誘導電動機制御装置、誘導電動機制御方法
【課題】安価に構成でき、スター・デルタの切換えに伴う突入電流の発生を抑制可能な誘導電動機制御装置を提供する。
【解決手段】誘導電動機３００の三相コイルをスター結線とするための第１のスイッチ１１０、１１１、１１２と、三相コイルをデルタ結線とするための第２のスイッチ１２０、１２１、１２２と、誘導電動機３００を駆動するための電源の電源電圧を昇圧した昇圧電圧を生成する昇圧回路１５０、１５１、１５２と、電源電圧または昇圧電圧が三相コイルに印加されるよう、電源電圧または昇圧電圧を選択する第３のスイッチ１６０、１６１、１６２、１７０、１７１、１７２、１８０、１８１、１８２と、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加された後に昇圧電圧が印加され、その後、デルタ結線された三相コイルに電源電圧が印加されるよう、第１〜３のスイッチを制御する制御回路２１０と、を備える。
【解決手段】誘導電動機３００の三相コイルをスター結線とするための第１のスイッチ１１０、１１１、１１２と、三相コイルをデルタ結線とするための第２のスイッチ１２０、１２１、１２２と、誘導電動機３００を駆動するための電源の電源電圧を昇圧した昇圧電圧を生成する昇圧回路１５０、１５１、１５２と、電源電圧または昇圧電圧が三相コイルに印加されるよう、電源電圧または昇圧電圧を選択する第３のスイッチ１６０、１６１、１６２、１７０、１７１、１７２、１８０、１８１、１８２と、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加された後に昇圧電圧が印加され、その後、デルタ結線された三相コイルに電源電圧が印加されるよう、第１〜３のスイッチを制御する制御回路２１０と、を備える。
【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、誘導電動機制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導電動機、特にかご形誘導電動機の起動には、スター・デルタ起動方式が広く採用されている。この起動方式は、ブロワー、ポンプ、ターボブロアや、スタート初期はソフトに回して最終的にトルクが欲しいもの、例えば冷凍機とかコンプレッサなどに多く利用されており、経済的ではあるが、スターの５７．７％の電圧が理論上固定化されていて、デルタ結線に移行する時の電圧差が大きく、電気的、機械的トラブルの要因となっている。特に電動機始動回路として使用した場合、スターからデルタへの切り換わり時の突入電流が、デルタ回路ヘ直に入れた場合の電流をはるかに越えた大電流が流れることがある。又、それによる機械的衝撃も、デルタ回路ヘ直に入れた場合の始動トルクの数倍もの停動トルクによる衝撃が、電源電圧の再投入により回転上昇途中で発生することが避けられず、機械的破損や寿命の短縮が避けられない。
【０００３】
こういった問題に対して例えば特許文献1には、誘導電動機が所定の速度まで加速された後にスター結線からデルタ結線に切り換わる際に、誘導電動機のコイルがいったん電源から切り離されるオープンサーキットトランジション方式では、コイル内の残留電圧の位相と電源電圧の位相とが一致するわけではないので、両者の位相差によっては過大な突入電流が発生することがあり、電磁接触器の接点の溶着、電源電圧の異常降下、過電流遮断器のトリップなどのトラブルが発生しやすいため、コイルが電源から切り離されることがない、クローズドサーキットトランジション方式を用いた制御回路が示されている。
【０００４】
すなわち、この特許文献１の誘導電動機のスターデルタ起動装置においては、誘導電動機の各コイルに挿入される起動抵抗の抵抗値を、スター結線状態から過渡デルタ結線状態に移る時点を適切に設定する条件の下で、誘導電動機が過渡デルタ結線状態において、最大トルク発生速度下における起動抵抗が挿入されないデルタ結線状態で、持つべきトルクに対する起動抵抗が挿入された誘導電動機の過渡デルタ結線ヘの切換え時におけるトルク比を、１／４〜１／３の間の値、又は１／３前後の値とし、スター結線からデルタ結線ヘの切換え時に発生する突入電流の値を抑制しながら、十分な加速トルクを持たせて誘導電動機を円滑にかつ確実に起動させることができるようにしている。
【０００５】
また特許文献２には、スター結線とデルタ結線のコイル切換えの際、電源側から見た電動機インピーダンスが１／３に急変することになるため、電源からの電流が3倍となり、場合によっては電力変換器が許容できる電流容量の限界範囲を超えることが生じるから、スター結線とデルタ結線のコイル切換えを無段階にシームレスに行うため、電子スイッチにより、スター結線とデルタ結線とを一定の比率で交互に切換えるようにした、スター・デルタ制御装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１１６１６４号公報
【特許文献１】特開２００１−３３９９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献１に示されたクローズドサーキットトランジション方式は、起動抵抗をコイルに接続したり切り離したりしながらスター結線からデルタ結線に切換えるため、コイルが電源から切り離されることがなく、過大な突入電流が発生することがないという利点があるが、容量が大きくなると抵抗も大容量のものが必要になり、それだけ高価になる。
【０００８】
また特許文献２に示されたスター・デルタ制御装置は、スター結線とデルタ結線とを一定の比率で交互に切換えるための制御回路が複雑で高価にならざるを得ず、また、インバータを用いた方式そのものが高価であると共に寿命が短い。また、インバータには数％のロスがあるため、寿命を７年程度としてその間のロスを金額換算すると、新たなインバータ制御装置を購入できる程の額になってコスト的にも問題となる。
【０００９】
そのため本発明においては、安価に構成でき、スター・デルタの切換えに伴う突入電流の発生を抑制可能な誘導電動機制御装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、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をスター結線とするための第１のスイッチと、前記三相コイルをデルタ結線とするための第２のスイッチと、前記誘導電動機を駆動するための電源の電源電圧を昇圧した昇圧電圧を生成する昇圧回路と、前記電源電圧または前記昇圧電圧が前記三相コイルに印加されるよう、前記電源電圧または前記昇圧電圧を選択する第３のスイッチと、スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された後に前記昇圧電圧が印加され、その後、デルタ結線された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のスイッチを制御する制御回路と、を備え、前記昇圧回路は、スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧が、スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧より高く、且つデルタ結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧より低くなるよう、前記電源電圧を昇圧すること、を特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するため本発明の一つの側面に係る誘導電動機制御方法は、
三相電源に接続された誘導電動機におけるコイルをスター結線とデルタ結線とに切換えて制御する誘導電動機制御方法において、
前記誘導電動機コイルのスター結線状態で、前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧を前記誘導電動機コイルに印加し、前記誘導電動機が一定回転数で回転する状態に達した時点で前記中間電圧の印加の停止とデルタ結線ヘの切換えを行って、スター結線状態において前記誘導電動機を加速した後デルタ結線に切換えるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
そしてこの誘導電動機制御方法を実施する装置は、
三相電源に接続された誘導電動機と、該誘導電動機のコイルをスター結線とする第１のスイッチ及びデルタ結線とする第２のスイッチと、前記第１のスイッチと第２のスイッチとを切換え、前記誘導電動機をスター結線で起動してデルタ結線で駆動する制御手段とを有した誘導電動機制御装置において、
前記三相電源の各相に対応して設けられ、前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧となる電圧を前記スター結線状態のコイルに印加する昇圧トランスと、前記第１のスイッチによるスター結線状態で前記昇圧トランスにより昇圧された電圧を前記誘導電動機の対応するコイルに印加するよう動作し、前記誘導電動機がスター結線における定格回転数に達した状態で前記昇圧トランスを切り離す複数のスイッチ群とが設けられ、前記制御手段は、前記スイッチ群を制御して、スター結線状態で前記昇圧トランスにより昇圧した電圧を前記誘導電動機コイルに印加し、前記誘導電動機が一定回転数で回転する状態で前記昇圧トランスを切り離して前記第２のスイッチでデルタ結線状態に移行するよう制御することを特徴とする。
【００１３】
このようにスター結線状態において、スター結線状態におけるコイルの電圧とデルタ結線状態におけるコイルの電圧との中間電圧を誘導電動機コイルに印加し、それによって誘導電動機を加速した後デルタ結線に切換えることで、誘導電動機コイルへの印加電圧は中間電圧の存在でスター・デルタ切換え時の電圧差が小さくなり、それだけスムーズにスター・ デルタの切換えをおこなうことができる。また、この中間電圧の印加を昇圧トランスで行うことで、トランスはインバータに比較して安価で長寿命であり、構成も簡単にできるから、誘導電動機制御装置そのものを安価に提供することができる。
【００１４】
そして昇圧トランスによる中間電圧の印加と切り離しを行うため、前記複数のスイッチ群は、前記三相電源の各相と前記誘導電動機の対応するコイルとの間に接続された第３のスイッチと、前記それぞれの昇圧トランスにおける一次側の一端と前記三相電源の各相との間に設けられた第４のスイッチと、前記それぞれの昇圧トランスにおける一次側他端の互いに結合された結合点と前記一次側他端との間に接続された第５のスイッチとからなり、前記昇圧トランスにおける昇圧側は、前記第3のスイッチと誘導電動機コイル間に接続することで、非常に簡単な構成で中間電圧の印加と切り離しを行うことができる。なお、これらスイッチ群は、通常のリレーなどで構成することで安価で長寿命とすることができるが、半導体素子を用いて構成しても良いことは勿論である。
【００１５】
また、前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧の印加は、スター結線後に前記誘導電動機コイルの電流が一定値となった状態で行うようにし、そのため、前記誘導電動機コイルに流れる電流の検知手段と誘導電動機回転数の検知手段とを有し、前記制御手段は、前記第１のスイッチによるスター結線状態で、前記電流検知手段からの誘導電動機電流が一定値状態に達した信号を受けて前記昇圧トランスで昇圧した電圧を前記誘導電動機コイルに印加し、前記誘導電動機回転数検知手段からの誘導電動機回転数が一定値状態に達した信号を受けて前記誘導電動機コイルへの昇圧トランスからの昇圧電圧印加を停止させ、前記第２のスイッチによるデルタ結線状態に移行させるよう、前記スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦを制御するよう構成されていることで、誘導電動機のコイルに流れる電流、回転数で昇圧電圧のコイルへの印加、デルタ結線ヘの移行を行うから、スター結線、加速、デルタ結線ヘの移行の切換えに伴う突入電流を生じさせず、切換えを確実に効率よく行うことができる。
【００１６】
さらに、前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧の生成を昇圧トランスで行い、前記誘導電動機の始動時における前記三相電源の誘導電動機コイルへの接続を、前記昇圧トランスの一部を経由させることで前記昇圧トランスの一部をリアクトルとして動作させ、前記三相電源の電圧降下が回復した後、前記中間電圧を前記誘導電動機コイルに印加し、そのため、前記三相電源の電圧検知手段を有し、前記制御手段は、前記誘導電動機の始動に伴う第１のスイッチによるスター結線状態で、前記三相電源を前記昇圧トランスの一部を経由して前記誘導電動機コイルに接続させ、前記電圧検知手段による前記三相電源の電圧降下回復信号を受けて前記昇圧トランスの一部経由を停止して前記三相電源を直接前記誘導電動機コイルに接続させ、前記電圧検知手段による前記三相電源の電圧降下の再度の回復信号を受けて前記昇圧トランスで昇圧した電圧を前記誘導電動機コイルに印加する状態に移行するよう、前記スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦを制御するよう構成されていることで、誘導電動機コイルに最初に印加される電圧は、昇圧トランスの一部を経由してリアクトルが接続されたと同じ状態で低い電圧が印加され、次の三相電源が直接スター結線状態の誘導電動機コイルに印加される状態、昇圧された電圧が印加される状態、デルタ結線による電圧が印加される状態、と、順次高い電圧が４段階で印加されるようになる。そのため、例えば三相電源が発電機の場合、スター結線からデルタ結線に直接移行すると定格電流の３倍位の容量の発電機が必要となるが、本実施形態ではそれぞれの段階における電圧降下は１／４であるから、定格電流の１倍か１．１倍の程度の小容量の発電機で済み、経済的にスター・デルタの切換えを行うことができる。また、複数の誘導電動機がたまたま同時に始動するようなことがあっても、それぞれの突入電流が小さいから、問題を生じることがない。
【発明の効果】
【００１７】
安価に構成でき、かつ、スター・デルタの切換えに伴う突入電流の発生を抑制可能な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】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態である誘導電動機制御装置の構成を示す図である。
【図２】実施例１において誘導電動機制御装置が実行するフロー図の一例である。
【図３】実施例１における誘導電動機制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートの一例である。
【図４】実施例２において誘導電動機制御装置が実行するフロー図の一例である。
【図５】実施例２における誘導電動機制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートの一例である。
【図６】本発明の一実施形態ある始動器１００の構成を示す図である。
【図７】コイル１５０の詳細を示す図である。
【図８】始動器１００の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】コイル１５０に流れる電流を説明するための図である。
【図１０】本発明の一実施形態ある始動器５００の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２０】
図１に示す誘導電動機制御装置は、三相電源に接続された誘導電動機におけるコイル（三相コイル）を、スター結線とデルタ結線とに切換えるに際し、スター結線状態で、スター結線状態におけるコイルの電圧とデルタ結線状態におけるコイルの電圧との中間電圧を誘導電動機コイルに印加し、それによって誘導電動機を加速し、その後、デルタ結線に切換えるようにしたものである。
【００２１】
このようにすることで、誘導電動機コイルへの印加電圧は中間電圧の存在でスター・デルタ切換え時の電圧差が小さくなり、それだけスムーズにスター・デルタの切換えをおこなうことができる。また、この中間電圧の印加を昇圧トランスと複数のスイッチ群で行うようにしたから、トランスはインバータに比較して安価で長寿命であり、構成も簡単にできるから、誘導電動機制御装置そのものを安価に提供することができる。
【００２２】
そして中間電圧の印加は、スター結線後に誘導電動機コイルの電流が一定状態となった状態でおこない、デルタ結線ヘの移行は、誘導電動機が一定回転数状態になった状態で行うようにして、スター結線、加速、デルタ結線ヘの移行の切換えに伴う突入電流を生じさせず、切換えを確実に効率よく行えるようにしている。
【００２３】
また、スター結線状態にしたときに初期始動として、三相電源から誘導電動機コイルへの電圧印加を昇圧トランスの一部を経由させ、リアクトルを間に入れた状態として、スター結線状態におけるコイル電圧よりさらに低い電圧を印加できるようにしている。このようにすると、スター結線による電圧印加前に低い電圧を誘導電動機に印加することになり、その後、三相電源が直接スター結線状態の誘導電動機コイルに印加される状態、三相電源を昇圧した中間電圧を印加する状態、デルタ結線による電圧が印加される状態、と、順次高い電圧へ４段階で印加できるようになる。そのため、例えば三相電源が発電機の場合でも、それぞれの段階における電圧降下は１／４であるから、定格電流の１倍か１．１倍の程度の小型の容量の発電機で済み、経済的にスター・デルタの切換えを行うことができる。
【００２４】
＝＝実施例１＝＝
図１は、本発明の一実施形態である誘導電動機制御装置の構成を示すブロック図であり、図２は誘導電動機制御装置が実行するフロー図、図３は誘導電動機制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。図３のタイミングチャートは説明のため、時問間隔は実際のものとは異なっており、最上段に記した「始動（スター）」はスター結線により誘導電動機を始動する期間を、「加速（スター昇圧）」はスター結線状態で誘導電動機のコイルに昇圧した電圧を印加し、加速する期間を、「運転（デルタ）」はデルタ結線として運転状態であることを示している。（１）の「ＰＢ」は誘導電動機をプッシュボタンにより始動することを示しており、タイムチャートでは誘導電動機の停止までの間動作しているように描いたが、実際には回路的にＯＮ信号のみが自己保持される形式のものが好ましく、そのように動作させればよいからプッシュボタンにはこだわらない。
【００２５】
（２）から（５）は図１におけるＳＷ１からＳＷ５のＯＮ／ＯＦＦ状態を，（７）は始動時の誘導電動機の電流が一定状態となるＩｍを越えた状態で信号を発することを示していて、これは予め試運転時などに誘導電動機の電流が一定状態Ｉｍとなるまでの時間を測定しておき、タイマーによって図示したような信号を発してスイッチを切り換えるようにしてもよい。（８）は誘導電動機(モータ)の回転数が一定状態となるＮを越えた状態で信号を発することを示していて、これも予め試運転時などに誘導電動機の回転数が一定回転数Ｎとなるまでの時間を測定しておき、タイマーによって図示したような信号を発してスイッチを切り換えるようにしてもよい。
【００２６】
なお、誘導電動機の電流が一定状態Ｉｍとなるまでの時間を測定するタイマーは、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加されてから計時を開始するタイマーであり、図１では図示しないが、例えば、制御回路２２の内部に設けられる。また、誘導電動機の回転数が一定回転数Ｎとなるまでの時間を測定するタイマーは、スター結線された三相コイルに昇圧電圧が印加されてから計時を開始するタイマーであり、図１では図示しないが、例えば、制御回路２２の内部に設けられる。
【００２７】
図１において１０は、誘導電動機のスター・デルタ切換えを制御する制御装置であり、１２は昇圧トランス（Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ）１８に三相電源３６を接続するための複数のスイッチＳＷ４ａ、ＳＷ４ｂ、ＳＷ４ｃからなる第４のスイッチ、１４は三相電源３６を誘導電動機（モータ）３０のコイル（巻線）に接続するためのＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂ、ＳＷ３ｃからなる第３のスイッチ、１６は昇圧トランス（Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ）１８の昇圧電圧を誘導電動機（モータ）３０の負荷に応じ、例えばデルタ結線状態における誘導電動機（モータ）３０のコイル電圧の７０％または７５％に切換えるための昇圧電圧切換え用のタップスイッチで、このタップスイッチ１６は負荷が一定であれば特に切り換える必要はない。２０は昇圧トランス（Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ）１８の三相電源３６とは逆側の端を互いに結合している結合点ヘの断・接を切換えるＳＷ５ａ、ＳＷ５ｂ、ＳＷ５ｃからなる第５のスイッチ、２２はスター・デルタ切換えを制御する制御手段たる制御回路、２４は誘導電動機３０のコイルに流れる電流を検出する電流検出器、３２は誘導電動機３０のコイルをデルタ結線するための第２のスイッチ（ＳＷ２）、３４は同じくスター結線するための第1のスイッチ（ＳＷ１）、３８は三相電源３６の電圧を検出する電圧検出器、４０は誘導電動機（モータ）３０の回転数を検出する回転数検出器である。なお、制御回路２２は、例えば、後述する図２や図４のような処理を実行するシーケンサーであり、第１のスイッチ（ＳＷ１）３４〜第５のスイッチ（ＳＷ５）２０のオン、オフを制御する。また、昇圧トランス（Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ）１８は、いわゆる単巻トランスである。さらに、誘導電動機（モータ）３０のコイルは、三相コイルに相当する。
