CN1068733C - 电动机起动电路用的部件 - Google Patents

Abstract

一种电动机驱动电路，包括在电动机起动时起作用的辅助线圈和在稳态运行时用的主线圈。要装入这种电动机驱动电路的起动电路的部件包括：具有正温度特性的热敏电阻器和要与辅助线圈串联的triac开关、容纳热敏电阻器和triac开关的外壳以及具有平面接触部分的连接器零件，它的一个主表面与热敏电阻器的一个电极接触，而它的另一个主表面与外壳的内壁表面接触。外壳内还可以容纳另一个热敏电阻器，它连至triac开关的控制极，用于控制triac开关。

Description

电动机起动电路用的部件

本发明涉及一种用于电动机起动电路的部件，尤其涉及一种能断开电动机起动电流的部件。

图5示出用于电动机1(诸如用于冰箱压缩机的单相感应电动机)的现有技术的驱动电路。这种电动机具有一个辅助线圈2和一个主线圈3，辅助线圈2在电动机起动时起作用，而主线圈3用于实现稳态运行。包括在这种电动机驱动电路中的电动机起动电路包括一个与辅助线圈2相串联，用于起动的具有正温度特性(PTC)的热敏电阻(“起动热敏电阻器4”)，并且将一个电源6通过一个开关5连至电动机1。如果将开关5闭合，以将电源6连至电动机1，则在电动机1起动的初期阶段有相当大的电流经PTC热敏电阻器4流至辅助线圈2。在电动机1的起动完成之后，通过由PTC热敏电阻器4本身产生的热量使其电阻增加的方法来减小流至辅助线圈的电流。

将用于起动的电容器7(“起动电容器”)与PTC热敏电阻器4串联连接，而将另一个用于电动机1运行的电容器8(“运行电容器”)与起动电容器7和PTC热敏电阻器4的串联连接相并联。当电动机1是一台单相感应电动机时，为增加由辅助线圈2给出的起动转矩，起动电容器7用以作90°相移。在电动机1起动后用运行电容器87来防止脉动，从而提高旋转效率。在某些情形中，可以省去这些电容器中的一个或两个。

在图5中用标号9表示并且包括PTC热敏电阻器4的用虚线围绕的部分作为电动机的起动部件可以在市场上买到，它有一个外壳(图中未示出)，用以在其中容纳PTC热敏电阻器4和其他元件。如上面所说明的，即使电动机1已被起动，有一电流继续流过PTC热敏电阻器4，因而继续产生热量，PTC热敏电阻器4被夹在外壳内的象弹簧那样的弹性端子之间，从而与外壳的内表面隔开，这样，热量的放出不太多，而这将减少被这个电动机起动部件9消耗的电力。在图5中，字母A、B、C、D和E表示从外部与部件9连接用的端子。

在这种类型的电动机起动电路中，PTC热敏电阻器4的电阻不会无限增加。这意味着，即使在电动机1已被起动后，仍有一无用的电流通过PTC热敏电阻器4流至辅助线圈2，由此消耗了一些电力。从PTC热敏电阻器4继续发出热量。

如在日本专利公报339291/94中所揭示的那样，图6示出了包含另一种电动机起动电路的另一种电动机驱动电路，在图6中，采用与图5相同的标号来表示等价的元件而不用再解释它们是什么，另一种电动机起动电路的特点在于，不仅连接有一PTC热敏电阻器4还有一三端双向可控硅开关10(下面简称为triac)与辅助线圈2串联连接。设有用于控制triac10的另一个PTC热敏电阻器(“triac控制PTC热敏电阻器11”)，它与起动热敏电阻器4并联连接，并且将这个triac控制PTC热敏电阻器11的一个端子连至triac10的控制极G。

