專利名稱：電動機和用于電動機的繼電器的制作方法
技術領域：
本發明涉及電動機和用于電動機的繼電器。尤其是，本發明涉及具有用于控制電容器功能的繼電器的感應電動機。
背景技術：
單相電動機是具有主繞組、輔助繞組和鼠籠式轉子的旋轉電機。最通用類型的單相電動機是分相、電容式啟動、電容器運轉式和電容式啟動/電容器運轉式。提供主和輔助繞組兩者使得單相電機能夠作為雙相電機驅動。在已知的電動機中，繼電器功能基于某些操作條件激活或者去激活到繞組之一的電流。繼電器使用開關，由于在切換期間衍生的電弧，該開關隨著時間的過去惡化。在通過結合若干并聯開關提高電動機壽命的嘗試中，所期望的是壽命隨并聯開關的數目而增加。但是，由于永遠不可能同時地打開上述獨立的開關，所以最后打開的開關在其打開的一瞬間將始終承載滿負荷。如果這個“最后的”開關始終是相同的開關，由于這個“最后的”開關的惡化，用戶將在壽命方面沒有獲得增加，從而確定壽命。在RU 2110102中，所公開的電路對瞬間放電進行熄滅，用于保護開關。但是，該解決方案涉及與二極管串聯的電容器。這個電容器因為各種各樣的原因可能是不需要的。
發明內容
本發明的一個目的是提供電動機和繼電器，例如，用于感應電容式電動機，該繼電器降低開關的惡化。因此，在第一個方面中，本發明提供一種電力驅動的電動機，包括主繞組、輔助繞組和用于通過在第一和第二連接器之間斷開或者連接導通經由輔助繞組控制電流的繼電器，繼電器包括在連接器之間并聯連接的至少第一和第二開關，以分別地控制在連接器之間電流的導通，其中開關的至少一個是允許在僅僅一個方向在連接器之間導通的單向開關。因此，一旦AC信號反轉，在該開關打開期間可能在單向開關上出現的電弧將消滅，并且經由單向開關導通因此變為不可能。有時,開關隨著AC信號在僅僅雙向開關傳導電流的方向打開,并且電弧因此將在雙向開關上燒灼。有時，開關隨著AC信號在兩個開關傳導電流的方向打開,并且電弧因此將在最后打開的開關上燒灼。假若始終首先打開雙向開關，所期望的是平均地在AC信號的百分之二十五的時間周期中可能近似地出現電弧燒灼。同時，不管AC信號的方向，該雙向開關確保AC信號可以在兩個連接器之間導通。因此，本發明能夠以這樣的方式使用兩個并聯耦接開關S卩，由于灼燒的磨損分布在兩個開關之間。因此，可以提高繼電器以及從而電動機的期望的壽命。該措詞“單向”導通描述電流只能經由該開關的一個、在一個方向、例如，從第一連接器到第二連接器導通的情形。這個特征典型地將由與開關串聯的二極管提供。在此處，能夠僅僅在一個方向導通的開關稱為“單向”開關。該措詞“雙向”導通描述以常規開關能夠在第一和第二連接器之間雙向傳導電流的情形。在此處，能夠在雙向導通的開關稱為“雙向”開關。在操作中，該繼電器可以只是經由輔助繞組連接或者斷開電流。該輔助繞組可以與PTC串聯和與電容器并聯連接，使得PTC在啟動情形下旁路電容器。在這個實施例中，PTC可以與繼電器串聯，使得繼電器在PTC的高電阻狀態期間，SP，當PTC是熱的時候，防止在PTC中的功率消耗。
該繼電器實際的切換可以通過將所有開關同時地移動到打開狀態，或者通過將所有開關同時地移動到閉合狀態實現。即使嘗試同時移動，如已經描述的，一個開關始終比另一個稍后，在下文中，為了由所有開關提供同時切換動作的目的，對于開關接近同時移動的情形，我們使用措詞“同時”。該措詞“連續的”切換用于開關被移動來在其他的開關之前通過開關之一有意地獲得開關動作的情形。在操作期間，人們可以嘗試同時地移動兩個開關從它們可以傳導電流的閉合狀態到它們中斷電流的打開狀態。在實踐中，由于小的容限等等，這是不可能的。在實踐中，因此，該開關的一個變為“最后”打開的開關，并且因此可能出現兩個不同的情形a)在打開開關的時候，如果二極管的方向阻止電流通過第一開關，可能在第二開關上建立電弧，在50Hz AC信號的情況下，當電流翻轉，S卩，平均5毫秒(ms)以后的時候，第一開關可能已經打開足夠地寬以防止在第一開關上的電弧。在這種情況下，僅僅第二開關受到電弧的影響。b)在打開開關的時候，如果二極管的方向允許電流通過第一開關，可能在第一開關上建立電弧。