专利名称：组合的启动和运行电容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种组合的启动和运行电容器。
背景技术：
电容器通常用于启动电机和运行电机。现有的用于启动电机的电容器设计成具有3个铝箔，其中的一个是未绝缘的。在 下面，未绝缘的箔是指导体箔。3个箔中的两个具有氧化铝层，氧化铝层提供类似半导体的 属性。在下面，这两个箔是指电容器箔。箔通常卷绕并装罐在含有电解液的外壳内。导体箔自由漂浮在带电电容器箔之间的电解液中，并且该导体箔遵循电解液的电 势梯度。氧化铝对于从电解液到铝的方向上的导电具有整流能力。因此最大的电压降存在 于电容器箔的阻塞的那一个上。该阻塞电容器箔由施加到电容器的交流电压的方向限定。在使用中，以已接AC电源的频率，电解液在电容器箔之间按照交替方向传导电 流。这加热了电容器，最坏情况下破坏了电容器。因此，大部分电容器包含熔丝或保险元件， 其对电容器的过热作出反应。在设计作为运行电容器的电容器中，这些箔通常不会浸没在电解液中。在这种公 知的电容器中，这些箔浸没在外壳中的散热油中，外壳设计成在特定方向变形。在加热电容 器箔时，油吸收热量从而膨胀。由于外壳的大部分体积充满了油，因此油的膨胀导致外壳的 变形，一个或多个至电容器箔的电连接断开。
发明内容
本发明的一个目的是提供用于启动和运行电机的电容器。还有一个目的是在出错 时提高至电容器的电源安全性断开。第一方面，本发明提供一种组合的启动和运行电容器，其包含形成闭合腔的外壳、 浸没在腔内电解液中的启动电容器、封闭在腔内与电解液分开的运行电容器、以及适于根 据外壳中的电容器的状况来断开至启动电容器和至运行电容器的导电性的熔丝元件。由于熔丝元件断开了至两个电容器的电连接(两个电容器组合，这两个电容器与 共有的熔丝元件一起装在壳中)，因此操作安全(特别是关于启动电容器)得到提高，例如 在电容器的箔出故障时。组合电容器可以特别包括-从腔外部可接近的端子结构，该端子结构包含第一、第二以及第三电分离端子；-从第一端子到运行电容器的第一电桥，从第二端子到启动电容器的第二电桥，以 及从第三端子到两个电容器的第三电桥，其中，熔丝元件适于断开从第三端子到两个电容 器的导电性。由于熔丝元件断开单个端子与两个电容器之间的导电性，因此该结构变得非常简 单，并且进一步增加了正确断开的安全性。
熔丝元件可以适于例如根据电解液的温度断开导电性。以这种方式，电解液用作温度传感器，并且由于电解液的导热性好(例如与填充电容器中的空间的空气相比)，因此 该熔丝元件可以根据启动电容器中升高的温度更加迅速地被触发。电容器之一，在此指的是外部电容器，可以布置围绕另一个电容器(在此指的是 内部电容器)。如果该外部电容器包含卷绕的柔性箔，那么这些箔会卷绕在该内部电容器周 围。如果这些电容器互相卷绕，由电容器之一中的故障产生的热量将消散到另一个电 容器中并帮助触发熔丝元件的热量的总加热。因此，该熔丝元件基于两个电容器的联合加 热可以更容易被触发，并且电解液不仅可以用于传导电流，而且还可以用于传导触发熔丝 元件的热能。两个电容器之一能够装在腔内的内壳中，从而使得该内壳将运行电容器与电解液 分开。该内壳例如可以将运行电容器封装在外壳中，或者其可以封装启动电容器和电解液。通过选择运行电容器为内部电容器并且因此通过将内壳布置围绕运行电容器，运 行电容器中产生的热量将不得不通过内壳消散。以这种方式，来自运行电容器的热量帮助 加热电解液，安全性因此得到提高，因为熔丝元件由此对两个电容器产生的热量作出反应。 实际上，只根据运行电容器的过多加热来触发热敏熔丝元件通常是困难的。根据本发明，运 行电容器的过多加热至少部分分配给电解液。当启动电容器被启动时，电解液的预加热导 致电解液中温度的快速增加，热敏熔丝元件因此被触发。内壳由外壳保护免受外部影响。因此内壳可以使用比外壳软或更脆的材料。例 如，内壳可以由箔材料的柔性包构成，例如金属箔材料或聚合物箔材料，例如金属化塑料箔 等。这种内壳，除了机械强度小于通常由更加坚硬的材料形成的外壳外，还以快速而高效的 方式从运行电容器向电解液传导热量。由于这两个电容器之一装在另一个电容器内，可以根据隔离两个电容器的需要来 决定电绝缘该内部电容器的需要，并且可以不必考虑将内部电容器与使用者隔离的需要。 因此，将一个电容器布置在另一个电容器内可以使内部电容器的电绝缘更经济。另外，薄壁壳，例如箔壳，可以允许适应运行和启动电容器的尺寸和形状，从而使 得电容器可以布置成互相很靠近。通过减少将运行电容器的热量消散在电解液中所花费的 时间，两个电容器之间的短距离增加了安全性。