JP4749543B2 - 電動機用の始動システム - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、特に冷凍密封圧縮機に使用されるタイプの誘導電動機用の始動システムに関する。
【０００２】
（発明の背景）
従来の構造では、上述したタイプの電動機は主コイルと補助コイルを有し、それらは、ある場合には内部でこの電動機が動作する圧縮機シェルの外部壁に電気的に接続されるように取り付けられた始動リレーまたはサーミスタ（ＰＴＣ）を通常備える電動機の始動回路を介して、電流源によって電流を供給される。
【０００３】
これらの構造では、この電動機の主コイルと補助コイルそれぞれの１つの端子が、この始動回路のスイッチ要素を介して電流源に直接接続され、補助コイルの他の端子が、始動リレーまたはＰＴＣを介して前記電流源に電気的に接続される。
【０００４】
始動リレーを使用する構造では、その巻線の励磁によって接点が磁力で閉じ、電流が電動機の補助コイルに渡ることを可能にする。リレーの巻線を通る電流が、その接点の閉じている状態を維持するのに十分である間は、この通電状態が続く。一般に、始動直後、電流が電動機の主コイルにおいて降下したとき、リレーの巻線を通る電流が実質的に減少し、必ずしも所望の場合とは限らずに、リレー接点が開かれ、電動機の補助コイルを通過する電流が中断される。
【０００５】
始動リレーの使用はさらに、高電流放電の状況でリレー接点の溶解が生じる可能性や、電気干渉およびスパークの可能性などいくつかの欠点を有する。
【０００６】
始動ＰＴＣを採用する構造では、電動機の始動時に、ＰＴＣが、電流が補助コイルに渡ることを可能にし、この状態は、ＰＴＣ特性によって一時的に維持される。電流の通過によって、ＰＴＣ温度が変化し、漸進的に増大する。熱すると、ＰＴＣ抵抗が徐々に増大し、電流の通過を漸進的に阻害し、それにより補助コイルへの前記電流の通過を減少させ、そのような減少は、補助コイルへの電流の通過が遮断されるまで行われる。しかし実際には、電動機の補助コイルを通る電流を徐々に減少させはするが、ＰＴＣ抵抗は、補助コイルへの電流供給を実効的には中断せず、それを通る残余電流が残ることを可能にし、その結果、電動機のエネルギー消費が生じる。さらに、電流の通過に対する有意な抵抗が存在しない所定の温度をＰＴＣが有するときにのみ再始動が行われるはずであるので、ＰＴＣを介して流れる電流の存在が、ＰＴＣを加熱された状態に保持し、電動機の新たな始動を阻害する。
【０００７】
電動機の始動を達成するために始動リレーまたはＰＴＣを提供することによって生じる不都合に加え、そのような要素をもつ始動回路を圧縮機に対して外部的に提供するこの従来の構造は、始動回路のケースとしたがってそその結果としての内部に取り付けられた構成要素が過度に加熱されること、前記ケースを圧縮機に組み立てることが困難であり、かつ不便であること、例えば輸送中に圧縮機が動かされたときに前記ケースが衝撃を受け、それが始動回路を含むケースを圧縮機シェルから不適当に切断する可能性があることなどいくつかの不都合をもたらす。
【０００８】
（発明の開示）
したがって、本発明の目的は、電動機用の始動システムを提供することであり、始動リレーまたは始動ＰＴＣの使用により生じる不都合を回避するために、前記電動機の始動回路でこれら構成要素を使用しないですますことを可能にする。
【０００９】
本発明の他の目的は、従来技術で知られている不都合を伴わずに密封圧縮機に取り付けることができる、上述したタイプの電動機用の始動システムを提供することである。
【００１０】
本発明のこれらおよびその他の目的は、電流源によって供給される主コイルと補助コイルを備えるタイプの電動機用の始動システムによって達成され、前記システムは、電流源と補助コイルの間に提供され、補助コイルが非通電状態に保たれる開いた状態、および補助コイルの通電のための閉じた状態のスイッチと、電動機内部に提供され、電動機の動作のための通電時に主コイルによって生成される磁場を受ける作動手段とを備え、前記作動手段は、主コイルを通過する電流が、所定の最小値を超える強度の磁場を発生するときにはスイッチを閉じ、主コイルを通過する電流が、所定の最小値の強度を示す磁場を発生するときにはスイッチを開く。
【００１１】
本発明を、添付図面を参照しながら以下に説明する。
【００１２】
（本発明を実施するための最良の形態）
本発明を、例えば交流での電気ネットワークなど電流源３によって供給される主コイル１と補助コイル２を含む、冷凍圧縮機に使用されるタイプの電動機に関して説明する。
【００１３】
電動機の始動中、普通は電動機の通常動作電流の強度よりもはるかに高い強度の始動電流が、電動機の主コイル１に伝送され、強い磁場を発生する。知られている技法によれば、電動機の始動中、始動電流が図示されていない始動回路を活動化し、ある時間間隔中に電流が補助コイル２に渡ることを可能にし、始動回路の導電特性の関数として変化し、補助コイル２への前記電流通過は通常、主コイル１を通過する電流が電動機の通常動作電流に実質的に対応する所定の値に到達したときに中断される。
【００１４】
従来技術によって提供され、電動機が動作する圧縮機の密封シェル４に外部的に取り付けられた始動回路を含む構造は、上述した不都合を有する。
【００１５】
本発明によれば、添付図面に示されるように、電動機の始動中、補助コイル２と電流源３の両方に動作可能に接続され、かつ主コイル１を通過する電流によって生成される磁場を受けるように電動機の内部に取り付けられた作動手段１０によって、電動機の補助コイル２の通電が行われ、主コイル１を通過する電流の強度が、電動機の始動中に通常到達される所定の最小値を超える磁場の強度をもたらすときに、電流源３による補助コイル２の選択的な供給を可能にする。