但是，在50Hz AC信號的情況下，當AC信號翻轉，即，平均5ms以后的時候，二極管防止通過第一開關進一步導通，并且電弧被消滅。此時，第二開關可能已經足夠地打開以防止在部分打開的第二開關上導通和形成電弧。因此，在第一開關上的耗損降低為平均 5ms。因此，按照本發明的繼電器降低在開關上的耗損，并且在兩個開關之間分配耗損，借此有關繼電器壽命耗損的影響變得顯著地較小。該電力驅動的電動機例如可以是包括主繞組和輔助繞組的AC單相感應電動機。在上述的電動機中，電容器可以安排在用于供電的兩個連接器之間與輔助繞組串聯，使得在主和輔助繞組中的AC信號之間建立相移。在這種情況下，該繼電器可以安排允許或者防止經由PTC導通，并且因此防止在PTC中功率損耗。取決于該電動機所述電容器可以是運轉電容器或者啟動電容器，并且期望的相移由電容器引進。該繼電器例如可以是電流繼電器，其中開關從閉合到打開狀態的移動由在電動機的繞組的一個中的電流確定。也可以使用其他的開關激活結構，例如用于基于在主或者輔助繞組中的電壓移動開關。在一個實施例中，第一和第二開關兩者是單向開關。以這種方法，該開關的一個在一個方向導通，例如，從第一到第二連接器，并且另一個開關在從第二連接器到第一連接器的相反方向上導通。在這種情況下，一旦AC信號改變方向，在兩個開關的任何一個中產生的電弧將消滅。如果在繼電器中的所有開關是單向開關，哪個開關首先被打開或閉合是的沒關系，因為在每個開關上燒灼的電弧的平均持續時間僅僅是AC信號的時間周期的四分之一大小。即，在50Hz的情況下，大約5ms和平均地，并且一個開關僅僅每隔一個時間形成電弧，該繼電器切斷。 如果兩個開關防止雙向導通，處于繼電器接通的正常狀態之中，典型地適合于這個目的的二極管將使用一定量的電能。典型地，在二極管上的壓降是在O. 7和I伏之間。由于這個不希望的損失，提供第三開關可能是有益的，第三開關與第一和第二開關并聯連接。在那種情況下，第三開關應是常規開關，經由其允許在連接器之間雙向導通，并且因此其提供沒有較大壓降(其必定是在二極管上預期的)的導通。該電動機可以進一步包括開關激活結構，其可以控制所有開關從閉合狀態到打開狀態的移動。如果該繼電器包括雙向開關，該繼電器將適用于在打開單向開關之前打開任何雙向開關。因此，該開關激活結構可以提供精密的連續的切換。該開關激活結構可以通過具有一個桿的電流繼電器實現，該桿通過由經由線圈的電流所引起的磁場移動，該線圈產生磁場。具有提及的開關激活結構的操作可以基于以下來描述是否a)繼電器僅僅包含防止雙向導通的一個開關，和允許雙向導通的一個開關，或者是否b)繼電器包含防止雙向導通、但是允許在相反的方向導通的兩個開關，和允許雙向導通的一個開關。增加a)當首先打開雙向開關，并且由于AC信號的方向單向開關不能傳導電流的時候，將在雙向開關上形成電弧。另一方面，當首先打開雙向開關，并且單向開關能夠傳導電流的時候，一旦后者打開，該單向開關將從雙向開關接管導通。當單向開關在雙向開關之后順序地打開的時候，可能在單向開關上啟動電弧燒灼，但是，一旦AC信號翻轉其方向，在單向開關中防止導通，并且消滅電弧。增加b)當首先打開兩個雙向開關，并且兩個單向開關的至少一個能夠傳導電流的時候，并且一旦后者打開，這個單向開關因此將從雙向開關接管導通。當單向開關在雙向開關之后順序地打開的時候，可能在能夠在AC信號的當前方向導通的那個上啟動電弧燒灼，但是，一旦AC信號翻轉其方向，在單向開關中防止導通，并且消滅電弧。在第二個方面中，本發明提供一種用于電動機的繼電器，該繼電器包括至少第一開關、第二開關和第一二極管，第一和第二開關在兩個連接器之間并聯連接，并且第一二極管與第一開關在連接器之間串聯連接。第二二極管可以以這樣的方式安排在連接器之間與第二開關串聯S卩，第一二極管提供在從第一連接器到第二連接器的第一方向導電，并且第二二極管提供在從第二連接器到第一連接器的相反的方向導電。第三開關可以在連接器之間與其他的開關并聯連接，并且開關激活結構被提供用于所有開關的順序操作，使得雙向開關在其他的開關之前被打開。