低效电机改制成的高效电器的制造方法
【专利摘要】采用旋转磁场原理将三相电改变为任意相的多相变压器，是对移相绕组或磁分路结构将三相电转化为多相电的传统多相整流变压器的重大技术改进。旋转磁场多相变压器接线方便，设计、制造都很简单，而且各相之间是绝对对称的，在原理上，旋转磁场多相变压器的对称性可以做到完全不受直流负载电流变化影响。本实用新型从硬件和散热结构设计各方面都能达到传统变压器无可比拟的更高对称条件，实际上已为多相整流变压器开辟了一条全新的技术路线。
【专利说明】低效电机改制成的高效电器
发明领域
[0001]本实用新型属于电器产品领域中的电抗器和变压器，结构上横跨电机和电器两大领域，具体地说是将节能升级后淘汰的三相交流电机改制成的高效电抗器或变压器装置。
【背景技术】
[0002]根据国际能源署的最新统计，工业用电占全球电力总消耗的约42%，其中2/3被工业电机所消耗。为推进工业转型，中国工信部提出了“电机能效提升计划(2013-2015)”，计划目的主要为了节约能源，加快高效电机推广，更新淘汰在用老旧电机、实施电机系统节能改造。被淘汰的落后产能的老旧电机总量庞大，如仅以拆解后回收金属材料，不作再处理利用，则资材浪费惊人，目前除了对少量电机进行局部改进再利用，属于电机改电机外，尚无电机改电器的大量再利用这些老旧电机的方法。
【发明内容】
[0003]本实用新型的装置是将淘汰电机改制为高效电器，达到再利用的目的，即将高耗能淘汰电机改制成为电抗器或变压器，低效电机改制成的高效电器由电机定子(I)去除转子后添加的环形铁心(2)组成，其特征为，按电机定子(I)的内径制作的环形铁心(2)，环形铁心的外径等于或略大于电机定子内径，然后用热套方法将环形铁心套入经切削加工的电机定子，使电机定子与环形铁心紧密接触，消除电机气隙，所改制的原有电机即成为高效电抗器；在环形铁心(2)的外圆周切割出类似绕线电机的转子齿槽，在槽中镶嵌次级绕组，原有电机的定子电枢绕组作为初级绕组，所改制的原有电机即可成为高效变压器，初级绕组和次级绕组可以互换使用。
[0004]由于电机必须在定转子之间留有气隙，气隙磁阻很大，为了克服气隙磁阻，电机定子必须有相当大的励磁电流，这就决定了电机的励磁损耗远大于电抗器或变压器等电器。而经过本实用新型改制后的电抗器或变压器，既然已经取消了气隙，再经过切削加工后，原电机定子和增加的环形铁心间的接触紧密，其改制后的电抗器或变压器与原有传统电器产品就具有完全相同的励磁电流要求，所以许多低效电机就可改制成为高效电器，这对于原先可能报废的电机，改制成为电抗器或变压器加以再利用，是一条物尽其用的良好的节约途径。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]图1、改制后的环形电抗器的俯视示意图。
[0006]图2、改制后的环形变压器的外形结构示意图。
【具体实施方式】
[0007]经过本实用新型改制后的电抗器或变压器，可以称为环形电抗器或环形变压器。
[0008]改制仅需要原有电机的定子部分，转子不需要，针对电抗器需要添加环形铁心，针对变压器则需要添加带有次级绕组的环形铁心。
[0009]图1为改制后的环形电抗器的俯视示意图。图中，电机定子(I)中有电枢绕组
(11)，通常为三相星形或三角形。环形铁心(2)也采用薄硅钢冲片叠合成与定子相同厚度然后固定成圆环体，如图1所示；也可以采用薄硅钢带卷叠而成；采用非晶圆环体的节能效果更佳，但价格较高。电机定子和环形铁心都必须经过车削加工，采取零公差或过盈公差配合，在对配合圆面精加工后，以加热电机定子和/或冷却环形铁心后，采用热套工艺将环形铁心套入电机定子，在温度一致后固紧，二者的接缝(12)如图所示，以得到非常小的接触面磁阻。将电机定子和环形铁心相互固紧的电器，就成为一件高效电抗器。
[0010]对于需留有气隙的电抗器，仍可以像电机一样保留空气隙，或者采用不导磁的韧性固体材料所形成的磁间隙代替空气间隙。可以预见，后者的噪音将比前者小。
[0011]图2为改制后的环形变压器的外形结构示意图。与图1不同的是，在环形铁心的外圆上还冲制出齿槽构造，在槽中镶嵌有变压器的次级绕组，次级绕组可以是环形接法，也可以是星形接法。其结构与绕线式感应电机的转子非常相似，将嵌有次级绕组(21)的环形铁心(2)按电抗器制造相同的工序切削加工后，采用热套工艺嵌入电机定子，就成为一台高效变压器。与普通变压器相同，本实用新型所述的环形变压器的初级和次级绕组也可以相互变换。对于今后有开启检修必要的变压器，也可采用零公差或使过盈量适当减小，以便今后使内、外环脱离拆分，以便修理。