【００１６】
補助コイル２の通電は、主コイル１を通過する電流の強度がある値に到達して所定の値の磁場を発生するまで維持され、それよりも低い値では、補助コイル２は非通電状態に維持される。
【００１７】
作動手段１０は、電動機の主コイル１の中心領域内にある前記電動機の固定子内側の、好ましくは電動機の以前から知られている電気的に中性な４点のうちの１点に取り付けられた強磁性体コアからなる。
【００１８】
電動機の始動中、補助コイル２が非通電状態を保つ開いた状態から前記補助コイル２に電流（始動電流）を供給することを可能にする閉じた状態へ、電流源３と補助コイル２の間に提供されたスイッチ２０を導くために、作動手段１０が励磁され、前記閉じた状態は、磁場が所定の最小値に到達するまで保持される。
【００１９】
電流が補助コイル２を通過するとき、主コイル１を通過する電流が減少し、また作動手段１０に作用する、したがってスイッチ２０に作用する磁場の強度が減少する。磁場の減少が、前記スイッチ２０の閉じた状態を維持するのに十分でない所定の最小値に到達すると、作動手段１０がスイッチ２０を開いた状態に導くことになる。
【００２０】
本発明の構造的実施形態（図１）では、スイッチ２０の導電状態を変更し、「閉じた」状態と「開いた」状態を変えるために、作動手段１０がスイッチ２０に機械的に作用する。この構造では、作動手段１０（図３および４）が、一対の接点端子を備える摺動手段を構成し、各接点端子は、スイッチ２０が閉じた状態にあるときに、スイッチ２０を構成する一対の機械的接点２１のうちの１つの接点に接触して位置される。この状態では、一対の接点２１の接点が、作動手段１０によって互いに電気的に接続可能である。
【００２１】
この構造の作動手段１０は、スイッチ２０を開き、接点端子を前記スイッチ２０の一対の接点２１から離して維持する動作不能位置と、スイッチ２０の一対の接点２１上に前記接点端子を位置させることによってスイッチ２０を閉じる動作可能位置との間で機械的に移動可能である。
【００２２】
この構造では、電動機の内部環境でのスパークの発生を回避するために、作動手段１０とスイッチ２０の一対の接点２１とが、例えばガラスからなる電気的に透明(ｅｌｅｃｔｏｒｉｃａｌｌｙ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ)な密封ケース３０（図３および４）内部に提供される。
【００２３】
この構造によれば、磁場の減少が、前記スイッチ２０の閉じた状態を維持するのに不十分な所定の最小値に到達するとき、スイッチは、重力またはばねの力によって作動する復帰手段によって開いた状態に導かれる。図４に示される実施形態では、復帰手段は、ばね要素４０として構成される。
【００２４】
本発明の他の構造的実施形態（図２）では、スイッチは、普段は補助コイル２の通電を遮断して、前記通電がスイッチ２０の閉じた状態で行われることを選択的に可能にする電子要素、例えばトライアックなどソリッドステート素子の形をしている。
【００２５】
トライアックは、所定の最小値を超える磁場を発生する電流が電動機の主コイル１を通過するときに電気的に通電される。
【００２６】
この構造では、一対のトライアック端子の各端子が前記トライアックをそれぞれ補助コイル２および電源３に接続し、電動機の始動中にある電流をトライアックに供給してトライアックを通電するために、作動手段１０が前記トライアック用のトリガとして働き、この電流を減少させて前記トライアックの端子間のその部分をオフに切り換えることができ、この状態は主コイル１を通過する電流によって生成される磁場が所定の最小値を示すときに達成される。
【００２７】
この構造では、作動手段１０が変成器を備え、その１次側は電動機の主コイル１によって構成され、２次側は、トライアックに接続された端子を有し、そのトリガを構成する巻線１１によって構成され、電動機の主コイル１を通過する始動電流によって誘導される電流がそこを通過する。
【００２８】
図２に示される本発明の、構造的変形例では、電子回路であるスイッチ２０を有する電動機の始動回路がさらに、主コイル１と補助コイル２の間に直列に常設コンデンサ５を備え（図６）、電動機の効率を高める。この構造では、保護要素５０、例えば抵抗器が、スイッチ２０と補助コイル２に直列に提供され、電動機の始動電流を減少させ、スイッチ２０が電子回路である場合には常設コンデンサ５から生じる不慮の放電からスイッチ２０を保護する。
【００２９】
本発明によれば、抵抗器５０は、密封カプセル６０の内部に提供され（図７）、カプセル６０は、透明ガラスなど電気的に中性の材料からなり、抵抗器５０の熱が始動回路内の他の構成要素に影響を及ぼすことを避けるために、好ましくは、内部に電動機が提供される圧縮機の密封シェル４内部に画定された油だめ６内に含まれる油の中に浸漬される（図８）。この配置構成は、高パワーを放散し、圧縮機の内部温度を前記圧縮機の動作中の値に適合する値に維持することを可能にする。
【００３０】
スイッチ２０がソリッドステート素子、または図示されるようにトライアックである構造的実施形態では、電動機が提供される密封シェル内部の前記スイッチの組立てを、例えば、前記シェルのより低温の領域内、例えば圧縮機の冷凍システムのサクション回路に隣接する領域で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の構造的実施形態に従って本発明の始動システムに結合された電動機の主コイルと補助コイルの概略図である。