【００２８】
このうち昇圧トランス（Ｔ）１８は、図示したように途中のタップが第４のスイッチ（ＳＷ４）１２を介して三相電源３６の各相と接続され、他端は第５のスイッチ（ＳＷ５）２０を介して各相が結合されて、この第５のスイッチ（ＳＷ５）２０の逆側端が昇圧側として第３のスイッチ（ＳＷ３）１４と誘導電動機（モータ）３０との間に接続されている。また、第４のスイッチ（ＳＷ４）１２、第３のスイッチ（ＳＷ３）１４、第５のスイッチ（ＳＷ３）２０は、前記したようにそれぞれ複数のスイッチを有してスイッチ群を構成している。なお、これらスイッチ群は、通常のリレーなどで構成することで安価で長寿命とすることができるが、サイリスタなどの半導体素子を用いて構成しても良いことは勿論である。また、昇圧トランス（Ｔ）１８、第４のスイッチ（ＳＷ４）１２、第５のスイッチ（ＳＷ５）２０は、昇圧回路に相当する。さらに、制御装置１０、電流検出器２４、電圧検出器３８、回転数検出器４０が誘導電動機制御装置に相当する。
【００２９】
誘導電動機（モータ）３０のスター・デルタ切換えを制御する制御装置１０は、図２のフロー図に示されたステップＳ１０で処理がスタートし、ステップＳ１２、すなわち図３の時間ｔ１で（１）で示したＰＢがＯＮされると、図２のステップＳ１４、図３の（２）、（４）に示したようにスター結線用の第１のスイッチ（ＳＷ１）３４、第３のスイッチ（ＳＷ３）１４がＯＮされる。そのため誘導電動機（モータ）３０は、スター結線状態で始動される。そしてその間に図２のステップＳ１６、図３の時間ｔ２で昇圧トランス（Ｔ）１８に三相電源３６からの電圧を印加するための第４のスイッチ（ＳＷ４）１２がＯＮされる。
【００３０】
すると制御回路２２は、図２のステップＳ１８で電流検出器２４で誘導電動機（モータ） ３０のコイルに流れる電流を検出し、ステップＳ２０でその電流が、予め定めた誘導電動機（モータ）３０におけるスター結線時の一定電流Ｉｍ以上になったか、すなわち前記したようにタイマーを用いる場合はその時問になったか否かを判断し、達していない場合（タイマーに設定した時間になっていない場合）はステップＳ１８に戻り、越えている場（タイマーに設定した時間になった場合）は図３（７)に示したように時間ｔ３で信号を発し、ステップＳ２２に進む。
【００３１】
そして制御回路２２は、この図２のステップＳ２２で、図３における（４）、（６）に
示したように、図１における誘導電動機（モータ）３０を直接スター結線とする第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をＯＦＦし、昇圧トランス（Ｔ）１８の一端を互いに結合する第５のスイッチ（ＳＷ５）２０をＯＮとする。そのため三相電源３６は、昇圧トランス（Ｔ）１８を介して誘導電動機(モータ) ３０に接続されることになり、昇圧された電圧が誘導電動機(モータ) ３０に印加され、誘導電動機(モータ) ３０は加速される。このときの昇圧トランス（Ｔ)１８の昇圧電圧は、誘導電動機（モータ）３０のスター結線状態におけるコイル電圧とデルタ結線状態におけるコイルの電圧との中間の電圧、すなわちスター結線状態におけるコイル電圧の２割り増し、デルタ結線状態におけるコイルの電圧の７割程度の電圧となるよう昇圧トランス（Ｔ）１８の巻線比を決定する。
【００３２】
この状態で制御回路２２は、図２のステップＳ２４で図１の回転数検出器４０により誘導電動機（モータ）３０の回転数を検出し、ステップＳ２６でその回転数が、スター結線状態における一定回転数Ｎで回転する状態に達したか、すなわち前記したようにタイマーを用いる場合はその時間になったか否かを判断し、達していない場合（タイマーに設定した時間になっていない場合）はステップＳ２４に戻って同じことを繰り返し、達している場合（タイマーに設定した時間になった場合）は図３の（８）に示したように時間ｔ４で信号を発し、ステップＳ２８に進む。
【００３３】
そしてこのステップＳ２８で、図３の（２）、（６)に示したように、スター結線用の第１のスイッチ（ＳＷＩ）３４、昇圧トランス（Ｔ）１８の端部を互いに結合する第５のスイッチ（ＳＷ５）２０をオフし、図３の（３）、（４）に示したように、デルタ結線用の第２のスイッチ（ＳＷ２）３２、三相電源３６を直接誘導電動機（モータ）３０に接続するための第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をＯＮし、デルタ結線に切換える。
【００３４】
そのため誘導電動機（モータ）３０はデルタ結線で駆動され、運転状態となる。なお、その後、図２のステップＳ３０で昇圧トランス（Ｔ）１８に三相電源３６を接続するための第４のスイッチ（ＳＷ４）１２がＯＦＦされ、誘導電動機（モータ）３０を停止する場合は図２のステップＳ３２、図２の（１）における時間 ｔ５でＰＢがＯＦＦされ、誘導電動機（モータ）３０が停止してステップＳ３４で処理が終了する。
【００３５】
このようにして誘導電動機（モータ）３０のスター・デルタを切換えることで、誘導電動機コイルへの印加電圧は中間電圧の存在でスター・デルタ切換え時の電圧差が小さくなリ、またスター結線状態でスター状態より高圧の電圧が印加されることで誘導電動機（モータ）３０は加速され、それだけスムーズにスター・デルタの切換えをおこなうことができる。また、この中間電圧の印加を昇圧トランスで行うことで、トランスはインバータに比較して安価で長寿命であり、構成も簡単にできるから、誘導電動機制御装置そのものを安価に提供することができる。
【００３６】
＝＝実施例２＝＝
次に、誘導電動機のスター・デルタ切換えの制御方法の実施例２について説明する。なお、この実施例２は、スター結線状態にしたときに初期始動として、三相電源から誘導電動機コイルへの電圧印加を昇圧トランス１８の一部を経由させ、リアクトルを間に入れた状態として、スター結線状態におけるコイル電圧よりさらに低い電圧を印加するものである。このようにすると、スター結線による電圧印加前に低い電圧を誘導電動機（モータ）３０に印加することになり、その後、三相電源を直接スター結線された誘導電動機コイルに印加する状態、三相電源を昇圧した中間電圧をスター結線された誘導電動機コイルに印加する状態、デルタ結線による電圧が印加される状態、と、順次高い電圧ヘ４段階で印加できるようになる。
【００３７】
この実施例２については、図１の制御ブロック図をそのまま用い、図４に示したフロー図と図５に示したタイムチャートに従って説明する。なお、図５のタイミングチャートは説明のため、時間間隔は実際のものとは異なっており、最上段に記した「初期」はスター結線状態で、前記した昇圧トランス１８の一部をリアクトルとして利用して、低い電圧を印加する始動初期の状態を、「始動（スター）」はこの昇圧トランス１８の一部をリアクトルとすることを止め、スター結線により誘導電動機を始動する期間を、「加速（スター昇圧）」はスター結線状態で誘導電動機のコイルに昇圧した電圧を印加し、加速する期間を、「運転（デルタ）」はデルタ結線として運転状態であることを示している。（１１）の「ＰＢ」は誘導電動機を始動するためのプッシュボタンであり、前記したように回路的にＯＮ信号のみが自己保持される形式のものが好ましい。（１２）から（１５）は図１におけるＳＷ１から ＳＷ５のＯＮ／ＯＦＦ状態を、（１７）、（１８）は初期始動時、スター結線による始動時の三相電源３６の電圧降下が回復し、電圧Ｖ （三相電源３６の本来の電圧）となった状態で信号を発することを示していて、これは予め試運転時などに誘導電動機の電圧降下が回復してＶとなるまでの時間を測定しておき、タイマーによって図示したような信号を発してスイッチを切り換えるようにしてもよい。（１９）は誘導電動機（モータ）の回転数が一定状態となるＮを越えた状態で信号を発することを示していて、これも予め試運転時などに誘導電動機の回転数が一定回転数Ｎとなるまでの時間を測定しておき、タイマーによって図示したような信号を発してスイッチを切り換えるようにしてもよい。
【００３８】
前記した実施例１のスター・デルタ切換え制御方法では、誘導電動機（モータ）３０の始動に当たってスター結線した誘導電動機（モータ）３０に直接三相電源３６から電圧を印加したが、この場合、値は低いが突入電流が生じる。そのため、例えば自家発電機で誘導電動機（モータ）３０を駆動する場合、誘導電動機（モータ）３０の定格電流より大きな電流容量の自家発電機を備える必要があるが、この実施例２のスター・デルタ切換え制御方法では、前記したように定格電流の１倍か１．１倍程度の小型の容量の発電機で経済的にスター・デルタの切換えを行うことができる。
【００３９】
図４のフロー図に示されたステップＳ４０で処理がスタートし、ステップＳ４２、すなわち図５の時間 ｔ６で（１）で示したＰＢがＯＮされると、図４のステップＳ４４、図５の（１２）、（１５）に示したように、スター結線用の第 1のスイッチ（ＳＷＩ）３４、第４のスイッチ（ＳＷ４）１２がＯＮされる。そのため誘導電動機（モータ）３０のコイルには、三相電源３６から第４のスイッチ（ＳＷ４）１２、昇圧トランス（Ｔ）１８を経由して電圧が印加され、昇圧トランス（Ｔ）１８における電源入力端から昇圧側端までのコイルがリアクトルとして働き、電圧降下が生じてその分、低い電圧が印加される。
【００４０】
この電圧は、デルタ結線時のコイル電圧の４０％程度となるようにすると、誘導電動機 （モータ）３０は回転しない状態の場合もありうるが、この場合、誘導電動機（モータ）３０のコイルに接続したことによる電圧降下は短時間で回復するから、ステップＳ４６で制御回路２２は、図１の電圧検出器３８で三相電源３６の電圧を監視し、ステップＳ４８で初期始動電圧降下が回復して所定の電圧Ｖになったどうか、すなわち前記したように夕イマーを用いる場合はその時間になったか否かを判断する。回復していない場合（タイマーに設定した時間になっていない場合）はステップＳ４６に戻って電圧の監視を続けるが、回復した場合（タイマーに設定した時間になった場合）はステップＳ５０に進む。
【００４１】
このステップＳ５０で制御回路２２は、図５（１７）に示したように、初期始動電圧Ｖが回復したとして時間 ｔ７で信号を出力し、第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をＯＮ、第４のスイッチ（ＳＷ４）をＯＦＦしてスター結線状態の誘導電動機（モータ）３０のコイルに三相電源３６の電圧をそのまま印加し、スター結線状態での始動状態とする。そしてこの状態で制御回路２２は、図１の電圧検出器３８で三相電源３６の電圧を監視し、ステップＳ５２で、スター結線状態としたことにより生じた始動電圧降下が回復して所定の電圧Ｖになったかどうか、すなわち前記したようにタイマーを用いる場合はその時間になったか否かを判断し、回復していない場合（タイマーに設定した時間になっていない場合）は監視を続け、回復した場合（タイマーに設定した時間になった場合）はステップＳ５４に進む。
【００４２】
このステップＳ５４で制御回路２２は、図５（１８）に示したように、始動電圧がＶに回復したとして時間 ｔ８で信号を出力し、（１４）、（１５）に示したように、図１における誘導電動機（モータ）３０を直接スター結線とする第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をＯＦＦし、第４のスイッチ（ＳＷ４）と昇圧トランス（Ｔ）１８の一端を互いに結合する第５のスイッチ（ＳＷ５）２０をＯＮとする。そのため三相電源３６は、昇圧トランス（Ｔ） １８を介して誘導電動機（モータ）３０に接続されることになり、昇圧された電圧が誘導電動機（モータ）３０に印加され、誘導電動機(モータ) ３０は加速される。このときの昇圧トランス（Ｔ）１８の昇圧電圧は、誘導電動機（モータ）３０のスター結線状態におけるコイル電圧とデルタ結線状態におけるコイルの電圧との中間の電圧、すなわち前記したように、スター結線状態におけるコイル電圧の２割り増し、デルタ結線状態におけるコイル電圧の７割程度の電圧とする。
【００４３】
この状態で制御回路２２は、図４のステップＳ５６で図１の回転数検出器４０により誘
導電動機（モータ）３０の回転数を検出し、ステップＳ５８でその回転数が、スター結線状態における一定回転数状態の回転数Ｎに達したか否か、すなわち前記したようにタイマーを用いる場合はその時間になったか否かを判断し、達していない場合（タイマーに設定した時間になっていない場合）はステップＳ５６に戻って同じことを繰り返し、達している場合（タイマーに設定した時間になった場合）は図５の（１９）に示したように、時間ｔ９で信号を発し、ステップＳ６０に進む。
【００４４】
そしてこのステップＳ２８で、図 ５の（１２）、（６６）に示したように、スター結線用の第1のスイッチ（ＳＷ１）３４、昇圧トランス（Ｔ）１８の端部を互いに結合する第５のスィッチ（ＳＷ５）２０をオフし、図 ５の（１３）、（１４）に示したように、デルタ結線用の第２のスイッチ（ＳＷ２）３２、三相電源３６を直接誘導電動機（モータ）３０に接続するための第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をＯＮし、デルタ結線に切換える。
【００４５】
そのため誘導電動機（モータ）３０はデルタ結線で駆動され、運転状態となる。なおその後、図２のステップＳ６２で昇圧トランス（Ｔ）１８に三相電源３６を接続するための第４のスィッチ（ＳＷ４）１２がＯＦＦされ、誘導電動機（モータ）３０を停止する場合は図４のステップＳ６４、図５の（１）における時間 ｔｌ０でＰＢがＯＦＦされて、誘導電動機（モータ）３０が停止してステップＳ６６で処理が終了する。
【００４６】
このようにして誘導電動機（モータ）３０のコイルへの印加電圧をステップＳ４４で示した初期始動電圧、ステップＳ５０で示したスター結線始動電圧、ステップＳ５４で示したスター結線状態における昇圧電圧、ステップＳ６０で示したデルタ結線電圧、と４段階で徐々に印加電圧を上げていくと共に、ステップＳ４８、ステップＳ５２で判断したようにそれぞれの段階における電圧降下が回復したか否かを判断して次のステップに移行している。そのため、前記したように例えば三相電源３６が発電機の場合、スター結線からデルタ結線に直接移行すると定格電流の３倍位の容量の発電機が必要となるが、本実施形態ではそれぞれの段階における電圧降下は１／４であり、定格電流の１倍か１．１倍の程度の小型の容量の発電機で済み、経済的にスター・デルタの切換えを行うことができる。
【００４７】
誘導電動機制御装置は、簡単な構成でコスト的に安価に、長寿命に構成でき、かつ、切換えに伴う突入電流を生じさせずに効率よくスター・デルタの切換えが可能であるから、誘導電動機制御方法と装置として、大きな効果を呈する。
【００４８】
＝＝始動器の第１の実施形態＝＝
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６は、始動器の第１の実施形態である始動器１００の構成を示す図である。始動器１００（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）３００を始動するための機器であり、スイッチ１１０〜１１２，１２０〜１２２，１３０〜１３３，１６０〜１６２，１７０〜１７２，１８０〜１８２、コイル１５０〜１５２、タイマー２００、及び制御回路２１０を含んで構成される。また、モータ３００は、三相コイルＬ１〜Ｌ３を含む三相モータである。
【００４９】
スイッチ１１０〜１１２は、三相コイルＬ１〜Ｌ３をスター結線とするためのスイッチである。スイッチ１１０〜１１２の全てがオンとなると、三相コイルＬ１〜Ｌ３はスター結線される。また、スイッチ１１０〜１１２は、制御回路２１０の制御に基づいてオン、オフするリレースイッチである。なお、以下、特に記載しないが、本実施形態の他のスイッチもスイッチ１１０〜１１２と同様に、制御回路２１０によりオン、オフが制御されるリレースイッチである。
【００５０】
スイッチ１２０〜１２２は、モータ３００の三相コイルＬ１〜Ｌ３をデルタ結線するためのスイッチである。スイッチ１２０〜１２２の全てがオンとなると、三相コイルＬ１〜Ｌ３はデルタ結線される。なお、本実施形態では、三相コイルＬ１とスイッチ１２０とが接続されるノードをノードＡ、三相コイルＬ２とスイッチ１２１とが接続されるノードをノードＢ、三相コイルＬ３とスイッチ１２２とが接続されるノードをノードＣとする。また、スイッチ１１０〜１１２は、第１のスイッチに相当し、スイッチ１２０〜１２２は、第２のスイッチに相当する。
【００５１】
スイッチ１３０には、三相電源のＵ相の電圧Ｖｕが印加され、スイッチ１３１には、三相電源のＶ相の電圧Ｖｖが印加され、スイッチ１３２には、三相電源のＷ相の電圧Ｖｗが印加される。
【００５２】
コイル１５０は、電圧Ｖｕを昇圧した昇圧電圧を端子Ｔａに生成する。コイル１５０は、一方の端子Ｔａ（第１端子）と他方の端子Ｔｂ（第２端子）との間に、タップ端子（以下、単にタップと称する）ｔ０と、タップｔ１０とを有する。また、端子Ｔａはスイッチ１７０に接続され、端子Ｔｂはスイッチ１６０に接続される。タップｔ０（第３端子）は、スイッチ１３０に接続され、タップｔ０と端子Ｔｂとの間に設けられたタップｔ１０（第４端子）は、スイッチ１８０に接続される。なお、図６では、始動器１００の構成を容易に理解できるよう、便宜上コイル１５０は簡略化されて描かれているが、実際のコイル１５０は、例えば図７に示すような単巻変圧器４００の鉄心４１０に巻かれている。なお、本実施形態コイル１５０は、例えば、端子Ｔａからタップｔ０まではＮ１回巻かれ、タップｔ０からタップｔ１０まではＮ２回巻かれていることとする。
【００５３】
スイッチ１６０の一端は、端子Ｔｂに接続され、他端は、スイッチ１６１，１６２に接続される。このため、スイッチ１６０〜１６２がオンとなると、コイル１５０〜１５２はスター結線される。つまり、スイッチ１６０〜１６２の夫々が接続されるノードは、いわゆる中性点となる。コイル１５０〜１５２がスター結線された状態では、コイル１５０〜１５２は、タップｔ０の電圧を昇圧する昇圧コイルとして動作する。このため、タップｔ０に電圧Ｖｕが印加されると、端子Ｔａには、電圧Ｖｕを昇圧した昇圧電圧が生成される。なお、スイッチ１６０〜１６２は、第４のスイッチに相当する。
【００５４】
コイル１５１は、三相電源のＶ相の電圧Ｖｖを昇圧した昇圧電圧を端子Ｔｃに生成する。コイル１５２は、三相電源のＷ相の電圧Ｖｗを昇圧した昇圧電圧を端子Ｔｅに生成する。コイル１５１，１５２は、コイル１５０と同様であるため、コイル１５１，１５２の詳細な説明は省略する。
【００５５】
スイッチ１７０は、コイル１５０の端子ＴａとノードＡとを接続し、スイッチ１７１は、コイル１５１の端子ＴｃとノードＢとを接続し、スイッチ１７２は、コイル１５２の端子ＴｅとノードＣとを接続する。なお、スイッチ１７０〜１７２は、第５のスイッチに相当する。
【００５６】
スイッチ１８０は、コイル１５０のタップｔ１０とノードＡとを接続し、スイッチ１８１は、コイル１５１のタップｔ１１とノードＢとを接続し、スイッチ１８２は、コイル１５２のタップｔ１２とノードＣとを接続する。なお、スイッチ１８０〜１８２は、第６のスイッチに相当する。また、スイッチ１６０〜１６２，１７０〜１７２，１８０〜１８２は第３のスイッチに相当する。
【００５７】
タイマー２００は、例えば、スイッチ１３０〜１３２がオンされ、タップｔ０〜ｔ２に電源Ｖｕ，Ｖｖ、Ｖｗの夫々が印加されてからの時間を計時する。
【００５８】
制御回路２１０（制御回路）は、モータ３００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、前述したスイッチのオン、オフを制御するシーケンサーである。なお、始動信号は、例えば、始動器１００の操作部（不図示）に設けられ、モータ３００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。また、制御回路２１０は、まず、三相コイルＬ１〜Ｌ３をスター結成させるとともに、その間において三相コイルＬ１〜Ｌ３に印加される電圧を徐々に増加させる。その後、制御回路２１０は、三相コイルＬ１〜Ｌ３をデルタ結線してモータ３００を駆動する。
【００５９】
具体的には、制御回路２１０は、始動信号が入力されるとスイッチ１１０〜１１２及びスイッチ１８０〜１８２をオンした後に、スイッチ１３０〜１３２をオンする。なお、以下、スイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１８０〜１８２がオンした状態を第１状態とする。
【００６０】
その後、タイマー２００の計時する時間が所定の時間Ｔ１となると、制御回路２１０は、オンされているスイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１８０〜１８２に加え、スイッチ１７０〜１７２をオンする。なお、以下、スイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１７０〜１７２，１８０〜１８２がオンした状態を第２状態とする。
【００６１】
そして、タイマー２００の計時する時間が所定の時間Ｔ２（＞Ｔ１）となると、制御回路２１０は、オンされているスイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１７０〜１７２，１８０〜１８２のうち、スイッチ１８０〜１８２をオフした後、スイッチ１６０〜１６２をオンする。なお、以下、スイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１６０〜１６２，１７０〜１７２がオンした状態を第３状態とする。
【００６２】
