(57)【要約】【課題】温度により特性が変化しない誘導機の始動装置を提供する。【解決手段】検出巻線Ｄでの検出電圧をトランスＴで昇圧し、フォトＭＯＳ型ＦＥＴＭＯＳ１，ＭＯＳ２が、遅延回路２０によって遅延されたダイオードＤ１、Ｄ２からの出力により、トライアックＴｒｉをオフし、始動巻線Ｓへの電流を停止する。機械式スイッチを用いないため、外部温度に関わりなく、所定の遅延時間だけ始動巻線側へ通電することが可能である。【選択図】　図２
2004040882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主巻線、始動巻線、及び、検出巻線を備える誘導機の始動装置であって：
前記検出巻線での検出電圧を昇圧するトランスと；
前記トランスからの出力を整流する整流器と；
前記整流器からの出力を、所定の遅延時間後に導通させる遅延回路と；
前記遅延回路によって遅延された前記整流器からの出力により、前記始動巻線への電流をオン・オフする双方向電流制御素子をオフするスイッチ素子と、を備えることを特徴とする誘導機の始動装置。
【請求項２】
前記スイッチ素子は、ノーマリーオンタイプ・フォトＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする請求項１の誘導機の始動装置。
【請求項３】
前記スイッチ素子は、ＭＯＳＦＥＴを複数直列に接続して成ることを特徴とする請求項１の誘導機の始動装置。
【請求項４】
前記整流器は、前記トランスからの電流を半周期ずつ整流する１対のダイオードからなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１の誘導機の始動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水中ポンプ用の気密式モータ（キャンドモータ）等の主巻線、始動巻線、及び、検出巻線を備える誘導機に用い得る始動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水中ポンプ用の気密式モータとしては、キャンドモータと呼ばれる始動巻線を備える誘導機が広く用いられている。該キャンドモータでは、主巻線、始動巻線の他に、主巻線の磁束を検出するための検出巻線を備え、検出巻線を介して主巻線の磁束を検出し、起動後に始動巻線への通電を停止している。この始動巻線への通電を停止する始動リレーとして、機械式リレーを用いたものの他、例えば、米特許４，２９２，５５５のような機械式リレーを用いないタイプが知られている。このタイプでは、図４に示すように、主巻線Ｍ、始動巻線Ｓ、及び、主巻線Ｍの磁束を検出する検出巻線Ｄとからなるモータ１９０を、バイメタルＢ及びトライアックＴｒｉ１からなる始動リレー１１０で制御する。即ち、検出巻線Ｄでの検出電流をバイメタルＢへ通電し、バイメタルＢによりトライアックＴｒｉ１の通電を制御することで、モータの始動後、バイメタルＢが反転するまでの間、始動巻線Ｓへの通電を可能にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、始動巻線Ｓへの通電時間をバイメタルＢで設定するため、周囲温度により始動巻線Ｓへの通電時間が変化する。ここで、上記キャンドモータは、水中ポンプとして用いられるため、水温によって始動巻線Ｓへの通電時間が一定にならないとの問題点があった。
【０００４】
更に、主巻線Ｍに隣接して検出巻線Ｄを設けると、銅損等の効率低下につながる。このため、検出巻線Ｄの巻き数を少なくすることが望ましいが、巻き数を少なくすると、検出巻線Ｄの電圧、電流が小さくなって、動作が不安定になり、誘導機の始動後も、始動巻線への通電が続くという事態が発生し得る。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、温度により特性が変化しない誘導機の始動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、請求項１は、主巻線、始動巻線、及び、検出巻線を備える誘導機の始動装置であって：
前記検出巻線での検出電圧を昇圧するトランスと；
前記トランスからの出力を整流する整流器と；
前記整流器からの出力を、所定の遅延時間後に導通させる遅延回路と；
前記遅延回路によって遅延された前記整流器からの出力により、前記始動巻線への電流をオン・オフする双方向電流制御素子をオフするスイッチ素子と、を備えることを技術的特徴とする。
【０００７】
請求項１では、検出巻線での検出電圧をトランスで昇圧し、昇圧した出力を整流器で整流し、スイッチ素子が、遅延回路によって遅延された整流器からの出力により、始動巻線への電流をオン・オフする双方向電流制御素子をオフする。温度により開閉する機械式スイッチを用いないため、外部温度に関わりなく、所定の遅延時間だけ始動巻線側へ通電することが可能である。また、検出巻線での検出電圧をトランスで昇圧するため、検出巻線の巻き数が少なく、出力電圧が低くとも、始動巻線への電流を的確に制御することができる。
【０００８】
請求項２では、スイッチ素子は、ノーマリーオンタイプ・フォトＭＯＳＦＥＴであるため、検出巻線の巻き数が少なく、出力電圧が低くとも、始動巻線への電流を的確に制御することができる。
【０００９】
請求項３では、スイッチ素子は、複数直列に接続したフォトＭＯＳＦＥＴであるため、検出巻線の巻き数が少なく、出力電圧が低くとも、いずれかのフォトＭＯＳＦＥＴがオフすることで双方向電流制御素子をオフでき、始動巻線への電流を確実に遮断することができる。
【００１０】
