(57)【要約】【課題】始動電流を抑制しつつ、誘導電動機の回転数を緩やかに変化させることができる誘導電動機制御装置を提供する。【解決手段】誘導電動機制御装置は、誘導電動機の三相コイルに接続されるタップを有する第１コイルと、誘導電動機を駆動するための電源と第１コイルとの間に接続される第１スイッチと、第１コイルの第１スイッチが接続されていない側に接続される第２スイッチと、を含み、第１及び第２スイッチが制御されることにより電源の電源電圧を降圧した電圧をタップに発生させる降圧回路と、電源と三相コイルとの間に接続される第３スイッチと、第１スイッチをオンした後に第１及び第２スイッチをオンとし、その後、三相コイルに電源電圧が印加されるよう、第１〜３スイッチを制御する第１制御回路と、を備え、タップは、第１スイッチ及び第２スイッチがオンされる際のタップの電圧が、第１スイッチがオンされる際のタップの電圧より高くなるように設けられていること。【選択図】図１
2011109858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電動機の三相コイルに接続されるタップを有する第１コイルと、前記誘導電動機を駆動するための電源と前記第１コイルとの間に接続される第１スイッチと、前記第１コイルの前記第１スイッチが接続されていない側に接続される第２スイッチと、を含み、前記第１及び第２スイッチが制御されることにより前記電源の電源電圧を降圧した電圧を前記タップに発生させる降圧回路と、
前記電源と前記三相コイルとの間に接続される第３スイッチと、
前記第１スイッチをオンした後に前記第１及び第２スイッチをオンとし、その後、前記三相コイルに前記電源電圧が印加されるよう、前記第１〜３スイッチを制御する第１制御回路と、
を備え、
前記タップは、
前記第１スイッチ及び第２スイッチがオンされる際の前記タップの電圧が、前記第１スイッチがオンされる際の前記タップの電圧より高くなるように設けられていること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記第１制御回路は、
前記三相コイルに前記電源電圧が印加されるよう、ともにオンしている前記第１及び第２スイッチのうち少なくとも前記第２スイッチをオフした後に、前記第３スイッチをオンすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記第１スイッチと前記第１コイルとの間に接続される第２コイルと、
前記第２コイルの磁場を減少させる磁気回路と、
前記第１及び第２スイッチがオンされている際に前記第２コイルの磁場が減少するよう前記磁気回路を制御する第２制御回路と、
を更に備えること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記磁気回路は、
第４スイッチと、
直列接続される前記第４スイッチがオンとなると、前記第２コイルの磁場を減少させるように前記第２コイルに並列接続される第３コイルと、
を含み、
前記第２制御回路は、
前記第１及び第２スイッチがオンされている際に前記第４スイッチをオンすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項５】
請求項３に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記磁気回路は、
第４スイッチと、
前記第２コイルと磁気結合され、前記第４スイッチがオンとなると前記第２コイルの磁場を減少させる第３コイルと、
を含み、
前記第２制御回路は、
前記第１及び第２スイッチがオンされている際に前記第４スイッチをオンすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記第１スイッチがオンされてからの時間を計時するタイマーを更に備え、
前記第１制御回路は、
前記タイマーが所定時間を計時すると、前記第１及び第２スイッチをともにオンすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記誘導電動機の回転数を検出する回転数検出器を更に備え、
前記第１制御回路は、
前記第１スイッチがオンされてから前記回転数検出器で検出される回転数が所定の回転数となると、前記第１及び第２スイッチをともにオンすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記三相コイルに流れる電流値を検出する電流検出器を更に備え、
前記第１制御回路は、
前記第１スイッチがオンされてから前記電流検出器で検出される電流値が所定値となると、前記第１及び第２スイッチをともにオンすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項９】
請求項１または請求項２に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記電源電圧のレベルを検出する電圧検出器を更に備え、
前記第１制御回路は、
前記第１スイッチがオンされてから前記電圧検出器で検出される電圧レベルが所定レベルとなると、前記第１及び第２スイッチをともにオンすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１０】
請求項３に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記第１スイッチがオンされてからの時間を計時するタイマーを更に備え、
前記第１制御回路は、
前記タイマーが所定時間を計時すると、前記第１及び第２スイッチをともにオンし、
前記第２制御回路は、
