CN102969945A - 正温度系数热敏电阻启动器 - Google Patents

Abstract

本发明致力于一种正温度系数热敏电阻启动器，包括第一端子（1）和第二端子（2），在所述第一端子（1）和所述第二端子（2）之间具有启动回路和控制回路，所述启动回路包含启动热敏电阻（3），所述控制回路包含控制热敏电阻（4），所述控制热敏电阻（4）的电阻值远大于所述启动热敏电阻（3）的电阻值，所述启动回路还包括温度敏感元件（5），当所述温度敏感元件（5）的温度低于预设驱动温度时，所述温度敏感元件（5）在所述启动回路中接通；当所述温度敏感元件（5）的温度在预设驱动温度以上时，所述温度敏感元件（5）在所述启动回路中断开。

Description

正温度系数热敏电阻启动器

技术领域

本发明涉及一种正温度系数热敏电阻启动器，尤其是一种低功耗的正温度系数热敏电阻启动器。

背景技术

电机－例如制冷机（冰箱）压缩机电机－的电机驱动电路包括主绕组（工作绕组）和副绕组（启动绕组），主绕组与副绕组并联。其中主绕组除了在电机启动时起作用外，还在电机正常运行时继续工作。副绕组仅在电机启动时起作用，而在电机启动后则需要实现断开。目前通常通过正温度系数热敏电阻（PTC）与副绕组串联在一起来实现。当电机启动时，主、副绕组都参加工作，PTC初始阻值较小，允许较大电流通过；当电机正常运行时，由于PTC发热、阻值迅速上升，副绕组所在电路只有较小电流通过，副绕组基本不参与工作。该较小的电流用于维持PTC的发热阻值，因而产生约3瓦左右的功耗。这个维持PTC发热的功耗导致了电能的浪费。

针对这种情况，业内的技术人员对电机驱动电路进行了各种改进。

中国专利申请公开CN1168022A公开了一种形式的电机启动电路，包括启动PTC、与副绕组串联的三端双向可控硅开关、以及与启动PTC并联的控制PTC，其中控制PTC的一个端子与三端双向可控硅开关的栅极相连。当电机启动时，触发信号通过控制PTC提供到栅极，使三端双向可控硅开关导通，并使启动电流通过启动PTC流过副绕组。在电机启动后，启动PTC自身发热而电阻增大，从而减小了流过副绕组的电流，同时控制PTC的电阻也增大，从而使流过栅极的电流减小并断开三端双向可控硅开关。在这种状态下没有电流流过启动PTC，而只有很小的电流流过控制PTC，从而使得电能的浪费大大减小。

中国专利CN201178391Y公开了一种单向电机无功耗启动器，包括触点式电磁开关和PTC，电磁开关的静触点与PTC的一端连接，电磁开关的动触点与电机主绕组引出端和电磁开关的激励线圈的一端连接，PTC的另一端与电机副绕组引出端连接，电磁开关的激励线圈另一端与外部电源的一端连接。通过使用触点式开关使得电机在完成启动后其启动电路能够实现完全断开，从而实现无功耗启动器。

中国专利申请CN102510248A公开了一种低功耗PTC启动器，包括一个双向可控硅和一个PTC，双向可控硅的A1端与电机副绕组引出端连接，双向可控硅的A2端与电机主绕组引出端连接，双向可控硅的G端与PTC的一端连接，PTC的另一端与电机主绕组引出端连接。由于PTC仅使用在双向可控硅的触发电路中，流经电流很小，因此PTC可以做得很小，从而维持其发热所需的电流也很小，以很小的发热功耗实现单相电机启动器功能。

以上低功耗或无功耗启动器都采用了一定复杂程度的电子线路，存在制造工艺比较复杂，稳定性差并且生产成本高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、稳定性高并且成本低的低功耗PTC启动器。

根据本发明的一种正温度系数热敏电阻启动器，包括第一端子和第二端子，在所述第一端子和所述第二端子之间具有启动回路和控制回路，所述启动回路包含启动热敏电阻，所述控制回路包含控制热敏电阻，所述控制热敏电阻的电阻值远大于所述启动热敏电阻的电阻值，所述启动回路还包括温度敏感元件，当所述温度敏感元件的温度低于预设驱动温度时，所述温度敏感元件在所述启动回路中接通；当所述温度敏感元件的温度在预设驱动温度以上时，所述温度敏感元件在所述启动回路中断开。