在第三個方面中，本發明提供一種操作AC單相感應電動機的方法，AC單相感應電動機包括主繞組、輔助繞組和繼電器，所述繞組被安排并聯在第一和第二連接器之間，第一和第二連接器用于將電動機連接到電源，和該繼電器被安排經由該繞組的一個控制電流的激活和去激活，該方 法其特征在于該繼電器提供有至少第一開關、第二開關和第一二極管，這里第一和第二開關在連接器的一個和輔助繞組之間并聯連接，并且第一二極管在連接器之間與第一開關串聯連接。運轉電容器可以被插入，并且在這種情況下，該繼電器可以安排例如與PTC串聯，使得當繼電器斷開的時候，消除在PTC中的功率損耗。
從以下的詳細說明和特定的例子中，本發明的進一步的適用范圍將變得顯而易見。但是，應該明白，雖然表示本發明的實施例，詳細的說明和特定的例子僅僅是通過例子說明給出的，因為從這個詳細說明中，對于那些本領域技術人員來說，在本發明的精神和范圍之內各種各樣的改變和改進將變得顯而易見。圖I和圖2舉例說明按照本發明的電動機；圖3-5舉例說明按照本發明的繼電器的不同的實施例；和
圖6-7舉例說明該電動機的可供選擇的實施例。
具體實施例方式如圖I所示，按照本發明的電動機I包括繼電器3，其安排在第一和第二連接器4、5之間斷開或者連接電流。該繼電器包括在連接器4、5之間并聯連接的至少第一和第二開關6、7。與開關6的一個并聯插入二極管8，使得這個開關變為單向開關。在其閉合狀態下，這個開關僅僅允許在一個方向導通。另外，該電動機可以包括在此處沒有舉例說明的許多其他的部件，例如，轉子等
坐寸ο該舉例說明的電動機是具有主繞組9和輔助繞組10的AC單相感應電動機。該繞組被安排并聯在第一和第二電源連接器11、12之間，第一和第二電源連接器11、12用于將電動機連接到電源。該繼電器3被安排在兩個電源連接器11、12之間與輔助繞組10串聯，并因此影響穿過輔助繞組10的電流。如圖2所示，該電動機可以包括電容器2和繼電器3，用于通過斷開或者連接在第一和第二連接器4、5之間的導通來控制PTC的功能。該繼電器包括在連接器4、5之間并聯連接的至少第一和第二開關6、7。與開關6的一個串聯插入二極管8，使得這個開關變為單向開關。在其閉合狀態下，這個開關僅僅允許在一個方向導通。同樣，該舉例說明的電動機是具有主繞組9和輔助繞組10的AC單相感應電動機。該繞組被安排并聯在第一和第二電源連接器11、12之間，第一和第二電源連接器11、12用于將電動機連接到電源。該電容器2被安排在兩個電源連接器11、12之間與輔助繞組10串聯，并因此，在該繞組中提供在AC信號之間的相移。該繼電器3控制PTC的激活和去激活。該開關激活結構13(在圖I和圖2中的兩個)控制該開關兩者的聯合的打開和閉合。在圖I中，僅僅所述開關的一個是單向開關，并且另一個是雙向開關。在這種情況下，該激活結構13始終適合于首先打開雙向開關。在圖2中，兩個開關是單向開關，并且該激活結構13可以首先打開兩個開關的任何一個，或者它們甚至可以被同時地打開。
圖2舉例說明具有使兩個開關單向切換的附加的二極管14的電動機的實施例。該附加的二極管14相對于二極管8反向，使得當它們兩個都閉合的時候，允許經由兩個開關在相反的方向在連接器之間導電。在這個實施例中，該開關激活結構13可以適合于兩個開關6、7的同時或者順序操作，哪個開關首先打開沒關系。也在圖2中舉例說明的PTC用來在相位和輔助繞組10之間提供可變電阻。圖3-5舉例說明三個不同的繼電器15、16、17，例如，用于電動機，諸如單相感應電動機。在圖3中，該繼電器15包括兩個開關18、19和一個二極管20。兩個開關18、19在第一連接器21和第二連接器22之間并聯連接。在電動機中該連接器的相對位置在圖I和2中以數字4和5舉例說明。該二極管20在兩個連接器21、22之間與第一開關18串聯連接。在圖4中，該繼電器包括附加的二極管23，借此兩個開關18、19變為單向開關。在圖5中，該繼電器包括與第一和第二開關18、19并聯連接的第三開關24。第三開關是當開關處于閉合狀態的時候允許在連接器之間以雙向導通的雙向開關。在這個實施例中，該開關激活結構25將被安排來在打開其他的開關18、19的任何一個之前打開第三開關24。在圖I或者圖2中的電動機可以包括如在圖5中舉例說明的繼電器17，即，具有是 雙向開關的附加的第三開關。圖6和7舉例說明包括附加的電容器26的可供選擇的電動機。在這個實施例中，當繼電器閉合的時候，該電容器2經由繼電器的激活線圈27旁路。以這種方法，該電容器2和26的組合電容取決于繼電器的狀態改變。該產生的電容量從兩個串聯的電容器傳統的計算中得出。
