AC单相感应电动机、用于操作单相感应电动机的设备和具有这种电动机或设备的压缩机

摘要

本发明提供具有主绕组和辅助绕组的AC单相感应电动机。该电动机包括被安排以短路运转电容器的开关。为了提供可变的运转电容，该电动机进一步包括相对于另一个运转电容器串联地插入的附加的运转电容器，并且该开关短路该电容器的一个。

说明书

技术领域

本发明涉及包括主绕组和辅助绕组的AC单相感应电动机。尤其是，本 发明涉及具有第一连接结构和第二连接结构的感应电动机，第一连接结构用 于在电源的供电相和地之间连接主绕组，第二连接结构用于在电源的供电相 和地之间连接辅助绕组。

背景技术

单相感应电动机具有用于在操作期间激活或者去激活运转电容器的继电 器。

单相电动机是具有主和辅助绕组两者以及鼠笼式转子的旋转电机。最通 常类型的单相电动机是分相、电容器启动、电容器运转和电容器启动电容器 运转。主和辅助绕组两者供电允许单相电机被作为双相电机驱动。

通常，该电动机经由继电器连接到电源，该继电器在操作中激活或者去 激活该运转电容器。

在已知的电动机中，以上提及的第二连接结构包括在供电相和辅助绕组 之间平行延伸的第一和第二路径。这两个路径的第一个包括运转电容器，并 且第二路径可以包括可变电阻，例如，PTC。继电器功能禁止在第二路径中 的电导通，除非在主绕组中的电流超过某个限制，并且第二路径因此仅仅当 电动机吸入比较高的电流的时候导通。

发明内容

本发明的实施例的一个目的是提供一种改进的电动机和用于操作电动机 的设备。

因此，在第一个方面中，本发明提供一种AC单相感应电动机，包括主 绕组、辅助绕组、第一连接结构和第二连接结构，第一连接结构用于在电源 的供电相和地之间连接主绕组，第二连接结构用于在电源的供电相和地之间 连接辅助绕组，第二连接结构包括在供电相和辅助绕组之间平行延伸的第一 和第二路径，其中第一路径包括运转电容器，并且第二路径包括电阻，该电 动机进一步包括被安排以在闭合配置允许在第二路径中导通，和在开启配置 禁止在第二路径中导通的开关，取决于在第一连接结构中的电流，该开关是 在开启和闭合配置之间可移动的，其特征在于：第二连接结构进一步包括在 第二路径中与运转电容器串联的附加的运转电容器，和连接在第一和第二连 接点之间的路径的桥路，第一连接点是在开关和电阻之间，并且第二连接点 是在运转电容器和附加的运转电容器之间。

由于附加的运转电容器和相应的桥路，当开关处于开启配置的时候，该 辅助绕组经由一组两个串联地连接的运转电容器供电。

按照较好地建立的电容器理论，两个串联地连接的电容器提供低于该电 容器的至少一个电容的电容。如果例如每个运转电容器具有4μF的电容量， 然后，两个顺序地连接的电容器的可比较的电容量变为2μF。因此，该电动 机可以取决于由主绕组吸入的电流改变其运转电容，该电流激活和去激活继 电器。

结果是负载相关的效率。高负载导致高电容器值，并且因此适应高效率， 并且低负载导致低电容器值，其然后最佳用于低负载情形，其同样给出高效 率。

当负载是高的时候，该电动机的扭矩同时地提高。当负载是高的时候， 这是有益的。这个功能已经取得专利权，但是，在具有并联连接电容器的版 本中，其需要不同的继电器设计。

“第一连接结构”在此处指的是用于在电源的供电相和地之间连接主绕组 的导体结构。

“第二连接结构”在此处指的是用于在电源的供电相和地之间连接辅助绕 组的导体结构。该结构可以与第一连接结构共享导体，借此某些电子地导电 的单元两者形成第一和第二连接结构的一部分。

