用于冰箱和空调压缩机系统的过电流保护装置 本发明总的涉及电动机，特别是涉及在发生故障的情况下用于切断电动机的响应电流和温度的装置的使用。
在密封的冰箱和空调压缩机系统中，通常安装有一压缩机和一用于使该压缩机在充满流体的密闭容器内工作的电动机。有若干个导销穿过容器壁，这些导销与容器壁相密封且电绝缘并且相互之间也绝缘，它们将电动机电气连接到一用于使压缩机工作的电路中。在容器的内侧安装有一电动机保护器，当电动机可能因发生故障而导致其温度升高时，该保护器可以热响应于这种升温。通常，保护器还以这样一种方式连接在电动机电路内，即，它可响应电动机内可能由于故障而发生的过电流状态，中断电动机的工作而防止电动机过热。
当由于过载运行、转子停转、或这两种情况兼有而造成电动机的温度超过选定的极限值或电动机汲取过高的电流时，电动机保护器将切断供电电路。在正常工作时，采用所述压缩机的电器很少会遇到使供电电路被切断的保护器断路现象，电动机保护器可防止电动机故障以及在电器使用过程中因电动机过热而可能导致的火灾。有时因为出现某些反常工况，可自动重新设定的电动机保护器将周期性地循环工作。如果故障不能解除，则最终可能导致电动机保护器寿终正寝并失效。这种失效通常是这样显现出来地，即，保护器内的各个电触点由于电弧和随之而来的焊接作用而相互焊连。当发生这种情况时，就要依靠分支电路的保护来中断对电器供电。如果出于某些原因而使分支电路的保护不能切断过热电器的电路时，就可能发生火灾或其它事故。当由于高温而使电动机绕组和大地之间的绝缘被破坏时，可能发生事故，绕组和大地之间或匝间形成或逐渐形成短路，从而产生几百安培甚至更大的电流。这样就可能导致电流通路内的例如由玻璃密封的供电头之类的其它构件失灵。于是，高压的热的制冷剂气体和润滑油就可能从压缩机容器内泄漏出来。为了防止发生这种情况，已知的是，可在密封的电动机保护器内放置一与各触点串联的熔断丝。该熔断丝是设计成这样，即，当流过电动机的电流超过正常状态并在短路之前时，熔断丝熔断而使电路永久性地断开，所述熔断电流比正常的转子停转电流高大约25％，并且是连续的，不会因为保护器的周期性动作而中断。
然而，在该方法中，与不具有熔断丝的保护器中的同类恒温圆盘(thermostatic disc)相比，保护器内的恒温圆盘必须成形为具有较高的工作温度，以便抵消由熔断丝产生的热量。由于形成具有较高工作温度的恒温瞬动作用圆盘的需要较高的应力，因而可能导致圆盘的寿命期望值缩短。由于必须在较高的温度下对圆盘进行校准，故恒温金属可能因疲劳而发生蠕变，进而导致触点焊连。例如在压缩机的工作可能导致转子停转时发生的瞬时中断供电的情况下，特别容易发生上述现象。
因此，本发明的目的在于，提供一种能克服上述已有技术之缺陷的、用于空调和冰箱压缩机的保护装置。本发明的另一目的在于，提供一种用于保护此类压缩机的装置，其尺寸紧凑，并且能以最小的劳力很方便地安装到一压缩机内。本发明还有一目的在于，提供一种能很方便地连接于压缩机的各导销的改进型装置，它可以保护压缩机的电动机免遭过电流和过热温度，并且可以在电动机保护器的额定值不减小(即，保护器内的圆盘具有传统的正常工作温度)而电动机保护器失效的情况下，将电路永久性地断开。
简言之，根据本发明的第一实施例，用于空调和冰箱压缩机用电动机的电动机保护装置包括一用于安装一电动机保护器的组块以及一安装在电动机保护器外侧的端子/熔断丝元件组件。组块安装在位于压缩机容器壁的端板内的若干个公共导销上。另一个电动机保护器端子和各电动机绕组端子借助传统的快速接头连接于压缩机的电动机电路。端子/熔断丝组件的熔断丝部分是由例如铍青铜之类的选定材料构成，它可以在电动机电路短路于大地时使其断开，或者由锌制成，可以在电路短路于大地之前就使其断开。根据本发明的一个特征，可以将若干种特别有效的结构应用于熔断丝，以便提供一个较长的熔断丝部分，并且不会增大保护器装置的组件尺寸。