前記タイマーが所定時間を計時すると、前記第２コイルの磁場が減少するよう前記磁気回路を制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１１】
請求項３に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記誘導電動機の回転数を検出する回転数検出器を更に備え、
前記第１制御回路は、
前記第１スイッチがオンされてから前記回転数検出器で検出される回転数が所定の回転数となると、前記第１及び第２スイッチをともにオンし、
前記第２制御回路は、
前記第１スイッチがオンされてから前記回転数検出器で検出される回転数が所定の回転数となると、前記第２コイルの磁場が減少するよう前記磁気回路を制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１２】
請求項３に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記三相コイルに流れる電流値を検出する電流検出器を更に備え、
前記第１制御回路は、
前記第１スイッチがオンされてから前記電流検出器で検出される電流値が所定値となると、前記第１及び第２スイッチをともにオンし、
前記第２制御回路は、
前記第１スイッチがオンされてから前記電流検出器で検出される電流値が所定値となると、前記第２コイルの磁場が減少するよう前記磁気回路を制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１３】
請求項３に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記電源電圧のレベルを検出する電圧検出器を更に備え、
前記第１制御回路は、
前記第１スイッチがオンされてから前記電圧検出器で検出される電圧レベルが所定レベルとなると、前記第１及び第２スイッチをともにオンし、
前記第２制御回路は、
前記第１スイッチがオンされてから前記電圧検出器で検出される電圧レベルが所定レベルとなると、前記第２コイルの磁場が減少するよう前記磁気回路を制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導電動機を始動する方法としては、例えば、コンドルファ始動がある（例えば、特許文献１参照）。誘導電動機をコンドルファ始動する始動器は、まず誘導電動機に対し、誘導電動機の電源電圧より低い電圧を印加した後に電源電圧を印加する。このように、誘導電動機に印加する電圧を変化させることで、誘導電動機に直接電源電圧を印加して誘導電動機を始動する場合と比較すると、例えば始動電流を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１８４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、誘導電動機をコンドルファ始動する際に最初に誘導電動機に印加される初期電圧のレベルは、一般的に始動器の内部で予め設定される。例えば、初期電圧のレベルを低く設定した場合、始動電流は小さくできる。しかしながら、この場合、初期電圧と電源電圧との差が大きくなるため、電源電圧が印加された際に誘導電動機の回転数は急激に変化する。  
一方、初期電圧のレベルを高く設定した場合、初期電圧と電源電圧との差は小さくなるため、電源電圧が印加された際の誘導電動機の回転数の変化は緩やかになる。しかしながら、この場合、初期電圧のレベルが高いため始動電流は大きくなる。
【０００５】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、始動電流を抑制しつつ、誘導電動機の回転数を緩やかに変化させることができる誘導電動機制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る誘導電動機制御装置は、誘導電動機の三相コイルに接続されるタップを有する第１コイルと、前記誘導電動機を駆動するための電源と前記第１コイルとの間に接続される第１スイッチと、前記第１コイルの前記第１スイッチが接続されていない側に接続される第２スイッチと、を含み、前記第１及び第２スイッチが制御されることにより前記電源の電源電圧を降圧した電圧を前記タップに発生させる降圧回路と、前記電源と前記三相コイルとの間に接続される第３スイッチと、前記第１スイッチをオンした後に前記第１及び第２スイッチをオンとし、その後、前記三相コイルに前記電源電圧が印加されるよう、前記第１〜３スイッチを制御する第１制御回路と、を備え、前記タップは、前記第１スイッチ及び第２スイッチがオンされる際の前記タップの電圧が、前記第１スイッチがオンされる際の前記タップの電圧より高くなるように設けられていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
始動電流を抑制しつつ、誘導電動機の回転数を緩やかに変化させることができる誘導電動機制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態ある始動器１０の構成を示す図である。
【図２】コイル７０の一例を示す図である。
【図３】始動器１０の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態である始動器１１の構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態である始動器１２の構成を示す図である。
【図６】磁気回路４６Ａの構成を示す図である。
【図７】スイッチ９０及びコイル９５の詳細を説明するための図である。
【図８】磁気回路４６Ｂの構成を示す図である。
【図９】スイッチ１００及びコイル１１０の詳細を説明するための図である。