さらに、タイマー２００の計時する時間が所定の時間Ｔ３（＞Ｔ２）となると、制御回路２１０は、オンされているスイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１６０〜１６２，１７０〜１７２のうち、スイッチ１１０〜１１２，１６０〜１６２をオフした後、スイッチ１２０〜１２２，１８０〜１８２をオンする。なお、以下、スイッチ１２０〜１２２，１３０〜１３２，１７０〜１７２，１８０〜１８２がオンした状態を第４状態とする。
【００６３】
また、時間Ｔ１〜Ｔ３となった際の制御回路２１０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。
【００６４】
＝＝始動器１００の動作＝＝
ここで、始動器１００の動作について、図８に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、図８のフローチャートにおける各処理の主体は制御回路２１０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１００の全てのスイッチはオフしていることとする。
【００６５】
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２１０に入力される（Ｓ１００）。この結果、制御回路２１０は、スイッチ１１０〜１１２，１８０〜１８２をオンした後、スイッチ１３０〜１３２をオンする（Ｓ１０１）。
【００６６】
ここで、タップｔ０から、タップｔ１０までにはコイル１５０の一部（巻数Ｎ２の巻線）が存在する。したがって、スイッチ１３０，１８０がオンとなると、電圧Ｖｕに応じた電流は、前述のコイル１５０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１３１，１８１がオンとなる際にノードＢ、スイッチ１３２，１８２がオンとなる際にノードＣに供給される電流も同様である。このため、処理１０１が実行されると、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３は、いわゆるリアクトル始動されることとなる。なお、本実施形態では、モータ３００がリアクトル始動されている際（処理：Ｓ１０１）の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧が、例えば電源電圧の２９％となるよう、タップｔ０〜ｔ２、及びタップｔ１０〜１２の位置が定められていることとする。
【００６７】
また、前述のように、スイッチ１３０がオンとなりタップｔ０に電源電圧Ｖｕが印加されると、タイマー２００は時間の計時を開始する。そして、タイマー２００が計時する時間が時間Ｔ１となると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、制御回路２１０は、スイッチ１７０〜１７２を更にオンする（Ｓ１０３）。
【００６８】
スイッチ１７０がオンとなると、例えば、図９に示すように、コイル１５０には、タップｔ０、コイル１５０、タップｔ１０、スイッチ１８０を順次経由してノードＡへ流れる電流Ｉａに加え、タップｔ０、コイル１５０、端子Ｔａ、スイッチ１７０を順次経由してノードＡへ流れる電流Ｉｂが新たに発生する。電流Ｉｂは、電流Ｉａとは逆向きに流れる。また、電流Ｉｂは、コイル１５０において、巻数Ｎ１の巻線、巻数Ｎ２の巻線の夫々のアンペアターンが等しくなるような電流値となる。つまり、スイッチ１７０がオンとなると、鉄心４１０の磁場はゼロとなるような電流Ｉｂが流れるため、コイル１５０のリアクタンス成分はほぼゼロとなり、ノードＡの電圧は電圧Ｖｕとなる。この結果、処理Ｓ１０３が実行されると、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３には、電源電圧が印加されることとなる。スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３に電源電圧が印加されると、三相モータＬ１〜Ｌ３の電圧は、電源電圧の約５８％となる。このように、処理Ｓ１０３が実行されると、モータ３００の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、電源電圧の２９％から５８％へと増加するため、モータ３００の回転速度は上昇する。
【００６９】
また、タイマー２００が計時する時間が時間Ｔ２（＞Ｔ１）となると（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、制御回路２１０は、オンされているスイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１７０〜１７２，１８０〜１８２のうち、スイッチ１８０〜１８２をオフした後、スイッチ１６０〜１６２をオンする（Ｓ１０５）。前述のように、例えば、スイッチ１６０がオンとなり、タップｔ０に電圧Ｖｕが印加されていると、端子Ｔａには電源電圧より高い昇圧電圧が生成される。したがって、処理１０５においては、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３に電源電圧より高い昇圧電圧が印加されることとなる。このため、モータ３００の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、電源電圧の５８％から更に増加するため、モータ３００の回転速度は上昇する。なお、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３に昇圧電圧が印加された際の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、電源電圧の５８％の値より高く、且つ電源電圧の１００％の値より低くなるよう、タップｔ０〜ｔ２の位置が設計されていることとする。具体的には、本実施形態では、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３に昇圧電圧が印加されると、三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、例えば電源電圧の７０％となるよう、タップｔ０〜ｔ２の位置が定められている。
【００７０】
また、タイマー２００が計時する時間が時間Ｔ３（＞Ｔ２）となると（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、制御回路２１０は、オンされているスイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１６０〜１６２，１７０〜１７２のうち、スイッチ１１０〜１１２，１６０〜１６２をオフした後、スイッチ１２０〜１２２，１８０〜１８２をオンする（Ｓ１０７）。
【００７１】
スイッチ１１０〜１１２がオフされ、スイッチ１２０〜１２２がオンされると、三相コイルＬ１〜Ｌ３はデルタ結線となる。また、処理Ｓ１０３の際と同様に、スイッチ１６０〜１６２がオフされ、スイッチ１７０〜１７２、１８０〜１８２がオンされると、ノードＡ〜Ｃの電圧は夫々、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとなる。したがって、処理Ｓ１０７が実行されると、デルタ結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３は、電源電圧（１００％）が印加されることとなる。そして、処理Ｓ１０７が実行されると、始動器１００は、モータ３００を電源電圧で駆動し続ける。
【００７２】
このように、始動器１００を用いることにより、三相コイルＬ１〜Ｌ３に印加される電圧は、電源電圧の約２９％、約５８％、約７０％、１００％と徐々に高くなる。このため、始動器１００は、始動電流、特に突入電流を抑制しつつ、モータ３００の加速をスムーズに実行することが可能となる。
【００７３】
＝＝始動器の第２の実施形態＝＝
図１０は、始動器の第２の実施形態である始動器５００の構成を示す図である。始動器５００（誘導電動機制御装置）は、スイッチ１１０〜１１２，１２０〜１２２，１３０〜１３３，１６０〜１６２，１７０〜１７２，１８０〜１８２、コイル１５０〜１５２、タイマー２００、電圧検出器２５０、電流検出器２６０、回転数検出器２７０、及び制御回路２８０を含んで構成される。
なお、始動器５００において、図６に示した始動器１００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、電圧検出器２５０、電流検出器２６０、回転数検出器２７０、制御回路２８０について説明する。
【００７４】
電圧検出器２５０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２８０に出力する。
電流検出器２６０は、ノードＡ，Ｂ，Ｃの夫々に供給される電流Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚを検出し、夫々の電流値を示す電流信号を制御回路２８０に出力する。
回転数検出器２７０は、モータ３００の回転数を検出し、回転数を示す回転数信号を制御回路２８０に出力する。
制御回路２８０は、モータ３００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、始動器５００に含まれるスイッチを制御するシーケンサーである。
【００７５】
具体的には、制御回路２８０は、始動信号が入力されると始動器５００に含まれるスイッチの状態を、前述の第１状態とする。
その後、制御回路２８０は、タイマー２００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Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚの電流値が所定の電流値Ｉ１となるか、モータ３００の回転数が所定の回転数Ｎ１となると、スイッチの状態を、前述の第２状態とする。なお、ここでは、制御回路２８０が、スイッチの状態を第２状態とする際に満たすべき条件を条件１とする。
【００７６】
そして、制御回路２８０は、タイマー２００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Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚの電流値が所定の電流値Ｉ２となるか、モータ３００の回転数が所定の回転数Ｎ２（＞Ｎ１）となると、スイッチの状態を前述の第３状態とする。なお、ここでは、制御回路２８０が、スイッチの状態を第３状態とする際に満たすべき条件を条件２とする。
【００７７】
そして、制御回路２８０は、タイマー２００の計時する時間が所定の時間Ｔ３（＞Ｔ２）となるか、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのレベルが所定の電圧Ｖ３となるか、電流Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚの電流値が所定の電流値Ｉ３となるか、モータ３００の回転数が所定の回転数Ｎ３（＞Ｎ２）となると、スイッチの状態を前述の第４状態とする。なお、ここでは、制御回路２８０が、スイッチの状態を第４状態とする際に満たすべき条件を条件３とする。
【００７８】
このような始動器５００は、図６に示した始動器１００と同様に動作する。具体的には、始動信号が入力されると、三相コイルＬ１〜Ｌ３はスター結線されるとともに、モータ３００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３００には電源電圧が印加される。そして、条件２が満たされると、モータ３００には昇圧電圧が印加される。さらに、条件３が満たされると、三相コイルＬ１〜Ｌ３はデルタ結線され、モータ３００には電源電圧が印加される。このため、始動器５００を用いた場合も、モータ３００の始動電流を抑制しつつ、モータ３００の加速をスムーズに実行することが可能となる。
【００７９】
以上、本発明の一実施形態である始動器１００，５００について説明した。例えば、始動器１００では、スター結線されている三相コイルＬ１〜Ｌ３に電源電圧を印加された後に、昇圧電圧が印加されるよう、制御回路２１０は、スイッチ１６０〜１６２，１７０〜１７２，１８０〜１８２を制御する。さらに、その後、制御回路２１０は、三相コイルＬ１〜Ｌ３をデルタ結線として、三相コイルＬ１〜Ｌ３に電源電圧が印加されるよう、スイッチ１１０〜１１２，１２０〜１２２，１６０〜１６２，１７０〜１７２，１８０〜１８２を制御する。なお、スター結線されている三相コイルＬ１〜Ｌ３に昇圧電圧が印加される際の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、例えば、電源電圧の７０％となるよう設計されている。このため、本実施形態では、モータ３００の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、５８％、７０％、１００％と３段階に増加する。例えば、スター結線の三相コイルに電源電圧を印加した後に、デルタ結線の三相コイルに電源電圧を印加してモータを始動する一般的なスター・デルタ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の突入電流を抑制しつつ、モータ３００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。さらに、始動器１００は、特許文献１、２に開示された技術のように、高価な抵抗やインバータ等が必要ないため安価に構成できる。
【００８０】
また、例えば、タップｔ１０は、タップｔ０と、端子Ｔｂとの間に設けられている。このため、端子Ｔａと三相コイルＬ１とを接続するスイッチ１７０と、タップｔ１０と三相コイルＬ１とを接続するスイッチ１８０がオンされると、図９に例示すように、電流Ｉａ、Ｉｂの流れる方向は逆向きとなる。さらに、コイル１５０のタップｔ０から端子Ｔａまでのアンペアターンと、タップｔ０からタップｔ１０までのアンペアターンとが等しくなるように電流Ｉａ，Ｉｂはコイル１５０に流れる。このように、昇圧電圧を生成する一般的な構成のコイル１５０を用いつつ、タップｔ１０と、タップｔ１０と三相コイルＬ１とを接続するスイッチ１８０とを設けることにより、三相コイルＬ１〜Ｌ３に電源電圧を印加することが可能となる。
【００８１】
また、制御回路２１０は、始動信号が入力されるとスイッチ１１０〜１１２及びスイッチ１８０〜１８２をオンした後に、スイッチ１３０〜１３２をオンする。その後、制御回路２１０は、オンされているスイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１８０〜１８２に加え、スイッチ１７０〜１７２をオンする。このため、始動器１００は、モータ３００を始動する際に、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３に電源電圧の５８％の電圧を印加する前に、電源電圧の２９％の電圧を印加し、モータ３００をリアクトル始動することができる。このように、本実施形態では、モータ３００の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、電源電圧の２９％、５０％、７０％、１００％と４段階に増加する。このため、モータ３００の始動電流を減少させつつ、スムーズにモータ３００を始動できる。さらに、昇圧電圧のレベルは、タップｔ０の位置に基づいて自由に定められる。また、リアクトル始動する際の三相モータＬ１の電圧は、タップｔ１０の位置に基づいて自由に定められる。このため、リアクトル始動の際と、三相コイルＬ１〜Ｌ３に昇圧電圧を印加する際の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、タップｔ０、ｔ１０の位置を変化させることにより所望のレベルに調整することができる。この結果、始動器１００が駆動するモータに適した電圧を自由に設定でき、使用するモータに応じて始動電流等を最適化できる。
【００８２】
また、始動器１００には、タップｔ０に電源電圧が印加されてからの時間、すなわち、スイッチ１３０がオンされてからの時間を計時するタイマー２００が設けられている。そして、制御回路２１０は、タイマー２００が計時する時間が、時間Ｔ１となると、リアクトル始動から、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３に電源電圧が印加されるよう、スイッチを制御する。つまり、制御回路２１０は、モータ３００が始動されてから所定の時間Ｔ１が経過すると、確実にモータ３００を加速することができる。
【００８３】
また、制御回路２１０は、タイマー２００が計時する時間が、時間Ｔ２となると、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３に昇圧電圧が印加されるよう、スイッチを制御する。このため、制御回路２１０は、モータ３００を適切なタイミングで更に加速することができる。
【００８４】
また、制御回路２１０は、タイマー２００が計時する時間が、時間Ｔ３となると、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３がデルタ結線に変更され、電源電圧が印加されるよう、スイッチを制御する。このため、制御回路２１０は、モータ３００を４つの段階を適切なタイミングで切り替えつつ加速することができる。
【００８５】
さらに、図１に示す誘導電動機制御装置は、誘導電動機（モータ）３０の三相コイルをスター結線とするための第１のスイッチ（ＳＷ１）３４と、三相コイルをデルタ結線とするための第２のスイッチ（ＳＷ２）３２とを備える。さらに、本実施形態の誘導電動機制御装置は、誘導電動機（モータ）３０を駆動するための三相電源３６の電源電圧を昇圧した昇圧電圧を生成する昇圧トランス（Ｔ）１８、第４のスイッチ１２（ＳＷ４）、第５のスイッチ（ＳＷ５）２０と、電源電圧または昇圧電圧が三相コイルに印加されるよう、電源電圧または昇圧電圧を選択する第３スイッチ１４と、制御回路２２とを備える。なお、制御回路２２は、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加された後に前述の昇圧電圧が印加され、その後、デルタ結線された三相コイルに電源電圧が印加されるよう、第１のスイッチ（ＳＷ１）３４〜第３のスイッチ（ＳＷ３）１４を制御する。また、昇圧トランス（Ｔ）１８、第４のスイッチ（ＳＷ４）１２、及び第５のスイッチ（ＳＷ５）２０は、スター結線された三相コイルに昇圧電圧が印加された際の三相コイルの電圧が、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加された際の三相コイルの電圧より高く、且つデルタ結線された三相コイルに電源電圧が印加された際の三相コイルの電圧より低くなるよう、電源電圧を昇圧する。そして、本実施形態の誘導電動機制御装置では、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加された後に前述の昇圧電圧が印加されている。したがって、本実施形態では、三相コイルの電圧は、まず、電源電圧の約５８％の電圧となる。そして、三相コイルの電圧は、電源電圧の約５８％より高く、且つ電源電圧の１００％より低い電圧となった後に、電源電圧の１００％となる。このため、三相コイルの電圧を、電源電圧の約５８％の電圧から直ちに電源電圧の１００％の電圧とする場合と比較すると、スムーズにスター・デルタの切換えをおこなうことができる。この結果、本実施形態の誘導電動機制御装置では、スター結線からデルタ結線に切り換わる際の突入電流の発生を抑制できる。さらに、本実施形態の誘導電動機制御装置は、特許文献１、２に開示された技術のように、高価な抵抗やインバータ等が必要ないため安価に構成できる。
【００８６】
また、本実施形態の制御回路２２は、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加されてからの時間を計時するタイマーを含んでおり、タイマーが所定時間を計時すると、例えば、図３のｔ３に示すように、第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をオフし三相コイルに昇圧電圧を印加させる。このため、制御回路２２は、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加されてから所定時間が経過すると、確実に誘導電動機（モータ）３０を加速することができる。
【００８７】
また、本実施形態の誘導電動機制御装置には、誘導電動機３０の三相コイルに流れる電流値を検出する電流検出器２４が設けられている。そして、制御回路２２は、電流検出器２２で検出される電流が一定電流Ｉｍ以上になると、例えば、図３のｔ３に示すように、スター結線された三相コイルに昇圧電圧を印加すべく第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をオフする。このため、本実施形態では、所望の始動電流（Ｉｍ）となると、直ちに三相コイルの電圧を増加させ、誘導電動機（モータ）３０を加速することができる。
【００８８】
また、本実施形態の誘導電動機制御装置には、三相電源３６の電圧のレベルを検出する電圧検出器３８が設けられている。そして、制御回路２２は、電圧検出器３８で検出される電圧が、例えば始動電圧Ｖとなると、図５のｔ８に示すように、スター結線された三相コイルに昇圧電圧を印加すべく第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をオフする。このため、本実施形態では、所望の始動電圧Ｖとなると、直ちに三相コイルの電圧を増加させ、誘導電動機（モータ）３０を加速することができる。
