低效電機(jī)改制成的高效電器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】采用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)原理將三相電改變?yōu)槿我庀嗟亩嘞嘧儔浩鳎菍?duì)移相繞組或磁分路結(jié)構(gòu)將三相電轉(zhuǎn)化為多相電的傳統(tǒng)多相整流變壓器的重大技術(shù)改進(jìn)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器接線方便，設(shè)計(jì)、制造都很簡(jiǎn)單，而且各相之間是絕對(duì)對(duì)稱(chēng)的，在原理上，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器的對(duì)稱(chēng)性可以做到完全不受直流負(fù)載電流變化影響。本實(shí)用新型從硬件和散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各方面都能達(dá)到傳統(tǒng)變壓器無(wú)可比擬的更高對(duì)稱(chēng)條件，實(shí)際上已為多相整流變壓器開(kāi)辟了一條全新的技術(shù)路線。
【專(zhuān)利說(shuō)明】低效電機(jī)改制成的高效電器
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于電器產(chǎn)品領(lǐng)域中的電抗器和變壓器，結(jié)構(gòu)上橫跨電機(jī)和電器兩大領(lǐng)域，具體地說(shuō)是將節(jié)能升級(jí)后淘汰的三相交流電機(jī)改制成的高效電抗器或變壓器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)國(guó)際能源署的最新統(tǒng)計(jì)，工業(yè)用電占全球電力總消耗的約42%，其中2/3被工業(yè)電機(jī)所消耗。為推進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型，中國(guó)工信部提出了“電機(jī)能效提升計(jì)劃(2013-2015)”，計(jì)劃目的主要為了節(jié)約能源，加快高效電機(jī)推廣，更新淘汰在用老舊電機(jī)、實(shí)施電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造。被淘汰的落后產(chǎn)能的老舊電機(jī)總量龐大，如僅以拆解后回收金屬材料，不作再處理利用，則資材浪費(fèi)驚人，目前除了對(duì)少量電機(jī)進(jìn)行局部改進(jìn)再利用，屬于電機(jī)改電機(jī)外，尚無(wú)電機(jī)改電器的大量再利用這些老舊電機(jī)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的裝置是將淘汰電機(jī)改制為高效電器，達(dá)到再利用的目的，即將高耗能淘汰電機(jī)改制成為電抗器或變壓器，低效電機(jī)改制成的高效電器由電機(jī)定子(I)去除轉(zhuǎn)子后添加的環(huán)形鐵心(2)組成，其特征為，按電機(jī)定子(I)的內(nèi)徑制作的環(huán)形鐵心(2)，環(huán)形鐵心的外徑等于或略大于電機(jī)定子內(nèi)徑，然后用熱套方法將環(huán)形鐵心套入經(jīng)切削加工的電機(jī)定子，使電機(jī)定子與環(huán)形鐵心緊密接觸，消除電機(jī)氣隙，所改制的原有電機(jī)即成為高效電抗器；在環(huán)形鐵心(2)的外圓周切割出類(lèi)似繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒槽，在槽中鑲嵌次級(jí)繞組，原有電機(jī)的定子電樞繞組作為初級(jí)繞組，所改制的原有電機(jī)即可成為高效變壓器，初級(jí)繞組和次級(jí)繞組可以互換使用。
[0004]由于電機(jī)必須在定轉(zhuǎn)子之間留有氣隙，氣隙磁阻很大，為了克服氣隙磁阻，電機(jī)定子必須有相當(dāng)大的勵(lì)磁電流，這就決定了電機(jī)的勵(lì)磁損耗遠(yuǎn)大于電抗器或變壓器等電器。而經(jīng)過(guò)本實(shí)用新型改制后的電抗器或變壓器，既然已經(jīng)取消了氣隙，再經(jīng)過(guò)切削加工后，原電機(jī)定子和增加的環(huán)形鐵心間的接觸緊密，其改制后的電抗器或變壓器與原有傳統(tǒng)電器產(chǎn)品就具有完全相同的勵(lì)磁電流要求，所以許多低效電機(jī)就可改制成為高效電器，這對(duì)于原先可能報(bào)廢的電機(jī)，改制成為電抗器或變壓器加以再利用，是一條物盡其用的良好的節(jié)約途徑。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1、改制后的環(huán)形電抗器的俯視示意圖。