附图说明

下面通过结合附图对本发明优选实施例的详细描述，本发明的特征及优点将更加清楚。

图1显示了根据本发明PTC启动器在组装状态下的立体图。

图2显示了根据本发明第一实施方式的PTC启动器的分解立体图。

图3显示了根据本发明第一实施方式的PTC启动器沿纵向方向的剖视图。

图4显示了根据本发明第一实施方式的PTC启动器沿横向方向的剖视图。

图5显示了根据本发明第一实施方式的PTC启动器连接在电机驱动电路中的原理图。

图6显示了根据本发明第二施方式的PTC启动器连接在电机驱动电路中的原理图。

具体实施方式

图1显示了根据本发明PTC启动器在组装状态下的立体图，该PTC启动器主要用于制冷机（例如冰箱）压缩机电机的驱动电路。

下面结合图2－4说明根据本发明第一实施方式的PTC启动器的主要结构。图2显示了根据本发明第一实施方式的PTC启动器的分解立体图。图3显示了根据本发明第一实施方式的PTC启动器沿纵向方向（长度方向）的剖视图。图4显示了根据本发明第一实施方式的PTC启动器沿横向方向（宽度方向）的剖视图。

如图所示，PTC启动器包括第一端子1和第二端子2。当启动器被连接到电机驱动电路中时，第一端子1和第二端子2用于分别与电机主绕组引出端和电机副绕组引出端电连接。

所述PTC启动器还包括启动热敏电阻3和控制热敏电阻4。所述启动热敏电阻3的第一电极31与第一端子1电连接。所述控制热敏电阻4的第一电极41和第二电极42分别与第一端子1和第二端子2电连接。所述控制热敏电阻的电阻值远大于所述启动热敏电阻的电阻值。优选地，所述启动热敏电阻3在25℃下的电阻值为3.9～68Ω，稳态功率为3W以下。优选地，所述控制热敏电阻4在25℃下的电阻值为1000～1500Ω，稳态功率为0.32W以下。

所述PTC启动器还包括温度敏感元件5。所述温度敏感元件5优选为双金属片。所述双金属片优选为蠕变式双金属片。蠕变式双金属片的寿命比突跳式双金属片的寿命长，因而更加能够满足启动器的寿命要求。所述温度敏感元件5具有固定端51和可动端52。所述固定端51与第二端子2电连接，例如通过固定端51与控制热敏电阻4的第二电极42接触来实现，如图3所示。当所述温度敏感元件5的温度低于预设驱动温度时，所述温度敏感元件5的可动端52与所述启动热敏电阻3的第二电极32电连接。例如，如图3所示，可以设置分别与启动热敏电阻3的第二电极32和温度敏感元件5的可动端52接触的导电基片8，以使可动端52与第二电极32电连接。当所述温度敏感元件5被加热到预设驱动温度以上时，所述温度敏感元件5的可动端52跳开，使得可动端52与基片8脱离接触，从而可动端52与启动热敏电阻3的第二电极32断开电连接。在本发明中，所述预设驱动温度例如可以为55±5℃，这确保当环境温度不超过45℃时压缩机电机能够启动，并且使得温度敏感元件能够迅速复位以用于下一次启动。

作为温度敏感元件5的另一个实施方式，所述温度敏感元件5可以具有两个可动端，当所述温度敏感元件5的温度低于预设驱动温度时，所述温度敏感元件5的两个可动端分别与第二端子2和所述启动热敏电阻3的第二电极32电连接。当所述温度敏感元件5被加热到预设驱动温度以上时，所述温度敏感元件5的两个可动端跳开，以使所述两个可动端分别与第二端子2和所述启动热敏电阻3的第二电极32断开电连接。

可选地，所述启动器可以包括弹性支撑件9。所述弹性支撑件9例如可以设置在启动热敏电阻3的第一电极31与第一端子1之间，如图3所示，从而弹性支撑件9在启动热敏电阻3的第一电极31和第一端子1上施加弹性力，以使弹性支撑件9与启动热敏电阻3和第一端子1形成紧密的接触。这进一步使得启动热敏电阻3的第一电极31与第一端子1形成更可靠的电连通。当然，本领域技术人员明了，不限于在启动热敏电阻3的第一电极31侧设置弹性支撑件，也可以在启动热敏电阻3的第二电极32设置弹性支撑件，或者也可以在启动热敏电阻3的两侧都设置弹性支撑件。

下面结合图5说明根据本发明第一实施方式的PTC启动器连接到电机驱动电路中的工作原理。图5仅显示了包含本发明启动器的电机驱动电路的简单原理图，其中为了简化描述，省略了与本发明无关的其它电子元器件。