【００８９】
また、本実施形態の制御回路２２は、スター結線された三相コイルに昇圧電圧が印加されてからの時間を計時するタイマーを含んでおり、タイマーが所定時間を計時すると、例えば、図３のｔ４に示すように、第１のスイッチ（ＳＷ１）をオフし、第２のスイッチ（ＳＷ２）及び第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をオンする。つまり、制御回路２２は、スター結線された三相コイルに昇圧電圧が印加されてから所定時間が経過すると、必ず三相モータをデルタ結線に変更する。このため、本実施形態では、確実に三相モータをデルタ結線に変更し、三相モータに１００％の電源電圧を印加することができる。
【００９０】
また、本実施形態では、制御回路２２には、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加されてからの時間を計時するタイマー（第１タイマー）と、スター結線された三相コイルに昇圧電圧が印加されてからの時間を計時するタイマー（第２タイマー）とが含まれていても良いこととしたが、これに限られるものでは無い。例えば、何れか一方のみが含まれる構成でも良い。また、２つのタイマーの異なるタイマーを設けることなく、例えば一つのタイマーが、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加されてからの時間と、スター結線された三相コイルに昇圧電圧が印加されてからの時間とを計時することとしても良い。
【００９１】
また、本実施形態の誘導電動機制御装置には、誘導電動機（モータ）３０の回転数を検出する回転数検出器４０が設けられている。そして、制御回路２２は、回転数検出器４０で検出される回転数が、例えばＮとなると、図３のｔ４に示すように、三相モータをスター結線からデルタ結線に変更すべく、第１のスイッチ（ＳＷ１）をオフし、第２のスイッチ（ＳＷ２）及び第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をオンする。このため、本実施形態では、誘導電動機（モータ）３０が所望の回転数となると、確実に三相モータをデルタ結線に変更し、三相モータに１００％の電源電圧を印加することができる。
【００９２】
また、第３のスイッチ（ＳＷ３）１４の一端は電源電圧が印加され、他端は三相モータに接続されている。第４のスイッチ（ＳＷ４）１２の一端は電源電圧が印加され、他端は、昇圧トランス（Ｔ）１８の入力側の端子に接続されている。昇圧トランス（Ｔ）１８の昇圧電圧が生成される出力側の端子は、第３のスイッチ（ＳＷ３）１４の他端に接続されている。第５のスイッチ（ＳＷ５）２０の一端は、昇圧トランス（Ｔ）１８の３つの端子のうち、前述の２つの端子と異なる端子に接続される。昇圧トランス（Ｔ）１８は、第４のスイッチ（ＳＷ４）１２がオンされると、電源電圧が供給され、第５のスイッチ（ＳＷ５）２０がオンされると、電源電圧を昇圧する。このように、本実施形態では、昇圧トランス（Ｔ）１８を用いて昇圧電圧を生成しているが、例えば、一般的な複巻トランスを用いて電源電圧より高い昇圧電圧を発生させても良い。但し、本実施形態のように、単巻トランスである昇圧トランス（Ｔ）１８を用いることにより、複巻トランスを用いる場合よりも、誘導電動機制御装置の低コスト化、小型化が可能となる。
【００９３】
また、本実施形態では、例えば、図４の処理Ｓ４４に示すように、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加される前に、スター結線された三相コイルに電源電圧より低い電圧が印加されるよう第１のスイッチ（ＳＷ１）３４及び第４のスイッチ（ＳＷ４）１２をオンし、第２のスイッチ（ＳＷ２）３２、第３のスイッチ（ＳＷ３）１４、及び第５のスイッチ（ＳＷ５）２０をオフしている。このような処理をスター結線された三相コイルに電源電圧を印加する処理（Ｓ５０）の前に入れることにより、より緩やかに三相コイルの電圧を変化させることができる。この結果、誘導電動機（モータ）３０の回転を徐々に上昇させることができる。
【００９４】
また、本実施形態では、スター結線された三相コイルに昇圧電圧が印加された際の三相コイルの電圧（約７５％）が、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加された際の三相コイルの電圧（約５８％）と、電源電圧（１００％）との中間の電圧となるよう電源電圧を昇圧している。このため、スター結線時の変化と、スター結線からデルタ結線に移行する際の三相コイルの電圧の変化幅は、ほぼ同じであり、緩やかに三相コイルの電圧を変化させることができる。
【００９５】
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。
【００９６】
例えば、制御回路２２，２１０，２８０はシーケンサーであることとしたが、マイコン及びメモリを含ん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することにより、図２、図５、または図８に示されるフローチャートを実行し、スイッチのオン、オフを制御する。
【００９７】
また、例えば、実施例１では、スター結線された三相コイルの電圧が、電源電圧の約５８％から、例えば７５％、そして１００％との様に、３段階で三相コイルの電圧が変化している。例えば、スター結線された三相コイルの電圧が、電源電圧の例えば９０％とするための昇圧電圧を生成する昇圧トランス、スイッチ等を、昇圧トランス（Ｔ）１８等とは別に更に設けることとしても良い。そして、制御回路２２は、三相コイルの電圧が例えば電源電圧の７５％となる昇圧電圧をスター結成された三相コイルに印加した後に、三相コイルの電圧が電源電圧の７５％より高く、かつ１００％より低い、例えば９０％の電圧となる昇圧電圧を三相コイルに印加しても良い。つまり、昇圧トランス等の数を増加させることにより、三相コイルの電圧を、電源電圧の５８％から１００％まで更に細かいステップで変化させることが可能である。このような構成とすることにより、より突入電流を抑制可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１０ 制御装置
１２ 第４のスイッチ（ＳＷ４）
１４ 第３のスイッチ（ＳＷ３）
１６ タップスイッチ
１８ 昇圧トランス
２０ 第５のスイッチ（ＳＷ５）
２２，２１０，２８０ 制御回路
２４，２６０ 電流検出器
３０，３００ 誘導電動機（モータ）
３２ デルタ結線用第２のスイッチ（ＳＷ２）
３４ スター結線用第１のスイッチ（ＳＷＩ）
３６ 三相電源
３８，２５０ 電圧検出器
４０，２７０ 回転数検出器
１００，５００ 始動器
１１０〜１１２，１２０〜１２２，１３０〜１３２，１６０〜１６２，１７０〜１７２，１８０〜１８２ スイッチ
１５０〜１５２ コイル
２００ タイマー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機制御装置、誘導電動機制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導電動機、特にかご形誘導電動機の起動には、スター・デルタ起動方式が広く採用されている。この起動方式は、ブロワー、ポンプ、ターボブロアや、スタート初期はソフトに回して最終的にトルクが欲しいもの、例えば冷凍機とかコンプレッサなどに多く利用されており、経済的ではあるが、スターの５７．７％の電圧が理論上固定化されていて、デルタ結線に移行する時の電圧差が大きく、電気的、機械的トラブルの要因となっている。特に電動機始動回路として使用した場合、スターからデルタへの切り換わり時の突入電流が、デルタ回路ヘ直に入れた場合の電流をはるかに越えた大電流が流れることがある。又、それによる機械的衝撃も、デルタ回路ヘ直に入れた場合の始動トルクの数倍もの停動トルクによる衝撃が、電源電圧の再投入により回転上昇途中で発生することが避けられず、機械的破損や寿命の短縮が避けられない。
【０００３】
こういった問題に対して例えば特許文献1には、誘導電動機が所定の速度まで加速された後にスター結線からデルタ結線に切り換わる際に、誘導電動機のコイルがいったん電源から切り離されるオープンサーキットトランジション方式では、コイル内の残留電圧の位相と電源電圧の位相とが一致するわけではないので、両者の位相差によっては過大な突入電流が発生することがあり、電磁接触器の接点の溶着、電源電圧の異常降下、過電流遮断器のトリップなどのトラブルが発生しやすいため、コイルが電源から切り離されることがない、クローズドサーキットトランジション方式を用いた制御回路が示されている。
【０００４】
すなわち、この特許文献１の誘導電動機のスターデルタ起動装置においては、誘導電動機の各コイルに挿入される起動抵抗の抵抗値を、スター結線状態から過渡デルタ結線状態に移る時点を適切に設定する条件の下で、誘導電動機が過渡デルタ結線状態において、最大トルク発生速度下における起動抵抗が挿入されないデルタ結線状態で、持つべきトルクに対する起動抵抗が挿入された誘導電動機の過渡デルタ結線ヘの切換え時におけるトルク比を、１／４〜１／３の間の値、又は１／３前後の値とし、スター結線からデルタ結線ヘの切換え時に発生する突入電流の値を抑制しながら、十分な加速トルクを持たせて誘導電動機を円滑にかつ確実に起動させることができるようにしている。
【０００５】
また特許文献２には、スター結線とデルタ結線のコイル切換えの際、電源側から見た電動機インピーダンスが１／３に急変することになるため、電源からの電流が3倍となり、場合によっては電力変換器が許容できる電流容量の限界範囲を超えることが生じるから、スター結線とデルタ結線のコイル切換えを無段階にシームレスに行うため、電子スイッチにより、スター結線とデルタ結線とを一定の比率で交互に切換えるようにした、スター・デルタ制御装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１１６１６４号公報
【特許文献１】特開２００１−３３９９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献１に示されたクローズドサーキットトランジション方式は、起動抵抗をコイルに接続したり切り離したりしながらスター結線からデルタ結線に切換えるため、コイルが電源から切り離されることがなく、過大な突入電流が発生することがないという利点があるが、容量が大きくなると抵抗も大容量のものが必要になり、それだけ高価になる。
【０００８】
また特許文献２に示されたスター・デルタ制御装置は、スター結線とデルタ結線とを一定の比率で交互に切換えるための制御回路が複雑で高価にならざるを得ず、また、インバータを用いた方式そのものが高価であると共に寿命が短い。また、インバータには数％のロスがあるため、寿命を７年程度としてその間のロスを金額換算すると、新たなインバータ制御装置を購入できる程の額になってコスト的にも問題となる。
【０００９】
そのため本発明においては、安価に構成でき、スター・デルタの切換えに伴う突入電流の発生を抑制可能な誘導電動機制御装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、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をスター結線とするための第１のスイッチと、前記三相コイルをデルタ結線とするための第２のスイッチと、前記誘導電動機を駆動するための電源の電源電圧を昇圧した昇圧電圧を生成する昇圧回路と、前記電源電圧または前記昇圧電圧が前記三相コイルに印加されるよう、前記電源電圧または前記昇圧電圧を選択する第３のスイッチと、スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された後に前記昇圧電圧が印加され、その後、デルタ結線された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のスイッチを制御する制御回路と、を備え、前記昇圧回路は、スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧が、スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧より高く、且つデルタ結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧より低くなるよう、前記電源電圧を昇圧すること、を特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するため本発明の一つの側面に係る誘導電動機制御方法は、
三相電源に接続された誘導電動機におけるコイルをスター結線とデルタ結線とに切換えて制御する誘導電動機制御方法において、
前記誘導電動機コイルのスター結線状態で、前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧を前記誘導電動機コイルに印加し、前記誘導電動機が一定回転数で回転する状態に達した時点で前記中間電圧の印加の停止とデルタ結線ヘの切換えを行って、スター結線状態において前記誘導電動機を加速した後デルタ結線に切換えるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
そしてこの誘導電動機制御方法を実施する装置は、
三相電源に接続された誘導電動機と、該誘導電動機のコイルをスター結線とする第１のスイッチ及びデルタ結線とする第２のスイッチと、前記第１のスイッチと第２のスイッチとを切換え、前記誘導電動機をスター結線で起動してデルタ結線で駆動する制御手段とを有した誘導電動機制御装置において、
前記三相電源の各相に対応して設けられ、前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧となる電圧を前記スター結線状態のコイルに印加する昇圧トランスと、前記第１のスイッチによるスター結線状態で前記昇圧トランスにより昇圧された電圧を前記誘導電動機の対応するコイルに印加するよう動作し、前記誘導電動機がスター結線における定格回転数に達した状態で前記昇圧トランスを切り離す複数のスイッチ群とが設けられ、前記制御手段は、前記スイッチ群を制御して、スター結線状態で前記昇圧トランスにより昇圧した電圧を前記誘導電動機コイルに印加し、前記誘導電動機が一定回転数で回転する状態で前記昇圧トランスを切り離して前記第２のスイッチでデルタ結線状態に移行するよう制御することを特徴とする。
【００１３】
このようにスター結線状態において、スター結線状態におけるコイルの電圧とデルタ結線状態におけるコイルの電圧との中間電圧を誘導電動機コイルに印加し、それによって誘導電動機を加速した後デルタ結線に切換えることで、誘導電動機コイルへの印加電圧は中間電圧の存在でスター・デルタ切換え時の電圧差が小さくなり、それだけスムーズにスター・ デルタの切換えをおこなうことができる。また、この中間電圧の印加を昇圧トランスで行うことで、トランスはインバータに比較して安価で長寿命であり、構成も簡単にできるから、誘導電動機制御装置そのものを安価に提供することができる。
【００１４】
そして昇圧トランスによる中間電圧の印加と切り離しを行うため、前記複数のスイッチ群は、前記三相電源の各相と前記誘導電動機の対応するコイルとの間に接続された第３のスイッチと、前記それぞれの昇圧トランスにおける一次側の一端と前記三相電源の各相との間に設けられた第４のスイッチと、前記それぞれの昇圧トランスにおける一次側他端の互いに結合された結合点と前記一次側他端との間に接続された第５のスイッチとからなり、前記昇圧トランスにおける昇圧側は、前記第3のスイッチと誘導電動機コイル間に接続することで、非常に簡単な構成で中間電圧の印加と切り離しを行うことができる。なお、これらスイッチ群は、通常のリレーなどで構成することで安価で長寿命とすることができるが、半導体素子を用いて構成しても良いことは勿論である。
【００１５】
また、前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧の印加は、スター結線後に前記誘導電動機コイルの電流が一定値となった状態で行うようにし、そのため、前記誘導電動機コイルに流れる電流の検知手段と誘導電動機回転数の検知手段とを有し、前記制御手段は、前記第１のスイッチによるスター結線状態で、前記電流検知手段からの誘導電動機電流が一定値状態に達した信号を受けて前記昇圧トランスで昇圧した電圧を前記誘導電動機コイルに印加し、前記誘導電動機回転数検知手段からの誘導電動機回転数が一定値状態に達した信号を受けて前記誘導電動機コイルへの昇圧トランスからの昇圧電圧印加を停止させ、前記第２のスイッチによるデルタ結線状態に移行させるよう、前記スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦを制御するよう構成されていることで、誘導電動機のコイルに流れる電流、回転数で昇圧電圧のコイルへの印加、デルタ結線ヘの移行を行うから、スター結線、加速、デルタ結線ヘの移行の切換えに伴う突入電流を生じさせず、切換えを確実に効率よく行うことができる。
【００１６】
さらに、前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧の生成を昇圧トランスで行い、前記誘導電動機の始動時における前記三相電源の誘導電動機コイルへの接続を、前記昇圧トランスの一部を経由させることで前記昇圧トランスの一部をリアクトルとして動作させ、前記三相電源の電圧降下が回復した後、前記中間電圧を前記誘導電動機コイルに印加し、そのため、前記三相電源の電圧検知手段を有し、前記制御手段は、前記誘導電動機の始動に伴う第１のスイッチによるスター結線状態で、前記三相電源を前記昇圧トランスの一部を経由して前記誘導電動機コイルに接続させ、前記電圧検知手段による前記三相電源の電圧降下回復信号を受けて前記昇圧トランスの一部経由を停止して前記三相電源を直接前記誘導電動機コイルに接続させ、前記電圧検知手段による前記三相電源の電圧降下の再度の回復信号を受けて前記昇圧トランスで昇圧した電圧を前記誘導電動機コイルに印加する状態に移行するよう、前記スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦを制御するよう構成されていることで、誘導電動機コイルに最初に印加される電圧は、昇圧トランスの一部を経由してリアクトルが接続されたと同じ状態で低い電圧が印加され、次の三相電源が直接スター結線状態の誘導電動機コイルに印加される状態、昇圧された電圧が印加される状態、デルタ結線による電圧が印加される状態、と、順次高い電圧が４段階で印加されるようになる。そのため、例えば三相電源が発電機の場合、スター結線からデルタ結線に直接移行すると定格電流の３倍位の容量の発電機が必要となるが、本実施形態ではそれぞれの段階における電圧降下は１／４であるから、定格電流の１倍か１．１倍の程度の小容量の発電機で済み、経済的にスター・デルタの切換えを行うことができる。また、複数の誘導電動機がたまたま同時に始動するようなことがあっても、それぞれの突入電流が小さいから、問題を生じることがない。
【発明の効果】
【００１７】
安価に構成でき、かつ、スター・デルタの切換えに伴う突入電流の発生を抑制可能な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】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態である誘導電動機制御装置の構成を示す図である。
【図２】実施例１において誘導電動機制御装置が実行するフロー図の一例である。
【図３】実施例１における誘導電動機制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートの一例である。
【図４】実施例２において誘導電動機制御装置が実行するフロー図の一例である。
【図５】実施例２における誘導電動機制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートの一例である。
【図６】本発明の一実施形態ある始動器１００の構成を示す図である。
【図７】コイル１５０の詳細を示す図である。
【図８】始動器１００の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】コイル１５０に流れる電流を説明するための図である。
【図１０】本発明の一実施形態ある始動器５００の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２０】
図１に示す誘導電動機制御装置は、三相電源に接続された誘導電動機におけるコイル（三相コイル）を、スター結線とデルタ結線とに切換えるに際し、スター結線状態で、スター結線状態におけるコイルの電圧とデルタ結線状態におけるコイルの電圧との中間電圧を誘導電動機コイルに印加し、それによって誘導電動機を加速し、その後、デルタ結線に切換えるようにしたものである。
【００２１】
このようにすることで、誘導電動機コイルへの印加電圧は中間電圧の存在でスター・デルタ切換え時の電圧差が小さくなり、それだけスムーズにスター・デルタの切換えをおこなうことができる。また、この中間電圧の印加を昇圧トランスと複数のスイッチ群で行うようにしたから、トランスはインバータに比較して安価で長寿命であり、構成も簡単にできるから、誘導電動機制御装置そのものを安価に提供することができる。
【００２２】
そして中間電圧の印加は、スター結線後に誘導電動機コイルの電流が一定状態となった状態でおこない、デルタ結線ヘの移行は、誘導電動機が一定回転数状態になった状態で行うようにして、スター結線、加速、デルタ結線ヘの移行の切換えに伴う突入電流を生じさせず、切換えを確実に効率よく行えるようにしている。