当在电动机1的起动时刻将来自电源6的电力加至电动机1时，通过triac控制PTC热敏电阻器11将一个触发信号加至triac10的控制极，使triac10处于电流通过状态，并且允许电动机起动电流经起动PTC热敏电阻器4流至辅助线圈2。在电动机1起动后一定时间间隔内，由于起动PTC热敏电阻器4本身产生的热量，使其电阻增加，因而使通过辅助线圈2的电流减小。与此同时，由于triac控制热敏电阻器11本身的发热，使其电阻也增加，由此减小了至triac10的控制极的电流，使其断开。

在此以后，有很小的电流继续经控制triac的PTC热敏电阻器11流动。然而，由于能够把triac控制热敏电阻器11的热容量做得比起动PTC热敏电阻器4的热容量小得多，为保持它处于高温、高阻条件所需的电力要比图5所示电路情形所需的电力少得多。

在图6中，用虚线围绕并且用标号12表示的电路部分也可以被用为一个电动机起动部件，它包括起动和triac控制PTC热敏电阻器4和11以及triac10，它还有5个端子A、B、C、D和E用于外部连接。

然而，起动电流必须保持大于某个值之上，直至起动完成。电流强度降低至冲击电流的一半的时间称之为起动电流的工作时间。如果减小起动PTC热敏电阻器4的体积，则它能更快地热起来，而它的工作时间变短。这样，对于不同类型的电动机采用不同体积的起动PTC热敏电阻器。换句话说，需要较长工作时间的电动机需要采用体积较大的起动PTC热敏电阻器。

在图6所示的电动机1被起动以后，起动PTC热敏电阻器4的电流被关断。在断开开关5以中断对电动机的供电之后，如果自起动PTC热敏电阻器4的电流被关断经过了足够长的时间，就能将电动机再次接通。例如，如果部件12用于冰箱压缩机的电动机，并且如果在温度自动调节器由于冰箱的内部温度已经下跌而将电动机刚刚断开之后立刻打开冰箱门，就必需在电动机刚刚停下后又重新起动它。作为另一个例子，如果电动机1由于瞬时的电力故障而停下，可能会出现这样的情况，其中电动机1由于起动PTC热敏电阻器4的温度下降得还不够快而不能重新被起动。这样，在设计电动机1时必须考虑这些情况。

虽然没有示出，为了防止triac10过热，图6中的部件12需要一个金属的热辐射器等，但这样做使得元件的总数增加，给制造成本带来不利的影响。

在图5所示电路的情况下，由于能够用增加起动PTC热敏电阻器4的加热时间的方法使其工作时间较长，而不必增加其体积。通过提高温度(这里称为“电阻加倍温度”)，使电阻变为25℃时的电阻的两倍，改善从起动PTC热敏电阻器4的热辐射，或者将上述两种做法组合起来，也能做到这一点。

如果提高上述电阻加倍温度，则在稳定运行时，发热温度变得过高，因而必须考虑靠近起动热敏电阻器4的端部以及外壳的耐热性。然而，这不容易做到。只要采用树脂外壳，就不能将电阻加倍温度升高几℃，因而不能指望这样做足够有效。另一方面，为了改善起动PTC热敏电阻器4的热辐射，必须用诸如铜等具有高导热性的材料来制作端部，或者如此来选择形状，以增加与起动PTC热敏电阻器4的接触面积。在此情形下，也必须选择外壳的材料，从而能够经受这些端部的温升。

为改进从起动PTC热敏电阻器4的热量扩散的这些做法是与前面描述的做法有矛盾的，在前面的做法中，将起动PTC热敏电阻器4用有弹性的类似弹簧的端部把起动PTC热敏电阻器4支撑在外壳的内部但与外壳的内壁隔开，从而限制热量的传递，导致电力消耗的增加。如果稳定运行时的温度升高，则电力消耗也会增加。

