CN109951110A - 尤其用于冰箱压缩机的电机起动器电路 - Google Patents

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Abstract

一种尤其用于冰箱压缩机的电机起动器电路，包括起动器装置(1)与电容器(6)，所述起动器装置(1)适于连接至起动器绕组(3)以及异步电机的稳态绕组(2)，所述绕组(2，3)接着连接至供电线路(4，5)，所述电容器(6)与所述起动器装置(1)并联，其特征在于，所述起动器电路包括热敏元件(7)，其适于连接于所述起动器装置(1)、所述电容器(6)以及所述起动器绕组(3)之间。

Description

尤其用于冰箱压缩机的电机起动器电路
本申请是申请日为2012年2月6日、国际申请号为PCT/EP2012/051958、国家申请号为201280008582.7、发明名称为“尤其用于冰箱压缩机的电机起动器电路”的发明专利申请的分案申请。
本发明涉及电机起动器电路，尤其适用于冰箱压缩机，其具有改进的特性。更具体地，本发明涉及用于异步电机的起动器电路，其尤其(但不限于)适用于冰箱压缩机的电机。
众所周知，在冰箱中，压缩机以循环方式运行，以便将制冷剂泵送入冰箱的盘管(coil)中。
压缩机的这种运转发生温度升高至预设阈值之上时。因此，热敏元件探测冰箱内部的温度，并且当温度升高至预设阈值之上时，热敏元件向压缩机的起动器电路发送操作信号。
这种起动器电路包括用于保护压缩机电机的装置。
装置与起动器构成热敏元件，在其中，电流的流动升高了温度，并且这种温度的升高导致热敏元件像具有非常高值的电阻一样运转，由此防止电流流动横跨元件以到达压缩机电机的起动器绕组。
然而，尽管从压缩机的异步单相电机的间歇性运转角度来看该热敏元件是有效的，但其具有在电机运转的整个期间内都承担连续的功率消耗的缺点，尽管是低的功率消耗。
为了消除该技术缺点，已知的电路使用与冰箱压缩机电机的起动器绕组串联的电子起动器；这种电路包括用于产生脉冲的装置，该脉冲随时间减小并适于驱动用于待起动的压缩机电机的开关装置(例如双向可控硅(triac))。以交流电供给该脉冲产生装置。
已经发现的是，不使用热敏元件尽管改进了电机运转期间的功率消耗，但却导致电机起动时出现问题，而且，万一电子电路出现故障，则电机不能正确并安全地运转。
本发明的目的在于提供一种电机起动器电路，尤其适用于冰箱压缩机，其中，相对于传统电路改进的电子类型的起动器电路解决了电机起动问题。
为了该目的，本发明的一个目标在于提供一种电机起动器电路，尤其适用于冰箱压缩机，其中，万一电子电路出现故障，电机可以继续正确并安全地运转。
本发明的另一目标在于提供一种电机起动器电路，尤其适用于冰箱压缩机，其中，电子起动器能够确保供电时间与电机无关，因此可以使其在所有电机上都合乎标准。
本发明的另一目标在于提供一种电机起动器电路，其可靠性高、提供起来相对简单，并且成本低。
在下文中将变得更加明显的该目的与这些及其他目标可以通过(尤其是用于冰箱压缩机)电机起动器电路来实现，该电机起动器电路包括起动器装置与电容器，起动器装置适于连接至起动器绕组以及异步电机的稳态绕组，所述绕组接着连接至供电线路，电容器与所述起动器装置并联，其特征在于，起动器电路包括热敏元件，其适于连接在所述起动器装置、所述电容器以及所述起动器绕组之间。
本发明更进一步的特征与优点将从根据本发明的电路的优选(但并不排他)的实施例的描述中变得更加明显，实施例通过附图中的非限制性示例而阐明，其中：
图1为根据本发明的电路的电路图；
图2为容纳根据本发明的电路的冰箱压缩机的接线板的透视图；
图3为图2所示接线板的俯视图；
图4是为根据本发明的起动器电路提供相应电接触点的印刷电路的透视图；
图5为图4的印刷电路的容器的透视图。
参照图1，根据本发明的起动器电路包括起动器装置1，其连接至压缩机电机的起动器绕组3以及稳态绕组2，并且该起动器电路包括整流器电桥10，其由四个二极管10a-10d构成，这些二极管适于整流电源电压，并且将整流的电源电压应用于开关元件11的接线端，开关元件11适于由双向可控硅(triac)或可控硅整流器(SCR)或双极型晶体管(BJT)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或功率场效应管(power MOSFET)构成。
开关装置11的门接线端通过由电阻器12以及设置为与电阻器12串连的相应的电容器13形成的阻容网络由通过二极管电桥10整流的电压提供电力。