【００２３】
また、スター結線状態にしたときに初期始動として、三相電源から誘導電動機コイルへの電圧印加を昇圧トランスの一部を経由させ、リアクトルを間に入れた状態として、スター結線状態におけるコイル電圧よりさらに低い電圧を印加できるようにしている。このようにすると、スター結線による電圧印加前に低い電圧を誘導電動機に印加することになり、その後、三相電源が直接スター結線状態の誘導電動機コイルに印加される状態、三相電源を昇圧した中間電圧を印加する状態、デルタ結線による電圧が印加される状態、と、順次高い電圧へ４段階で印加できるようになる。そのため、例えば三相電源が発電機の場合でも、それぞれの段階における電圧降下は１／４であるから、定格電流の１倍か１．１倍の程度の小型の容量の発電機で済み、経済的にスター・デルタの切換えを行うことができる。
【００２４】
＝＝実施例１＝＝
図１は、本発明の一実施形態である誘導電動機制御装置の構成を示すブロック図であり、図２は誘導電動機制御装置が実行するフロー図、図３は誘導電動機制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。図３のタイミングチャートは説明のため、時問間隔は実際のものとは異なっており、最上段に記した「始動（スター）」はスター結線により誘導電動機を始動する期間を、「加速（スター昇圧）」はスター結線状態で誘導電動機のコイルに昇圧した電圧を印加し、加速する期間を、「運転（デルタ）」はデルタ結線として運転状態であることを示している。（１）の「ＰＢ」は誘導電動機をプッシュボタンにより始動することを示しており、タイムチャートでは誘導電動機の停止までの間動作しているように描いたが、実際には回路的にＯＮ信号のみが自己保持される形式のものが好ましく、そのように動作させればよいからプッシュボタンにはこだわらない。
【００２５】
（２）から（５）は図１におけるＳＷ１からＳＷ５のＯＮ／ＯＦＦ状態を，（７）は始動時の誘導電動機の電流が一定状態となるＩｍを越えた状態で信号を発することを示していて、これは予め試運転時などに誘導電動機の電流が一定状態Ｉｍとなるまでの時間を測定しておき、タイマーによって図示したような信号を発してスイッチを切り換えるようにしてもよい。（８）は誘導電動機(モータ)の回転数が一定状態となるＮを越えた状態で信号を発することを示していて、これも予め試運転時などに誘導電動機の回転数が一定回転数Ｎとなるまでの時間を測定しておき、タイマーによって図示したような信号を発してスイッチを切り換えるようにしてもよい。
【００２６】
なお、誘導電動機の電流が一定状態Ｉｍとなるまでの時間を測定するタイマーは、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加されてから計時を開始するタイマーであり、図１では図示しないが、例えば、制御回路２２の内部に設けられる。また、誘導電動機の回転数が一定回転数Ｎとなるまでの時間を測定するタイマーは、スター結線された三相コイルに昇圧電圧が印加されてから計時を開始するタイマーであり、図１では図示しないが、例えば、制御回路２２の内部に設けられる。
【００２７】
図１において１０は、誘導電動機のスター・デルタ切換えを制御する制御装置であり、１２は昇圧トランス（Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ）１８に三相電源３６を接続するための複数のスイッチＳＷ４ａ、ＳＷ４ｂ、ＳＷ４ｃからなる第４のスイッチ、１４は三相電源３６を誘導電動機（モータ）３０のコイル（巻線）に接続するためのＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂ、ＳＷ３ｃからなる第３のスイッチ、１６は昇圧トランス（Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ）１８の昇圧電圧を誘導電動機（モータ）３０の負荷に応じ、例えばデルタ結線状態における誘導電動機（モータ）３０のコイル電圧の７０％または７５％に切換えるための昇圧電圧切換え用のタップスイッチで、このタップスイッチ１６は負荷が一定であれば特に切り換える必要はない。２０は昇圧トランス（Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ）１８の三相電源３６とは逆側の端を互いに結合している結合点ヘの断・接を切換えるＳＷ５ａ、ＳＷ５ｂ、ＳＷ５ｃからなる第５のスイッチ、２２はスター・デルタ切換えを制御する制御手段たる制御回路、２４は誘導電動機３０のコイルに流れる電流を検出する電流検出器、３２は誘導電動機３０のコイルをデルタ結線するための第２のスイッチ（ＳＷ２）、３４は同じくスター結線するための第1のスイッチ（ＳＷ１）、３８は三相電源３６の電圧を検出する電圧検出器、４０は誘導電動機（モータ）３０の回転数を検出する回転数検出器である。なお、制御回路２２は、例えば、後述する図２や図４のような処理を実行するシーケンサーであり、第１のスイッチ（ＳＷ１）３４〜第５のスイッチ（ＳＷ５）２０のオン、オフを制御する。また、昇圧トランス（Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ）１８は、いわゆる単巻トランスである。さらに、誘導電動機（モータ）３０のコイルは、三相コイルに相当する。
【００２８】
このうち昇圧トランス（Ｔ）１８は、図示したように途中のタップが第４のスイッチ（ＳＷ４）１２を介して三相電源３６の各相と接続され、他端は第５のスイッチ（ＳＷ５）２０を介して各相が結合されて、この第５のスイッチ（ＳＷ５）２０の逆側端が昇圧側として第３のスイッチ（ＳＷ３）１４と誘導電動機（モータ）３０との間に接続されている。また、第４のスイッチ（ＳＷ４）１２、第３のスイッチ（ＳＷ３）１４、第５のスイッチ（ＳＷ３）２０は、前記したようにそれぞれ複数のスイッチを有してスイッチ群を構成している。なお、これらスイッチ群は、通常のリレーなどで構成することで安価で長寿命とすることができるが、サイリスタなどの半導体素子を用いて構成しても良いことは勿論である。また、昇圧トランス（Ｔ）１８、第４のスイッチ（ＳＷ４）１２、第５のスイッチ（ＳＷ５）２０は、昇圧回路に相当する。さらに、制御装置１０、電流検出器２４、電圧検出器３８、回転数検出器４０が誘導電動機制御装置に相当する。
【００２９】
誘導電動機（モータ）３０のスター・デルタ切換えを制御する制御装置１０は、図２のフロー図に示されたステップＳ１０で処理がスタートし、ステップＳ１２、すなわち図３の時間ｔ１で（１）で示したＰＢがＯＮされると、図２のステップＳ１４、図３の（２）、（４）に示したようにスター結線用の第１のスイッチ（ＳＷ１）３４、第３のスイッチ（ＳＷ３）１４がＯＮされる。そのため誘導電動機（モータ）３０は、スター結線状態で始動される。そしてその間に図２のステップＳ１６、図３の時間ｔ２で昇圧トランス（Ｔ）１８に三相電源３６からの電圧を印加するための第４のスイッチ（ＳＷ４）１２がＯＮされる。
【００３０】
すると制御回路２２は、図２のステップＳ１８で電流検出器２４で誘導電動機（モータ） ３０のコイルに流れる電流を検出し、ステップＳ２０でその電流が、予め定めた誘導電動機（モータ）３０におけるスター結線時の一定電流Ｉｍ以上になったか、すなわち前記したようにタイマーを用いる場合はその時問になったか否かを判断し、達していない場合（タイマーに設定した時間になっていない場合）はステップＳ１８に戻り、越えている場（タイマーに設定した時間になった場合）は図３（７)に示したように時間ｔ３で信号を発し、ステップＳ２２に進む。
【００３１】
そして制御回路２２は、この図２のステップＳ２２で、図３における（４）、（６）に
示したように、図１における誘導電動機（モータ）３０を直接スター結線とする第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をＯＦＦし、昇圧トランス（Ｔ）１８の一端を互いに結合する第５のスイッチ（ＳＷ５）２０をＯＮとする。そのため三相電源３６は、昇圧トランス（Ｔ）１８を介して誘導電動機(モータ) ３０に接続されることになり、昇圧された電圧が誘導電動機(モータ) ３０に印加され、誘導電動機(モータ) ３０は加速される。このときの昇圧トランス（Ｔ)１８の昇圧電圧は、誘導電動機（モータ）３０のスター結線状態におけるコイル電圧とデルタ結線状態におけるコイルの電圧との中間の電圧、すなわちスター結線状態におけるコイル電圧の２割り増し、デルタ結線状態におけるコイルの電圧の７割程度の電圧となるよう昇圧トランス（Ｔ）１８の巻線比を決定する。
【００３２】
この状態で制御回路２２は、図２のステップＳ２４で図１の回転数検出器４０により誘導電動機（モータ）３０の回転数を検出し、ステップＳ２６でその回転数が、スター結線状態における一定回転数Ｎで回転する状態に達したか、すなわち前記したようにタイマーを用いる場合はその時間になったか否かを判断し、達していない場合（タイマーに設定した時間になっていない場合）はステップＳ２４に戻って同じことを繰り返し、達している場合（タイマーに設定した時間になった場合）は図３の（８）に示したように時間ｔ４で信号を発し、ステップＳ２８に進む。
【００３３】
そしてこのステップＳ２８で、図３の（２）、（６)に示したように、スター結線用の第１のスイッチ（ＳＷＩ）３４、昇圧トランス（Ｔ）１８の端部を互いに結合する第５のスイッチ（ＳＷ５）２０をオフし、図３の（３）、（４）に示したように、デルタ結線用の第２のスイッチ（ＳＷ２）３２、三相電源３６を直接誘導電動機（モータ）３０に接続するための第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をＯＮし、デルタ結線に切換える。
【００３４】
そのため誘導電動機（モータ）３０はデルタ結線で駆動され、運転状態となる。なお、その後、図２のステップＳ３０で昇圧トランス（Ｔ）１８に三相電源３６を接続するための第４のスイッチ（ＳＷ４）１２がＯＦＦされ、誘導電動機（モータ）３０を停止する場合は図２のステップＳ３２、図２の（１）における時間 ｔ５でＰＢがＯＦＦされ、誘導電動機（モータ）３０が停止してステップＳ３４で処理が終了する。
【００３５】
このようにして誘導電動機（モータ）３０のスター・デルタを切換えることで、誘導電動機コイルへの印加電圧は中間電圧の存在でスター・デルタ切換え時の電圧差が小さくなリ、またスター結線状態でスター状態より高圧の電圧が印加されることで誘導電動機（モータ）３０は加速され、それだけスムーズにスター・デルタの切換えをおこなうことができる。また、この中間電圧の印加を昇圧トランスで行うことで、トランスはインバータに比較して安価で長寿命であり、構成も簡単にできるから、誘導電動機制御装置そのものを安価に提供することができる。
【００３６】
＝＝実施例２＝＝
次に、誘導電動機のスター・デルタ切換えの制御方法の実施例２について説明する。なお、この実施例２は、スター結線状態にしたときに初期始動として、三相電源から誘導電動機コイルへの電圧印加を昇圧トランス１８の一部を経由させ、リアクトルを間に入れた状態として、スター結線状態におけるコイル電圧よりさらに低い電圧を印加するものである。このようにすると、スター結線による電圧印加前に低い電圧を誘導電動機（モータ）３０に印加することになり、その後、三相電源を直接スター結線された誘導電動機コイルに印加する状態、三相電源を昇圧した中間電圧をスター結線された誘導電動機コイルに印加する状態、デルタ結線による電圧が印加される状態、と、順次高い電圧ヘ４段階で印加できるようになる。
【００３７】
この実施例２については、図１の制御ブロック図をそのまま用い、図４に示したフロー図と図５に示したタイムチャートに従って説明する。なお、図５のタイミングチャートは説明のため、時間間隔は実際のものとは異なっており、最上段に記した「初期」はスター結線状態で、前記した昇圧トランス１８の一部をリアクトルとして利用して、低い電圧を印加する始動初期の状態を、「始動（スター）」はこの昇圧トランス１８の一部をリアクトルとすることを止め、スター結線により誘導電動機を始動する期間を、「加速（スター昇圧）」はスター結線状態で誘導電動機のコイルに昇圧した電圧を印加し、加速する期間を、「運転（デルタ）」はデルタ結線として運転状態であることを示している。（１１）の「ＰＢ」は誘導電動機を始動するためのプッシュボタンであり、前記したように回路的にＯＮ信号のみが自己保持される形式のものが好ましい。（１２）から（１５）は図１におけるＳＷ１から ＳＷ５のＯＮ／ＯＦＦ状態を、（１７）、（１８）は初期始動時、スター結線による始動時の三相電源３６の電圧降下が回復し、電圧Ｖ （三相電源３６の本来の電圧）となった状態で信号を発することを示していて、これは予め試運転時などに誘導電動機の電圧降下が回復してＶとなるまでの時間を測定しておき、タイマーによって図示したような信号を発してスイッチを切り換えるようにしてもよい。（１９）は誘導電動機（モータ）の回転数が一定状態となるＮを越えた状態で信号を発することを示していて、これも予め試運転時などに誘導電動機の回転数が一定回転数Ｎとなるまでの時間を測定しておき、タイマーによって図示したような信号を発してスイッチを切り換えるようにしてもよい。
【００３８】
前記した実施例１のスター・デルタ切換え制御方法では、誘導電動機（モータ）３０の始動に当たってスター結線した誘導電動機（モータ）３０に直接三相電源３６から電圧を印加したが、この場合、値は低いが突入電流が生じる。そのため、例えば自家発電機で誘導電動機（モータ）３０を駆動する場合、誘導電動機（モータ）３０の定格電流より大きな電流容量の自家発電機を備える必要があるが、この実施例２のスター・デルタ切換え制御方法では、前記したように定格電流の１倍か１．１倍程度の小型の容量の発電機で経済的にスター・デルタの切換えを行うことができる。
【００３９】
図４のフロー図に示されたステップＳ４０で処理がスタートし、ステップＳ４２、すなわち図５の時間 ｔ６で（１）で示したＰＢがＯＮされると、図４のステップＳ４４、図５の（１２）、（１５）に示したように、スター結線用の第 1のスイッチ（ＳＷＩ）３４、第４のスイッチ（ＳＷ４）１２がＯＮされる。そのため誘導電動機（モータ）３０のコイルには、三相電源３６から第４のスイッチ（ＳＷ４）１２、昇圧トランス（Ｔ）１８を経由して電圧が印加され、昇圧トランス（Ｔ）１８における電源入力端から昇圧側端までのコイルがリアクトルとして働き、電圧降下が生じてその分、低い電圧が印加される。
【００４０】
この電圧は、デルタ結線時のコイル電圧の４０％程度となるようにすると、誘導電動機 （モータ）３０は回転しない状態の場合もありうるが、この場合、誘導電動機（モータ）３０のコイルに接続したことによる電圧降下は短時間で回復するから、ステップＳ４６で制御回路２２は、図１の電圧検出器３８で三相電源３６の電圧を監視し、ステップＳ４８で初期始動電圧降下が回復して所定の電圧Ｖになったどうか、すなわち前記したように夕イマーを用いる場合はその時間になったか否かを判断する。回復していない場合（タイマーに設定した時間になっていない場合）はステップＳ４６に戻って電圧の監視を続けるが、回復した場合（タイマーに設定した時間になった場合）はステップＳ５０に進む。
【００４１】
このステップＳ５０で制御回路２２は、図５（１７）に示したように、初期始動電圧Ｖが回復したとして時間 ｔ７で信号を出力し、第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をＯＮ、第４のスイッチ（ＳＷ４）をＯＦＦしてスター結線状態の誘導電動機（モータ）３０のコイルに三相電源３６の電圧をそのまま印加し、スター結線状態での始動状態とする。そしてこの状態で制御回路２２は、図１の電圧検出器３８で三相電源３６の電圧を監視し、ステップＳ５２で、スター結線状態としたことにより生じた始動電圧降下が回復して所定の電圧Ｖになったかどうか、すなわち前記したようにタイマーを用いる場合はその時間になったか否かを判断し、回復していない場合（タイマーに設定した時間になっていない場合）は監視を続け、回復した場合（タイマーに設定した時間になった場合）はステップＳ５４に進む。
【００４２】
このステップＳ５４で制御回路２２は、図５（１８）に示したように、始動電圧がＶに回復したとして時間 ｔ８で信号を出力し、（１４）、（１５）に示したように、図１における誘導電動機（モータ）３０を直接スター結線とする第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をＯＦＦし、第４のスイッチ（ＳＷ４）と昇圧トランス（Ｔ）１８の一端を互いに結合する第５のスイッチ（ＳＷ５）２０をＯＮとする。そのため三相電源３６は、昇圧トランス（Ｔ） １８を介して誘導電動機（モータ）３０に接続されることになり、昇圧された電圧が誘導電動機（モータ）３０に印加され、誘導電動機(モータ) ３０は加速される。このときの昇圧トランス（Ｔ）１８の昇圧電圧は、誘導電動機（モータ）３０のスター結線状態におけるコイル電圧とデルタ結線状態におけるコイルの電圧との中間の電圧、すなわち前記したように、スター結線状態におけるコイル電圧の２割り増し、デルタ結線状態におけるコイル電圧の７割程度の電圧とする。
【００４３】
この状態で制御回路２２は、図４のステップＳ５６で図１の回転数検出器４０により誘
導電動機（モータ）３０の回転数を検出し、ステップＳ５８でその回転数が、スター結線状態における一定回転数状態の回転数Ｎに達したか否か、すなわち前記したようにタイマーを用いる場合はその時間になったか否かを判断し、達していない場合（タイマーに設定した時間になっていない場合）はステップＳ５６に戻って同じことを繰り返し、達している場合（タイマーに設定した時間になった場合）は図５の（１９）に示したように、時間ｔ９で信号を発し、ステップＳ６０に進む。
【００４４】
そしてこのステップＳ２８で、図 ５の（１２）、（６６）に示したように、スター結線用の第1のスイッチ（ＳＷ１）３４、昇圧トランス（Ｔ）１８の端部を互いに結合する第５のスィッチ（ＳＷ５）２０をオフし、図 ５の（１３）、（１４）に示したように、デルタ結線用の第２のスイッチ（ＳＷ２）３２、三相電源３６を直接誘導電動機（モータ）３０に接続するための第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をＯＮし、デルタ結線に切換える。
【００４５】
そのため誘導電動機（モータ）３０はデルタ結線で駆動され、運転状態となる。なおその後、図２のステップＳ６２で昇圧トランス（Ｔ）１８に三相電源３６を接続するための第４のスィッチ（ＳＷ４）１２がＯＦＦされ、誘導電動機（モータ）３０を停止する場合は図４のステップＳ６４、図５の（１）における時間 ｔｌ０でＰＢがＯＦＦされて、誘導電動機（モータ）３０が停止してステップＳ６６で処理が終了する。
【００４６】
このようにして誘導電動機（モータ）３０のコイルへの印加電圧をステップＳ４４で示した初期始動電圧、ステップＳ５０で示したスター結線始動電圧、ステップＳ５４で示したスター結線状態における昇圧電圧、ステップＳ６０で示したデルタ結線電圧、と４段階で徐々に印加電圧を上げていくと共に、ステップＳ４８、ステップＳ５２で判断したようにそれぞれの段階における電圧降下が回復したか否かを判断して次のステップに移行している。そのため、前記したように例えば三相電源３６が発電機の場合、スター結線からデルタ結線に直接移行すると定格電流の３倍位の容量の発電機が必要となるが、本実施形態ではそれぞれの段階における電圧降下は１／４であり、定格電流の１倍か１．１倍の程度の小型の容量の発電機で済み、経済的にスター・デルタの切換えを行うことができる。
【００４７】
誘導電動機制御装置は、簡単な構成でコスト的に安価に、長寿命に構成でき、かつ、切換えに伴う突入電流を生じさせずに効率よくスター・デルタの切換えが可能であるから、誘導電動機制御方法と装置として、大きな効果を呈する。
【００４８】
＝＝始動器の第１の実施形態＝＝
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６は、始動器の第１の実施形態である始動器１００の構成を示す図である。始動器１００（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）３００を始動するための機器であり、スイッチ１１０〜１１２，１２０〜１２２，１３０〜１３３，１６０〜１６２，１７０〜１７２，１８０〜１８２、コイル１５０〜１５２、タイマー２００、及び制御回路２１０を含んで構成される。また、モータ３００は、三相コイルＬ１〜Ｌ３を含む三相モータである。
【００４９】
スイッチ１１０〜１１２は、三相コイルＬ１〜Ｌ３をスター結線とするためのスイッチである。スイッチ１１０〜１１２の全てがオンとなると、三相コイルＬ１〜Ｌ３はスター結線される。また、スイッチ１１０〜１１２は、制御回路２１０の制御に基づいてオン、オフするリレースイッチである。なお、以下、特に記載しないが、本実施形態の他のスイッチもスイッチ１１０〜１１２と同様に、制御回路２１０によりオン、オフが制御されるリレースイッチである。
【００５０】
スイッチ１２０〜１２２は、モータ３００の三相コイルＬ１〜Ｌ３をデルタ結線するためのスイッチである。スイッチ１２０〜１２２の全てがオンとなると、三相コイルＬ１〜Ｌ３はデルタ結線される。なお、本実施形態では、三相コイルＬ１とスイッチ１２０とが接続されるノードをノードＡ、三相コイルＬ２とスイッチ１２１とが接続されるノードをノードＢ、三相コイルＬ３とスイッチ１２２とが接続されるノードをノードＣとする。また、スイッチ１１０〜１１２は、第１のスイッチに相当し、スイッチ１２０〜１２２は、第２のスイッチに相当する。
【００５１】
