧源Ｆおよび始動装置１００で構成されるシステムを用いて、実現される。
【００３３】
図１を見れば分かるように、電動機には、電機子（図示せず）および固定子５０が具備され、この固定子には主巻線５０ａと始動巻線５０ｂが具備されている。交流電圧源Ｆに関しては、これは、電動機に対し電力を供給することのできる先行技術の任意の公知の電圧源であり得ることが指摘される。最後に、始動装置１００は好ましくはマイクロプロセッサ７０、スイッチ６０、ゼロ交差検出回路９０およびＤＣ源８０を含む。
【００３４】
さらに好ましい実施形態においては、マイクロプロセッサ７０は、ＤＣ源８０による供給を受ける信号処理回路であり、スイッチ６０はトライアック（ＴＲＩＡＣ）であるか、または始動巻線５０ｂを選択的に印加し、印加を絶つように構成された少なくとも１つのシリコン制御整流器により形成されている。電子スイッチ６０は、切換え用構成要素の単なる例にすぎず、いかなる義務をも表わさず、本発明を限定することもない。
【００３５】
ゼロ交差検出回路９０は、電動機の電流または電圧がゼロを交差する期間または瞬間を検出するように構成されている。
【００３６】
さらに図１を参照すると、これが上述の要素の接続を例示していることが指摘される。ここで分かるように、交流電圧源Ｆは好ましくは、その印加のため主巻線５０ａと並列に接続される。
【００３７】
他方では、始動巻線５０ｂは、その一方の端部が交流電圧源Ｆのノードの１つに接続されており、もう一方の端部は、始動装置１００のスイッチ６０に接続され、このスイッチ６０は交流電圧源Ｆのもう一方のノードに接続されている。
【００３８】
こうして、始動巻線５０ｂは、スイッチ６０が活動化された場合、すなわち電動機が最初に始動するよう印加された場合に初めて交流電圧源Ｆにより印加される。
【００３９】
さらに本発明のシステム要素の接続に関連して、ゼロ交差検出回路９０は、主巻線５０ａの交流電圧源Ｆまたは始動巻線５０ｂに由来する電気量がゼロと交差する期間または瞬間を測定し監視するように構成されていることが指摘される。
【００４０】
電気量がゼロと交差する期間または瞬間を検出した後、マイクロプロセッサ７０は、ゼロ交差検出回路９０から受信した信号に基づいて少なくとも２つの電気量間で第１の位相シフトレベルＤ1を計算する。第１の位相シフトレベルＤ1が単層誘導電動機の動作状態回転Ｒ1の増大にしたがって変化する場合、マイクロプロセッサ７０は、少なくとも２つの数量間においてゼロ変動を有するような形で第２の位相シフトレベルＤ2の発生を待機する。
【００４１】
使用される電気量は、最も異なるものであり得、これらの電気量が本発明の限定的特性を設定するわけではない。ユーザーの選択に応じて、本発明においては２つ、３つ、複数または組合せた形で電気量を使用することができる。
【００４２】
単なる一例として、第１の位相シフトレベルＤ1および第２の位相シフトレベルＤ2を、ｉ）  交流電圧源Ｆの入力電圧と主巻線５０ａ内の電流の間；ｉｉ）  交流電圧源Ｆの入力電圧と始動巻線５０ｂ内の電流の間；ｉｉｉ）  主巻線５０ａ内の電流と始動巻線５０ｂ内の電流の間；ｉｖ）  始動巻線５０ｂ内の電圧と始動巻線５０ｂ内の電流の間、などで計算することができる。
【００４３】
第２の位相シフトレベルＤ2と第１の位相シフトレベルＤ1との間には有意な差異が存在し、こうして電動機が電機子ロック状態を確実に離れているようにしなければならない。位相シフトレベルＤ1およびＤ2は、電動機の設計およびその構成（始動コンデンサの有無）に応じて変動する。当初定義された値Ｄ1から出発して、Ｄ2についての最小値について百分率値が計算され、これにより原動機の加速が保証される。
【００４４】
好ましくは、マイクロプロセッサ７０は、以下でより良く説明する通り、位相シフトレベルＤ1およびＤ2を変動させることによって推定される動作状態回転Ｒ2に動作状態回転Ｒ1が達した時点で、始動巻線５０ｂを選択的に印加し、印加を絶つように構成されている。
【００４５】
以上で要点を述べた通り、上述の始動システムは、異なるタイプの単層誘導電動機の始動を実施することのできる単一の始動装置１００を通して始動を最適化するために開発されてきたものである。始動装置１００は、始動巻線５０ｂとの接続に必要な時間が長いか短いかに関わらず、あらゆるタイプの単層誘導電動機内で適応的始動を実施することを可能にする。
【００４６】
本発明をより良く理解するために、図２に示されている単層誘導電動機の等価回路に言及することが重要である。ここで分かるように、可変的要素は、入力電圧、電機子速度および負荷トルク（図示せず）である。入力電圧および負荷トルクは事実上、電動機の始動周期中恒常であることから、電気量（電圧および電流）間の位相関係が、電動機速度の変動のみに左右されることが指摘される。