【図１０】始動器１２の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態である始動器１３の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
＝＝始動器の第１の実施形態＝＝
まず、本発明の一実施形態である始動器の構成について説明する。図１は、始動器の第１の実施形態である始動器１０の構成を示す図である。始動器１０（誘導電動機制御装置）は、三相電源の電圧が入力され、かご形の誘導電動機（以下、単にモータとする）１５を始動するための機器であり、降圧回路２０〜２２、スイッチ３０〜３２、タイマー４０、及び制御回路４１を含んで構成される。
【００１１】
モータ１５は、三相コイルＬ１〜Ｌ３がデルタ結線された三相モータである。なお、本実施形態では、三相コイルＬ１と三相コイルＬ３とが接続されるノードをノードＡ、三相コイルＬ２と三相コイルＬ１とが接続されるノードをノードＢ、三相コイルＬ３と三相コイルＬ２とが接続されるノードをノードＣとする。
【００１２】
降圧回路２０は、三相電源のＵ相の電圧Ｖｕを降圧した電圧をタップｔ０に生成する回路であり、スイッチ６０、コイル７０、及びスイッチ８０を含んで構成される。
【００１３】
スイッチ６０は、制御回路４１の制御に基づいてオン、オフするリレースイッチであり、電圧Ｖｕが一端に印加される。
【００１４】
コイル７０は、ノードＡに接続されるタップｔ０を有し、スイッチ６０とスイッチ８０との間に接続される。なお、コイル７０は、例えば図２に示すような単巻変圧器の鉄心２００に巻かれている。
【００１５】
スイッチ８０は、スイッチ６０と同様に、制御回路４１の制御に基づいてオン、オフするリレースイッチである。スイッチ８０の一端はコイル７０に接続され、他端はスイッチ８１，８２に接続される。このため、詳細は後述するが、スイッチ８０〜８２がオンとなると、コイル７０〜７２はスター結線され、スイッチ８０〜８２の夫々が接続されるノードは、いわゆる中性点となる。
【００１６】
降圧回路２１は、三相電源のＶ相の電圧Ｖｖを降圧した電圧をタップｔ１に生成する回路であり、スイッチ６１、コイル７１、及びスイッチ８１を含んで構成される。降圧回路２２は、三相電源のＷ相の電圧Ｖｗを降圧した電圧をタップｔ２に生成する回路であり、スイッチ６２、コイル７２、及びスイッチ８２を含んで構成される。降圧回路２１では、タップｔ１がノードＢに接続される以外、降圧回路２０と同様の構成である。また、降圧回路２２では、タップｔ２がノードＣに接続される以外、降圧回路２０と同様の構成である。このため、降圧回路２１，２２の詳細な説明は割愛する。
【００１７】
スイッチ３０は、電圧ＶｕをノードＡに印加するためのリレースイッチであり、制御回路４１によりオン、オフが制御される。スイッチ３１は、電圧ＶｖをノードＢに印加するためのリレースイッチであり、制御回路４１によりオン、オフが制御される。スイッチ３２は、電圧ＶｗをノードＣに印加するためのリレースイッチであり、制御回路４１によりオン、オフが制御される。
【００１８】
タイマー４０は、スイッチ６０〜６２がオンされてからの時間を計時する。
【００１９】
制御回路４１（第１制御回路）は、モータ１５を始動させるための始動信号が入力されると、所定のタイミングで、スイッチ３０〜３２，６０〜６２，８０〜８２を制御するシーケンサである。具体的には、制御回路４１は、始動信号が入力されるとスイッチ６０〜６２（第１スイッチ）をオンする。その後、制御回路４１は、タイマー４０の計時する時間が所定の時間Ｔ１となると、スイッチ６０〜６２とともにスイッチ８０〜８２（第２スイッチ）をオンする。そして、制御回路４１は、タイマー４０の計時する時間が所定の時間Ｔ２（＞Ｔ１）となると、スイッチ８０〜８２をオフした後スイッチ３０〜３２（第３スイッチ）をオンし、さらにその後スイッチ６０〜６２をオフする。なお、時間Ｔ２となった際の制御回路４１のスイッチに対する一連の制御は、十分短い時間で実行される。また始動信号は、例えば、始動器１０の操作部（不図示）に設けられ、モータ１５を始動するための始動スイッチ（不図示）を利用者がオンすることにより発生する。なお、コイル７０〜７２は第１コイルに相当する。
【００２０】
＝＝始動器１０の動作＝＝
ここで、始動器１０の動作について、図３に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、図３のフローチャートにおける各処理の主体は制御回路４１である。また、始動スイッチ（不図示）がオンされる前の初期状態では、始動器１０の全てのスイッチはオフしていることとする。
【００２１】
まず、利用者が始動スイッチ（不図示）をオンすると、始動信号は制御回路４１に入力される（Ｓ１００）。この結果、制御回路４１は、スイッチ６０〜６２をオンする（Ｓ１０１）。ところで、スイッチ６０とコイル７０とが接続されるノードから、タップｔ０までにはコイル７０の巻線の一部が存在する。したがって、スイッチ６０がオンとなると、電圧Ｖｕに応じた電流は、前述のコイル７０の巻線の一部を介してノードＡに供給されることとなる。なお、スイッチ６１，６２がオンとなる際にノードＢ，Ｃに供給される電流も同様である。このため、処理１０１でスイッチ６０〜６２がオンされると、いわゆる、モータ１５のリアクトル始動が実行される。
【００２２】
また、前述のように、スイッチ６０〜６２がオンとなると、タイマー４０は時間の計時を開始する。そして、タイマー４０が計時する時間が時間Ｔ１となると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、制御回路４１は、スイッチ６０〜６２とともにスイッチ８０〜８２をオンする（Ｓ１０３）。スイッチ６０〜６２，８０〜８２がオンとなると、コイル７０〜７２はスター結線される。このため、スイッチ６０〜６２，８０〜８２がオンの状態では、降圧回路２０〜２２の夫々は、モータ１５をコンドルファ始動する回路として動作する。