制冷机压缩机电机－一般为单向交流电机－主要包括主绕组（运行绕组）L1和副绕组（启动绕组）L2。两个绕组共有三个引出端，分别是主绕组引出端M、副绕组引出端S和主副绕组合并引出端Z。其中，主绕组引出端M和主副绕组合并引出端Z分别连接到电源（110VAC/220VAC）。

本发明的PTC启动器的第一端子1和第二端子2分别与电机主绕组引出端M和电机副绕组引出端S电连接。

在所述第一端子1和所述第二端子2之间具有启动回路和控制回路，所述启动回路包含启动热敏电阻3和温度敏感元件5，所述控制回路包含控制热敏电阻4。所述启动回路与所述控制回路并联。

当电机接通电源开始启动时，温度敏感元件5处于初始闭合状态，启动热敏电阻3的初始阻值较小，例如仅为3.9～68Ω，从而允许较大电流通过。由此启动电机的较大电流通过启动热敏电阻3流经副绕组L2。同时，控制热敏电阻4的初始阻值为例如1000～1500Ω，相对于启动热敏电阻3的初始阻值大得多，因此流经控制热敏电阻4的电流相对于流经启动热敏电阻3小得多，甚至可以忽略不计。

在电机完成启动过程进入正常运行状态时，流经启动热敏电阻3和控制热敏电阻4的电流使热敏电阻发热升温，当使得温度敏感元件5达到预设驱动温度时，温度敏感元件5从初始闭合状态跳开，使得启动热敏电阻3的回路断开，没有电流流过启动热敏电阻3。

同时，由于控制热敏电阻4也发热升温，并且阻值迅速上升，控制热敏电阻4与副绕组L2所在电路只有较小电流通过，副绕组L2基本不参加工作。该较小的电流用于维持控制热敏电阻4的发热阻值，产生约0.32W左右的功耗。该功耗远小于传统启动器约3W左右的功耗，因此节省了电能。而且，控制热敏电阻4所产生的热能用于维持温度敏感元件5的跳开状态，使得启动热敏电阻3的回路维持在断开状态。

下面结合图6说明根据本发明第二实施方式的PTC启动器连接到电机驱动电路中的工作原理。其中除了电路连接方式与第一实施方式不同之外，其它部件与第一实施方式中基本相同，因而对省略相同部件的描述。

在所述第一端子1和所述第二端子2之间具有启动回路和控制回路，所述启动回路和所述控制回路具有公共回路。所述启动回路包含温度敏感元件5，所述控制回路包含控制热敏电阻4。所述温度敏感元件5与所述控制热敏电阻4并联。所述公共回路包含所述启动热敏电阻3。

第一端子1和第二端子2分别与电机主绕组引出端M和电机副绕组引出端S电连接。

所述控制热敏电阻的第二电极42与第二端子2电连接，所述控制热敏电阻的第一电极41与所述启动热敏电阻的第二电极32电连接。所述启动热敏电阻的第一电极31与第一端子1电连接。所述温度敏感元件5的两端分别与所述启动热敏电阻的第二电极32和所述第二端子2电连接。

当电机接通电源开始启动时，温度敏感元件5处于初始闭合状态，控制热敏电阻4被短路。启动热敏电阻3的初始阻值较小，例如仅为3.9～68Ω，从而允许较大电流通过。由此启动电机的较大电流通过启动热敏电阻3流经副绕组L2。

在电机完成启动过程进入正常运行状态时，流经启动热敏电阻3电流使热敏电阻发热升温，当使得温度敏感元件5达到预设驱动温度时，温度敏感元件5从初始闭合状态跳开，使得控制热敏电阻4不再被短路。此时，启动热敏电阻3与控制热敏电阻4一起串联在副绕组L2所在的电路中。

同时，控制热敏电阻4的初始阻值为例如1000～1500Ω，相对于启动热敏电阻3的初始阻值大得多。由于控制热敏电阻4也发热升温，并且阻值迅速上升，使得副绕组L2所在电路只有较小电流通过，副绕组L2基本不参加工作。该较小的电流用于维持控制热敏电阻4和启动热敏电阻3的发热阻值，产生与第一实施方式的电路中差不多的功耗。该功耗远小于传统启动器约3W左右的功耗，因此节省了电能。而且，控制热敏电阻4和启动热敏电阻3所产生的热能用于维持温度敏感元件5的跳开状态，使得启动回路维持在断开状态。