因此本发明的一个目的是提供一种能够解决上述问题的改进的起动部件。

本发明涉及包括在电动机驱动电路中的起动电路的电动机起动部件，电动机驱动电路包括一个在电动机起动时起作用的辅助线圈和一个在电动机作稳态运行时用的主线圈。按照本发明能完成上述目的和其他目的的一种部件之特征在于包括一个具有正温度特性的起动热敏电阻器和一个与辅助线圈串联的triac开关；一个容纳起动热敏电阻器和triac开关的外壳；以及一个连接器元件，该元件具有一个平面的接触部分，它的一个主表面与起动热敏电阻器的一个电极相接触，而它的另一个主表面与外壳的内壁表面接触。在外壳内还可以包含一个triac控制电路元件，将该元件连至triac开关的控制极，用于控制triac开关。按照本发明的一个较佳实施例，用与起动热敏电阻器并联连接的另一个具有正温度特性的热敏电阻器来构成这个triac控制电路。外壳最好设有分隔壁，用以分隔出单独的空间来容纳起动热敏电阻器、triac开关和triac控制电路元件。

按照本发明的第一方面，因为改善了热辐射，因此工作时间可以较长而不增加“电阻加倍温度”和元件的尺寸。可以缩小元件。此外，由于“电阻加倍温度”较低，因此可以使用耐热性较差的材料来做外壳。

按照本发明的第二方面，因为元件不受来自traic控制电路的热量的影响，因此能够缩短从工作至重新工作的时间。

按照本发明的第五方面，因为加快了热辐射，因此提高了可靠性，并且能够防止过热。由于外壳起着热辐射部分的作用，因而不必提供热辐射板，因此可以把元件做得更小。

用包括进说明书并且构成说明书一部分的附图来说明本发明的实施例，并且与描述一起，用来解释本发明的原理。在图中：

图1是一种表现本发明的电动机起动部件由下方观看的斜视图；

图2是图1的部件的平面图，其外壳的顶部已除去，以示出其内部；

图3是图2所示的内部元件的部件分解斜视图；

图4是图3的一部分，将它放大，用以更清楚地示出triac开关是如何装配的；

图5是一现有技术起动电路中的电动机驱动电路图；

图6是一现有技术电动机驱动电路图，该电路能够包括一个按照本发明的示于图1的部件。

在这里，虽然那些部件是不同装置的部件，但只要它们基本相同或至少互相相似，就标以相同的标号，并且不再作重复的描述。

参见图1至4来描述表明本发明的起动部件12，可以将该部件包括在图6所示的电路中。如图1所示，部件12有一个外壳13，它由下半壳体14和上半壳体15构成，在该外壳中容纳了起动PTC热敏电阻器4、triac10和triac控制PTC热敏电阻器11。还设有(第一、第二和第三)端子零件16、17和18。如图1所示，每个这些端子零件的一端在外壳13内，而另一端突出到外壳之外，作连接用。第一和第三端子零件16和18的里端也能经穿过外壳的上半壳体15的开口(未示出)连至外部。如图2和4所示，在外壳13内设有分隔壁，用于提供分隔的空间以容纳热敏电阻器4和11、triac10和端子零件16、17和18。下面将更详细地描述这些分隔壁。

靠近外壳13的下半壳体14的中央是一分隔壁19，当从上往下看时，它以U形延伸。在外壳13的下半壳体14的两个互相邻近的顶角处，设置两个分隔壁，当从上往下看时，每一个分隔壁都呈L形。将triac10容纳在由U形分隔壁19所围的空间内，而将起动PTC热敏电阻器4容纳在U形分隔壁19和外壳13的下半壳体14的内表面之间的U形分隔壁19外部的空间内。将triac控制PTC热敏电阻器11容纳在U形分隔壁19外部与起动PTC热敏电阻器4相对的一侧的空间内。将第一端子零件16置于L形分隔壁20与triac控制PTC热敏电阻器11相对的一侧。第三端子零件18位于另一个L形分隔壁21与triac控制PTC热敏电阻器11相对的一侧。将第二端子零件17置于与U形分隔壁19相对之处。这样，将triac10置于起动PTC热敏电阻器4与triac控制PTC热敏电阻器11之间，并且将triac控制PTC热敏电阻器11置于第一和第三端子零件16和18之间。