电阻器12与电容器13还布置为与晶体管14串联，晶体管14适宜为双极性或场效应管(MOSFET)或场效应(field-effect)类型，其中，源端子被连接至电阻器15用于晶体管的热稳定。可选择地，电阻器15可以被省略。
由二极管电桥10整流的电压还将电力提供至电容分压器，电容分压器由第一电容器16、二极管17以及第二电容器18构成，第二电容器18接着具有与之并联的一对电阻器19与20，电阻器19与20适于构成电阻分压器，并且适于横跨第二电容器18产生电压。
晶体管14的门接线端连接至两个电阻器19与20之间的共同节点。
第一电容器16具有与之并联的电阻器21，而与电阻器12串联布置的电容器13接着具有与之并联的电阻器22。
由参考数字1表示的电路与电容器6并联，电容器6接着连接至起动器绕组3以及供电线路4、5的中性点(neutral)5(其中，参考数字4表示供电线路的相位，参考数字5表示线路的中性点)。
为了防止依次连接至起动器绕组3以及电机的稳态绕组2的电容器6的瞬时放电损坏包含在起动器1中的开关，即，双向可控硅11，根据本发明的起动器电路提供插入在电容器6与起动器1之间的热敏元件7，该热敏元件7允许电容器6放电，但限制其放电电流，从而防止到达起动器装置开关的放电电流损坏所述开关(双向可控硅)。
大体上，热敏元件或热敏电阻(PTC)7连接在起动器装置1与电容器接线端6和起动器绕组3的接线端的共同节点之间。
上述PTC热敏元件7的使用允许保护电路(如上例举)，并且还允许改进电机起动。
万一电子电路1出现故障，因为具有上述PTC7，电机继续正确并且安全地运转。
由电路设置的供电时间(即，起动的持续时间)实际上与PTC的类型无关，从而电机的制造商可以在没有特殊约束的情况下对其进行选择。
这带来另一优势，即，基本对于所有电机，理想的供电时间为大约1秒。更短的时间使得起动困难，更长的时间增加消耗。然而，用一种PTC类型不可能对所有压缩机都实现该理想时间，因此，不同的型号需要不同的PTC。
无论电机与电路如何，电子起动器电路1的使用都能够确保1秒的供电时间。因此使这种电路在所有电机上都合乎标准，使其节省成本，并且使得供给、存储、可追溯性(traceability)等简化。
根据本发明的起动器电路设置在印刷电路31之上，印刷电路31适于与PTC 7一起容纳在冰箱压缩机的接线板30中。
因此，接线板30具有用于容纳印刷电路31的容器32，以及用于容纳PTC 7的容器33。
PTC 7与印刷电路31之间的电接触通过金属触点35与36实现，金属触点35与36在一端接触PTC 7，并且在另一端夹紧印刷电路31，与限定在所述印刷电路上的焊盘相接触。
以这种方式，PTC 7以及印刷电路与接线板30中的相应触点的安装被极大简化。
图4为具有合适的金属触点37与38(其大体上与触点35与36相似)的印刷电路31的视图，提供金属触点37与38是为了使印刷电路适应传统压缩机的接线板，而不是专门地提供用于根据本发明的起动器电路。
该情况中的印刷电路31方便地容纳于合适的容器39中，触点37与38从该容器39中突出。容器39设计为接着与传统接线板相配合。
参照上述电路，其运转如下。
在供电期间，由于电阻器21与22的高电阻值，可以忽略它们。这些电阻器将在断电期间起作用，这将在下面描述。
电源电压将电力直接提供给稳态绕组2，而起动器绕组3通过起动器电路供应电力。电源电压通过二极管电桥10整流，并且应用于开关装置11的接线端。相同的整流电压通过网路12与13供给开关装置11的门接线端。
金属氧化物半导体(MOS)晶体管14最初关闭，从而流过电阻器12与电容器13的电流最初部分地进入开关装置11的门接线端，并且部分地进入与MOS晶体管14并联的温度补偿电阻器25。
进入开关装置(以下为了方便称为“双向可控硅”)的门接线端的电流的小部分足以接通双向可控硅，双向可控硅因此导电。因此，从初始步骤开始，在电源电压的正半波过程中，横跨由二极管10a、双向可控硅11以及二极管10d提供的路径向起动器绕组3提供电力，并且在负半波过程中，横跨二极管10c、双向可控硅11以及二极管10b向起动器绕组3提供电力。
由二极管电桥10整流的电压还供给由第一电容器16、二极管17以及第二电容器18构成的电容分压器。然而，当电容器16通过遵循(follow)电源电压而充电与放电时，二极管17防止电容器18放电。因此，横跨电容器18的电压在每个半波增加一定量，该增加的量取决于两个电容器的值(最后，横跨电容器18的电压将由布置为与电容器18并联的稳压二极管26限制)。
