专利名称：一种单相交流电机起动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于单相交流电机起动的电子装置，尤其适用于制冷压缩机电机的起动。
背景技术：
单相电机由于其结构简单、性能优异而且稳定可靠而被广泛使用在工作在较低电压下的许多家用电器中，如电冰箱的压缩机电机、洗衣机电机、电风扇电机等。单相电机一般有二个绕组，一个为主绕组，另一个为起动绕组。起动绕组在电机起动时起作用，而在电机起动后需要实现断开，而主绕组用于实现稳态运行。
目前用于实现断开起动绕组的方法有三种类型一种是俗称的所谓“重锤式起动器”，也叫“电流式起动器”。该装置在主绕组中的电流很高时才使起动绕组电路接通。虽然这是一个非常简单的装置，在电机正常工作期间不消耗任何电力，但问题是，在具有一个永久运行电容器的电机中它是不合适的，因为它必须在主绕组中的电流很高时才接通起动绕组，从电机接通电源到该起动器接通起动绕组这之间有一个延时，而在这个延时期间，这个永久运行电容器已经被充了很多电荷，此时起动器闭合接通就相当于短路了充了电的电容器，后果是很快导致“重锤式起动器”损坏。
第二种是目前用得较多的采用正温度特性的热敏电阻(PTC)元件来实现起动的，这个热敏电阻元件与起动绕组串联连接，在室温下具有很小的电阻。因此在起动期间能允许较大的电流通过；过了一段预定时间后，由于其自身的热效应，其电阻值将变得很大。当电机运行正常时，在该热敏电阻元件上的电压很高，导致其始终保持在热状态，因此将消耗1.5至5瓦或者更高一些的功率，具体数值取决于结构形式及室温高低。这样，在整个电机运行期间由该热敏电阻消耗的功率将使电机的效率下降。这是我们所不希望的。
第三种是采用电子电路或者电子电路+PTC来实现电机起动的。中国专利CN 1024157C、CN 1610241A、CN 1645735A公开了这类方法。这类方法的一个共同特点是都采用可控硅作为开关元件来实现起动绕组的开关的。我们知道，可控硅是一种半导体开关器件，理论上用可控硅作为开关器件是没有问题的，但实际上这种器件抗浪涌和冲击以及抗干扰的能力比较差，其对驱动的要求比较高。现在市面上采用电脑控制的冰箱或者空调绝大多数是采用继电器来控制压缩机开停的，其原因也基于此。中国专利CN 1024157C公开的方法除了采用可控硅控制起动绕组的开关以外，其可控硅的驱动电路也是复杂的，中国专利CN 1610241A、CN 1645735A在其说明中指出了中国专利CN 1024157C存在的不足。中国专利CN 1610241A、CN 1645735A在其公开的方法中也是采用可控硅作为开关器件的，除了可控硅固有的不足外，其触发回路必须正确选择适当参数的电流互感器，才能在电机起动时保证触发双向可控硅，而在电机正常运行时则保证不触发双向可控硅。问题是，不同的电机在上述电流互感器初级串接位置的电流有不同的表现，并不一定都能在电机转子加速转动起来时自动下降到电流互感器次级输出电流不足以触发双向可控硅的程度，因为此时电机起动过程还没有全部完成，电机起动电路中还有较大的起动电流在通过。为了实现其在起动完成后能断开起动绕组的目的，不得不在电机起动电路中串入正温度系数热敏电阻来辅助完成电机的起动过程。虽然目的达到了，但是电路又复杂了，且成本有所增加，其可控硅所固有的不足并没有被改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种低功耗、高可靠性的单相交流感应电机的起动装置。这个起动装置既可以起动不带永久运行电容器的电机，也可起动带永久运行电容器的电机；它还可以用于起动与永久运行电容器、起动电容器或者任何的其他与起动绕组串联的阻抗(包括PTC元件)一起使用的单相感应电机，电机起动以后，起动器自身的功耗几乎可以忽略不计。
本发明的上述目的是由一种用于起动单相交流感应电机的电子电路来实现。上述的电机具有至少一个主绕组和一个起动绕组的定子。可以有一个与上述的起动绕组串联连接的永久运行电容器，也可以有一个与上述的起动绕组串联连接的PTC热敏电阻器。
本发明是这样实现的，所述的起动器(起动装置)包括一个继电器J和该继电器J的驱动电路。驱动电路包括一个与前述的继电器J的线圈并联的用于滤波的电解电容器C1(也可以是普通电容器)、一只整流二极管D和一个具有正温度特性的起延时控制作用和限流作用的PTC热敏电阻器R1。电解电容器C1与继电器J的线圈并联连接后与整流二极管D和热敏电阻器R1串连连接，然后与要起动的电机MT的电源输入端并联连接。继电器J的动触点与起动绕组引出端S连接，常闭静触点与上述的永久运行电容器C的一端连接，常开静触点则与上述的永久运行电容器C的另一端以及电机MT的主绕组引出端M连接(图2)。