根据本发明的另一个实施例，组块适于接纳在所有三个端板销上。根据该实施例的一个特征，多个平行延伸的槽可以沿相反的方向接纳连接销，组块内的各销承孔可接纳各端板导销。根据本发明的另一个特征，一具有铲形片状端子的专用支架设置在一个平行槽内，其一部分利用组块壁上的焊接窗口焊接于电动机保护器的端销。为了防止在将一快速接头从铲形片状端子上取下时有过大的力施加于电动机保护器，有一凸片从支架穿过组块壁内的一小孔并固定在位。通过设置一个弹簧倒钩可以提供附加的止挡，该弹簧倒钩形成在支架上，靠近铲形片状端子并向外凸伸，而且锁定在组块壁内的凹槽中。端子/熔断丝组件焊接于电动机保护器的壳体，并穿过平行槽中的一个而连接于公共导销。根据本发明的一个可供选择的特征，电动机保护器具有一端板，该端板以与电动机保护器壳体相互电绝缘的关系安装了一个端销，所述端板可以形成为大致矩形，以便在将电动机保护器与组块相互组装时，有助于使电动机保护器对准。另一个实施例包括一可封闭电动机保护器以及端子/熔断丝组件的组块。该组块具有不规则的构造，以适应特定压缩机容器内的空间需求。还有一个实施例示出了一个由两部分组成的嵌合组件，用于安装电动机保护器和端子/熔断丝组件，以便直接束缚于压缩机用电动机的定子绕组。
通过以下结合附图对本发明较佳实施例的详细描述，可以更清楚地了解该压缩机系统保护装置的其它目的、优点和细节。
图1是根据本发明第一实施例制造的一压缩机系统的俯视平面示意图；
图2是一压缩机容器的顶部下方的立体图，其中，保护器装置在安装之前与端板导销18a对准；
图3是图2所示保护器装置的俯视图，图3a是图3的前视图，图3b是图3的右视图；
图4是图3所示保护器装置的分解立体图；
图5是图3所示保护器装置中的一个端子和熔断丝组件的俯视图，图5a是图5的右视图，图5b是端子和熔断丝组件的一种变化型式的俯视图，图5c是图5b的右视图；
图6是根据本发明另一个实施例制造的保护器装置以及压缩机系统端板的分解立体图；
图7是沿图6所示组块的剖视图，图7a是沿图7中的线7a-7a剖取的剖视图；
图8是类似于图7的剖视图，但示出了安装在组块内的连接线、端子和一电动机保护器，图8a是沿图8中的线8a-8a剖取的剖视图，图8b是沿图8中的线8b-8b剖取的剖视图，图8c是沿图8中的线8c-8c剖取的剖视图，图8d是沿图8中的线8d-8d剖取的剖视图，图8e是图8所示保护器装置的俯视图，图8f是类似于图8b的简化视图，示出了端子32的一种变型，图8g是图8f所示端子的侧视图；
图9是一压缩机系统的端板与根据本发明另一实施例制造的保护器装置的分解立体图；
图10是根据本发明又一实施例制造的保护器装置的俯视平面图，图10a是图10所示结构的前视图，其中的一个构件以剖示状态示出，图10b是图10、10a所示结构中的底板52的左视图，图10c是图10、10a所示结构的左视图，其中的引线34b被去除以便说明，图10d是由图10、10a所示的基部52接纳的元件58的侧视图，图10e是图10、10a所示的端子与熔断丝组件的左视图。
为了更清楚的描述本发明，图中各部件的尺寸已经过变化。
相应的标号表示各图中相应的各部件。
参见图1，标号10总的表示根据本发明的新颖的、改进的压缩机系统，它包括一用于冰箱和/或空调系统的压缩机12以及一用于带动安装在一密闭容器16内的压缩机工作的电动机14。容器16内具有包围压缩机和电动机的制冷剂流体，有多个导电的导销18a、18b、18c相互间隔地穿过容器16的壁，它们与所述壁电绝缘并且相互之间也电绝缘，这些导销将电动机电气地连接在一电路内。
根据本发明，压缩机12是传统的旋转型压缩机，它可以由设置在密封容器内的一个传统的电动机以传统的方式驱动工作。较佳的是，导销18a、18b、18c是安装在一个传统的端板18上，这些导销密封地安装在端板内的各开口中，通过玻璃密封装置与端板电绝缘并且相互之间电绝缘，端板18以传统的方式焊接于容器16的壁。