横跨第二电容器18的电压由电阻器19与20所构成的电阻分压器产生，并且供给晶体管14的门接线端。
在运转过程中，增加横跨第二电容器18的电压还增加了应用于晶体管14的门接线端的电压，晶体管14在某个点开始导电。通过导电，晶体管14释放网路12、13的电流，该电流因此不再通过双向可控硅11的门接线端，并且不再能够将其接通。
从该时刻向前，将电力提供至起动器绕组3的路径被中断，并且不再向该绕组提供电力。位于晶体管14的源端上的电阻器15具有为晶体管的操作提供热稳定的用途，但如提及的，可以选择性地省略该电阻器15。
在起动过程中，将电容器13充电至由二极管电桥10整流的电源电压，并且随后电容器13一开始导电，便立即横跨双向可控硅11放电。相反，当双向可控硅在起动结束时被中断时，电容器13不能再放电通过双向可控硅，并且几乎瞬间从电源电压充电。从该时刻向前，累积在电容器13上的电压与电源电压形成对比，防止电流进一步流动通过网路12、13与开关装置或双向可控硅11的门接线端。当电路断开时，几个分支的电流因此极低，并且几乎无功率消耗。
图3的电路可以设置或不设置电容器6，并且设置相应的热敏元件7。
当从电机移除电源时，电容器16与13以几秒的时间常数放电，之后，电路返回至初始状态，并且为另一次起动做好准备。为了使得该放电可再生并且可靠，将高值电阻器，即电阻器21与22，分别与电容器并联设置。
另一电容器28可与开关装置11并联，通过所谓的“突然停止(snubbing)”功能，限制横跨双向可控硅的电压瞬变，其中，电压瞬变可以导致假的通电。电容器18的存在取决于双向可控硅11的类型，但也可不必。有时也可能提供与电容器28串连的低值电阻器。
可以根据温度变化的电阻器25被设计成当温度变化时补偿开关装置11特性的变化。操作如下：当温度升高时，需要触发装置11的门接线端的电流大幅减小；因此，在高温时，即使是在电路断开时从网路12、13出来的小电流也可能变得在不需要的时刻足以接通双向可控硅11。然而，当温度升高时，电阻器25还越来越多地减少其电阻率，并且以越来越大的百分比消耗从网络12、13出来的电流。
以这种方式，进入双向可控硅11的门接线端的电流随着温度升高越来越小，并且总是保持临近临界触发值。通过选择合适的电阻器25的值(并且结合电阻器25与正常电阻器串联)，贯穿工作温度的范围来补偿该电路是可能的。
在实践中已经发现根据本发明的起动电路完全实现了预期的目的和目标，因为其允许避免由于与起动器装置并联的电容器的放电而对在所述起动器装置中提供的开关造成损害。
大体上，连接在起动器装置与电容器之间的热敏元件的存在允许高效地起动电机，并且同时限制从所述电容器出来的放电电流，尽管该放电电流对连接至根据本发明的起动器电路的电机的运转不产生任意可估计的效果。
因此构想的电路容许在所附权利要求的范围之内的许多修改与变化；所有细节可以进一步以其他技术上等同元件的替代。
该申请要求优先权的在意大利专利申请No.MT2011A000200中公开的内容通过引用合并在此。
在任意权利要求中提及的技术特征后面均带有参考标记，已经包括的那些参考标仅用于增加权利要求的可理解性，并且因此，这些参考标记对由这些参考标记作为示例确定的每个元件的解释不具有任意限制效果。

Claims (12)

1.一种电机起动器电路，包括起动器装置(1)与电容器(6)，所述起动器装置(1)适于连接至起动器绕组(3)以及异步电机的稳态绕组(2)以用于起动所述异步电机，所述稳态绕组(2)和所述起动器绕组(3)接着连接至供电线路(4，5)，所述电容器(6)与所述起动器装置(1)并联，其特征在于，
所述起动器电路包括热敏元件(7)，所述热敏元件(7)适于连接于所述电容器(6)的接线端以及所述起动器绕组(3)的接线端之间的共同节点和所述起动器装置(1)的接线端之间，所述热敏元件(7)被配置成当所述起动器装置(1)发生故障时使得所述异步电机继续正确并安全地运转，并且
所述起动器装置(1)包括用于接通和切断开关装置(11)的电路，其中在用于接通和切断所述开关装置(11)的所述电路中，整流器电桥(10)适于通过阻容网络(12，13)将电力提供至所述开关装置(11)的门接线端以接通所述开关装置(11)，从而向所述起动器绕组(3)提供电力以起动所述异步电机，并且其中在用于接通和切断所述开关装置(11)的所述电路中，所述整流器电桥(10)还适于向电容分压器(16，17，18)提供电力，横跨所述电容分压器(16，17，18)产生的电压适于将电力提供至与所述阻容网络(12，13)串联的晶体管(14)，以使所述晶体管(14)接通，所述开关装置(11)由于所述晶体管(14)接通而被切断。