請求項４では、整流器がトランスからの電流を半周期ずつ整流する１対のダイオードからなり、全周期整流できるため、検出巻線の巻き数が少なく、出力電圧が低くとも、始動巻線への電流を的確に制御することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る誘導機の始動装置について図を参照して説明する。
図１は実施形態の誘導機及び始動装置を示すブロック図であり、図２は、始動装置の回路図である。
【００１２】
図１に示すように、誘導機９０は、主巻線Ｍ、始動巻線Ｓ、及び、主巻線Ｍの磁束を検出する検出巻線Ｄとからなり、水中ポンプ用の気密式モータ（キャンドモータ）として用いられる。該誘導機９０は、検出巻線Ｄの巻線を１巻きとすることで、銅損の発生を軽減してある。ここで、始動装置１０は、該誘導機９０のａ端子、ｂ端子、ｃ端子と接続され、誘導機９０の始動後、所定期間、トライアックＴｒｉを通電することで、ａ端子、ｃ端子間の通電を可能にし、始動巻線Ｓへの通電を行う。ここで、トライアックＴｒｉと並列に接続されているコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１は、サージ電圧等を消去するための所謂スナバ回路である。
【００１３】
図２に示すように、始動装置１０は、検出巻線Ｄでの検出電圧を昇圧するトランスＴと、トランスＴからの出力を整流する１対のダイオードＤ１、Ｄ２と、ダイオードＤ１、Ｄ２の出力を平滑化するコンデンサＣ２と、可変抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３、コンデンサＣ３及びトランジスタＴＲから成る遅延回路２０と、トランジスタＴＲの出力（エミッタ−ベース）に入力側が接続されたフォトＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１），（ＭＯＳ２）とからなる。フォトＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１），（ＭＯＳ２）は、ノーマリーオン（常閉）であって、上述したように入力側は、トランジスタＴＲの出力に対して並列に接続され、出力側は、ｃ端子−トライアックＴｒｉのゲート間に直列に接続されている。
【００１４】
ここで、請求項中の整流器はダイオードＤ１、Ｄ２に、双方向電流制御素子はトライアックＴｒｉに、スイッチ素子はフォトＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１），（ＭＯＳ２）に相当し得る。なお、トランスＴは、例えば、１：１２に設定され、検出巻線Ｄの検出巻線電圧を１２倍まで昇圧する。
【００１５】
ここで、該始動装置１０の動作について説明する。
［起動時］
まず、起動時の動作について説明する。誘導機９０に電圧が印加されると、フォトＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１），（ＭＯＳ２）を介してトライアックＴｒｉのゲートに電流が印加され、トライアックＴｒｉがオンし、ａ端子−ｃ端子間に電流が流れ、始動巻線Ｓへ通電することで、誘導機９０を起動させる。
【００１６】
誘導機９０の起動と同時に、検出巻線Ｄに検出電流が流れる。検出電流は、トランスＴで昇圧され、ダイオードＤ１、Ｄ２で両波整流される。この整流された電流は、コンデンサＣ２により平滑化される。
【００１７】
コンデンサＣ２の電位は、可変抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３で分圧され、コンデンサＣ３を充電する。ここで、コンデンサＣ３が充電され所定の電位に達すると、即ち、トランジスタＴＲのベース電位が所定電位になると、トランジスタＴＲが導通状態となる。即ち、コンデンサＣ３の充電時間が、遅延回路２０の遅延時間となる。
【００１８】
トランジスタＴＲが導通すると、可変抵抗Ｒ２側へ分流された電流以外の電流がコレクタ−エミッタを通って、フォトＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１），（ＭＯＳ２）の入力へ流れる。これにより、フォトＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１），（ＭＯＳ２）の出力側がオフとなり、トライアックＴｒｉがオフし、始動巻線Ｓへの通電が停止され、誘導機９０が通常運転へ移行する。
【００１９】
［過負荷時］
引き続き、過負荷によりモータがロックした場合について説明する。モータの主巻線の回転数に比例し検出巻線Ｄに検出巻線電流が発生していたものが、誘導機９０のロックによって、検出巻線電流が発生しなくなる。これにより、フォトＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１），（ＭＯＳ２）の入力に電流が流れなくなり、フォトＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１），（ＭＯＳ２）がオンし、トライアックＴｒｉのゲートに電流が印加され、トライアックＴｒｉがオン状態となって、始動巻線Ｓに電流が流れ、モータを再び始動する。
【００２０】
過負荷状態が解けると、モータの回転数が上がり、同時に、検出巻線Ｄに検出巻線電流が流れる。以降の始動巻線Ｓへの通電停止については、上述した始動時と同一であるため、説明を省略する。
【００２１】