スイッチ１３０には、三相電源のＵ相の電圧Ｖｕが印加され、スイッチ１３１には、三相電源のＶ相の電圧Ｖｖが印加され、スイッチ１３２には、三相電源のＷ相の電圧Ｖｗが印加される。
【００５２】
コイル１５０は、電圧Ｖｕを昇圧した昇圧電圧を端子Ｔａに生成する。コイル１５０は、一方の端子Ｔａ（第１端子）と他方の端子Ｔｂ（第２端子）との間に、タップ端子（以下、単にタップと称する）ｔ０と、タップｔ１０とを有する。また、端子Ｔａはスイッチ１７０に接続され、端子Ｔｂはスイッチ１６０に接続される。タップｔ０（第３端子）は、スイッチ１３０に接続され、タップｔ０と端子Ｔｂとの間に設けられたタップｔ１０（第４端子）は、スイッチ１８０に接続される。なお、図６では、始動器１００の構成を容易に理解できるよう、便宜上コイル１５０は簡略化されて描かれているが、実際のコイル１５０は、例えば図７に示すような単巻変圧器４００の鉄心４１０に巻かれている。なお、本実施形態コイル１５０は、例えば、端子Ｔａからタップｔ０まではＮ１回巻かれ、タップｔ０からタップｔ１０まではＮ２回巻かれていることとする。
【００５３】
スイッチ１６０の一端は、端子Ｔｂに接続され、他端は、スイッチ１６１，１６２に接続される。このため、スイッチ１６０〜１６２がオンとなると、コイル１５０〜１５２はスター結線される。つまり、スイッチ１６０〜１６２の夫々が接続されるノードは、いわゆる中性点となる。コイル１５０〜１５２がスター結線された状態では、コイル１５０〜１５２は、タップｔ０の電圧を昇圧する昇圧コイルとして動作する。このため、タップｔ０に電圧Ｖｕが印加されると、端子Ｔａには、電圧Ｖｕを昇圧した昇圧電圧が生成される。なお、スイッチ１６０〜１６２は、第４のスイッチに相当する。
【００５４】
コイル１５１は、三相電源のＶ相の電圧Ｖｖを昇圧した昇圧電圧を端子Ｔｃに生成する。コイル１５２は、三相電源のＷ相の電圧Ｖｗを昇圧した昇圧電圧を端子Ｔｅに生成する。コイル１５１，１５２は、コイル１５０と同様であるため、コイル１５１，１５２の詳細な説明は省略する。
【００５５】
スイッチ１７０は、コイル１５０の端子ＴａとノードＡとを接続し、スイッチ１７１は、コイル１５１の端子ＴｃとノードＢとを接続し、スイッチ１７２は、コイル１５２の端子ＴｅとノードＣとを接続する。なお、スイッチ１７０〜１７２は、第５のスイッチに相当する。
【００５６】
スイッチ１８０は、コイル１５０のタップｔ１０とノードＡとを接続し、スイッチ１８１は、コイル１５１のタップｔ１１とノードＢとを接続し、スイッチ１８２は、コイル１５２のタップｔ１２とノードＣとを接続する。なお、スイッチ１８０〜１８２は、第６のスイッチに相当する。また、スイッチ１６０〜１６２，１７０〜１７２，１８０〜１８２は第３のスイッチに相当する。
【００５７】
タイマー２００は、例えば、スイッチ１３０〜１３２がオンされ、タップｔ０〜ｔ２に電源Ｖｕ，Ｖｖ、Ｖｗの夫々が印加されてからの時間を計時する。
【００５８】
制御回路２１０（制御回路）は、モータ３００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、前述したスイッチのオン、オフを制御するシーケンサーである。なお、始動信号は、例えば、始動器１００の操作部（不図示）に設けられ、モータ３００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。また、制御回路２１０は、まず、三相コイルＬ１〜Ｌ３をスター結成させるとともに、その間において三相コイルＬ１〜Ｌ３に印加される電圧を徐々に増加させる。その後、制御回路２１０は、三相コイルＬ１〜Ｌ３をデルタ結線してモータ３００を駆動する。
【００５９】
具体的には、制御回路２１０は、始動信号が入力されるとスイッチ１１０〜１１２及びスイッチ１８０〜１８２をオンした後に、スイッチ１３０〜１３２をオンする。なお、以下、スイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１８０〜１８２がオンした状態を第１状態とする。
【００６０】
その後、タイマー２００の計時する時間が所定の時間Ｔ１となると、制御回路２１０は、オンされているスイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１８０〜１８２に加え、スイッチ１７０〜１７２をオンする。なお、以下、スイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１７０〜１７２，１８０〜１８２がオンした状態を第２状態とする。
【００６１】
そして、タイマー２００の計時する時間が所定の時間Ｔ２（＞Ｔ１）となると、制御回路２１０は、オンされているスイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１７０〜１７２，１８０〜１８２のうち、スイッチ１８０〜１８２をオフした後、スイッチ１６０〜１６２をオンする。なお、以下、スイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１６０〜１６２，１７０〜１７２がオンした状態を第３状態とする。
【００６２】
さらに、タイマー２００の計時する時間が所定の時間Ｔ３（＞Ｔ２）となると、制御回路２１０は、オンされているスイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１６０〜１６２，１７０〜１７２のうち、スイッチ１１０〜１１２，１６０〜１６２をオフした後、スイッチ１２０〜１２２，１８０〜１８２をオンする。なお、以下、スイッチ１２０〜１２２，１３０〜１３２，１７０〜１７２，１８０〜１８２がオンした状態を第４状態とする。
【００６３】
また、時間Ｔ１〜Ｔ３となった際の制御回路２１０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。
【００６４】
＝＝始動器１００の動作＝＝
ここで、始動器１００の動作について、図８に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、図８のフローチャートにおける各処理の主体は制御回路２１０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１００の全てのスイッチはオフしていることとする。
【００６５】
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２１０に入力される（Ｓ１００）。この結果、制御回路２１０は、スイッチ１１０〜１１２，１８０〜１８２をオンした後、スイッチ１３０〜１３２をオンする（Ｓ１０１）。
【００６６】
ここで、タップｔ０から、タップｔ１０までにはコイル１５０の一部（巻数Ｎ２の巻線）が存在する。したがって、スイッチ１３０，１８０がオンとなると、電圧Ｖｕに応じた電流は、前述のコイル１５０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１３１，１８１がオンとなる際にノードＢ、スイッチ１３２，１８２がオンとなる際にノードＣに供給される電流も同様である。このため、処理１０１が実行されると、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３は、いわゆるリアクトル始動されることとなる。なお、本実施形態では、モータ３００がリアクトル始動されている際（処理：Ｓ１０１）の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧が、例えば電源電圧の２９％となるよう、タップｔ０〜ｔ２、及びタップｔ１０〜１２の位置が定められていることとする。
【００６７】
また、前述のように、スイッチ１３０がオンとなりタップｔ０に電源電圧Ｖｕが印加されると、タイマー２００は時間の計時を開始する。そして、タイマー２００が計時する時間が時間Ｔ１となると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、制御回路２１０は、スイッチ１７０〜１７２を更にオンする（Ｓ１０３）。
【００６８】
スイッチ１７０がオンとなると、例えば、図９に示すように、コイル１５０には、タップｔ０、コイル１５０、タップｔ１０、スイッチ１８０を順次経由してノードＡへ流れる電流Ｉａに加え、タップｔ０、コイル１５０、端子Ｔａ、スイッチ１７０を順次経由してノードＡへ流れる電流Ｉｂが新たに発生する。電流Ｉｂは、電流Ｉａとは逆向きに流れる。また、電流Ｉｂは、コイル１５０において、巻数Ｎ１の巻線、巻数Ｎ２の巻線の夫々のアンペアターンが等しくなるような電流値となる。つまり、スイッチ１７０がオンとなると、鉄心４１０の磁場はゼロとなるような電流Ｉｂが流れるため、コイル１５０のリアクタンス成分はほぼゼロとなり、ノードＡの電圧は電圧Ｖｕとなる。この結果、処理Ｓ１０３が実行されると、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３には、電源電圧が印加されることとなる。スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３に電源電圧が印加されると、三相モータＬ１〜Ｌ３の電圧は、電源電圧の約５８％となる。このように、処理Ｓ１０３が実行されると、モータ３００の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、電源電圧の２９％から５８％へと増加するため、モータ３００の回転速度は上昇する。
【００６９】
また、タイマー２００が計時する時間が時間Ｔ２（＞Ｔ１）となると（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、制御回路２１０は、オンされているスイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１７０〜１７２，１８０〜１８２のうち、スイッチ１８０〜１８２をオフした後、スイッチ１６０〜１６２をオンする（Ｓ１０５）。前述のように、例えば、スイッチ１６０がオンとなり、タップｔ０に電圧Ｖｕが印加されていると、端子Ｔａには電源電圧より高い昇圧電圧が生成される。したがって、処理１０５においては、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３に電源電圧より高い昇圧電圧が印加されることとなる。このため、モータ３００の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、電源電圧の５８％から更に増加するため、モータ３００の回転速度は上昇する。なお、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３に昇圧電圧が印加された際の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、電源電圧の５８％の値より高く、且つ電源電圧の１００％の値より低くなるよう、タップｔ０〜ｔ２の位置が設計されていることとする。具体的には、本実施形態では、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３に昇圧電圧が印加されると、三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、例えば電源電圧の７０％となるよう、タップｔ０〜ｔ２の位置が定められている。
【００７０】
また、タイマー２００が計時する時間が時間Ｔ３（＞Ｔ２）となると（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、制御回路２１０は、オンされているスイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１６０〜１６２，１７０〜１７２のうち、スイッチ１１０〜１１２，１６０〜１６２をオフした後、スイッチ１２０〜１２２，１８０〜１８２をオンする（Ｓ１０７）。
【００７１】
スイッチ１１０〜１１２がオフされ、スイッチ１２０〜１２２がオンされると、三相コイルＬ１〜Ｌ３はデルタ結線となる。また、処理Ｓ１０３の際と同様に、スイッチ１６０〜１６２がオフされ、スイッチ１７０〜１７２、１８０〜１８２がオンされると、ノードＡ〜Ｃの電圧は夫々、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとなる。したがって、処理Ｓ１０７が実行されると、デルタ結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３は、電源電圧（１００％）が印加されることとなる。そして、処理Ｓ１０７が実行されると、始動器１００は、モータ３００を電源電圧で駆動し続ける。
【００７２】
このように、始動器１００を用いることにより、三相コイルＬ１〜Ｌ３に印加される電圧は、電源電圧の約２９％、約５８％、約７０％、１００％と徐々に高くなる。このため、始動器１００は、始動電流、特に突入電流を抑制しつつ、モータ３００の加速をスムーズに実行することが可能となる。
【００７３】
＝＝始動器の第２の実施形態＝＝
図１０は、始動器の第２の実施形態である始動器５００の構成を示す図である。始動器５００（誘導電動機制御装置）は、スイッチ１１０〜１１２，１２０〜１２２，１３０〜１３３，１６０〜１６２，１７０〜１７２，１８０〜１８２、コイル１５０〜１５２、タイマー２００、電圧検出器２５０、電流検出器２６０、回転数検出器２７０、及び制御回路２８０を含んで構成される。
なお、始動器５００において、図６に示した始動器１００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、電圧検出器２５０、電流検出器２６０、回転数検出器２７０、制御回路２８０について説明する。
【００７４】
電圧検出器２５０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２８０に出力する。
電流検出器２６０は、ノードＡ，Ｂ，Ｃの夫々に供給される電流Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚを検出し、夫々の電流値を示す電流信号を制御回路２８０に出力する。
回転数検出器２７０は、モータ３００の回転数を検出し、回転数を示す回転数信号を制御回路２８０に出力する。
制御回路２８０は、モータ３００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、始動器５００に含まれるスイッチを制御するシーケンサーである。
【００７５】
具体的には、制御回路２８０は、始動信号が入力されると始動器５００に含まれるスイッチの状態を、前述の第１状態とする。
その後、制御回路２８０は、タイマー２００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Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚの電流値が所定の電流値Ｉ１となるか、モータ３００の回転数が所定の回転数Ｎ１となると、スイッチの状態を、前述の第２状態とする。なお、ここでは、制御回路２８０が、スイッチの状態を第２状態とする際に満たすべき条件を条件１とする。
【００７６】
そして、制御回路２８０は、タイマー２００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Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚの電流値が所定の電流値Ｉ２となるか、モータ３００の回転数が所定の回転数Ｎ２（＞Ｎ１）となると、スイッチの状態を前述の第３状態とする。なお、ここでは、制御回路２８０が、スイッチの状態を第３状態とする際に満たすべき条件を条件２とする。
【００７７】
そして、制御回路２８０は、タイマー２００の計時する時間が所定の時間Ｔ３（＞Ｔ２）となるか、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのレベルが所定の電圧Ｖ３となるか、電流Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚの電流値が所定の電流値Ｉ３となるか、モータ３００の回転数が所定の回転数Ｎ３（＞Ｎ２）となると、スイッチの状態を前述の第４状態とする。なお、ここでは、制御回路２８０が、スイッチの状態を第４状態とする際に満たすべき条件を条件３とする。
【００７８】
このような始動器５００は、図６に示した始動器１００と同様に動作する。具体的には、始動信号が入力されると、三相コイルＬ１〜Ｌ３はスター結線されるとともに、モータ３００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３００には電源電圧が印加される。そして、条件２が満たされると、モータ３００には昇圧電圧が印加される。さらに、条件３が満たされると、三相コイルＬ１〜Ｌ３はデルタ結線され、モータ３００には電源電圧が印加される。このため、始動器５００を用いた場合も、モータ３００の始動電流を抑制しつつ、モータ３００の加速をスムーズに実行することが可能となる。
【００７９】
以上、本発明の一実施形態である始動器１００，５００について説明した。例えば、始動器１００では、スター結線されている三相コイルＬ１〜Ｌ３に電源電圧を印加された後に、昇圧電圧が印加されるよう、制御回路２１０は、スイッチ１６０〜１６２，１７０〜１７２，１８０〜１８２を制御する。さらに、その後、制御回路２１０は、三相コイルＬ１〜Ｌ３をデルタ結線として、三相コイルＬ１〜Ｌ３に電源電圧が印加されるよう、スイッチ１１０〜１１２，１２０〜１２２，１６０〜１６２，１７０〜１７２，１８０〜１８２を制御する。なお、スター結線されている三相コイルＬ１〜Ｌ３に昇圧電圧が印加される際の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、例えば、電源電圧の７０％となるよう設計されている。このため、本実施形態では、モータ３００の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、５８％、７０％、１００％と３段階に増加する。例えば、スター結線の三相コイルに電源電圧を印加した後に、デルタ結線の三相コイルに電源電圧を印加してモータを始動する一般的なスター・デルタ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の突入電流を抑制しつつ、モータ３００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。さらに、始動器１００は、特許文献１、２に開示された技術のように、高価な抵抗やインバータ等が必要ないため安価に構成できる。
【００８０】
また、例えば、タップｔ１０は、タップｔ０と、端子Ｔｂとの間に設けられている。このため、端子Ｔａと三相コイルＬ１とを接続するスイッチ１７０と、タップｔ１０と三相コイルＬ１とを接続するスイッチ１８０がオンされると、図９に例示すように、電流Ｉａ、Ｉｂの流れる方向は逆向きとなる。さらに、コイル１５０のタップｔ０から端子Ｔａまでのアンペアターンと、タップｔ０からタップｔ１０までのアンペアターンとが等しくなるように電流Ｉａ，Ｉｂはコイル１５０に流れる。このように、昇圧電圧を生成する一般的な構成のコイル１５０を用いつつ、タップｔ１０と、タップｔ１０と三相コイルＬ１とを接続するスイッチ１８０とを設けることにより、三相コイルＬ１〜Ｌ３に電源電圧を印加することが可能となる。
【００８１】
また、制御回路２１０は、始動信号が入力されるとスイッチ１１０〜１１２及びスイッチ１８０〜１８２をオンした後に、スイッチ１３０〜１３２をオンする。その後、制御回路２１０は、オンされているスイッチ１１０〜１１２，１３０〜１３２，１８０〜１８２に加え、スイッチ１７０〜１７２をオンする。このため、始動器１００は、モータ３００を始動する際に、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３に電源電圧の５８％の電圧を印加する前に、電源電圧の２９％の電圧を印加し、モータ３００をリアクトル始動することができる。このように、本実施形態では、モータ３００の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、電源電圧の２９％、５０％、７０％、１００％と４段階に増加する。このため、モータ３００の始動電流を減少させつつ、スムーズにモータ３００を始動できる。さらに、昇圧電圧のレベルは、タップｔ０の位置に基づいて自由に定められる。また、リアクトル始動する際の三相モータＬ１の電圧は、タップｔ１０の位置に基づいて自由に定められる。このため、リアクトル始動の際と、三相コイルＬ１〜Ｌ３に昇圧電圧を印加する際の三相コイルＬ１〜Ｌ３の電圧は、タップｔ０、ｔ１０の位置を変化させることにより所望のレベルに調整することができる。この結果、始動器１００が駆動するモータに適した電圧を自由に設定でき、使用するモータに応じて始動電流等を最適化できる。
【００８２】
また、始動器１００には、タップｔ０に電源電圧が印加されてからの時間、すなわち、スイッチ１３０がオンされてからの時間を計時するタイマー２００が設けられている。そして、制御回路２１０は、タイマー２００が計時する時間が、時間Ｔ１となると、リアクトル始動から、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３に電源電圧が印加されるよう、スイッチを制御する。つまり、制御回路２１０は、モータ３００が始動されてから所定の時間Ｔ１が経過すると、確実にモータ３００を加速することができる。
【００８３】