本发明装置(起动器)是这样工作的当电机MT接通电源以后，由于继电器J的驱动回路与电机MT的电源输入端并联连接，因此继电器J的驱动回路也同时获得电源，输入的交流电流经过二极管D整流后通过PTC热敏电阻器R1限流再给继电器J的线圈提供直流工作电流。通过选取PTC热敏电阻器R1的合适的初始阻值就可保证电机MT一上电继电器J就动作，起动绕组通电工作。由于热敏电阻器R1的自身特性，当上电一段时间(这个时间可根据需要整定)以后，其阻值开始迅速增大，导致供给继电器J的线圈电流越来越小，直至继电器J释放断开，起动绕组接入永久运行电容器，从而完成电机MT的起动过程。
在本装置中，由于继电器J的线圈的功率较小，因此起延时控制作用和限流作用的PTC热敏电阻器R1的功率就很小，当起动完成以后，维持热敏电阻器R1成高阻状态所需要的电能也就很小了，几乎可以忽略不计。这是本装置的特征之一。
在本装置中，由于使用了继电器作为开关元件，其抗干扰、抗冲击和抗浪涌的能力非常好，可靠性非常高，是半导体开关器件无法比拟的。
在本装置中，由于电路简单，使用的元器件数量很少，因此其可靠性也就高了，而且成本也很低。
附图及
图1为本发明的第1种实施例的电原理图。
图2为本发明的第2种实施例的电原理图。
图3为本发明的第3种实施例的电原理图。
图4为本发明的第4种实施例的电原理图。
图5为本发明的第5种实施例的电原理图。
图6为本发明的第6种实施例的电原理图。
图7为本发明的第7种实施例的电原理图。
图8为本发明的第8种实施例的电原理图。
图9为本发明的第9种实施例的电原理图。
图10为本发明的第10种实施例的电原理图。
具体实施例方式
图1是本发明最经典、最简单的一种实施方式。这种方式是电机MT使用永久运行电容器C且原电机在设计时已经考虑了在起动绕组中串入PTC热敏电阻器R的方案，当前小型制冷装置所使用的高效压缩机就是采用这种方案。使用图1的方案可直接取代原来使用PTC热敏电阻器R作为起动器的方案，采用图1的方案当电机MT上电以后，继电器J的驱动回路也得电，交流电经过整流二极管D半波整流，再经过热敏电阻器R1限流和电解电容器C1滤波，继电器J的线圈获得工作电压从而继电器J触点动作，将PTC热敏电阻器R接入起动绕组中，起动绕组参与工作。当整定的时间到了以后，驱动回路的热敏电阻器R1将变成高阻状态，继电器J失电，其触点动作，从而断开PTC热敏电阻器R而将起动绕组接入永久运行电容器C，这样完成了整个起动过程。
图2是本发明的另一种实施方式。这种方式是电机MT使用永久运行电容器C但电机在设计时已经考虑了在起动绕组中不串入PTC热敏电阻器R而直接接入电源E的方案。由于没有PTC热敏电阻器R，因此继电器J的常开静触点直接与永久运行电容器C的另一端和电机MT的主绕组M端相连。图2的工作原理与图1相同。
图3是本发明的另一种实施方式。这种方式是电机MT不使用永久运行电容器C且原电机在设计时已经考虑了在起动绕组中串入PTC热敏电阻器R的方案。这是一个传统的方案，目前小型制冷设备(例如冰箱、冷柜)所使用的压缩机绝大部分都使用这种方案。使用图3的方案可直接替代这种方案。由于没有永久运行电容器C，因此图中继电器J可使用一组常开型继电器，其一个触点与电机MT的起动绕组S端连接，另一个触点与PTC热敏电阻器R的一端连接，PTC热敏电阻器R的另一端与电机MT的主绕组M端连接。图3的工作原理与图1相同。
图4是本发明最简洁的一种实施方式。这种方式是电机MT不使用永久运行电容器C且原电机在设计时已经考虑了在起动绕组中不串入PTC热敏电阻器R而直接接入电源E的方案。与图3相同，图中继电器J可使用一组常开型继电器，其一个触点与电机MT的起动绕组S端连接，另一个触点与电机MT的主绕组M连接。这是一个成本最低的方案。图4的工作原理与图1相同。
图5是本发明的另一种实施方式。这种方式与图1的方式基本相同，只是继电器J驱动回路的电流由半波整流改为全波整流，除了电路连接方式局部不同外，其工作原理相同。
图6是本发明的另一种实施方式。这种方式与图2的方式基本相同，只是继电器J驱动回路的电流由半波整流改为全波整流，除了电路连接方式局部不同外，其工作原理相同。
