一種節電器的製作方法

2023-12-05 23:59:26

專利名稱：一種節電器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及供電技術領域，更具體地說，涉及一種通過調低供電電壓來避免電能浪費的節電器。
背景技術：
現有的供電系統中，常常會出現電壓偏高的現象，例如380V供電電路中，由於負荷較輕及離變壓器較近等原因，造成實際供應的電壓偏高，甚至超過400V，在這種情況下，電機等用電設備得到的電壓偏高，導致偏離最佳效率點，從而使得其銅損和 鐵損增大。

實用新型內容有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種新型的節電器，通過改變電抗來調節電壓，能夠在電壓偏高時調低電壓以避免過大的銅損或鐵損，從而節約電能。本實用新型的技術方案如下一種節電器，包括固定支架；設置於所述支架上且串聯於電流通路中的線圈；分別置於線圈空腔內外的第一鐵芯及第二鐵芯；固定於所述支架上，且連接所述第二鐵芯以調節該第二鐵芯與所述第一鐵芯之間的距離或耦合面積的位移調節器。優選的，上述節電器還包括 第一控制器，其上設置有與外部設備通信的通信接口，所述第一控制器根據所述通信接口獲取的電壓數據或者控制命令，控制所述位移調節器工作。優選的，上述節電器還包括測量所述電流通路電壓的電壓測量電路模塊；與所述電壓測量電路模塊相連的第二控制器，該第二控制器獲取所述電壓測量電路模塊測量的電壓值，比較該電壓值與參考電壓值，依據比較結果控制所述位移調節器工作。優選的，上述節電器還包括外殼，該外殼與所述固定支架形成容納上述各個部件的腔體。優選的，上述節電器中，所述第一鐵芯和第二鐵芯具體為矽鋼片鐵芯或磁粉鐵芯。優選的，上述節電器中，所述位移調節器包括固定連接第二鐵芯的螺紋架；固定於所述固定支架上的伺服電機，該伺服電機通過絲杆與所述螺紋架相連，在工作時控制所述螺紋架沿著絲杆移動，帶動第二鐵芯在耦合方向上遠離或靠近所述第一鐵
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O優選的，上述節電器中，所述位移調節器包括[0021]固定連接第二鐵芯的螺紋架；固定於所述固定支架上的伺服電機，該伺服電機通過絲杆與所述螺紋架相連，在工作時控制所述螺紋架沿著絲杆移動，帶動第二鐵芯在垂直於第二鐵芯與第一鐵芯的耦合方向上移動，從而改變兩者的耦合面積。優選的，上述節電器中，所述第一鐵芯和第二鐵芯截面呈矩形，所述位移調節器包括固定於所述固定支架上的伺服電機，該伺服電機通過軸與所述第二鐵芯固定相連，在工作時控制所述第二鐵芯以軸心為中心轉動，從而改變所述第二鐵芯和第一鐵芯之間的耦合面積。從上述技術方案可以看出，本實用新型提供的方案在電流通路上增設電磁裝置 (線圈和線圈內外的鐵芯)，依靠電磁自感形成一定的感抗，相當於給線路串聯了電抗器，在供電電壓偏高時可通過調節線圈內外的鐵芯之間的距離或耦合面積，以增大感抗，從而使得實際供應的電壓下降，靠近甚至貼合工作效率的最佳點，從而節省了電能。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。圖I是本實用新型提供的一種節電器的結構示意圖；圖2是本實用新型提供的一種節電器結構示意圖，該節電器中位移調節器和核心部件為伺服電機；圖3和圖4是圖3所示節電器中，位移調節器的工作示意圖；圖5是本實用新型提供的又一種節電器結構示意圖，該節電器中位移調節器和核心部件為伺服電機；圖6和圖7是圖5所示節電器中，位移調節器的工作示意圖；圖8是本實用新型提供的另一種節電器結構示意圖，該節電器中位移調節器和核心部件為伺服電機；圖9是本實用新型提供的又一種節電器結構示意圖，該節電器中具有控制位移調節器的控制器；圖10是本實用新型提供的又一種節電器結構示意圖，該節電器中具有測量電壓的模塊及根據電壓控制位移調節器的控制器。
具體實施方式