分隔壁19、20和21不仅使各个电气元件的定位更加容易，而且还使得triac10和triac控制PTC热敏电阻器11产生的热量难于由空气的流动而传递至起动PTC热敏电阻器4，从而不会妨碍起动PTC热敏电阻器4的冷却。分隔壁19、20和21还禁止空气在外壳内流动，防止含有污染物的空气进入而对内部的电子元件的可靠性产生不利的影响。为了防止空气从外部进入，最好应消除分隔壁19和20之间以及分隔壁19和21之间的间隙。

如图6所示，用线路23连接起动热敏电阻器4和triac控制PTC热敏电阻器11。此线路23用具有一平面接触部分25的连接器另件24来表示，该另件的一个主表面与起动PTC热敏电阻器4的一个电极(用标号26表示)连接，而另一个主表面与外壳13的内壁22接触。

采用如此构造的部件，能够将起动PTC热敏电阻器4做得更缓慢地加热，而比上述用弹簧样的弹性接触件从两侧支撑的具有相同体积和相同电阻加倍温度的热敏电阻器的工作时间要长10％以上。结果，可以将起动PTC热敏电阻器4的体积成比例缩小，而将整个部件12做得更为紧凑。如果在外壳3的耐热范围内将起动PTC热敏电阻器4的电阻加倍温度做得更高些，则工作时间还能增加。此外，能够更加有效地扩散起动PTC热敏电阻器4的热量，因而能将回复时间(在断开流至起动PTC热敏电阻器4的电流之后到能重新起动电动机1的最小的时间间隔)做得更短。

此外，因为经过一段规定的时间间隔后断开流至起动PTC热敏电阻器4的电流，因此外壳13可以用耐热150℃以上的任何材料制成。这就扩展了适用于外壳材料的选择余地。从耐热的观点来看，由本发明可以获得具有较高可靠性的部件。能够采用诸如酚醛树脂和密胺树脂等热固性树脂以及诸如聚苯撑硫、聚乙烯对苯二酸酯和聚酰胺等热塑性树脂。可以如此设计外壳13，使得只有它的平面接触部分25是用耐热性好的材料做的。

如图3所示，连接器另件24包括一细长的部分27，该部分包括一个垂直延伸至平面接触部分25的部分和另一个再从它垂直弯折的部分。在细长部分27的一端(该端离开平面接触部分25)，形成一对弹簧样的弹性接触片。连接器另件24的细长部分27沿外壳13的下半壳体14的两个相邻的侧面延伸，而弹簧样弹性接触片28用于和triac控制PTC热敏电阻器11的一个电极(29)电气接触。

这就看出了连接器另件24如何用作图6所示的线路23，以及如何连至第一端子另件16。换句话说，将第一端子另件16连至图6中的30处的接点，该点在起动PTC热敏电阻器4和triac控制PTC热敏电阻器11之间，该另件还用作端子A和B以及这两点之间的连线。

由图6中标号31表示的连接起动PTC热敏电阻器4和triac10的线路用图3所示的另一个连接器另件32来表示。这个连接器另件32有两个弹簧样弹性接触片33，并且该另件沿分隔壁19的外侧面放置，从而这些接触片33将与起动PTC热敏电阻器4的另一个电极弹性接触。连接器另件32还有一个L形部分35，用于在分隔壁19的上表面之上连至triac10的一个端子36。

在图6中用标号37表示的连接triac10的控制极G与triac控制PTC热敏电阻器11的线路在图3中用又一个连接器另件38来表示，它有两个弹簧样的弹性接触片39，并且沿分隔壁19的另一个外部侧表面放置，从而这些弹性接触片39将与triac控制PTC热敏电阻器11的另一个电极40弹性接触。这个连接器另件38也有一个向上突出的L形部分41用于在分隔壁19的上表面之上与triac10的控制极G接触。

第二端子另件17用于表示图6中的端子C，并在与控制极G的同一侧将该另件与triac10的端子42相连。第二端子另件17有一个条形部分43，用于完成这一接触。在分隔壁19的上表面的上方将这个条形部分43连至triac10的端子42。