“第一和第二路径”在此处指的是形成第二连接结构的一部分的导电的路 径。尤其是，第二路径也可以形成第一连接结构的一部分。提及的第一和第 二路径在供电相和辅助绕组之间平行延伸。即，该辅助绕组可以取决于开关 的配置经由第一和第二路径的一个或者两个供电。该电动机可以另外包括另 外的路径。

“运转电容器”在此处指的是适用于运转该电动机的任何种类的电容器。

“启动电容器”在此处指的是适用于启动该电动机的任何种类的电容器。

“电阻”在此处指的是提供欧姆电阻的部件。按照本发明的电阻尤其是可 以是可变电阻。

“可变电阻”在此处指的是例如取决于流过电阻的电流、电阻的温度而可 以改变的电阻，或者基于时间周期的持续时间而改变的电阻。PTC是可变电 阻的一个例子，因为该电阻通过升高温度增加，但是，也可以选择其他的电 阻。

“开关”在此处指的是提供至少两个配置的任何种类的结构，其中在该配 置的一个中允许在第二路径中导通，并且在另一个配置中禁止。该开关可以 是传统的开关，或者其可以形成为继电器，例如，基于晶体管的继电器的一 部分。因此，提及的“该开关是可活动的”可以包含开关元件相对于接触点较 大的移动，或者其可以包含微小的切换，例如，在CPU等等中。

“桥路”在此处指的是在第一和第二路径之间的导通的连接。如果在第二 路径中该电阻是高的，当开关关闭的时候，该电动机可以经由运转电容器供 电，并且当开关开路的时候，经由与运转电容器串联的附加的运转电容器供 电。

按照本发明，第一连接结构可以形成线圈，该线圈可以基于在第一连接 结构中的电流的导通产生磁场，该线圈被相对于开关安排，使得该配置可以 通过利用磁场改变，使得开关的配置取决于在第一连接结构中的电流。

通过在第二路径中包括线圈，实现更进一步的优点，因为如果开关在附 加的运转电容器充电的瞬间从开路移动到关闭配置，附加的运转电容器从而 可以经由该线圈被放电。在这点上，该开关最好是可以位于在线圈和桥路之 间的第二路径中，以便该开关除了在线圈和辅助绕组之间的电流之外决不影 响其他。

对于以控制方式对附加的运转电容器放电，该电动机可以进一步包括位 于在供电相和开关之间的第二路径中的附加的电阻。在这种情况下，前面提 到的线圈不需要必然地包括在第二路径中，因为从附加的电容器施放的能量 被附加的电阻所吸收。作为线圈或者附加的电阻的备选方案，当开关移动到 闭合配置的时候，第二路径可以包括用于对附加的电容器放电的任何种类的 适宜的电力用户，例如线圈或者传统的电阻器。

该电动机可以进一步包括安排允许在闭合配置在第二路径中导通，和禁 止在开路配置在第二路径中导通的附加的开关，取决于在第一连接结构中的 电流，附加的开关是在开路和闭合配置之间可活动的，和附加的开关位于在 桥路和电阻之间的第二路径中。在这种情况下，该附加的开关在它的开路配 置中可以防止电流通过该电阻，同时允许在第二路径的第一部分中经由桥路 从供电相到第一路径的传导。

第一连接结构可以形成附加的线圈，该附加的线圈可以基于在第一连接 结构中电流的传导产生磁场，附加的线圈被相对于附加的开关安排，使得附 加的开关的配置可以通过利用由附加的线圈产生的磁场改变。

同样为了确保用于对附加的电容器放电的功率消耗，第二路径还可以包 括附加的线圈。

除了两个运转电容器之外，该电动机还可以包括安排在开关的一个和辅 助绕组之间的第二路径中的启动电容器。该启动电容器在启动期间提供增强 的扭矩。在启动期间，即，在PTC温度已经升高之前，经由PTC和启动电容 器的导通提高启动扭矩，并且当它的温度升高的时候，PTC切断电流，以便 提高的启动扭矩终止。