特别的，内壳可以由箔厚度小于Imm的箔构 成。熔丝元件可以至少部分与电解液分开，其可以使得熔丝元件更换更简单并且熔丝 元件功能控制更容易。这样，电容器可以包含布置成从电解液向熔丝元件导热的热导体。该 热导体可以包含由金属制成的线或类似固体元件，或者该内壳形成部分热导体。该熔丝元 件可以例如直接固定到内壳的外部表面。为了增加从运行电容器到电解液的热传导以及增加从电解液到熔丝元件的热传 导(如果内壳形成部分上述热传导体的话)，该内壳可以由热导率比外壳高的材料构成。在一个实施方式中，第三电桥比其它电桥的热导率高。第三电桥例如可以由更高 导热率的材料形成，或者它可以具有表现出更高导热率的尺寸。第三桥能连接在熔丝元件 和两个电容器之间从而进一步增加从电容器到熔丝元件的热传导，并且在一个或两个电容 器产生过多热量的情况下，该第三电桥因此可以进一步增加安全性和加快断开。
在一个实施方式中，该第三桥至少部分环绕该熔丝元件，由此熔丝元件的冷却 (例如通过穿过组合的启动和运行电容器的空气流)可以被减小或阻止。如果连接到两个 电容器上的该第三桥环绕熔丝元件，该熔丝元件不仅受保护避免冷却，而且还可以进一步 受到通过第三桥从电容器传导的热量的影响。该熔丝元件可以包含各种熔丝结构。这种结构在本领域是公知的，并且可以包含 各种碟形弹簧结构等。在一个实施方式中，这种热敏熔丝元件包含形成机械连接的焊接点 和提供分离该机械连接的作用力的弹簧。过多的热量将熔化焊接点并且该弹簧将断开电连 接。在一个实施方式中，该熔丝元件包含外壳或内壳的可变形部分。该可变形部分可 以布置成使得电解液中升高的温度以及随后的热膨胀使外壳或内壳以电导体断开的方式 变形，例如通过导电元件的裂开或断开。例如，外壳可以包含起皱或波形的壁部分，其更容 易在电解液膨胀时变形。外壳可以例如具有适于轴向膨胀的管状壁，熔丝元件可以包含导 电线，该导电线附接成使得其受到外壳变形的影响并且例如使得其破裂。至少启动电容器并且有可能还有运行电容器可以包含至少部分未绝缘的导电材料导体箔，以及至少两个分离的电容器箔，每个电容器箔都包含第一层导电材料和第二层 具有半导体属性的材料。电容器箔布置成能使电流通过导体箔从电容器箔之一的第一层传 导到另一个电容器箔的第二层。在该实施方式中，电流可以通过电路直接从电容器箔之一 的第一层传导到导体箔，从而电路绕过从那个电容器箔的第一层通过那个电容器箔的第二 层和通过电解液到导体箔的导电路径。换句话说，从第一层之一到相对电容器箔的第二层 的电荷通过该电路至少部分被旁通，从而在电解液和第二层之一中留下较少的热量。该电 路优选可以阻止从导体箔到电容器箔的第一层的相反方向上的传导。导体箔和电容器箔可以堆叠以形成层叠体，该层叠体具有由导体箔形成的层和由 两个或多个电容器箔形成的层。特别的，该层叠体可以卷起以形成布置在外壳中的卷。第二方面，本发明提供一种电断开组合的运行和启动电容器的方法，该方法包 含提供形成闭合腔的外壳，在该腔中提供浸没在电解液中的启动电容器，在该腔中提供与该电解液分开的运行电容器；提供热触发的熔丝元件，其适于根据该电解液的温度断开至两个电容器的导电。附图简要说明在下面，将参考附图进一步详细地描述本发明的实施方式，其中
图1示出依据本发明的组合的启动和运行电容器的截面；图2以透视图示出所述截面；图3示出本发明的可选实施方式；图4示出组合电容器和AC电机的电路图；以及图5示出熔丝元件装成与电解液分开的实施方式。
具体实施例方式图1示出组合的启动和运行电容器1，其包含外壳2，外壳2包含运行电容器结构3和启动电容器结构4。该启动电容器结构4浸没在电解液中。该启动电容器结构4卷曲 围绕该运行电容器结构3的外表面，从而使得在该运行电容器结构3中产生的热量通过电 解液消散，该启动电容器结构浸没在该电解液中。外壳还包含位于电源和AC电机之间的一组用于连接启动电容器结构3的连接器 5、6和位于电源和AC电机之间的一组用于连接运行电容器结构4的连接器7、6。连接器6 是两个电容器的共同连接器，熔丝元件(未示出)布置成断开该连接器和电容器之间的导 电性。在可选实施方式中，熔丝元件断开其它两个连接器5、7的一个或两个与各自的一个 电容器结构之间的导电性。熔丝元件未示出但是其可以包含已经提到的结构，该结构包括焊接点和用于分开 焊接点的弹簧。在一个实施方式中，外壳的周围外壁8有利于外壳按照箭头9示出的轴向方向变 形，并且该变形打断一个或多个连接器5、6、7和各自的电容器结构之间的导电性。图2以透视图示出图1中的截面。在该视图中，内壳10变得更容易识别。该内壳 封闭内部电容器结构(在这种情况下是运行电容器)。在其它实施方式中，内壳可以封闭外 部电容器结构。