【００２３】
ここで、本実施形態では、モータ１５がリアクトル始動されている際（処理：Ｓ１０１）のタップｔ０〜ｔ２の電圧が電源電圧の例えば５０％となり、モータ１５がコンドルファ始動されている際（処理：Ｓ１０３）のタップｔ０〜ｔ２の電圧が電源電圧の例えば７０％となるよう、タップｔ０〜ｔ２の位置が定められている。このため、本実施形態では、モータ１５がリアクトル始動された後にコンドルファ始動されると、モータ１５の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧が増加し、モータ１５の回転速度は上昇する。
【００２４】
そして、タイマー４０が計時する時間が時間Ｔ２となると（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、制御回路４１は、順次、スイッチ８０〜８２をオフし、スイッチ３０〜３２をオンし、スイッチ６０〜６２をオフする（Ｓ１０５）。この結果、ノードＡ，Ｂ，Ｃの夫々には、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが印加され、モータ１５は電源電圧で駆動される。
【００２５】
このように、始動器１０を用いることにより、モータ１５はリアクトル始動で始動され、コンドルファ始動で加速される。さらにモータ１５は、電源電圧が印加されることで通常運転される。また、三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、電源電圧の５０％、７０％、１００％と順次変化するため、始動器１０は、始動電流を抑制しつつ、モータ１５の加速をスムーズに実行することが可能となる。
【００２６】
＝＝始動器の第２の実施形態＝＝
図４は、始動器の第２の実施形態である始動器１１の構成を示す図である。始動器１１（誘導電動機制御装置）は、降圧回路２０〜２２、スイッチ３０〜３２、タイマー４０、電圧検出器４２、電流検出器４３、回転数検出器４４、及び制御回路４５を含んで構成される。なお、始動器１１において、図１に示した始動器１０と同じ符号の付されているブロックは同じである。このため、ここでは、始動器１０に対して追加されたブロックである電圧検出器４２、電流検出器４３、回転数検出器４４と、始動器１０の制御回路４１から変更された制御回路４５とについて説明する。
【００２７】
電圧検出器４２は、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのレベルを検出し、夫々のレベルを示す電圧信号を制御回路４５に出力する。
【００２８】
電流検出器４３は、ノードＡ，Ｂ，Ｃの夫々に供給される電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを検出し、夫々の電流値を示す電流信号を制御回路４５に出力する。
【００２９】
回転数検出器４４は、モータ１５の回転数を検出し、回転数を示す回転数信号を制御回路４５に出力する。
【００３０】
制御回路４５（第１制御回路）は、モータ１５を始動させるための始動信号が入力されると、所定の条件で、スイッチ３０〜３２，６０〜６２，８０〜８２を制御するシーケンサである。
【００３１】
具体的には、制御回路４５は、始動信号が入力されるとスイッチ６０〜６２をオンする。その後、制御回路４５は、タイマー４０の計時する時間が所定の時間Ｔ１となるか、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのレベルが所定の電圧Ｖ１となるか、電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの電流値が所定の電流値Ｉ１となるか、モータ１５の回転数が所定の回転数Ｎ１となると、スイッチ６０〜６２とともにスイッチ８０〜８２をオンする。なお、ここでは、制御回路４５が、スイッチ６０〜６２とともにスイッチ８０〜８２をオンする際に満たすべき条件を条件１とする。
【００３２】
そして、制御回路４５は、タイマー４０の計時する時間が所定の時間Ｔ２（＞Ｔ１）となるか、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのレベルが所定の電圧Ｖ２となるか、電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの電流値が所定の電流値Ｉ２となるか、モータ１５の回転数が所定の回転数Ｎ２（＞Ｎ１）となると、スイッチ８０〜８２をオフした後スイッチ３０〜３２をオンし、さらにその後スイッチ６０〜６２をオフする。なお、ここでは、制御回路４５が、スイッチ８０〜８２をオフする際に満たすべき条件を条件２とする。また、条件２が満たされた際の制御回路４５のスイッチに対する一連の制御は、十分短い時間で実行される。
【００３３】
このような始動器１１は、図１に示した始動器１０と同様に動作する。具体的には、始動信号が入力されると、モータ１５はリアクトル始動される。そして、条件１が満たされると、モータ１５はコンドルファ始動される。その後、条件２が満たされると、モータ１５は電源電圧で駆動される。
【００３４】
＝＝始動器の第３の実施形態＝＝
図５は、始動器の第３の実施形態である始動器１２の構成を示す図である。始動器１２（誘導電動機制御装置）は、降圧回路２５〜２７、スイッチ３０〜３２、タイマー４０、磁気回路４６、及び制御回路４７を含んで構成される。なお、始動器１２において、図１に示した始動器１０と同じ符号の付されているブロックは同じである。このため、ここでは、降圧回路２５〜２７、磁気回路４６Ａ、及び制御回路４７について説明する。