第三端子另件18用于表示在图6中用标号44指出的线路，它不连至部件12的任何其他的电气元件，而只是贯穿该部件。第三端子另件18相应于图6中的端子D和E以及把它们连在一起的线路。

如图4所示，将triac10放置在有U形分隔壁19围绕的空间内。外壳13的下半壳体设有凹槽46用于当与triac10的热量辐射部分45接触时容纳该部分。因为热量辐射部分45实际上被埋在下半壳体14的壁内，因此不要提供任何金属热量辐射板就能有效地防止triac的温度升高，因而能提高triac10的可靠性。

注意，通过只有有限接触面积的接触片33或39，在起动PTC热敏电阻器4一侧靠近triac10的接触件32以及在triac控制PTC热敏电阻器11一侧靠近triac10的接触件38分别接触起动PTC热敏电阻器4和triac控制PTC热敏电阻器11。这样，来自triac控制PTC热敏电阻器11和起动PTC热敏电阻器4的热量不容易传递至triac10。这也用于防止triac10的温度升高，以及提高triac10的可靠性。

上半壳体15与下半壳体14相接合，组成一个外壳13。为了使两半壳体14和15保持这种接合关系，如图2所示对下半壳体提供多个柔性钩47用于与设在上半壳体15的内壁部分的凹入部分(未示出)相接合。

将如此构成的部件12装在一个电动机驱动电路中，从而做到如图6所示的电气连接。例如，通过将第一端子另件16连至电动机的辅助线圈2和工作电容器8，将第二端子另件17连至起动电容器7，以及将第三端子另件18连至电动机1的主线圈3和电源6的一个端子。

如果在上述连接完成之后将开关5闭合，控制极电流经triac控制PTC热敏电阻器11流至triac10的控制极G。因为当单相感应电动机1起动时triac控制PTC热敏电阻器11处于正常温度而它的电阻很小，控制极电流大得足以使triac10接通。结果，triac每半周被触发，使得起动电流经起动PTC热敏电阻器4流至辅助线圈2。在经过电动机1已经起动的一定的时间间隔后，起动PC热敏电阻器4被加热而减小流至辅助线圈2的电流。与此同时，triac控制PTC热敏电阻器11也被加热而控制极电流变得很小，从而riac10不再接通。因为不再有电流流至起动PTC热敏电阻器4，因而不消耗电力，并且起动PTC热敏电阻器4被冷却，其温度下降到正常值。

在此以后，虽然有一很小的电流继续经triac控制PTC热敏电阻器11流动，但由于triac控制PTC热敏电阻器11的体积通常比起动PTC热敏电阻器4的体积的五分之一还要小，由此电力消耗将减小到小于五分之一。电动机1能被重新起动的回复时间也显著减小。

Claims (20)

1．一种装在电动机驱动电路中用于起动电路的部件，所述电动机驱动电路具有一个在起动阶段工作的辅助线圈和一个用于稳态运行的主线圈，其特征在于，所述部件包括：

一个具有正温度特性的起动热敏电阻器和一个要与所述辅助线圈串联连接的triac开关；

一个容纳所述起动热敏电阻器和所述triac开关的外壳；以及

一个具有平面接触部分的连接器另件，平面接触部分带有主表面，一个所述主表面接触一个所述起动热敏电阻器的电极，而另一个所述主表面接触所述外壳的一个内壁表面。

2．如权利要求1所述的部件，其特征在于，还包括一个triac控制电路元件，该元件连至所述triac开关的一个控制极，并用于控制所述triac开关，所述外壳还容纳所述triac控制电路元件。

3．如权利要求2所述的部件，其特征在于，所述triac控制电路元件包括一个具有正温度特性的triac控制热敏电阻器，它与所述起动热敏电阻器并联连接，所述triac控制热敏电阻器的一个端子连至所述triac开关的所述控制极。