權利要求
1.一種電カ驅動的電動機(I)，包括主繞組(9)、輔助繞組(10)、和繼電器(3)，用于通過在第一和第二連接器(4，5)之間斷開或者連接導通控制穿過輔助繞組(10)的電流，繼電器(3)至少包括在連接器(4，5)之間并聯連接的第一和第二開關(6，7)，其中開關的至少ー個(6)是單向開關，在閉合狀態允許在連接器(4，5)之間僅僅在ー個方向導通，并且其中當處于閉合狀態的時候另ー個開關(7)允許在相反的方向導通。
2.根據權利要求I的電動機，進ー步包括電容器(2)，其中繼電器(3)被安排來影響電容器⑵的功能。
3.根據權利要求I的電動機，其中兩個開關(6，7)是允許在相反的方向在連接器(4，5)之間的導通的單向開關。
4.根據權利要求3的電動機，包括與第一和第二開關(6，7)并聯連接的第三開關(24)，第三開關(24)是當處于閉合狀態的時候允許在兩個方向在連接器(4，5)之間的導通的雙向開關。
5.根據權利要求I的電動機，進ー步包括適用于控制有關所有開關(6，7，24)的組合開關動作的開關激活結構(13)，借此雙向開關(7，24)首先操作。
6.一種用于電動機的繼電器，繼電器至少包括第一開關(18)、第二開關(19)和第一ニ極管(20)，第一和第二開關(18，19)是并聯連接在兩個連接器(21，22)之間，并且第一ニ極管(20)是與第一開關(18)串聯連接在連接器(21，22)之間。
7.根據權利要求6的繼電器，包括安排在連接器(21，22)之間與第二開關(19)串聯的第二ニ極管(23)，第一ニ極管(20)在從第一連接器(22)到第二連接器(21)的第一方向提供導通，并且第二ニ極管(23)在從第二連接器(21)到第一連接器(22)的相反的方向提供導通。
8.根據權利要求7的繼電器，包括在連接器(21，22)之間與其他的開關(18，19)并聯連接的第三開關(24)。
9.根據權利要求6的繼電器，進ー步包括適用于控制有關所有開關(18，19，24)的組合開關動作的開關激活結構(25)，借此雙向開關(24)首先操作。
10.ー種操作AC單相感應電動機的方法，AC單相感應電動機包括主繞組(9)、輔助繞組(10)和繼電器(3)，繞組被安排并聯在第一和第二電源連接器(11，12)之間，第一和第二電源連接器用于將電動機連接到電源，并且繼電器⑶被安排來控制輔助繞組(10)的激活和去激活，該方法的特征在于繼電器(3)提供有至少第一開關(6)、第二開關(7)和第一ニ極管(8)，其中第一和第二開關(6，7)并聯連接在連接器(11，12)的一個和輔助繞組(10)之間，并且第一ニ極管(8)與第一開關￠)串聯連接在連接器(11，12)之間。
11.根據權利要求10的方法，其中至少ー個電容器(2，26)被安排與輔助繞組(10)串聯在兩個電源連接器(11，12)之間，以在繞組(9，10)中在AC信號之間提供相移。
12.根據權利要求11的方法，其中繼電器被安排使得至少ー個電容器(2，26)的結果電容依賴于繼電器的狀態變化。
全文摘要
本發明提供具有PTC的電動機，和用于控制PTC功能的繼電器。該繼電器包括在連接器之間并聯連接的第一和第二開關，并且該開關的至少一個是允許僅僅在一個方向導通的單向開關。由于單向導通，每當電流的方向反轉時，防止在單向開關上的電弧。因此，達到提高壽命。
文檔編號H02P1/42GK102640064SQ201080051772
公開日2012年8月15日 申請日期2010年10月21日 優先權日2009年10月22日
發明者N.C.韋勞赫 申請人:思科普有限責任公司