在第二方面中，本发明提供一种用于操作AC单相感应电动机的设备， AC单相感应电动机具有主绕组和辅助绕组。按照第二方面的设备包括：用于 在电源的供电相和地之间连接主绕组的第一连接结构，和用于在电源的供电 相和地之间连接辅助绕组的第二连接结构，第二连接结构包括在供电相和辅 助绕组之间平行延伸的第一和第二路径，其中第一路径包括运转电容器，并 且第二路径包括电阻，该设备进一步包括安排允许在闭合配置时在第二路径 中导通，和禁止在开路配置时在第二路径中导通的开关，取决于在第一连接 结构中的电流，该开关是在开路和闭合配置之间可活动的，其特征在于：第 二连接结构进一步包括在第二路径中与运转电容器串联的附加的运转电容 器，和在第一和第二连接点之间连接该路径的桥路(12)，第一连接点是在开关 和电阻之间，并且第二连接点是在运转电容器和附加的运转电容器之间。

该设备可以进一步包括相对于本发明的第一个方面描述的任何特征。

在制冷系统中，典型的是压缩器的负载取决于例如度量条件，或者取决 于安排在制冷系统中，或者从制冷系统中除去的项目量变化。该负载因此以 不可预见的方式变化。在第三个方面中，本发明提供包括如上所述的电动机 或者设备的压缩器。这种压缩器尤其地可以在制冷系统中使用。

由于该设备和电动机取决于电动机的负载自动地改变电容的能力，包括 这样的设备或者电动机的制冷系统变为能够自动地适应于当前的负载情形。

附图说明

从以下的详细说明和特定的例子中，本发明的进一步的适用范围将变得 显而易见。但是，应该明白，虽然表示本发明的优选实施例，详细的说明和 特定的例子仅仅是通过例子说明给出的，因为从这个详细说明中，对于那些 本领域技术人员来说，在本发明的精神和范围之内各种各样的改变和改进将 变得显而易见。

图1举例说明现有技术电动机的电动机示意图；

图2举例说明按照本发明电动机的电动机示意图；和

图3-8举例说明按照本发明的电动机的各种各样的可供选择的实施例。

具体实施方式

如在图1中举例说明的，传统的电动机包括主绕组1和辅助绕组2。两 个绕组经由导线4连接到AC电源的零线端子3。

主绕组1经由线圈6连接到电源的供电相5。

该辅助绕组2经由第一和第二平行路径连接到供电相5。第一路径包括 与开关9串联的PTC 8。该开关9由线圈6操作，以便当在线圈6中传导足 够地大的电流的时候其关闭。第二路径包括连接在供电相5和辅助绕组2之 间的运转电容器10。

在主绕组1吸入高的电流的启动情形下，在线圈6中产生的磁场变得足 够地强，以关闭开关9，并且取决于其温度，PTC 8因此可以给辅助绕组2提 供能量，从而其以启动模式支持主绕组1。

图2示意地举例说明按照本发明的电动机。在下文中，“线圈连接器”7 通常将涉及在主绕组1和线圈6之间的位置上连接适宜的位置，即，线圈6 是在供电相5和线圈连接器7之间。

该辅助绕组2经由第一和第二平行路径连接到供电相5。第一路径在线 圈连接器7和辅助绕组2之间延伸，其包括与开关9串联的PTC 8。

第一附加的运转电容器11插入在第二路径中，使得该辅助绕组2变为经 由两个串联的运转电容器连接到供电相5。

桥路12在开关9和PTC 8之间的第一路径中的位置和在运转电容器10 和第一附加的运转电容器11之间的第二路径中的位置之间延伸。该桥路12 从而相互连接第一和第二路径。

在操作中，电动机被接通，并且主绕组吸入比较高的电流。高的电流关 闭开关9，并且第一附加的运转电容器11经由桥路12、关闭的开关9和线圈 6被短路。在这种状态下，PTC是冷的，并且其中的电阻因此是比较低的， 例如，在5和25欧姆之间，并且该辅助绕组因此经由PTC由电源驱动。