【００３５】
降圧回路２５は、電圧Ｖｕを降圧した電圧をタップｔ０に生成する回路であり、スイッチ６０、コイル７０，７５、及びスイッチ８０を含んで構成される。降圧回路２５では、前述したスイッチ６０とコイル７０との間にコイル７５が接続されている。コイル７５は、スイッチ６０からタップｔ０までの誘導性リアクタンスを増加させるための素子である。
【００３６】
降圧回路２６は、電圧Ｖｖを降圧した電圧をタップｔ１に生成する回路であり、スイッチ６１、コイル７１，７６、及びスイッチ８１を含んで構成される。また、降圧回路２７は、電圧Ｖｗを降圧した電圧をタップｔ２に生成する回路であり、スイッチ６２、コイル７２，７７、及びスイッチ８２を含んで構成される。降圧回路２６，２７は降圧回路２５と同様の構成であるため、ここでは詳細な説明は割愛する。なお、コイル７５〜７７は、第２コイルに相当する。
【００３７】
磁気回路４６は、制御回路４７からの制御に基づいて、コイル７５〜７７の磁場を減少させる回路である。
【００３８】
＝＝磁気回路の第１の実施形態＝＝
磁気回路４６の第１の実施形態である磁気回路４６Ａは、図６に示すようにスイッチ９０〜９２（第４スイッチ）、コイル９５〜９７（第３コイル）を含んで構成される。ここで、例えば、スイッチ９０、コイル９５の詳細について、図７を参照しつつ説明する。本実施形態では、コイル７５，９５は鉄心２１０に巻かれ、コイル７０は鉄心２２０に巻かれている。また、コイル７５は、スイッチ６０がオンして電流が供給されると、紙面下方向に磁場を発生するよう鉄心２１０に巻かれていることとする。
【００３９】
スイッチ９０は、制御回路４７の制御に基づいてオン、オフするリレースイッチであり、コイル７５とコイル９５との間に接続される。
【００４０】
コイル９５は、一端がスイッチ６０及びコイル７５の一端に接続され、他端がスイッチ９０を介してコイル７０及びコイル７５の他端に接続される。そして、コイル９５は、スイッチ６０及びスイッチ９０がオンして電流が供給されると、紙面上方向に磁場を発生するよう鉄心２１０に巻かれていることとする。つまり、スイッチ６０がオンすると、コイル７５は紙面下方向に磁場を発生するが、さらにスイッチ９０がオンすると、コイル９５は紙面上方向に磁場を発生するため、コイル７５が発生する磁場は減少することとなる。なお、本実施形態では、スイッチ６０，９０がオンした際に、鉄心２１０の磁場がゼロとなるようコイル９５の巻数は定められていることとする。このため、スイッチ６０，９０がオンすると、コイル７５の誘導性リアクタンスは無視できる程小さくなる。
【００４１】
スイッチ９１及びコイル９６は、スイッチ９０及びコイル９５と同様の構成であり、コイル９６は、コイル７６の磁場を打ち消すよう同じ鉄心（不図示）に巻かれている。このため、スイッチ６１，９１がオンすると、コイル７６の誘導性リアクタンスは無視できるようになる。
【００４２】
スイッチ９２及びコイル９７は、スイッチ９０及びコイル９５と同様の構成であり、コイル９７は、コイル７７の磁場を打ち消すよう同じ鉄心（不図示）に巻かれている。このため、スイッチ６２，９２がオンすると、コイル７７の誘導性リアクタンスは無視できるようになる。
【００４３】
＝＝磁気回路の第２の実施形態＝＝
磁気回路４６の第２の実施形態である磁気回路４６Ｂは、図８に示すようにスイッチ１００〜１０２（第４スイッチ）、コイル１１０〜１１２（第３コイル）を含んで構成される。ここで、例えば、スイッチ１００、コイル１１０の詳細について、図９を参照しつつ説明する。
【００４４】
なお、本実施形態では、コイル７５，１１０は鉄心２５０に巻かれ、コイル７０は鉄心２６０に巻かれている。
【００４５】
スイッチ１００は、制御回路４７の制御に基づいてオン、オフするリレースイッチであり、コイル１１０の両端間に接続される。
【００４６】
コイル１１０は、コイル７５と同一の鉄心２５０に巻かれている。このため、スイッチ１００がオンしている際に、鉄心２５０に磁場が発生すると、コイル１１０には、鉄心２５０の磁場を減少させるような電流が流れる。一方、スイッチ１００がオフしている際には、コイル１１０には電流は流れないため、鉄心２５０の磁場はコイル１１０から影響を受けることは無い。本実施形態では、スイッチ６０，１００がオンした際に、鉄心２５０の磁場がゼロとなるようコイル１１０の巻数は定められていることとする。このため、スイッチ６０，１１０がオンすると、コイル７５の誘導性リアクタンスは無視できる程小さくなる。
【００４７】
スイッチ１０１及びコイル１１１は、スイッチ１００及びコイル１１０と同様の構成であり、コイル１１１は、コイル７６の磁場を打ち消すよう同じ鉄心（不図示）に巻かれている。このため、スイッチ６１，１０１がオンすると、コイル７６の誘導性リアクタンスは無視できるようになる。
【００４８】
スイッチ１０２及びコイル１１２は、スイッチ１００及びコイル１１０と同様の構成であり、コイル１１２は、コイル７７の磁場を打ち消すよう同じ鉄心（不図示）に巻かれている。このため、スイッチ６２，１０２がオンすると、コイル７７の誘導性リアクタンスは無視できるようになる。
【００４９】
＝＝制御回路４７の詳細＝＝
図５の制御回路４７（第１及び第２制御回路）は、モータ１５を始動させるための始動信号が入力されると、所定のタイミングで、スイッチ３０〜３２，６０〜６２，８０〜８２，９０〜９２（または１００〜１０２）を制御するシーケンサである。具体的には、制御回路４７は、始動信号が入力されるとスイッチ６０〜６２をオンする。その後、制御回路４１は、タイマー４０の計時する時間が所定の時間Ｔ１となると、スイッチ６０〜６２とともにスイッチ８０〜８２，９０〜９２（または１００〜１０２）をオンする。そして、制御回路４７は、タイマー４０の計時する時間が所定の時間Ｔ２（＞Ｔ１）となると、スイッチ８０〜８２，９０〜９２（または１００〜１０２）をオフした後スイッチ３０〜３２をオンし、さらにその後スイッチ６０〜６２をオフする。なお、時間Ｔ２となった際の制御回路４７のスイッチに対する一連の制御は、十分短い時間で実行される。