[0012]当然，本实用新型所称的环形电抗器或环形变压器，与现有常用于单相电路中的环形电抗器或变压器，其磁路结构是完全不一样的。经过改制的环形电抗器或环形变压器，他们不但具有节约资源材料的经济优势，此外，环形电抗器或环形变压器，还具有传统电器产品所不具备的一些新特点。例如，以三相电抗器或变压器为例，环形电抗器或环形变压器能够做到三相绝对的对称，这一优点明显高于通常的三柱结构电器产品，在现有三柱结构三相电器产品中，中间柱的磁路比边柱的磁路短，所以三相磁路磁阻不尽相同，而经过本实用新型改制的新结构中的三相电器，磁路能达到完全相同的对称结构。
[0013]其次，传统电抗器或变压器的制造方法需要先叠片成为铁心，扎紧各柱体，然后分体成开口心柱，在开口铁心柱内套入绕组，然后再将拆开的铁心片填补开口后恢复成封闭铁心，先合后分再合的多道工序，工作量大施工时间长，而环形电抗器或环形变压器，制造时只有合，没有拆的工序，操作相对简单。
[0014]第三，环形电抗器或环形变压器，二段铁心圆环间接触面可以做到很紧密，通常的电抗器或变压器硅钢片间做不到“天衣无缝”的紧密程度，所以常会产生电磁噪音，为减小噪音，必须采用额外的压紧器件。而按本实用新型所制成的环形电抗器或环形变压器中的磁路接触面，是经过切削加工产生的精密圆面，接触紧密程度优于现有传统电器，磁阻更小，更省能，由磁路间隙所产生的损耗和电磁噪音自然会更小。
[0015]利用按本实用新型所制成的环形电抗器或环形变压器磁路和相绕组对称性特别好的特优，尤其适合制作整流变压器。所制成的环形整流变压器，除了可以改变电压外，还可以将输入的三相电变相输出三相以上的多相电。当在环形整流变压器中的三相绕组输入三相电压后，即能在公共磁路中产生旋转磁场，该磁场轮流扫过在空间分布的次级绕组，各绕组空间相位不同，就产生了不同时间相位的交流电压，如果按固定的空间相位差布置一组结构相同的绕组，就能产生任意相的多相电压。用多相电代替三相电作整流电源，可显著降低整流电流对电网电压所招致的波形畸变，相数越多，畸变越小，效果越好。
[0016]与现有的整流变压器技术，即通过移相或磁分路技术将三相电转化为多相电的方法相比，本实用新型的次级绕组类似于电机绕组，不管有多少相，都不需要考虑繁琐的相位接线，设计和施工比现有多相变压器方便；同时，由本发明的方法改制的三相变多相变压器，次级各相的绕组规格、尺寸都完全相同，各相之间是绝对对称的。所以由电机改制成的整流变压器的各相的对称性远比传统结构的现有多相整流变压器好。
[0017]本实用新型所述的环形电抗器或环形变压器通常采用垂直安装封装在金属壳体中，采用风冷或油冷的散热结构。
【权利要求】
1.一种由电机改制成的电器，该电器由电机定子(I)和添加的环形铁心(2)组成，其特征为，按电机定子(I)的内径制作的环形铁心(2)，环形铁心的外径等于或略大于电机定子内径，然后用热套方法将环形铁心套入经切削加工的电机定子，使电机定子与环形铁心紧密接触，消除电机气隙，被改制的电机即成为电抗器；如在环形铁心⑵的外圆周切割出类似绕线电机的转子齿槽，在槽中镶嵌次级绕组，被改制的电机的定子电枢绕组作为初级绕组，所改制的电机即可成为变压器。
2.权利要求1所述的电器，其特征为，电器为无空气隙磁路或有空气隙磁路；无空气隙磁路采用冲片叠合、薄硅钢带卷叠或非晶圆环体，电机定子(I)和环形铁心(2)都必须经过车削加工，采取零公差或过盈公差配合；有空气隙磁路可以保留空气隙或用不导磁的韧性固体材料所形成的磁间隙代替空气隙；该电器可以代替电抗器使用。
3.权利要求1所述的电器，其特征为，电机定子上有变压器的初级绕组，变压器的次级绕组(21)镶嵌在环形铁心(2)的外缘圆周槽内，初级绕组和次级绕组可以互换使用；电器为无空气隙磁路或有空气隙磁路；无空气隙磁路采用冲片叠合、薄硅钢带卷叠或非晶圆环体，电机定子(I)和环形铁心(2)都必须经过车削加工，采取零公差或过盈公差配合；有空气隙磁路可以保留空气隙或用不导磁的韧性固体材料所形成的磁间隙代替空气隙；该电器可以代替变压器使用；在结构上，初级绕组和次级绕组可以互换。
4.权利要求3所述的电器，其特征为，次级绕组为按固定的相位差布置一组结构相同的绕组，能产生任意相的多相电压输出；次级绕组可以是环形接法，也可以是星形接法。
5.权利要求1或权利要求4所述的电器，其特征为，该电器为整流变压器。
6.权利要求1所述的电器，其特征为，该电器采用垂直结构的形式。
7.权利要求1所述的电器，其特征为，该电器采用风冷或油冷的散热结构。
【文档编号】H01F41/00GK203423058SQ201320201736
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年4月19日 优先权日:2013年4月19日
【发明者】於岳亮, 於菲 申请人:上海稳得新能源科技有限公司