根据本发明的第一实施例，一新颖的、改进型电动机保护装置安装在容器16中导销18a的内端，并且电气连接于电动机14的电路，以便热响应于容器16内的温度变化以及电动机的过电流，从而保护电动机不会过热，同时，该保护装置还使压缩机系统的组装变得方便、经济和可靠。
特别请参见图1-4，第一实施例的电动机保护装置20包括一组块(clusterblock)22，它是由合适的导电材料例如可模制的热塑性材料制成，该组块具有相互平行的侧壁22a、22b和22c、后壁22d和底壁22e。根据本发明，在组块22上安装了一传统类型的响应温度和电流的电动机保护器24，例如美国专利4,485,231所揭示的响应温度和电流的保护器，因此，可以借助例如非常类似于转让给本发明受让人的日本专利申请141211/86中揭示的方式，很方便地将电动机保护器连接到电动机14的电路中。电动机保护器在组块敞开的顶部和前侧暴露于制冷流体。电动机保护器24通过端销24a支承在侧壁22a,22b之间，端销24a接纳在形成于底壁22e内的、具有倾斜凸耳表面22n和22o的缺口22f中，从而使电动机保护器变得稳定。端销24a焊接于端子26的凸舌26a，端子26包括一个雌的快速连接部分26b、一平移部分26c和一熔断丝部分26d。端子26可以这样安置到组块22中，即，将快速连接部分26b置于销孔22h中，将平移部分26c置于缺口22j中，并将熔断丝部分26d设置在侧壁部分22b、22c之间。快速连接部分26b可接纳一铲形的片状端子18a1。
端子28包括：一大致U形的支架28a，在U形支架的弯曲部具有一焊接凸点28b，它焊接于电动机保护器24的导电壳体24b；以及从U形支架的末端向下延伸的臂24c，它们被接纳在两个凸台22i的小孔22k内并固定其中。一铲形的片状端子28d从焊接凸点28b穿过后壁22d上的槽22m向外伸出。
如图3和3a中的虚线所示，电动机保护器24具有一搭接作用的载流恒温圆盘24d，它连接于端销24a，在该圆盘的自由端上安装了一可动电触点24e，这个可动触点可以与安装在壳体24b的平板部24g上的固定触点24f接触或脱开。端销24a通过合适的绝缘材料例如玻璃24c与端板24h电隔离。较佳的是，可以对电动机保护器加以改进，即，把端板形成为具有一经修整的大致矩形角24h1，这样便于将电动机保护器放到组块22内并且相对于其纵轴线成所需的取向。这种设置还有助于确保端板与安装其上的圆盘相对于电动机保护器的固定触点具有正确的角度取向。
如图3中箭头24k所示，电流由电动机绕组开始，经过一快速连接部分(未示)流入铲形端子28d，再流过壳体24b、电触点24f,24e、恒温圆盘24d、端销24a、熔断丝部分26d、快速连接部分26，到达公共导销18a。如图1所示，导销18b和18c分别连接于电动机14相应的线圈。
当恒温圆盘受热并达到预定的校准温度时，它将从图3中虚线所示的位置松开到一个相反的圆盘结构(未示)上，触点24e,24f彼此脱开接触，从而中断压缩机电动机14的供电。当恒温圆盘的温度降低至一校准的较低回复值时，圆盘将使触点重新搭接到位，重新给电动机供电。如果由于某些原因造成保护器失效，例如触点24e,24f因电弧过大而相互焊连，或者例如因转子停转而发生电动机故障，熔断丝部分26d会在端板18的玻璃18d断裂之前就熔断。熔断丝部分26d是由诸如铍青铜之类的合适材料制成，所述材料具有选定的导电率，并具有一狭窄的或收缩的部分以将电阻增大至一选定值，从而使该熔断丝部分可以根据该工业领域周知的时间-电流曲线来熔断。如图5和5a所示，根据一实施例，熔断丝部分26d具有一窄的中间部分，该部分具有选定的厚度和导电率，因而可让例如50安培的普通电流流过并且不产生很大的热量，但是会根据一选定的时间-电流曲线产生足够的热量来熔断该狭窄部分。上述熔断现象通常发生在由于各触点焊连而使电动机保护器在例如远低于其寿命期望值时就失效之后，以及由于电流短路于大地而破坏了绕组绝缘体之后。当容器内的压力和温度升高而导致端板内的玻璃材料失效之前，高电流使熔断丝部分熔断而中断电流。如图5和5a所示，熔断丝部分26d在图5所示的平面内收缩，并在图5a所示的平面内弯曲凸伸，从而形成一个比较长的有效长度并且不会加大组块的组件尺寸。为了将保护器装配到压缩机容器内的有限空间内，维持一个小而紧凑的组件是非常重要的。