また、制御回路２１０は、タイマー２００が計時する時間が、時間Ｔ２となると、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３に昇圧電圧が印加されるよう、スイッチを制御する。このため、制御回路２１０は、モータ３００を適切なタイミングで更に加速することができる。
【００８４】
また、制御回路２１０は、タイマー２００が計時する時間が、時間Ｔ３となると、スター結線された三相コイルＬ１〜Ｌ３がデルタ結線に変更され、電源電圧が印加されるよう、スイッチを制御する。このため、制御回路２１０は、モータ３００を４つの段階を適切なタイミングで切り替えつつ加速することができる。
【００８５】
さらに、図１に示す誘導電動機制御装置は、誘導電動機（モータ）３０の三相コイルをスター結線とするための第１のスイッチ（ＳＷ１）３４と、三相コイルをデルタ結線とするための第２のスイッチ（ＳＷ２）３２とを備える。さらに、本実施形態の誘導電動機制御装置は、誘導電動機（モータ）３０を駆動するための三相電源３６の電源電圧を昇圧した昇圧電圧を生成する昇圧トランス（Ｔ）１８、第４のスイッチ１２（ＳＷ４）、第５のスイッチ（ＳＷ５）２０と、電源電圧または昇圧電圧が三相コイルに印加されるよう、電源電圧または昇圧電圧を選択する第３スイッチ１４と、制御回路２２とを備える。なお、制御回路２２は、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加された後に前述の昇圧電圧が印加され、その後、デルタ結線された三相コイルに電源電圧が印加されるよう、第１のスイッチ（ＳＷ１）３４〜第３のスイッチ（ＳＷ３）１４を制御する。また、昇圧トランス（Ｔ）１８、第４のスイッチ（ＳＷ４）１２、及び第５のスイッチ（ＳＷ５）２０は、スター結線された三相コイルに昇圧電圧が印加された際の三相コイルの電圧が、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加された際の三相コイルの電圧より高く、且つデルタ結線された三相コイルに電源電圧が印加された際の三相コイルの電圧より低くなるよう、電源電圧を昇圧する。そして、本実施形態の誘導電動機制御装置では、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加された後に前述の昇圧電圧が印加されている。したがって、本実施形態では、三相コイルの電圧は、まず、電源電圧の約５８％の電圧となる。そして、三相コイルの電圧は、電源電圧の約５８％より高く、且つ電源電圧の１００％より低い電圧となった後に、電源電圧の１００％となる。このため、三相コイルの電圧を、電源電圧の約５８％の電圧から直ちに電源電圧の１００％の電圧とする場合と比較すると、スムーズにスター・デルタの切換えをおこなうことができる。この結果、本実施形態の誘導電動機制御装置では、スター結線からデルタ結線に切り換わる際の突入電流の発生を抑制できる。さらに、本実施形態の誘導電動機制御装置は、特許文献１、２に開示された技術のように、高価な抵抗やインバータ等が必要ないため安価に構成できる。
【００８６】
また、本実施形態の制御回路２２は、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加されてからの時間を計時するタイマーを含んでおり、タイマーが所定時間を計時すると、例えば、図３のｔ３に示すように、第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をオフし三相コイルに昇圧電圧を印加させる。このため、制御回路２２は、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加されてから所定時間が経過すると、確実に誘導電動機（モータ）３０を加速することができる。
【００８７】
また、本実施形態の誘導電動機制御装置には、誘導電動機３０の三相コイルに流れる電流値を検出する電流検出器２４が設けられている。そして、制御回路２２は、電流検出器２２で検出される電流が一定電流Ｉｍ以上になると、例えば、図３のｔ３に示すように、スター結線された三相コイルに昇圧電圧を印加すべく第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をオフする。このため、本実施形態では、所望の始動電流（Ｉｍ）となると、直ちに三相コイルの電圧を増加させ、誘導電動機（モータ）３０を加速することができる。
【００８８】
また、本実施形態の誘導電動機制御装置には、三相電源３６の電圧のレベルを検出する電圧検出器３８が設けられている。そして、制御回路２２は、電圧検出器３８で検出される電圧が、例えば始動電圧Ｖとなると、図５のｔ８に示すように、スター結線された三相コイルに昇圧電圧を印加すべく第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をオフする。このため、本実施形態では、所望の始動電圧Ｖとなると、直ちに三相コイルの電圧を増加させ、誘導電動機（モータ）３０を加速することができる。
【００８９】
また、本実施形態の制御回路２２は、スター結線された三相コイルに昇圧電圧が印加されてからの時間を計時するタイマーを含んでおり、タイマーが所定時間を計時すると、例えば、図３のｔ４に示すように、第１のスイッチ（ＳＷ１）をオフし、第２のスイッチ（ＳＷ２）及び第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をオンする。つまり、制御回路２２は、スター結線された三相コイルに昇圧電圧が印加されてから所定時間が経過すると、必ず三相モータをデルタ結線に変更する。このため、本実施形態では、確実に三相モータをデルタ結線に変更し、三相モータに１００％の電源電圧を印加することができる。
【００９０】
また、本実施形態では、制御回路２２には、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加されてからの時間を計時するタイマー（第１タイマー）と、スター結線された三相コイルに昇圧電圧が印加されてからの時間を計時するタイマー（第２タイマー）とが含まれていても良いこととしたが、これに限られるものでは無い。例えば、何れか一方のみが含まれる構成でも良い。また、２つのタイマーの異なるタイマーを設けることなく、例えば一つのタイマーが、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加されてからの時間と、スター結線された三相コイルに昇圧電圧が印加されてからの時間とを計時することとしても良い。
【００９１】
また、本実施形態の誘導電動機制御装置には、誘導電動機（モータ）３０の回転数を検出する回転数検出器４０が設けられている。そして、制御回路２２は、回転数検出器４０で検出される回転数が、例えばＮとなると、図３のｔ４に示すように、三相モータをスター結線からデルタ結線に変更すべく、第１のスイッチ（ＳＷ１）をオフし、第２のスイッチ（ＳＷ２）及び第３のスイッチ（ＳＷ３）１４をオンする。このため、本実施形態では、誘導電動機（モータ）３０が所望の回転数となると、確実に三相モータをデルタ結線に変更し、三相モータに１００％の電源電圧を印加することができる。
【００９２】
また、第３のスイッチ（ＳＷ３）１４の一端は電源電圧が印加され、他端は三相モータに接続されている。第４のスイッチ（ＳＷ４）１２の一端は電源電圧が印加され、他端は、昇圧トランス（Ｔ）１８の入力側の端子に接続されている。昇圧トランス（Ｔ）１８の昇圧電圧が生成される出力側の端子は、第３のスイッチ（ＳＷ３）１４の他端に接続されている。第５のスイッチ（ＳＷ５）２０の一端は、昇圧トランス（Ｔ）１８の３つの端子のうち、前述の２つの端子と異なる端子に接続される。昇圧トランス（Ｔ）１８は、第４のスイッチ（ＳＷ４）１２がオンされると、電源電圧が供給され、第５のスイッチ（ＳＷ５）２０がオンされると、電源電圧を昇圧する。このように、本実施形態では、昇圧トランス（Ｔ）１８を用いて昇圧電圧を生成しているが、例えば、一般的な複巻トランスを用いて電源電圧より高い昇圧電圧を発生させても良い。但し、本実施形態のように、単巻トランスである昇圧トランス（Ｔ）１８を用いることにより、複巻トランスを用いる場合よりも、誘導電動機制御装置の低コスト化、小型化が可能となる。
【００９３】
また、本実施形態では、例えば、図４の処理Ｓ４４に示すように、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加される前に、スター結線された三相コイルに電源電圧より低い電圧が印加されるよう第１のスイッチ（ＳＷ１）３４及び第４のスイッチ（ＳＷ４）１２をオンし、第２のスイッチ（ＳＷ２）３２、第３のスイッチ（ＳＷ３）１４、及び第５のスイッチ（ＳＷ５）２０をオフしている。このような処理をスター結線された三相コイルに電源電圧を印加する処理（Ｓ５０）の前に入れることにより、より緩やかに三相コイルの電圧を変化させることができる。この結果、誘導電動機（モータ）３０の回転を徐々に上昇させることができる。
【００９４】
また、本実施形態では、スター結線された三相コイルに昇圧電圧が印加された際の三相コイルの電圧（約７５％）が、スター結線された三相コイルに電源電圧が印加された際の三相コイルの電圧（約５８％）と、電源電圧（１００％）との中間の電圧となるよう電源電圧を昇圧している。このため、スター結線時の変化と、スター結線からデルタ結線に移行する際の三相コイルの電圧の変化幅は、ほぼ同じであり、緩やかに三相コイルの電圧を変化させることができる。
【００９５】
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。
【００９６】
例えば、制御回路２２，２１０，２８０はシーケンサーであることとしたが、マイコン及びメモリを含ん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することにより、図２、図５、または図８に示されるフローチャートを実行し、スイッチのオン、オフを制御する。
【００９７】
また、例えば、実施例１では、スター結線された三相コイルの電圧が、電源電圧の約５８％から、例えば７５％、そして１００％との様に、３段階で三相コイルの電圧が変化している。例えば、スター結線された三相コイルの電圧が、電源電圧の例えば９０％とするための昇圧電圧を生成する昇圧トランス、スイッチ等を、昇圧トランス（Ｔ）１８等とは別に更に設けることとしても良い。そして、制御回路２２は、三相コイルの電圧が例えば電源電圧の７５％となる昇圧電圧をスター結成された三相コイルに印加した後に、三相コイルの電圧が電源電圧の７５％より高く、かつ１００％より低い、例えば９０％の電圧となる昇圧電圧を三相コイルに印加しても良い。つまり、昇圧トランス等の数を増加させることにより、三相コイルの電圧を、電源電圧の５８％から１００％まで更に細かいステップで変化させることが可能である。このような構成とすることにより、より突入電流を抑制可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１０ 制御装置
１２ 第４のスイッチ（ＳＷ４）
１４ 第３のスイッチ（ＳＷ３）
１６ タップスイッチ
１８ 昇圧トランス
２０ 第５のスイッチ（ＳＷ５）
２２，２１０，２８０ 制御回路
２４，２６０ 電流検出器
３０，３００ 誘導電動機（モータ）
３２ デルタ結線用第２のスイッチ（ＳＷ２）
３４ スター結線用第１のスイッチ（ＳＷＩ）
３６ 三相電源
３８，２５０ 電圧検出器
４０，２７０ 回転数検出器
１００，５００ 始動器
１１０〜１１２，１２０〜１２２，１３０〜１３２，１６０〜１６２，１７０〜１７２，１８０〜１８２ スイッチ
１５０〜１５２ コイル
２００ タイマー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電動機の三相コイルをスター結線とするための第１のスイッチと、
前記三相コイルをデルタ結線とするための第２のスイッチと、
前記誘導電動機を駆動するための電源の電源電圧を昇圧した昇圧電圧を生成する昇圧回路と、
前記電源電圧または前記昇圧電圧が前記三相コイルに印加されるよう、前記電源電圧または前記昇圧電圧を選択する第３のスイッチと、
スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された後に前記昇圧電圧が印加され、その後、デルタ結線された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のスイッチを制御する制御回路と、
を備え、
前記昇圧回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧が、スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧より高く、且つデルタ結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧より低くなるよう、前記電源電圧を昇圧すること、
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、
前記昇圧回路は、
第１端子と第２端子との間に設けられた第３端子に前記電源電圧が印加されるコイルであり、
前記第３のスイッチは、
オンされると前記第１端子に前記昇圧電圧が生成されるよう前記コイルに直列接続される前記第４のスイッチと、
前記１端子と前記三相コイルとの間に接続される第５のスイッチと、
前記コイルの前記第３端子及び前記第２端子の間に設けられる第４端子と前記三相コイルとの間に接続される第６のスイッチと、
を含み、
前記制御回路は、
スター結線された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〜第６のスイッチのうち前記第１のスイッチ、前記第５のスイッチ、及び前記第６のスイッチをオンし、
スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加されるよう、オンしている前記第１のスイッチ、前記第５のスイッチ、及び前記第６のスイッチのうち前記第６のスイッチをオフするとともに、前記第４のスイッチをオンし、
デルタ結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加されるよう、オンしている前記第１のスイッチ、前記第４のスイッチ、及び前記第５のスイッチのうち前記第１及び第４のスイッチをオフするとともに、前記第２及び第６の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２に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧より低い電圧が印加されるよう、前記第１〜第６のスイッチのうち前記第１及び第６のスイッチをオンした後に、スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加されるよう、オンしている前記第１及び第６のスイッチに加え前記第５の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４】
請求項３に記載の誘導電動機制御装置であって、
第３端子に前記電源電圧が印加されてからの時間を計時するタイマーを更に備え、
前記制御回路は、
前記タイマーが所定の第１時間を計時すると、スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加されるよう、オンしている前記第１及び第６のスイッチに加え前記第５の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４に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記制御回路は、
前記タイマーが前記所定の第１時間より長い所定の第２時間を計時すると、スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加されるよう、オンしている前記第１のスイッチ、前記第５のスイッチ、及び前記第６のスイッチのうち、前記第６のスイッチをオフするとともに、前記第４の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５に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記制御回路は、
前記タイマーが前記所定の第２時間より長い所定の第３時間を計時すると、デルタ結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加されるよう、オンしている前記第１のスイッチ、前記第４のスイッチ、及び前記第５のスイッチのうち、前記第１及び第４のスイッチをオフするとともに、前記第２及び第６の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７】
請求項１に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加されてからの時間を計時する第１タイマーを含み、
前記第１タイマーが所定時間を計時すると、スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加されるよう前記第３のスイッチを制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項８】
請求項１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、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加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、スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加されるよう前記第３のスイッチを制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項９】
請求項１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、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加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、スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加されるよう前記第３のスイッチを制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１０】
請求項７に記載した誘導電動機制御装置であって、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加されてからの時間を計時する第２タイマーを含み、
前記制御回路は、
前記第２タイマーが所定時間を計時すると、デルタ結線された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〜第３のスイッチを制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１１】
請求項８または請求項９に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加されてからの時間を計時するタイマーを含み、
前記タイマーが所定時間を計時すると、デルタ結線された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〜第３のスイッチを制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１２】
請求項７〜９に記載した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、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加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、デルタ結線された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〜第３のスイッチを制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記第３のスイッチは、
一端に前記電源電圧が印加され、他端が前記三相モータに接続され、
前記昇圧回路は、
一端に前記電源電圧が印加される第４のスイッチと、
第１端子に前記第４のスイッチの他端が接続され、第２端子に前記第３のスイッチの他端が接続される単巻トランスと、
オンされると前記単巻トランスが前記第１端子の電圧を昇圧して前記第２端子から出力できるよう、前記単巻トランスの第３端子に一端が接続される第５のスイッチと、
を含み、
前記単巻トランスは、
前記第４及び第５のスイッチがオンとなると前記第２端子から前記昇圧電圧を出力し、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された後に前記昇圧電圧が印加され、さらにデルタ結線された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１〜５のスイッチを制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加される前に、スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧より低い電圧が印加されるよう前記第１及び４のスイッチをオンし、前記第２、３、５のスイッチをオフすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記昇圧回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧が、スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧と、前記電源電圧との中間の電圧となるよう前記電源電圧を昇圧すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１６】