[0006]圖2、改制后的環(huán)形變壓器的外形結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]經(jīng)過(guò)本實(shí)用新型改制后的電抗器或變壓器，可以稱(chēng)為環(huán)形電抗器或環(huán)形變壓器。
[0008]改制僅需要原有電機(jī)的定子部分，轉(zhuǎn)子不需要，針對(duì)電抗器需要添加環(huán)形鐵心，針對(duì)變壓器則需要添加帶有次級(jí)繞組的環(huán)形鐵心。
[0009]圖1為改制后的環(huán)形電抗器的俯視示意圖。圖中，電機(jī)定子(I)中有電樞繞組
(11)，通常為三相星形或三角形。環(huán)形鐵心(2)也采用薄硅鋼沖片疊合成與定子相同厚度然后固定成圓環(huán)體，如圖1所示；也可以采用薄硅鋼帶卷疊而成；采用非晶圓環(huán)體的節(jié)能效果更佳，但價(jià)格較高。電機(jī)定子和環(huán)形鐵心都必須經(jīng)過(guò)車(chē)削加工，采取零公差或過(guò)盈公差配合，在對(duì)配合圓面精加工后，以加熱電機(jī)定子和/或冷卻環(huán)形鐵心后，采用熱套工藝將環(huán)形鐵心套入電機(jī)定子，在溫度一致后固緊，二者的接縫(12)如圖所示，以得到非常小的接觸面磁阻。將電機(jī)定子和環(huán)形鐵心相互固緊的電器，就成為一件高效電抗器。
[0010]對(duì)于需留有氣隙的電抗器，仍可以像電機(jī)一樣保留空氣隙，或者采用不導(dǎo)磁的韌性固體材料所形成的磁間隙代替空氣間隙。可以預(yù)見(jiàn)，后者的噪音將比前者小。
[0011]圖2為改制后的環(huán)形變壓器的外形結(jié)構(gòu)示意圖。與圖1不同的是，在環(huán)形鐵心的外圓上還沖制出齒槽構(gòu)造，在槽中鑲嵌有變壓器的次級(jí)繞組，次級(jí)繞組可以是環(huán)形接法，也可以是星形接法。其結(jié)構(gòu)與繞線式感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子非常相似，將嵌有次級(jí)繞組(21)的環(huán)形鐵心(2)按電抗器制造相同的工序切削加工后，采用熱套工藝嵌入電機(jī)定子，就成為一臺(tái)高效變壓器。與普通變壓器相同，本實(shí)用新型所述的環(huán)形變壓器的初級(jí)和次級(jí)繞組也可以相互變換。對(duì)于今后有開(kāi)啟檢修必要的變壓器，也可采用零公差或使過(guò)盈量適當(dāng)減小，以便今后使內(nèi)、外環(huán)脫離拆分，以便修理。
[0012]當(dāng)然，本實(shí)用新型所稱(chēng)的環(huán)形電抗器或環(huán)形變壓器，與現(xiàn)有常用于單相電路中的環(huán)形電抗器或變壓器，其磁路結(jié)構(gòu)是完全不一樣的。經(jīng)過(guò)改制的環(huán)形電抗器或環(huán)形變壓器，他們不但具有節(jié)約資源材料的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，此外，環(huán)形電抗器或環(huán)形變壓器，還具有傳統(tǒng)電器產(chǎn)品所不具備的一些新特點(diǎn)。例如，以三相電抗器或變壓器為例，環(huán)形電抗器或環(huán)形變壓器能夠做到三相絕對(duì)的對(duì)稱(chēng)，這一優(yōu)點(diǎn)明顯高于通常的三柱結(jié)構(gòu)電器產(chǎn)品，在現(xiàn)有三柱結(jié)構(gòu)三相電器產(chǎn)品中，中間柱的磁路比邊柱的磁路短，所以三相磁路磁阻不盡相同，而經(jīng)過(guò)本實(shí)用新型改制的新結(jié)構(gòu)中的三相電器，磁路能達(dá)到完全相同的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。
[0013]其次，傳統(tǒng)電抗器或變壓器的制造方法需要先疊片成為鐵心，扎緊各柱體，然后分體成開(kāi)口心柱，在開(kāi)口鐵心柱內(nèi)套入繞組，然后再將拆開(kāi)的鐵心片填補(bǔ)開(kāi)口后恢復(fù)成封閉鐵心，先合后分再合的多道工序，工作量大施工時(shí)間長(zhǎng)，而環(huán)形電抗器或環(huán)形變壓器，制造時(shí)只有合，沒(méi)有拆的工序，操作相對(duì)簡(jiǎn)單。
[0014]第三，環(huán)形電抗器或環(huán)形變壓器，二段鐵心圓環(huán)間接觸面可以做到很緊密，通常的電抗器或變壓器硅鋼片間做不到“天衣無(wú)縫”的緊密程度，所以常會(huì)產(chǎn)生電磁噪音，為減小噪音，必須采用額外的壓緊器件。而按本實(shí)用新型所制成的環(huán)形電抗器或環(huán)形變壓器中的磁路接觸面，是經(jīng)過(guò)切削加工產(chǎn)生的精密圓面，接觸緊密程度優(yōu)于現(xiàn)有傳統(tǒng)電器，磁阻更小，更省能，由磁路間隙所產(chǎn)生的損耗和電磁噪音自然會(huì)更小。