在运转电容器10和第一附加的运转电容器11两者具有4μF电容的例子 中，该辅助绕组从而经由PTC 8和经由与PTC 8并联的单个4μF电容器供电。

当电动机被启动，并且电流被降低到线圈6不再能保持开关9在闭合配 置的电平的时候，该开关的开路激活第一附加的运转电容器11，并且该辅助 绕组2现在经由两个串联连接的4μF电容器供电，即，按照更好地建立的电 容器理论导致电容变为2μF。

PTC 8经由桥路12还与电容器的一个并联连接。在正常运转模式情形下， PTC仍然将是比较热的，因此提供高的电阻，例如，几千欧姆，并且辅助绕 组2因此大体上仅仅经由两个串联连接的电容器10、11供电。

图3举例说明可与在图2中举例说明的相比较的实施例，但是，包括附 加的电阻结构13，例如，提供电容的、电阻的或者电感的电阻或者其组合， 使得附加的运转电容器11通过利用这个电阻结构以控制方式放电。

在图2和图3中举例说明的PTC 8最好可以是E-PTC以便在运转模式节 能。在传统的PTC中，PTC的热量导致不需要的能量损耗，而在这种情况下， E-PTC的使用将防止热量损耗，因为其断开直到电流切断为止。

图4举例说明具有由附加的线圈15操作的附加的开关14的、对应于在 图2中举例说明的实施例的实施例。该开关14插入在第一路径中，使得当电 动机不再处于启动模式之中的时候，即，当经由主绕组的电流不再足够保持 开关14在闭合配置的时候，PTC 8被断开。开关14，换言之，仅仅与启动模 式有关，并且在进入运转模式之后断开。在这种情况下，该启动精确地对应 于在图2中举例说明的实施例，但是，当启动模式结束，并且电动机通过额 定的速度以运转模式操作的时候，该辅助绕组2仅仅经由两个串联连接的电 容器供电。同样，如果电容器每个具有4μF的电容，以运转模式产生的电容 变为2μF。开关9和相应的线圈6意欲在两个状态之间来回地操作，同时该 电动机操作于运转模式。当操作于运转模式时，每当电动机重重地加载，并 且主绕组1因此吸入高的电流时，但是，没有像启动模式一样高，开关9被 关闭，并且附加的运转电容器11被旁路。

在图4的实施例中，该电动机进一步包括插入在到零线端子3的线路4 中的热敏保护器开关16。

图5举例说明对应于图3的实施例，但是，包括与PTC 8串联插入的启 动电容器17。该启动电容器提高启动扭矩。

图6举例说明对应于图3的实施例，但是，在这种情况下，在图3的实 施例中使用的在运转模式断开PTC 8的附加的开关14和附加的线圈15由通 过单个线圈6操作的双重开关结构18、19替换。

在启动模式中，高的电流关闭两个开关，并且旁路附加的运转电容器11， 并且激活PTC 8，以及其处于运转模式之中，去激活PTC 8，和激活附加的运 转电容器11。另外，第二路径现在在线圈连接器7和辅助绕组2之间延伸， 即，运转电容器10和附加的运转电容器11现在串联连接在线圈连接器7和 辅助绕组2之间。当开关19关闭的时候，附加的运转电容器11以控制方式 经由电阻20放电以防止由于太快放电而造成的损坏。

图7举例说明对应于图6的实施例，但是，在此处第二路径现在在供电 相5和辅助绕组2之间延伸，即，运转电容器10和附加的运转电容器11现 在串联连接在供电相5和辅助绕组2之间。当开关19关闭的时候，附加的运 转电容器11以控制方式经由线圈6放电，并且从而防止开关19的接触点由 于太快放电而造成的损坏。

图8举例说明一种电动机，其中运转电容器10被安排与包括在供电相5 和辅助绕组2之间的线圈6、开关9和第二附加的运转电容器25的路径并联。 在这种情况下，当开关被关闭的时候，即，当主绕组1吸入足够的能量去关 闭开关9的时候，运转电容器10和第二附加的运转电容器的并联耦合产生的 电容对应于两个电容器10、25的总和。