图5b和5c示出了甚至更小的熔断丝部分，其中，熔断丝部分26d’也是在图5c所示的平面内弯曲，而在大致垂直于图5c平面的图5b平面内是收缩的，并且在26f处变形为一个大致V形的结构，从而仍旧可以获得较大的有效长度并且不会增大组件尺寸。
应该认识到，端子26和熔断丝组件可以如各附图所示的那样形成一体，如果需要，也可以由相互焊接的单独构件形成。此外，可以将熔断丝部分26d选择成这样，即，该熔断丝部分在短路于大地之前就断开并中断电流。例如，可以锌作为熔断丝部分的材料，其熔点低于铍青铜，并且具有相对较高的电阻正温度系数。材料的电阻随着温度的升高而增大，因而可以很方便地将熔断丝部分选择成这样，即，它能在远离通常会使电路断开几秒钟的所谓“临时点焊”的时间和电流的点上熔断，或者能在电动机短路于大地之前就熔断。
如上所述，众所周知可以在一密封的电动机保护器内包括一熔断丝部分。因此，必须在校准恒温圆盘构件时选择一个较高的工作(断开)温度，以便抵消该熔断丝部分在正常工作时以及在暂时过载时产生的热量。这就使圆盘构件内的应力较高，从而导致圆盘过早失效而缩短其使用寿命。通过将熔断丝部分放到电动机保护器的外面，不但可以避免这种额定寿命的缩短，而且使熔断丝部分直接暴露于制冷剂流体，制冷剂流体可以使该部分在正常的或暂时故障的情况下都保持为较低温度，从而有助于避免讨厌的断路现象。
本发明的另一个优点在于，组块组件与压缩机电动机14的连接非常方便，只需将组块推到公共端板的销子18a上，然后将传统的快速连接雌接头(未示)从电动机连接至铲形端子28d，该铲形端子连接于销子18b和18c。
图6-8示出了本发明的另一个实施例，该电动机保护器装置20’的组块30适于安置在所有三个导销18b、18b和18c上。特别请参见图7和7a，组块30是由合适的电绝缘的且可模制材料制成，例如热塑性塑料，并且具有三个平行延伸的连接销承槽30a、30b和30c。另一个平行的连接销承槽30d靠近槽30c。槽30a和30c分别具有一敞开的端面边缘30e和一相对的封闭端30f，而槽30b的取向相反，即具有一敞开的端面边缘30g和一相对的封闭端30h。一相应的导销承孔30i穿过底壁30j形成，并与每个槽30a、30b和30c对准。在每个槽内孔30i的两侧形成有凸轮面30k，以便引导连接销朝着上壁301的方向接纳在各槽内。一弹簧片30m在靠近敞开端的位置上从壁30j的内侧悬臂地延伸，其自由的末端具有一凸肩30n，以便在连接销被插入承槽内时将其锁定。
槽30d的两端都敞开，它适于接纳端子32，这从图8和8b中清楚可见，并将在下文中作详细描述。在组块内形成有一电动机保护器座30o，其在边缘30g处敞开，用以接纳例如图1-6实施例中所示的合适的电动机保护器。如图所示，若沿着垂直于端销24a的轴线方向剖取，电动机保护器24’大致是椭圆形的，这样就使沿导销轴线方向的电动机保护器的尺寸最小，并且该保护器的端板24h具有如上所述的大致矩形的形状24h1。接纳在承槽30d内的端子32具有：一焊接于保护器24’之端销24a的焊接片32a、一设置在组块30的壁301上以便于焊接加工的小孔30r、一具有一止挡片32c的平移部分32b(参见图8b)，所述止挡片32c穿过组块30壁部的孔30p并固定。如图8a和8b所示，一铲形端子32d向下伸入承槽30d，以便接纳电动机公共引线34b的一个雌快速接头34a。如果需要，如图8g所示，可以将端子32d形成具有相对于边缘30g向外并向下延伸的弹簧倒钩。这可以作为一个接纳在形成有凹槽30d的壁的凹槽30d1(图8)内的确实止挡装置，从而确保在取下雌连接件34a时不会有过高的力传递给电动机保护器的端销24a。