图7是本发明的另一种实施方式。这种方式与图3的方式基本相同，只是继电器J驱动回路的电流由半波整流改为全波整流，除了电路连接方式局部不同外，其工作原理相同。
图8是本发明的另一种实施方式。这种方式与图4的方式基本相同，只是继电器J驱动回路的电流由半波整流改为全波整流，除了电路连接方式局部不同外，其工作原理相同。
在图1的电路中，三个虚线框串联构成的回路，其位置顺序可任意组合而并不影响其实现的功能。图2、图3、图4也是如此。
在图5的电路中，两个虚线框串联构成的回路，其位置顺序可任意组合而并不影响其实现的功能。图6、图7、图8也是如此。
在图9和图10的电路中，将热敏电阻器R1移至桥式整流电路的输入端，同样不影响其实现的功能。其工作原理与图5相同。
权利要求
1.一种用于单相交流电机的起动器，这里所述电机中具有至少一个主绕组和一个起动绕组构成的定子，在主绕组、起动绕组引出端间可以连接有永久运行电容器C，上述的起动器其特征包括一个与所述起动绕组连接的继电器J和该继电器J的驱动电路，该驱动电路包括一个具有正温度特性的起延时控制作用和限流作用的PTC热敏电阻器R1。
2.根据权利要求1所述的起动器，其特征在于所述的继电器J的动触点与起动绕组引出端S连接，常闭静触点与上述的永久运行电容器C的一端连接，常开静触点则与起动热敏电阻器R的一端连接，而起动热敏电阻器R的另一端与永久运行电容器C的另一端以及电机的主绕组引出端M连接。
3.根据权利要求1所述的起动器，其特征在于所述的继电器J的动触点与起动绕组引出端S连接，常闭静触点与上述的永久运行电容器C的一端连接，常开静触点则与上述的永久运行电容器C的另一端以及电机的主绕组引出端M连接。
4.根据权利要求1所述的起动器，其特征在于所述的继电器J的一个触点与起动绕组引出端S连接，而另一个触点与起动热敏电阻器R的一端连接，起动热敏电阻器R的另一端与电机的主绕组引出端M连接。
5.根据权利要求1所述的起动器，其特征在于所述的继电器J的一个触点与起动绕组引出端S连接，而另一个触点与电机的主绕组引出端M连接。
6.根据权利要求1所述的起动器，其特征在于所述的继电器J的驱动电路还包括一只整流二极管D和一只(电解)电容器C1，其中(电解)电容器C1与继电器J的线圈并联连接然后与整流二极管D、PTC热敏电阻器R1串联连接，上述元件构成的电气回路与电机的电源E输入端并联连接。
7.根据权利要求1和权利要求6所述的起动器，其特征在于所述的继电器J的驱动电路中(电解)电容器C1与继电器J的线圈并联连接然后与整流二极管D、PTC热敏电阻器R1串联连接的顺序不受限制，可任意排列组合。
8.根据权利要求1所述的起动器，其特征在于所述的继电器J的驱动电路还包括四只整流二极管D1～D4和一只(电解)电容器C1，其中四只整流二极管D1～D4构成桥式整流电路，(电解)电容器C1与继电器J的线圈并联连接然后与PTC热敏电阻器R1串联连接再接入桥式整流电路的输出回路，上述整流电路的输入端与电机的电源E输入端并联连接。
9.根据权利要求1和权利要求8所述的起动器，其特征在于所述的继电器J的驱动电路中(电解)电容器C1与继电器J的线圈并联连接然后与PTC热敏电阻器R1串联连接的顺序不受限制，可任意排列组合。
10.根据权利要求1和权利要求8所述的起动器，所述的继电器J的驱动电路还包括四只整流二极管D1～D4和一只(电解)电容器C1，其特征在于其中四只整流二极管D1～D4构成桥式整流电路，(电解)电容器C1与继电器J的线圈并联连接然后接入桥式整流电路的输出回路并且上述桥式整流电路的输入端与PTC热敏电阻器R1串联连接后再与电机的电源E输入端并联连接。
全文摘要
一种用于单相交流电机的起动器，包括一个与起动绕组串连连接的继电器J，一个整流电路，一个电解电容器C1，一个具有正温度特性的起延时控制作用和限流作用的PTC热敏电阻器R1。其中电解电容器C1与继电器J的线圈并联连接然后与PTC热敏电阻器R1串联连接再接入整流电路的输出回路。上述元件构成的电气回路与电机的电源E输入端并联连接。本发明通过一个小功率的热敏电阻器R1去控制继电器J的动作来实现单相交流电机的起动绕组的接入和断开。其自身的功耗非常小，因而电机的效率相比较采用传统的PTC起动器有所提高，且电路简洁、稳定可靠，适应范围广。
文档编号H02P1/26GK1761145SQ20051002922
公开日2006年4月19日 申请日期2005年8月31日 优先权日2005年8月31日
发明者谭琦 申请人:谭琦