【００５０】
＝＝始動器１２の動作＝＝
ここで、始動器１２の動作について、図１０に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、図１０のフローチャートにおける各処理の主体は制御回路４７である。また、始動スイッチ（不図示）がオンされる前の初期状態では、始動器１２の全てのスイッチはオフしていることとする。さらに、ここでは、磁気回路として、磁気回路４６Ａが用いられていることとする。
【００５１】
まず、利用者が始動スイッチ（不図示）をオンすると、始動信号は制御回路４７に入力される（Ｓ２００）。この結果、制御回路４７は、スイッチ６０〜６２をオンする（Ｓ２０１）。スイッチ６０がオンとなると、電圧Ｖｕに応じた電流は、コイル７５とコイル７０の巻線の一部とを介してノードＡに供給されることとなる。なお、スイッチ６１，６２がオンとなる際にノードＢ，Ｃに供給される電流も同様である。このため、処理２０１でスイッチ６０〜６２がオンされると、いわゆる、モータ１５のリアクトル始動が実行される。
【００５２】
また、スイッチ６０〜６２がオンとなると、タイマー４０は時間の計時を開始する。そして、タイマー４０が計時する時間が時間Ｔ１となると（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、制御回路４７は、スイッチ６０〜６２とともにスイッチ８０〜８２，９０〜９２をオンする（Ｓ２０３）。スイッチ６０〜６２，８０〜８２がオンとなると、コイル７０〜７２，７５〜７７はスター結線される。しかしながら、スイッチ９０〜９２がオンの状態では、前述のようにコイル７５〜７７の誘導性リアクタンスは十分小さくなるため、コイル７５〜７７の影響は無視できる。このため、例えば降圧回路２５では、コイル７５とコイル７０とが接続されたノードから、タップｔ０までに存在するコイル７０の巻線の一部と、残りのコイル７０の巻線との比に応じた電圧がタップｔ０で生成される。また、降圧回路２６，２７も降圧回路２５と同様に動作し、モータ１５はコンドルファ始動される。
【００５３】
ここで、本実施形態では、モータ１５がコンドルファ始動されている際（処理：Ｓ２０３）のタップｔ０〜ｔ２の電圧が電源電圧の例えば７０％となるよう、タップｔ０〜ｔ２の位置が定められている。さらに、モータ１５がリアクトル始動されている際（処理：Ｓ２０１）のタップｔ０〜ｔ２の電圧が電源電圧の例えば５０％となるよう、コイル７５〜７７のインダクタンスが定められている。このため、本実施形態では、モータ１５がリアクトル始動された後にコンドルファ始動されると、モータ１５の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧が増加し、モータ１５の回転速度は上昇する。
【００５４】
そして、タイマー４０が計時する時間が時間Ｔ２となると（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、制御回路４７は、順次、スイッチ８０〜８２，９０〜９２をオフし、スイッチ３０〜３２をオンし、スイッチ６０〜６２をオフする（Ｓ１０５）。この結果、ノードＡ，Ｂ，Ｃの夫々には、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが印加され、モータ１５は電源電圧で駆動される。
【００５５】
このように、始動器１２を用いることにより、モータ１５はリアクトル始動で始動され、コンドルファ始動で加速される。さらにモータ１５は、電源電圧が印加されることで通常運転される。また、三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、電源電圧の５０％、７０％、１００％と順次変化するため、始動器１２は、始動電流を抑制しつつ、モータ１５の加速をスムーズに実行することが可能となる。
【００５６】
なお、ここでは、磁気回路４６Ａが用いられていることとしたが、磁気回路４６Ｂを用いた場合であっても始動器１２は同様に動作する。
【００５７】
＝＝始動器の第４の実施形態＝＝
図１１は、始動器の第４の実施形態である始動器１３の構成を示す図である。始動器１３（誘導電動機制御装置）は、降圧回路２５〜２７、スイッチ３０〜３２、タイマー４０、電圧検出器４２、電流検出器４３、回転数検出器４４、磁気回路４６Ａ、及び制御回路４８を含んで構成される。始動器１３において、始動器１１，１２と同じ符号の付されているブロックは同じである。このため、ここでは、制御回路４８について説明する。
【００５８】
制御回路４８（第１及び第２制御回路）は、モータ１５を始動させるための始動信号が入力されると、所定の条件で、スイッチ３０〜３２，６０〜６２，８０〜８２，９０〜９２を制御するシーケンサである。
【００５９】
具体的には、制御回路４８は、始動信号が入力されるとスイッチ６０〜６２をオンする。その後、制御回路４８は、タイマー４０の計時する時間が所定の時間Ｔ１となるか、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのレベルが所定の電圧Ｖ１となるか、電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの電流値が所定の電流値Ｉ１となるか、モータ１５の回転数が所定の回転数Ｎ１となると、スイッチ６０〜６２とともにスイッチ８０〜８２，９０〜９２をオンする。なお、ここでは、制御回路４５が、スイッチ６０〜６２とともにスイッチ８０〜８２，９０〜９２をオンする際に満たすべき条件を条件Ａとする。