本发明通过采用两个PTC和一个温度敏感元件来实现了用于电机的电机驱动电路的低功耗启动器，该启动器结构简单、稳定性高并且成本低。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可很容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种正温度系数热敏电阻启动器，包括第一端子（1）和第二端子（2），在所述第一端子（1）和所述第二端子（2）之间具有启动回路和控制回路，所述启动回路包含启动热敏电阻（3），所述控制回路包含控制热敏电阻（4），所述控制热敏电阻（4）的电阻值远大于所述启动热敏电阻（3）的电阻值，

其特征在于，

所述启动回路还包括温度敏感元件（5），当所述温度敏感元件（5）的温度低于预设驱动温度时，所述温度敏感元件（5）在所述启动回路中接通；当所述温度敏感元件（5）的温度在预设驱动温度以上时，所述温度敏感元件（5）在所述启动回路中断开。

2.根据权利要求1所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于，所述启动回路与所述控制回路并联。

3.根据权利要求1所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于，所述温度敏感元件（5）与所述控制热敏电阻（4）并联，所述启动热敏电阻（3）包含在所述启动回路和所述控制回路的公共回路中。

4.根据权利要求2所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于；所述控制热敏电阻的第一电极（41）和第二电极（42）分别与第一端子（1）和第二端子（2）电连接；所述启动热敏电阻的第一电极（31）与第一端子（1）电连接，所述温度敏感元件（5）的两端分别与所述启动热敏电阻的第二电极（32）和所述第二端子（2）电连接。

5.根据权利要求3所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于，所述控制热敏电阻的第二电极（42）与第二端子（2）电连接，所述控制热敏电阻的第一电极（41）与所述启动热敏电阻的第二电极（32）电连接，所述启动热敏电阻的第一电极（31）与第一端子（1）电连接，所述温度敏感元件（5）的两端分别与所述启动热敏电阻的第二电极（32）和所述第二端子（2）电连接。

6.根据权利要求4或5所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于，所述温度敏感元件（5）具有固定端（51）和可动端（52），所述温度敏感元件的固定端（51）与第二端子（2）电连接，当所述温度敏感元件（5）的温度低于预设驱动温度时，所述温度敏感元件（5）的可动端（52）与所述启动热敏电阻（3）的第二电极（32）电连接；当所述温度敏感元件（5）被加热到预设驱动温度以上时，所述温度敏感元件（5）的可动端（52）跳开，以使所述可动端（52）与所述启动热敏电阻（3）的第二电极（32）断开电连接。

7.根据权利要求4或5所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于，所述温度敏感元件（5）具有两个可动端，当所述温度敏感元件（5）的温度低于预设驱动温度时，所述温度敏感元件（5）的两个可动端分别与第二端子（2）和所述启动热敏电阻（3）的第二电极（32）电连接；当所述温度敏感元件（5）被加热到预设驱动温度以上时，所述温度敏感元件（5）的两个可动端跳开，以使所述两个可动端分别与第二端子（2）和所述启动热敏电阻（3）的第二电极（32）断开电连接。

8.根据权利要求4或5所述的正温度系数热敏电阻启动器，所述启动热敏电阻（3）在25℃下的电阻值为3.9～68Ω，稳态功率为3W以下。

9.根据权利要求4或5所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于，所述控制热敏电阻（4）在25℃下的电阻值为1000～1500Ω，稳态功率为0.32W以下。

10.根据权利要求4或5所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于，所述温度敏感元件（5）是双金属片。

11.根据权利要求10所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于，所述双金属片是蠕变型双金属片。

12.根据权利要求4或5所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于，所述预设驱动温度为55±5℃。

13.根据权利要求4或5所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于，所述启动器还包括分别与启动热敏电阻（3）的第二电极（32）和温度敏感元件（5）的可动端（52）接触的导电基片（8）。

14.根据权利要求4或5所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于，所述启动器还包括分别与启动热敏电阻（3）的第一电极（31）和第一端子（1）接触的弹性支撑件（9）。

15.根据权利要求14所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于，弹性支撑件（9）在启动热敏电阻（3）的第一电极（31）和第一端子（1）上施加弹性力。

16.根据权利要求4或5所述的正温度系数热敏电阻启动器，所述启动器用于电机的电机驱动电路。

17.根据权利要求16所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于，所述第一端子（1）和所述第二端子（2）分别与电机主绕组引出端（M）和电机副绕组引出端（S）电连接。

18.根据权利要求16所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于，所述电机为制冷机压缩机电机。

19.根据权利要求16所述的正温度系数热敏电阻启动器，其特征在于，所述电机为单向交流电机。

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