【図２】 本発明の他の構造的実施形態に従って本発明の始動システムに結合された、図１に示されるものなど電動機の主コイルと補助コイルの概略図である。
【図３】 本発明の始動システムに関する構造の概略図である。
【図４】 本発明の始動システムに関する他の構造の概略図である。
【図５】 図３に示される本発明の始動システムのアセンブリ配置を示す、電動機の主コイルと補助コイルの概略全体図である。
【図６】 スイッチ保護要素を示す、図２の始動システムに関する構造的変形例の概略図である。
【図７】 図６に示されるスイッチ保護要素に関する構造の概略図である。
【図８】 圧縮機の電動機のコイルの下にある図７に示されるスイッチ保護要素のアセンブリ配置を示す、冷凍システムに使用される圧縮機の一部の概略垂直断面図である。

Claims (15)

1. 電流源（３）によって供給される主コイル（１）と補助コイル（２）を備えるタイプの電動機用の始動システムであって、
   電流源（３）と補助コイル（２）の間に提供され、補助コイル（２）が非通電状態に保たれる開いた状態、および補助コイル（２）の通電のための閉じた状態を有するスイッチ（２０）と、
   電動機内部に提供され、電動機の主コイル（１）の中心領域内に位置決めされて電動機の動作のための通電時に主コイル（１）によって生成される磁場を受ける作動手段（１０）とを備え、
   前記作動手段（１０）は、主コイル（１）を通過する電流が、所定の最小値を超える強度の磁場を発生するときにはスイッチ（２０）を閉じ、主コイル（１）を通過する電流が、所定の最小値の強度を示す磁場を発生するときにはスイッチ（２０）を開き、
   作動手段（１０）が、スイッチ（２０）を開く動作不能位置と、スイッチ（２０）を閉じる動作可能位置との間で移動可能であり、作動手段（１０）の動作可能位置への移動は、所定の最小値を超える強度の前記磁場によって達成され、動作不能位置への移動は、前記磁場が前記最小値の強度を示すときに、作動手段（１０）に対して復帰手段を作動させることによって達成されることを特徴とする始動システム。
2. 復帰手段が、作動手段（１０）に対する重力によって構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 復帰手段が、作動手段（１０）を動作可能位置に向けて絶えず押圧するばね要素（４０）によって構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. スイッチ（２０）が、動作可能状態にあるときに作動手段（１０）によって互いに電気的に接続可能な一対の機械的接点（２１）からなることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. 作動手段（１０）と前記一対の接点とが、電動機の固定子内側に取り付けられた電気的に透明な密封ケース（３０）内部に提供されていることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 密封ケース（３０）が、ガラス製のカプセルであることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
7. 作動手段（１０）が変成器を備え、その１次側は電動機の主コイル（１）によって構成され、２次側は、スイッチ（２０）に動作可能に、かつ電気的に接続された巻線であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
8. スイッチ（２０）が、変成器の出力電流によって通電可能である電子要素からなることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
9. スイッチ（２０）がソリッドステート素子を備えることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
10. 電動機が冷凍圧縮機に適用され、ソリッドステート素子が、圧縮機の密封シェル（４）内部に電動機から離されて位置決めされることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
11. ソリッドステート素子が、圧縮機のサクション回路に隣接して位置決めされることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. ソリッドステート素子が、普通は補助コイル（２）の通電を遮断し、前記通電がスイッチ（２０）の閉じた状態で行われることを可能にするトライアックであることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
13. 主コイル（１）と補助コイル（２）の間にそれらと直列に提供される常設コンデンサ（５）と、常設コンデンサ（５）に並列に、かつスイッチ（２０）と補助コイル（２）の両方に直列に提供されるスイッチ保護要素（５０）とを備えることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
14. スイッチ保護要素（５０）が、密封カプセル（６０）内部に提供され、かつ圧縮機の密封シェル（４）内部に画定された油だめ（６）内に浸漬されて取り付けられた抵抗器であることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
15. 密封カプセル（６０）が透明ガラスからなることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。

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