4．如权利要求2所述的部件，其特征在于，所述外壳具有分隔壁，所述分隔壁逐个分隔容纳所述起动热敏电阻器、所述triac开关和所述triac控制电路元件的空间。

5．如权利要求3所述的部件，其特征在于，所述外壳具有分隔壁，所述分隔壁逐个分隔容纳所述起动热敏电阻器、所述triac开关和所述triac控制电路元件的空间。

6．如权利要求1所述的部件，其特征在于，所述triac开关包括一个热量辐射部分，并且当所述外壳与所述热量辐射部分接触时，在所述外壳中具有一个能够容纳所述热量辐射部分的凹槽。

7．如权利要求2所述的部件，其特征在于，所述triac开关包括一个热量辐射部分，并且当所述外壳与所述热量辐射部分接触时，在所述外壳中具有一个能够容纳所述热量辐射部分的凹槽。

8．如权利要求3所述的部件，其特征在于，所述triac开关包括一个热量辐射部分，并且当所述外壳与所述热量辐射部分接触时，在所述外壳中具有一个能够容纳所述热量辐射部分的凹槽。

9．如权利要求4所述的部件，其特征在于，所述triac开关包括一个热量辐射部分，并且当所述外壳与所述热量辐射部分接触时，在所述外壳中具有一个能够容纳所述热量辐射部分的凹槽。

10．如权利要求5所述的部件，其特征在于，所述triac开关包括一个热量辐射部分，并且当所述外壳与所述热量辐射部分接触时，在所述外壳中具有一个能够容纳所述热量辐射部分的凹槽。

11．如权利要求3所述的部件，其特征在于，将所述triac开关置于所述起动热敏电阻器与所述triac控制热敏电阻器之间。

12．如权利要求3所述的部件，其特征在于，还包括：

一个第一端子另件，它连接至所述起动热敏电阻器与所述triac控制热敏电阻器之间的连接点；

一个第二端子另件，在所述triac开关的与所述控制极同一侧连至所述triac开关的另一个端子；以及

一个第三端子另件，当把所述起动电路装在所述电动机驱动电路中时，所述第三端子另件要被连至所述主线圈，所述外壳容纳所述第一、第二和第三端子，从而能将所述第一、第二和第三端子在两端连至外部。

13．如权利要求11所述的部件，其特征在于，还包括：

一个第一端子另件，将它连至在所述起动热敏电阻器与所述triac控制热敏电阻器之间的连接点；

一个第二端子另件，在所述triac开关的与所述控制极同一侧连至所述triac开关的另一个端子；以及

一个第三端子另件，当把所述起动电路装在所述电动机驱动电路中时，所述第三端子另件要被连至所述主线圈，所述外壳容纳每个所述第一、第二和第三端子另件的至少一部分，从而能将所述第一、第二和第三端子在两端连至外部。

14．如权利要求12所述的部件，其特征在于，将所述triac控制热敏电阻器置于所述第一和第三端子另件之间。

15．如权利要求13所述的部件，其特征在于，将所述triac控制热敏电阻器置于所述第一和第三端子另件之间。

16．如权利要求1所述的部件，其特征在于，所述外壳的至少一部分用能够耐受150℃以上的耐热材料制成，所述外壳的该部分与所述连接器另件的所述平面接触部分接触。

17．如权利要求2所述的部件，其特征在于，所述外壳的至少一部分用能够耐受150℃以上的耐热材料制成，所述外壳的该部分与所述连接器另件的所述平面接触部分接触。

18．如权利要求3所述的部件，其特征在于，所述外壳的至少一部分用能够耐受150℃以上的耐热材料制成，所述外壳的该部分与所述连接器另件的所述平面接触部分接触。

19．如权利要求4所述的部件，其特征在于，所述外壳的至少一部分用能够耐受150℃以上的耐热材料制成，所述外壳的该部分与所述连接器另件的所述平面接触部分接触。

20．如权利要求5所述的部件，其特征在于，所述外壳的至少一部分用能够耐受150℃以上的耐热材料制成，所述外壳的该部分与所述连接器另件的所述平面接触部分接触。

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