[0015]利用按本實(shí)用新型所制成的環(huán)形電抗器或環(huán)形變壓器磁路和相繞組對(duì)稱(chēng)性特別好的特優(yōu)，尤其適合制作整流變壓器。所制成的環(huán)形整流變壓器，除了可以改變電壓外，還可以將輸入的三相電變相輸出三相以上的多相電。當(dāng)在環(huán)形整流變壓器中的三相繞組輸入三相電壓后，即能在公共磁路中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)輪流掃過(guò)在空間分布的次級(jí)繞組，各繞組空間相位不同，就產(chǎn)生了不同時(shí)間相位的交流電壓，如果按固定的空間相位差布置一組結(jié)構(gòu)相同的繞組，就能產(chǎn)生任意相的多相電壓。用多相電代替三相電作整流電源，可顯著降低整流電流對(duì)電網(wǎng)電壓所招致的波形畸變，相數(shù)越多，畸變?cè)叫?，效果越好?br> [0016]與現(xiàn)有的整流變壓器技術(shù)，即通過(guò)移相或磁分路技術(shù)將三相電轉(zhuǎn)化為多相電的方法相比，本實(shí)用新型的次級(jí)繞組類(lèi)似于電機(jī)繞組，不管有多少相，都不需要考慮繁瑣的相位接線，設(shè)計(jì)和施工比現(xiàn)有多相變壓器方便；同時(shí)，由本發(fā)明的方法改制的三相變多相變壓器，次級(jí)各相的繞組規(guī)格、尺寸都完全相同，各相之間是絕對(duì)對(duì)稱(chēng)的。所以由電機(jī)改制成的整流變壓器的各相的對(duì)稱(chēng)性遠(yuǎn)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有多相整流變壓器好。
[0017]本實(shí)用新型所述的環(huán)形電抗器或環(huán)形變壓器通常采用垂直安裝封裝在金屬殼體中，采用風(fēng)冷或油冷的散熱結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種由電機(jī)改制成的電器，該電器由電機(jī)定子(I)和添加的環(huán)形鐵心(2)組成，其特征為，按電機(jī)定子(I)的內(nèi)徑制作的環(huán)形鐵心(2)，環(huán)形鐵心的外徑等于或略大于電機(jī)定子內(nèi)徑，然后用熱套方法將環(huán)形鐵心套入經(jīng)切削加工的電機(jī)定子，使電機(jī)定子與環(huán)形鐵心緊密接觸，消除電機(jī)氣隙，被改制的電機(jī)即成為電抗器；如在環(huán)形鐵心⑵的外圓周切割出類(lèi)似繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒槽，在槽中鑲嵌次級(jí)繞組，被改制的電機(jī)的定子電樞繞組作為初級(jí)繞組，所改制的電機(jī)即可成為變壓器。
2.權(quán)利要求1所述的電器，其特征為，電器為無(wú)空氣隙磁路或有空氣隙磁路；無(wú)空氣隙磁路采用沖片疊合、薄硅鋼帶卷疊或非晶圓環(huán)體，電機(jī)定子(I)和環(huán)形鐵心(2)都必須經(jīng)過(guò)車(chē)削加工，采取零公差或過(guò)盈公差配合；有空氣隙磁路可以保留空氣隙或用不導(dǎo)磁的韌性固體材料所形成的磁間隙代替空氣隙；該電器可以代替電抗器使用。
3.權(quán)利要求1所述的電器，其特征為，電機(jī)定子上有變壓器的初級(jí)繞組，變壓器的次級(jí)繞組(21)鑲嵌在環(huán)形鐵心(2)的外緣圓周槽內(nèi)，初級(jí)繞組和次級(jí)繞組可以互換使用；電器為無(wú)空氣隙磁路或有空氣隙磁路；無(wú)空氣隙磁路采用沖片疊合、薄硅鋼帶卷疊或非晶圓環(huán)體，電機(jī)定子(I)和環(huán)形鐵心(2)都必須經(jīng)過(guò)車(chē)削加工，采取零公差或過(guò)盈公差配合；有空氣隙磁路可以保留空氣隙或用不導(dǎo)磁的韌性固體材料所形成的磁間隙代替空氣隙；該電器可以代替變壓器使用；在結(jié)構(gòu)上，初級(jí)繞組和次級(jí)繞組可以互換。
4.權(quán)利要求3所述的電器，其特征為，次級(jí)繞組為按固定的相位差布置一組結(jié)構(gòu)相同的繞組，能產(chǎn)生任意相的多相電壓輸出；次級(jí)繞組可以是環(huán)形接法，也可以是星形接法。
5.權(quán)利要求1或權(quán)利要求4所述的電器，其特征為，該電器為整流變壓器。
6.權(quán)利要求1所述的電器，其特征為，該電器采用垂直結(jié)構(gòu)的形式。
7.權(quán)利要求1所述的電器，其特征為，該電器采用風(fēng)冷或油冷的散熱結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01F41/00GK203423058SQ201320201736
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月19日
【發(fā)明者】於岳亮, 於菲 申請(qǐng)人:上海穩(wěn)得新能源科技有限公司