如上所述，电动机保护器24’是接纳在承座30o上，端销24a穿过形成在组块的壁30o2内的凹槽30o1，壁30o2形成了承座的一端。可接纳在槽30b内的一第二端子36具有一焊接于电动机保护器壳体一端的焊接片36a以及一位于可以另一端的雌销连接器36b。一熔断丝在端子的两部分36a,36b之间延伸，或者与该两部分形成一体，或者与之焊接。虽然可以采用各种熔断丝，但图5b和5c所示的熔断丝26’是较佳的，它们也表示在图8和8c中，并以与上述图1-5实施例相同的方式工作。
该电动机保护器安装在组块30上，端销24a焊接于端子32，它使压缩机制造者只需将雌连接件34e、34c插入并锁定在各自的承槽30a,30c内，而雌连接件34a则套在槽30d内的端子32d上，随后将组块推到导销18a、18b和18c，就可以完成机械和电气的组装。
在图9所示的另一个实施例中，电动机保护器装置20”包括一由两部分构成的组块40，它包括一基部40a和一盖子40g，基部40a具有若干个竖直侧壁40b、后壁40c和前壁40e、40f，并由盖子40g封闭。可以将任何一种合适类型的电动机保护器24安置在一凹槽40h内。从俯视图看，组块40具有一种不规则的形状，以便与一特定压缩机容器内的可用空间相吻合。可以根据需要来改变组块40的特定形状，以便装配到具有各种可用空间的压缩机容器内。端子42具有一焊接于电动机保护器端销24a的外端以及一形成有一连接销36b的相对端。图中示出了设置在连接销36b和连接于端销24a的端部之间的熔断丝部分26d，但也可以采用26’或其它合适的构造。一第二端子(未示)连接于壳体24b，以便穿过组块40上的一孔(未示)连接于电动机14的公共引线。利用端壁40e,40f内的孔40i和40j可以触及连接销34e,34c。随后，将端板18的端子导销18a,18b和18c穿过形成在基部40a的底壁401内的孔40k后加以接纳。
图10和10a-10e示出了根据另一个实施例的电动机保护器装置20，它特别适于直接束缚于电动机14的定子，从而使至电动机保护器装置的导热率最大。由诸如热塑性塑料之类的合适电绝缘材料制成的基部52具有一托架型的电动机保护器支座52a和一端子支承件52b。在基部52内形成有一大致半圆形的凹槽52c，以便接纳用于将基部52束缚于定子绕组的尼龙绳或类似物。位于凸缘52e内的缺口52d可以用于栓系另外的绳子。由图中可见，基部52形成有一平的底壁52e，以便安置在绕组的一个平的部分上。然而，如果需要，也可以设置一个凹曲的底面，以便安置在一个相应构造的绕组上。一端子54包括一焊接于电动机保护器24’的端销24a的第一部分54a以及一电气地并机械地连接于电动机14的引线34b的相对端54b。一体形成或单独的熔断丝部分24d在第一部分54a和端部54b之间延伸。图中所示的熔断丝部分26是一个具有直线延伸长度的狭窄部分，但也可以采用其它合适的熔断丝部分，例如上述的熔断丝部分26d和26d’。第二端子56焊接于电动机保护器壳体24b’，该壳体以传统的方式连接于引线58，引线58延伸至端板18的端销18a。诸如保护器24’的合适的电动机保护器可以借助一上部构件58锁定到位，所述构件大致呈U形，并具有可嵌入本体52的凹槽52f的锁定凸块58。
应该理解，虽然上面已通过压缩机系统保护装置的若干个较佳实施例对本发明进行了描述，但应该理解，凡落入所附权利要求书范围的所有变型和等价变换都应该包括在本发明中。例如，如图9实施例所述，任何一个实施例中的组块形状都可以是不规则的，以便与某一特定压缩机容器内的可用空间相吻合。