2.一种电机起动器电路，包括起动器装置(1)与电容器(6)，所述起动器装置(1)适于连接至起动器绕组(3)以及异步电机的稳态绕组(2)以用于起动所述异步电机，所述稳态绕组(2)和所述起动器绕组(3)接着连接至供电线路(4，5)，所述电容器(6)与所述起动器装置(1)并联，其特征在于，
所述电机起动器电路包括热敏元件(7)，所述热敏元件(7)适于连接于所述电容器(6)的接线端以及所述起动器绕组(3)的接线端之间的共同节点和所述起动器装置(1)的接线端之间，并且
所述起动器装置(1)包括用于接通和切断开关装置(11)的电路，其中在用于接通和切断所述开关装置(11)的所述电路中，整流器电桥(10)适于通过阻容网络(12，13)将电力提供至所述开关装置(11)的门接线端以接通所述开关装置(11)，从而向所述起动器绕组(3)提供电力以起动所述异步电机，并且其中在用于接通和切断所述开关装置(11)的所述电路中，所述整流器电桥(10)还适于向电容分压器(16，17，18)提供电力，横跨所述电容分压器(16，17，18)产生的电压适于将电力提供至与所述阻容网络(12，13)串联的晶体管(14)，以使所述晶体管(14)接通，所述开关装置(11)由于所述晶体管(14)接通而被切断。
3.根据权利要求1或2所述的起动器电路，其特征在于，所述起动器电路包括从所述起动器装置延伸返回到所述起动器装置的电路；
所述电路通过电源；
所述电路从所述起动器装置延伸，经过所述热敏元件，经过所述起动器绕组，至所述电源的正极侧，并且然后从所述电源的负极侧返回至所述起动器装置。
4.根据权利要求1或2所述的起动器电路，其特征在于，所述电容分压器(16，17，18)包括第一电容器(16)，所述第一电容器(16)连接至二极管(17)，所述二极管(17)接着连接至第二电容器(18)，所述第二电容器(18)与电阻分压器(19，20)并联。
5.根据权利要求1或2所述的起动器电路，其特征在于，所述开关装置(11)为双向可控硅。
6.根据权利要求1或2所述的起动器电路，其特征在于，所述开关装置(11)为可控硅整流器(SCR)。
7.根据权利要求1或2所述的起动器电路，其特征在于，所述晶体管(14)为场效应管(MOSFET)或者双极型晶体管。
8.根据权利要求1或2所述的起动器电路，其特征在于，所述晶体管(14)为场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
9.根据权利要求1或2所述的起动器电路，其特征在于，所述电机起动器电路用于冰箱压缩机。
10.一种用于冰箱压缩机的接线板(30)，其特征在于，所述接线板(30)包括用于根据前述权利要求中的一个或多个所述的起动器电路的容器(32)，所述容器(32)容纳印刷电路(31)，在所述印刷电路(31)上设置所述起动器电路，提供另一容器(33)以容纳所述起动器电路的所述热敏元件(7)，通过金属触点(35，36)提供所述热敏元件(7)与所述印刷电路(31)之间的连接，所述金属触点(35，36)适于在一侧接触所述热敏元件(7)，并且在另一侧上夹紧所述印刷电路(31)以提供与所述印刷电路(31)的焊盘的电接触。
11.一种冰箱，包括：
压缩机；以及
如权1所述的电机起动器电路，其中所述起动器装置被配置用于起动所述压缩机。
12.一种电器，包括：
异步电机，所述异步电机包括起动器绕组和稳态绕组；
起动器装置，所述起动器装置连接至所述起动器绕组和所述稳态绕组以用于起动所述异步电机，其中所述起动器绕组和所述稳态绕组连接至电源线路，
所述电器进一步包括：
电容器，所述电容器与所述起动器装置并联连接；以及
热敏元件，所述热敏元件连接在所述电容器的接线端及所述起动器绕组的接线端之间的共同节点和所述起动器装置的接线端之间，并且所述热敏元件被配置成当所述起动器装置发生故障时使得所述异步电机继续正确并安全地运转，
其中所述起动器装置包括用于接通和切断开关装置(11)的电路，在所述电路中，整流器电桥适于通过阻容网络将电力提供至所述开关装置的门接线端以接通所述开关装置，从而向所述起动器绕组提供电力以起动所述异步电机，并且在所述电路中，所述整流器电桥还适于将电力提供至电容分压器，横跨所述电容分压器产生的电压适于将电力提供至与所述阻容网络串联的晶体管以使所述晶体管接通，所述开关装置由于所述晶体管接通而被切断。
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