【００４７】
このような条件を考慮に入れると、本発明には、電動機の始動中３つの段階にわたり電気量間の位相を通して電動機の回転を監視するという利点があることが指摘される。図３のシミュレーションは、第１の安定段階Ｅ1、変曲段階Ｅinfおよび第２の安定段階Ｅ2にわたる電動機の電気量間の位相挙動および回転のグラフを表わし、このグラフは、電動機の始動を構成する状況である定格状態回転に達するまでの電動機の回転の増大と位相変動の間の明確な関係を実証している。
【００４８】
第１の安定段階Ｅ1において、第１の位相シフトレベルＤ1が事実上恒常であり、一方で単層誘導電動機の動作状態回転Ｒ1は増大していることが観察できる。図４に明確に示されている通り、この段階は、始動巻線５０ｂに印加するためにスイッチ６０がすでに最初から閉じられている状況である、電動機の始動周期の開始点である。好ましくは、第１の安定段階Ｅ1は、供給電圧および負荷の正規条件下での始動の合計時間の０％から４０％の間である。
【００４９】
ここで図５を参照すると、変曲段階Ｅinfにおいては、第１の位相シフトレベルＤ1が、例えば単層誘導電動機の動作状態回転Ｒ1が定格状態回転Ｒ2の約５０％に達した後、有意な形で変動し始めることを指摘することができる。第１の位相シフトレベルＤ1は、動作状態回転Ｒ1が定格状態回転Ｒ2に近くなった時点で第２の位相シフトレベルＲ2に達する。図５に明確に示されている通り、この段階は、スイッチ６０が始動巻線５０ｂに印加するためになおも閉じられている状況である電動機の中間始動周期である。好ましくは、変曲段階Ｅinfは、合計始動時間の４０％ないし９０％の間持続する。代替的には、変曲段階Ｅinfは、第１の安定段階（Ｅ1）と第２の安定段階（Ｅ2）の間の最小限の待機時間によって得ることができる。
【００５０】
最後に、図６から、第２の安定段階Ｅ2において、単層誘導電動機の動作状態回転Ｒ1が好ましくは、電動機の同期回転に非常に近い定格状態回転Ｒ2に達することを指摘することができる。動作状態回転Ｒ1および第２の位相シフトレベルＤ2は、第２の安定化段階Ｅ2の間、恒常であり続ける。図６に明確に示されている通り、この段階は、始動巻線５０ｂの印加を絶つためにスイッチ６０が開放する状況である電動機始動周期の終点である。好ましくは、第２の安定段階Ｅ2は、合計始動時間の９０％ないし１００％の間持続する。
【００５１】
単層誘導電動機より上の始動時間の３段階を考慮すると、システムが以下のように動作させられることが観察される。
【００５２】
最初に、単層誘導電動機が印加され、これが第１の安定段階Ｅ1の始点であり、主巻線５０ａおよび始動巻線５０ｂは交流電圧源Ｆを用いて印加され、始動巻線５０ｂは始動装置１００のスイッチ６０により最初に印加される。マイクロプロセッサ７０は、ゼロ交差検出回路９０から受信した信号を通して単層誘導電動機の動作状態回転Ｒ1を連続して推定し、マイクロプロセッサ７０は、図４に示されている通り、電動機の少なくとも２つの電気量間の第１の位相シフトレベルＤ1を定義する（第１の安定段階Ｅ1）。
【００５３】
マイクロプロセッサ７０はさらに、図５に示されている通り、単層誘導電動機の動作状態回転Ｒ1が定格状態回転Ｒ2に近くなった時点で、第１の位相シフトレベルＤ1が第２の位相シフトレベルＤ2まで変動したか否かを確認するように構成されている（変曲段階Ｅinf）。
【００５４】
変曲段階Ｅinfの間、マイクロプロセッサ７０は、第１の位相シフトレベルＤ1が第２の位相シフトレベルＤ2と異なっているか否かを決定する。それが正しい場合（図６−第２の安定段階Ｅ2）、マイクロプロセッサ７０は、好ましくも定格状態回転Ｒ2を達成するまで、単層誘導電動機の動作状態回転Ｒ1を推定し続ける。マイクロプロセッサ７０は、指令信号を生成し、それらをスイッチ６０に送信し、このスイッチは、始動巻線５０ｂの印加を絶つように開放される。第２の安定段階Ｅ2の終りは、単層誘導電動機の始動周期の終点を確定する。
【００５５】
好ましい実施形態の一例を説明してきたが、本発明の範囲が、他の考えられる実施形態を包含し、可能な等価物を含む添付のクレームの内容によってのみ限定されることを理解すべきである。
【符号の説明】
【００５６】
５０    固定子
６０    スイッチ
７０    マイクロプロセッサ
８０    ＤＣ源
９０    ゼロ交差検出回路
１００    始動装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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