第１実施形態の誘導機の始動装置では、検出巻線Ｄでの検出電圧をトランスＴで昇圧し、昇圧した出力をダイオードＤ１，Ｄ２で整流し、フォトＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１），（ＭＯＳ２）が、遅延回路２０によって遅延されたダイオードＤ１、Ｄ２からの出力により、トライアックＴｒｉをオフし、始動巻線Ｓへの電流を遮断する。温度により開閉する機械式スイッチを用いないため、外部温度に関わりなく、所定の遅延時間だけ始動巻線側へ通電することが可能である。また、検出巻線Ｄでの検出電圧をトランスＴで昇圧するため、検出巻線Ｄの巻き数が少なく、検出巻線電圧が低くとも、始動巻線Ｄへの電流を的確に制御することができる。
【００２２】
第１実施形態では、トライアックＴｒｉをオン・オフするスイッチ素子として、ノーマリーオンタイプのフォトＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１），（ＭＯＳ２）を用いるため、検出巻線の巻き数が少なく出力電圧が低くとも、即ち、低電圧の入力に基づき始動巻線への電流を的確に制御することができる。
【００２３】
特に、トライアックＴｒｉをオン・オフするスイッチ素子として、直列に接続したフォトＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１），（ＭＯＳ２）を用いるため、検出巻線の巻き数が少なく出力電圧が低くとも、フォトＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１），（ＭＯＳ２）のいずれかがオフすることでトライアックＴｒｉをオフでき、始動巻線への電流を確実に遮断することができる。更に、入出力が分離されたフォトＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１），（ＭＯＳ２）を用いるため、ノイズによる誤動作を防止することができる。
【００２４】
更に、上述したように入出力が分離されたフォトＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１），（ＭＯＳ２）に加えて、入出力が分離されたトランスを用いるため、ノイズによる誤動作を完全に防ぐことができる。
【００２５】
また、第１実施形態の誘導機の始動装置では、整流器がトランスからの電流を半周期ずつ整流する１対のダイオードからなり、全周期整流できるため、検出巻線の巻き数が少なく検出巻線電圧が低くとも、始動巻線への電流を的確に制御することができる。
【００２６】
更に、第１実施形態の誘導機の始動装置では、モータの始動後の検出巻線Ｄの電流の発生から動作を開始するため、待機中は全く電力を消費することがない。
【００２７】
また、第１実施形態の誘導機の始動装置では、可変抵抗Ｒ２を調整することで、遅延回路２０の遅延時間を任意に設定でき、これにより、始動巻線Ｓへの通電時間をモータに最適な値になるよう正確に調整することができる。
【００２８】
図３は、第２実施形態に係る誘導機の始動装置の回路構成を示している。この第２実施形態では、第１実施形態の回路で用いられた遅延回路２０の代わりに、シュミット・トリガ回路が用いられている。シュミット・トリガ回路は、入力電圧がある値以上になると出力し、逆に入力電圧がある値以下になると出力しない、中間の出力を出すことのない比較回路である。検出巻線は、モータの回転数に比例した出力電圧を出すため、ある一定の回転数、即ち、一定の電圧をシュミット・トリガ回路のしきい値電圧として定めることで、第１実施形態と同様に誘導機の始動を制御する。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、検出巻線での検出電圧をトランスで昇圧し、昇圧した出力を整流器で整流し、スイッチ素子が、遅延回路によって遅延された整流器からの出力により、始動巻線への電流をオン・オフする双方向電流制御素子をオフする。温度により開閉する機械式スイッチを用いないため、外部温度に関わりなく、所定の遅延時間だけ始動巻線側へ通電することが可能である。また、検出巻線での検出電圧をトランスで昇圧するため、検出巻線の巻き数が少なく、出力電圧が低くとも、始動巻線への電流を的確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る誘導機及び始動装置を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る始動装置の回路図である。
【図３】第２実施形態に係る始動装置の回路図である。
【図４】従来技術に係る誘導機及び始動装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０　始動装置
２０　遅延回路
９０　誘導機
Ｍ　主巻線
Ｓ　始動巻線
Ｄ　検出巻線
Ｔ　トランス
Ｄ１、Ｄ２　ダイオード
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３　コンデンサ
Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９　抵抗
Ｒ２　可変抵抗
ＴＲ、ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４　トランジスタ
Ｔｒｉ　トライアック
ＭＯＳ１、ＭＯＳ２　フォトＭＯＳＦＥＴ
【図１】
2004040882.tif 000003
【図２】
2004040882.tif 000004
【図３】
2004040882.tif 000005
【図４】
2004040882.tif 000006