在这种情况下，内壳的外形可以是超环面的(toresoidal)，或者环形的，或 者具有由3D图形限定的形状，该3D图形通过将矩形拉入圆柱体并且弯曲该圆柱体直到底 面重合而形成的。图3示出本发明的可选实施方式，其中，运行电容器3和启动电容器4装在位于 外壳2中的分开并相邻的腔中。在这种情况下，两个电容器结构的每一个具有两个连接器 11-14，并且第三连接器分成位于外壳2的外表面之上的两个分立连接点。图4用电路图示出具有运行绕组15和启动绕组16的AC电机。该启动绕组通过 组合的运行和启动电容器连接到电源，该组合的运行和启动电容器包含通过端子18直接 连接到电源的运行电容器结构17和通过端子21连接到开关20的启动电容器结构19。该 开关能够使启动绕组16进行开关转换以允许其仅在电机启动期间使用。熔丝元件显示用 数字22标记。图5示出组合电容器，其应用端子的上述参考数字。在电容器的这个实施方式中， 熔丝元件22装在分离的容器23中，该分离容器23浸没在电解液中并且将熔丝元件22与 电解液分开。该容器23由导热性好的材料(例如包含金属诸如铜、铝等)形成。图5还示 出位于端子和运行及启动电容器结构之间的第一、第二和第三电桥24、25、26。
权利要求
一种组合的启动和运行电容器，其包含形成闭合腔的外壳(2)、浸没在所述腔内电解液中的启动电容器(4)、封闭在所述腔内与电解液隔开的运行电容器(3)以及熔丝元件(22)，所述熔丝元件适于根据外壳中的状况断开至该启动电容器(4)的电连接和至该运行电容器(3)的电连接。
2.根据权利要求1所述的电容器，还包括可从腔外部接近的端子结构，该端子结构包含第一、第二以及第三电分离端子(5、7、6)；从第一端子(5)到运行电容器(3)的第一电桥、从第二端子(7)到启动电容器(4)的 第二电桥以及从第三端子(6)到两个电容器(3、4)的第三电桥，其中，熔丝元件(22)适于断开从第三端子(6)到两个电容器(3、4)的导电性。
3.根据权利要求1或2所述的电容器，其中，熔丝元件(22)适于根据电解液的温度来 断开导电性。
4.根据前述权利要求任一项所述的电容器，其中，启动和运行电容器(3、4)之一被封 装在所述腔的内壳(10)中，该内壳(10)将该运行电容器(3)与该电解液分开。
5.根据前述权利要求任一项所述的电容器，其中，电容器(3、4)之一是外部电容器，另 一个电容器是内部电容器，该外部电容器布置成围绕该内部电容器。
6.根据权利要求5所述的电容器，其中，该运行电容器(3)是内部电容器。
7.根据权利要求4-6任一项所述的电容器，其中，该内壳(10)的硬度小于外壳(2)。
8.根据前述权利要求任一项所述的电容器，其中，熔丝元件(22)定位成至少部分的与 电解液分开，该电容器包含布置成从电解液向该熔丝元件传导热量的热导体。
9.根据权利要求8所述的电容器，其中，该内壳(10)形成部分热导体。
10.根据权利要求9所述的电容器，其中，该内壳(10)由导热性高于外壳(2)的材料制成。
11.根据权利要求8-10任一项所述的电容器，其中，熔丝元件(22)包含在容器(23) 中，该容器(23)将该熔丝元件(22)与电解液分开。
12.根据权利要求2-10任一项所述的电容器，其中，该第三电桥的导热率比其它电桥的高。
13.根据权利要求12所述的电容器，其中，该第三桥连接在该熔丝元件(22)和两个电 容器(3、4)之间。
14.根据权利要求2-13任一项所述的电容器，其中，该第三桥至少部分环绕该熔丝元 件(22)。
15.一种提供电断开组合的运行和启动电容器的方法，该方法包括 提供形成闭合腔的外壳，在该腔中提供浸没在电解液中的启动电容器， 在该腔中提供与该电解液分开的运行电容器，提供热触发的熔丝元件，该熔丝元件适于根据该电解液的温度断开至两个电容器的导电。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，在该运行电容器中产生的过多热量至少部分 消散在该电解液中，并且在该启动电容器中引起过多损耗，从而在使用该启动电容器时进 一步提高了该电解液的温度。
全文摘要
本发明提供一种组合的启动和运行电容器，其包含熔丝元件。熔丝元件根据启动电容器结构浸没在其中的电解液的温度来断开至启动电容器结构和运行电容器结构两者的电流。因此，该组合电容器提供更高的安全性，因为来自两个电容器结构的热量触发断开电源。
文档编号H01G15/00GK101807479SQ20101014168
公开日2010年8月18日 申请日期2010年2月11日 优先权日2009年2月11日
发明者N·C·韦劳克 申请人:丹福斯压缩器有限公司