三相電源に接続された誘導電動機におけるコイルをスター結線とデルタ結線とに切換えて制御する誘導電動機制御方法において、
前記誘導電動機コイルのスター結線状態で、前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧を前記誘導電動機コイルに印加し、前記誘導電動機が一定回転数で回転する状態に達した時点で前記中間電圧の印加の停止とデルタ結線ヘの切換えを行って、スター結線状態において前記誘導電動機を加速した後デルタ結線に切換えるようにしたことを特徴とする誘導電動機制御方法。
【請求項１７】
前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧の印加は、スター結線後に前記誘導電動機コイルの電流が一定値となった状態で行うことを特徴とする請求項１６に記載した誘導電動機制御方法。
【請求項１８】
前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧の生成を昇圧トランスで行い、前記誘導電動機の始動時における前記三相電源の誘導電動機コイルへの接続を、前記昇圧トランスの一部を経由させることで前記昇圧トランスの一部をリアクトルとして動作させ、前記三相電源の電圧降下が回復した後、前記中間電圧を前記誘導電動機コイルに印加することを特徴とする請求項１７に記載した誘導電動機制御方法。
【請求項１９】
三相電源に接続された誘導電動機と、該誘導電動機のコイルをスター結線とする第１のスイッチ及びデルタ結線とする第２のスイッチと、前記第１のスイッチと第２のスイッチとを切換え、前記誘導電動機をスター結線で起動してデルタ結線で駆動する制御手段とを有した誘導電動機制御装置において、
前記三相電源の各相に対応して設けられ、前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧となる電圧を前記スター結線状態のコイルに印加する昇圧トランスと、前記第１のスイッチによるスター結線状態で前記昇圧トランスにより昇圧された電圧を前記誘導電動機の対応するコイルに印加するよう動作し、前記誘導電動機がスター結線における定格回転数に達した状態で前記昇圧トランスを切り離す複数のスイッチ群とが設けられ、前記制御手段は、前記スイッチ群を制御して、スター結線状態で前記昇圧トランスにより昇圧した電圧を前記誘導電動機コイルに印加し、前記誘導電動機が一定回転数で回転する状態で前記昇圧トランスを切り離して前記第１２のスイッチでデルタ結線状態に移行するよう制御することを特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項２０】
前記複数のスイッチ群は、前記三相電源の各相と前記誘導電動機の対応するコイルとの間に接続された第３のスイッチと、前記それぞれの昇圧トランスにおける一次側の一端と前記三相電源の各相との間に設けられた第４のスィッチと、前記それぞれの昇圧トランスにおける一次側他端の互いに結合された結合点と前記一次側他端との間に接続された第５のスイッチとからなり、前記昇圧トランスにおける昇圧側は、前記第３のスィッチと誘導電動機コイル間に接続されていることを特徴とする請求項１９に記載した誘導電動機制御装置。
【請求項２１】
前記誘導電動機コイルに流れる電流の検知手段と誘導電動機回転数の検知手段とを有し、前記制御手段は、前記第１のスイッチによるスター結線状態で、前記電流検知手段からの誘導電動機電流が一定値状態に達した信号を受けて前記昇圧トランスで昇圧した電圧を前記誘導電動機コイルに印加し、前記誘導電動機回転数検知手段からの誘導電動機回転数が一定値状態に達した信号を受けて前記誘導電動機コイルへの昇圧トランスからの昇圧電圧印加を停止させ、前記第２のスイッチによるデルタ結線状態に移行させるよう、前記スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦを制御するよう構成されていることを特徴とする請求項２０に記載した誘導電動機制御装置。
【請求項２２】
前記三相電源の電圧検知手段を有し、前記制御手段は、前記誘導電動機の始動に伴う第１のスイッチによるスター結線状態で、前記三相電源を前記昇圧トランスの一部を経由して前記誘導電動機コイルに接続させ、前記電圧検知手段による前記三相電源の電圧降下回復信号を受けて前記昇圧トランスの一部経由を停止して前記三相電源を直接前記誘導電動機コイルに接続させ、前記電圧検知手段による前記三相電源の電圧降下の再度の回復信号を受けて前記昇圧トランスで昇圧した電圧を前記誘導電動機コイルに印加する状態に移行するよう、前記スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦを制御するよう構成されていることを特徴とする請求項２１に記載した誘導電動機制御装置。
【請求項１】
誘導電動機の三相コイルをスター結線とするための第１のスイッチと、
前記三相コイルをデルタ結線とするための第２のスイッチと、
前記誘導電動機を駆動するための電源の電源電圧を昇圧した昇圧電圧を生成する昇圧回路と、
前記電源電圧または前記昇圧電圧が前記三相コイルに印加されるよう、前記電源電圧または前記昇圧電圧を選択する第３のスイッチと、
スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された後に前記昇圧電圧が印加され、その後、デルタ結線された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のスイッチを制御する制御回路と、
を備え、
前記昇圧回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧が、スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧より高く、且つデルタ結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧より低くなるよう、前記電源電圧を昇圧すること、
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、
前記昇圧回路は、
第１端子と第２端子との間に設けられた第３端子に前記電源電圧が印加されるコイルであり、
前記第３のスイッチは、
オンされると前記第１端子に前記昇圧電圧が生成されるよう前記コイルに直列接続される前記第４のスイッチと、
前記１端子と前記三相コイルとの間に接続される第５のスイッチと、
前記コイルの前記第３端子及び前記第２端子の間に設けられる第４端子と前記三相コイルとの間に接続される第６のスイッチと、
を含み、
前記制御回路は、
スター結線された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〜第６のスイッチのうち前記第１のスイッチ、前記第５のスイッチ、及び前記第６のスイッチをオンし、
スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加されるよう、オンしている前記第１のスイッチ、前記第５のスイッチ、及び前記第６のスイッチのうち前記第６のスイッチをオフするとともに、前記第４のスイッチをオンし、
デルタ結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加されるよう、オンしている前記第１のスイッチ、前記第４のスイッチ、及び前記第５のスイッチのうち前記第１及び第４のスイッチをオフするとともに、前記第２及び第６の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２に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧より低い電圧が印加されるよう、前記第１〜第６のスイッチのうち前記第１及び第６のスイッチをオンした後に、スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加されるよう、オンしている前記第１及び第６のスイッチに加え前記第５の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４】
請求項３に記載の誘導電動機制御装置であって、
第３端子に前記電源電圧が印加されてからの時間を計時するタイマーを更に備え、
前記制御回路は、
前記タイマーが所定の第１時間を計時すると、スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加されるよう、オンしている前記第１及び第６のスイッチに加え前記第５の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４に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記制御回路は、
前記タイマーが前記所定の第１時間より長い所定の第２時間を計時すると、スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加されるよう、オンしている前記第１のスイッチ、前記第５のスイッチ、及び前記第６のスイッチのうち、前記第６のスイッチをオフするとともに、前記第４の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５に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記制御回路は、
前記タイマーが前記所定の第２時間より長い所定の第３時間を計時すると、デルタ結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加されるよう、オンしている前記第１のスイッチ、前記第４のスイッチ、及び前記第５のスイッチのうち、前記第１及び第４のスイッチをオフするとともに、前記第２及び第６の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７】
請求項１に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加されてからの時間を計時する第１タイマーを含み、
前記第１タイマーが所定時間を計時すると、スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加されるよう前記第３のスイッチを制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項８】
請求項１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、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加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、スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加されるよう前記第３のスイッチを制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項９】
請求項１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、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加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、スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加されるよう前記第３のスイッチを制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１０】
請求項７に記載した誘導電動機制御装置であって、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加されてからの時間を計時する第２タイマーを含み、
前記制御回路は、
前記第２タイマーが所定時間を計時すると、デルタ結線された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〜第３のスイッチを制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１１】
請求項８または請求項９に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加されてからの時間を計時するタイマーを含み、
前記タイマーが所定時間を計時すると、デルタ結線された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〜第３のスイッチを制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１２】
請求項７〜９に記載した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、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加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、デルタ結線された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〜第３のスイッチを制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記第３のスイッチは、
一端に前記電源電圧が印加され、他端が前記三相モータに接続され、
前記昇圧回路は、
一端に前記電源電圧が印加される第４のスイッチと、
第１端子に前記第４のスイッチの他端が接続され、第２端子に前記第３のスイッチの他端が接続される単巻トランスと、
オンされると前記単巻トランスが前記第１端子の電圧を昇圧して前記第２端子から出力できるよう、前記単巻トランスの第３端子に一端が接続される第５のスイッチと、
を含み、
前記単巻トランスは、
前記第４及び第５のスイッチがオンとなると前記第２端子から前記昇圧電圧を出力し、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された後に前記昇圧電圧が印加され、さらにデルタ結線された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１〜５のスイッチを制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記制御回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加される前に、スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧より低い電圧が印加されるよう前記第１及び４のスイッチをオンし、前記第２、３、５のスイッチをオフすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４に記載の誘導電動機制御装置であって、
前記昇圧回路は、
スター結線された前記三相コイルに前記昇圧電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧が、スター結線された前記三相コイルに前記電源電圧が印加された際の前記三相コイルの電圧と、前記電源電圧との中間の電圧となるよう前記電源電圧を昇圧すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項１６】
三相電源に接続された誘導電動機におけるコイルをスター結線とデルタ結線とに切換えて制御する誘導電動機制御方法において、
前記誘導電動機コイルのスター結線状態で、前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧を前記誘導電動機コイルに印加し、前記誘導電動機が一定回転数で回転する状態に達した時点で前記中間電圧の印加の停止とデルタ結線ヘの切換えを行って、スター結線状態において前記誘導電動機を加速した後デルタ結線に切換えるようにしたことを特徴とする誘導電動機制御方法。
【請求項１７】
前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧の印加は、スター結線後に前記誘導電動機コイルの電流が一定値となった状態で行うことを特徴とする請求項１６に記載した誘導電動機制御方法。
【請求項１８】
前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧の生成を昇圧トランスで行い、前記誘導電動機の始動時における前記三相電源の誘導電動機コイルへの接続を、前記昇圧トランスの一部を経由させることで前記昇圧トランスの一部をリアクトルとして動作させ、前記三相電源の電圧降下が回復した後、前記中間電圧を前記誘導電動機コイルに印加することを特徴とする請求項１７に記載した誘導電動機制御方法。
【請求項１９】
三相電源に接続された誘導電動機と、該誘導電動機のコイルをスター結線とする第１のスイッチ及びデルタ結線とする第２のスイッチと、前記第１のスイッチと第２のスイッチとを切換え、前記誘導電動機をスター結線で起動してデルタ結線で駆動する制御手段とを有した誘導電動機制御装置において、
前記三相電源の各相に対応して設けられ、前記スター結線状態における前記コイルの電圧とデルタ結線状態における前記コイルの電圧との中間電圧となる電圧を前記スター結線状態のコイルに印加する昇圧トランスと、前記第１のスイッチによるスター結線状態で前記昇圧トランスにより昇圧された電圧を前記誘導電動機の対応するコイルに印加するよう動作し、前記誘導電動機がスター結線における定格回転数に達した状態で前記昇圧トランスを切り離す複数のスイッチ群とが設けられ、前記制御手段は、前記スイッチ群を制御して、スター結線状態で前記昇圧トランスにより昇圧した電圧を前記誘導電動機コイルに印加し、前記誘導電動機が一定回転数で回転する状態で前記昇圧トランスを切り離して前記第１２のスイッチでデルタ結線状態に移行するよう制御することを特徴とする誘導電動機制御装置。
【請求項２０】
前記複数のスイッチ群は、前記三相電源の各相と前記誘導電動機の対応するコイルとの間に接続された第３のスイッチと、前記それぞれの昇圧トランスにおける一次側の一端と前記三相電源の各相との間に設けられた第４のスィッチと、前記それぞれの昇圧トランスにおける一次側他端の互いに結合された結合点と前記一次側他端との間に接続された第５のスイッチとからなり、前記昇圧トランスにおける昇圧側は、前記第３のスィッチと誘導電動機コイル間に接続されていることを特徴とする請求項１９に記載した誘導電動機制御装置。
【請求項２１】
前記誘導電動機コイルに流れる電流の検知手段と誘導電動機回転数の検知手段とを有し、前記制御手段は、前記第１のスイッチによるスター結線状態で、前記電流検知手段からの誘導電動機電流が一定値状態に達した信号を受けて前記昇圧トランスで昇圧した電圧を前記誘導電動機コイルに印加し、前記誘導電動機回転数検知手段からの誘導電動機回転数が一定値状態に達した信号を受けて前記誘導電動機コイルへの昇圧トランスからの昇圧電圧印加を停止させ、前記第２のスイッチによるデルタ結線状態に移行させるよう、前記スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦを制御するよう構成されていることを特徴とする請求項２０に記載した誘導電動機制御装置。
【請求項２２】
前記三相電源の電圧検知手段を有し、前記制御手段は、前記誘導電動機の始動に伴う第１のスイッチによるスター結線状態で、前記三相電源を前記昇圧トランスの一部を経由して前記誘導電動機コイルに接続させ、前記電圧検知手段による前記三相電源の電圧降下回復信号を受けて前記昇圧トランスの一部経由を停止して前記三相電源を直接前記誘導電動機コイルに接続させ、前記電圧検知手段による前記三相電源の電圧降下の再度の回復信号を受けて前記昇圧トランスで昇圧した電圧を前記誘導電動機コイルに印加する状態に移行するよう、前記スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦを制御するよう構成されていることを特徴とする請求項２１に記載した誘導電動機制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１９３７０２（Ｐ２０１０−１９３７０２Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７８８１１（Ｐ２００９−２７８８１１）
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【出願人】（３０００５２０２８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【出願人】（３０００５２０２８）
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]