【００６０】
そして、制御回路４８は、タイマー４０の計時する時間が所定の時間Ｔ２（＞Ｔ１）となるか、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのレベルが所定の電圧Ｖ２となるか、電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの電流値が所定の電流値Ｉ２となるか、モータ１５の回転数が所定の回転数Ｎ２（＞Ｎ１）となると、スイッチ８０〜８２，９０〜９２をオフした後スイッチ３０〜３２をオンし、さらにその後スイッチ６０〜６２をオフする。なお、ここでは、制御回路４５が、スイッチ８０〜８２等をオフする際に満たすべき条件を条件Ｂとする。また、条件Ｂが満たされた際の制御回路４５のスイッチに対する一連の制御は、十分短い時間で実行される。
【００６１】
このような始動器１３は、図５に示した始動器１２と同様に動作する。具体的には、始動信号が入力されると、モータ１５はリアクトル始動される。そして、条件Ａが満たされると、モータ１５はコンドルファ始動される。その後、条件Ｂが満たされると、モータ１５は電源電圧で駆動される。
【００６２】
以上、本発明の一実施形態である始動器１０〜１３について説明した。始動器１０〜１３は、モータ１５をリアクトル始動した後にコンドルファ始動する。そして、その後、始動器１０〜１３は、モータ１５を電源電圧で駆動する。本実施形態のタップｔ０〜ｔ２は、モータ１５がリアクトル始動されている際のタップｔ０〜ｔ２の電圧が電源電圧の例えば５０％となり、モータ１５がコンドルファ始動されている際のタップｔ０〜ｔ２の電圧が電源電圧の例えば７０％となるように設けられている。このため、本実施形態では、モータ１５の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、電源電圧の５０％、７０％、１００％と三段階に増加する。したがって、例えば、三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧を二段階に変化させる一般的なコンドルファ始動の場合と比較すると、本実施形態では、三相コイルＬ１〜Ｌ３の始動電流を抑制しつつ、モータ１５の回転数を緩やかに上昇させることができる。この結果、三相電源の電源電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの低下も抑制可能であるため、例えば発電機等からの電源が供給される場合でも、容量の大きい発電機を用いる必要が無い。また、降圧回路２０〜２２は、コンドルファ始動する場合に一般的に用いられる回路と同様である。しかしながら、本実施形態では、スイッチ６０〜６２がオンされる期間を最初に設けることにより、モータ１５のリアクトル始動を可能としている。このため、本実施形態では、一般的なコンドル始動する際の回路に対して追加の部品を必要せず、コストの増加を抑制することもできる。
【００６３】
また、本実施形態では、スイッチ３０〜３２がオンされる前に、スイッチ８０〜８２がオフされている。このため、スイッチ３０〜３２がオンした際に、三相電源から、スイッチ３０〜３２、タップｔ０〜ｔ２、スイッチ８０〜８２、中性点を介して三相電源に帰還する電流を確実に遮断することができる。
【００６４】
また、本実施形態の始動器１２，１３では、スイッチ６０〜６２とコイル７０〜７２との間にコイル７５〜７７が接続されている。また、磁気回路４６Ａ，４６Ｂは、モータ１５がコンドルファ始動されている際には、コイル７５〜７７の誘導性リアクタンスが無視できるよう、コイル７５〜７７の磁場を減少させている。このため、モータ１５がコンドルファ始動されている際のタップｔ０〜ｔ２の電圧は、タップｔ０〜ｔ２の位置に基づいて自由に定められる。さらに、モータ１５がリアクトル始動されている際のタップｔ０〜ｔ２の電圧は、コイル７５〜７７のインダクタンスを変化させることにより自由に定められる。したがって、始動器１２，１３を、例えばタップｔ０〜ｔ２の位置のみを変化させることにより、リアクトル始動とコンドルファ始動の際の電圧を調整する始動器１０，１１等と比較すると、より自由にタップｔ０〜ｔ２の電圧を調整することができる。
【００６５】
また、磁気回路４６Ａでは、スイッチ９０がオンした際に、コイル７５の磁場を減少させるようにコイル７５に並列にコイル９５が接続されている。このような構成の磁気回路を用いることで、確実にコイル７５の磁場を減少させることが可能となる。また、コイル７５の誘導性リアクタンスを無視できるようにするためには、例えば、コイル７５の両端をショート可能なリレースイッチ（不図示）を設けても良い。しかしながら、コイル７５の両端をショートするようなリレースイッチには大電流が流れるため、リレースイッチの接点には負荷かかる。本実施形態のスイッチ９０にはコイル９５が直列接続されているため、上述したような問題が生じることは無い。
【００６６】
また、磁気回路４６Ｂでは、コイル７５と磁気結合され、スイッチ１００がオンするとコイル７５の磁場を減少させるコイル１１０が設けられている。このような構成の磁気回路を用いることで、確実にコイル７５の磁場を減少させることが可能となる。また、スイッチ１００にも、前述のようなコイル７５の両端をショートした際に発生する大電流は流れない。このため、スイッチ１００の接点の劣化を防ぐことが可能となる。さらに、スイッチ１００は、電気的に降圧回路２５と絶縁されている。このため、例えば、電圧Ｖｕ等が高い電圧であっても、スイッチ１００は電圧Ｖｕより十分低い電圧でオン、オフをすることができる。
【００６７】
また、始動器１０，１１には、スイッチ６０〜６２がオンされてからの時間を計時するタイマー４０が設けられている。制御回路４１，４５は、タイマー４０が時間Ｔ１を計時すると、スイッチ６０〜６２，８０〜８２をオンし、モータ１５をコンドルファ始動させる。このため、始動器１０，１１は、スイッチ６０〜６２がオンされてから所定時間が経過すると、確実にモータ１５を加速することができる。
【００６８】
また、始動器１１には、モータ１５の回転数を検出する回転数検出器４４が設けられている。そして、制御回路４５は、回転数検出器４４で検出される回転数が、例えばＮ１となると、スイッチ６０〜６２，８０〜８２をオンし、モータ１５をコンドルファ始動させる。このため、始動器１１は、モータ１５が所望の回転数となると確実にモータ１５を加速することができる。
【００６９】
また、始動器１１には、三相コイルＬ１〜Ｌ３に流れる電流値を検出する電流検出器４３が設けられている。そして、制御回路４５は、電流検出器４３で検出される電流が例えばＩ１となると、スイッチ６０〜６２，８０〜８２をオンし、モータ１５をコンドルファ始動させる。このため、始動器１１は、三相コイルＬ１〜Ｌ３に流れる電流値が所望の値となると確実にモータ１５を加速することができる。
【００７０】
また、始動器１１には、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの電圧のレベルを検出する電圧検出器４２が設けられている。そして、制御回路４５は、電圧検出器４２で検出される電圧が、例えば電圧Ｖ１となると、スイッチ６０〜６２，８０〜８２をオンし、モータ１５をコンドルファ始動させる。このため、始動器１１は、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの電圧のレベルが所望の値となると確実にモータ１５を加速することができる。
【００７１】
また、始動器１２，１３には、スイッチ６０〜６２がオンされてからの時間を計時するタイマー４０が設けられている。制御回路４７，４８は、タイマー４０が時間Ｔ１を計時すると、スイッチ６０〜６２，８０〜８２をオンし、さらに、コイル７５〜７７の磁場が減少するよう磁気回路４６Ａ，４６Ｂを制御する。このため、始動器１０，１１は、スイッチ６０〜６２がオンされてから所定時間が経過すると、所望の電圧で確実にモータ１５を加速することができる。
【００７２】
また、始動器１３には、モータ１５の回転数を検出する回転数検出器４４が設けられている。そして、制御回路４８は、回転数検出器４４で検出される回転数が、例えばＮ１となると、スイッチ６０〜６２，８０〜８２をオンし、さらに、コイル７５〜７７の磁場が減少するよう磁気回路４６Ａを制御する。このため、始動器１１は、モータ１５が所望の回転数となると、所望の電圧で確実にモータ１５を加速することができる。
【００７３】
また、始動器１３には、三相コイルＬ１〜Ｌ３に流れる電流値を検出する電流検出器４３が設けられている。そして、制御回路４８は、電流検出器４３で検出される電流が例えばＩ１となると、スイッチ６０〜６２，８０〜８２をオンし、さらに、コイル７５〜７７の磁場が減少するよう磁気回路４６Ａを制御する。このため、始動器１３は、三相コイルＬ１〜Ｌ３に流れる電流値が所望の値となると、所望の電圧で確実にモータ１５を加速することができる。
【００７４】
また、始動器１３には、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの電圧のレベルを検出する電圧検出器４２が設けられている。そして、制御回路４８は、電圧検出器４２で検出される電圧が、例えば電圧Ｖ１となると、スイッチ６０〜６２，８０〜８２をオンし、さらに、コイル７５〜７７の磁場が減少するよう磁気回路４６Ａを制御する。このため、始動器１１は、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの電圧のレベルが所望の値となると、所望の電圧で確実にモータ１５を加速することができる。
【００７５】
なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００７６】
制御回路４１はシーケンサであることとしたが、例えばマイコン及びメモリ等で構成されることとしても良い。この場合には、マイコンがメモリに記憶されるプログラムを実行して図３に示されるフローチャートを実行する。この結果、制御回路４１をマイコン等で実現する場合であっても、始動器１０と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０〜１３  始動器
１５  誘導伝導機（モータ）
２０〜２２，２５〜２７  降圧回路
３０〜３２，６０〜６２，８０〜８２，９０〜９２，１００〜１０２  スイッチ
４０  タイマー
４１，４５，４７，４８  制御回路
４２  電圧検出器
４３  電流検出器
４４  回転数検出器
４６Ａ，４６Ｂ  磁気回路
７０〜７２，７５〜７７，９５〜９７，１１０〜１１２  コイル
【図１】
2011109858.tif 000003
【図２】
2011109858.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011109858.tif 000007
【図６】
2011109858.tif 000008
【図７】
2011109858.tif 000009
【図８】
2011109858.tif 000010
【図９】
2011109858.tif 000011
【図１０】
2011109858.tif 000012
【図１１】
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