在發明創造過程中，發明人發現一個現象現有的供電系統中經常會出現電壓偏高的現象，但這個現象一般都會被忽略。在對該現象的進一步研究後，發明人發現，在實際供電電壓偏高的情況下，電機或其他用電設備得到比實際需要電壓偏高的電壓，這會導致這些設備的工作會偏離其最佳效率點，而銅損或鐵損(銅線或鐵線具有一定的電阻，因此會在電流流過時會產生一部分功率，這部分功率會以熱量的形式流失，稱為銅損或鐵損)會增大，導致供電系統的功耗增大。因此，從節約電能的角度，應該調低電壓使得電壓符合額定電壓。本文提供了一種調節電壓的有效方案，該方案通過在電力傳輸線上增設電磁裝置，依靠電磁自感來形成一定的感抗，相當於在線路上串聯了電抗器，通過改變感抗的大小來調節實際輸出電壓。下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。本實用新型提供的一種節電器的一種結構如圖I所示，包括固定支架11、線圈12、第一鐵芯13、第二鐵芯14和位移調節器15，其中固定支架11可以設置在電力傳輸線沿線的任何支撐物(例如牆)上，通過鐵定或螺絲或其他部件固定。
·[0039]所述線圈12設置於所述固定支架11上，且串聯於所述電力傳輸線上。所述第一鐵芯13固定於所述線圈12內。所述第二鐵芯14位於所述線圈12之外。所述位移調節器15設置於所述固定支架11上，連接所述第二鐵芯12以調節該第二鐵芯14與所述第一鐵芯13之間的距離或耦合面積。所述位移調節器15的核心部件可以是伺服電機、力矩電機、電磁鐵或者彈性部件
坐寸o下面僅以所述位移調節器15的核心部件為伺服電機為例進行說明，圖2示出了一種可能的結構所述線圈12串接於電力傳輸線路上，其連接方式可以是插接或壓接或者通過開關連接，本文對此不做限定。所述線圈12套接於所述第一鐵芯13上，具體的，所述第一鐵芯13包括兩個平行的側臂，兩個側臂的一端相連，另一端為自由端，整體形狀類似U字形。所述線圈12也分為兩部分，分別套接於所述側臂上。所述第二鐵芯14正對所述第一鐵芯13兩側臂的自由端端面，即與所述U字形的開口相對，且固定設置於螺紋架151上，所述螺紋架151通過絲杆152與伺服電機153相連，具體的，所述螺紋架151上設置有匹配絲杆152的螺孔，所述絲杆152 —端通過所述螺孔連接所述螺紋架151，另一端連接所述伺服電機153。當所述伺服電機153工作時驅動所述絲杆152轉動，通過螺紋配合的方式控制所述螺紋架151沿著絲杆152軸向移動(絲杆152的軸向，與第一鐵芯13和第二鐵芯14的耦合方向相同)，即帶動所述第二鐵芯14沿著所述耦合方向遠離或靠近所述第一鐵芯13，從而改變電磁感應產生的電感值，進而實現對電壓的調節。具體的，當供電電壓過大時，例如額定電壓為380V的供電電路，實際供電電壓超過400V時，通過伺服電機153控制絲杆沿著所述耦合方向靠近所述第一鐵芯13，即沿圖中方向I運動，從圖3所示的位置移動至圖4所示位置，增大耦合度以增大電感值，從而降低供電電壓。本實施例提供的方案將傳統的鐵芯分為兩部分，並通過兩部分之間的距離來調節耦合度，從而調節電感值以最終調節供電電壓，簡單而巧妙，實用性較好。圖5示出了所述位移調節器15的另一種應用結構，如圖所示所述第一鐵芯13套接於所述線圈中，所述第二鐵芯14固定在螺紋架154上，所述螺紋架154通過絲杆155與伺服電機156相連，伺服電機156工作時驅動所述絲杆155轉動，帶動活動鐵芯和螺紋架沿著所述絲杆155移動。本結構與圖2所示結構的區別在於，本結構中，絲杆的軸線方向，與第一鐵芯13和第二鐵芯14的耦合方向相垂直，在第二鐵芯14移動時，所述第二鐵芯14與第一鐵芯13的耦合面積隨著發生變化，兩者間的耦合度也發生改變，導致電感值的變化從而改變供電電壓。·[0052]具體的，當供電電壓過大時，例如額定電壓為380V的供電電路，實際供電電壓超過400V時，通過伺服電機156控制絲杆沿著垂直所述耦合方向移動，從圖6所示位置改變為圖7所示位置，增大第一鐵芯13和第二鐵芯14之間的耦合面積，增大耦合度以增大電感值，從而降低供電電壓。圖8示出了所述位移調節器15的另一種應用結構，如圖所示所述線圈12套接於所述第一鐵芯13上，具體的，所述第一鐵芯13包括兩個平行的側臂，兩個側臂的一端相連，另一端為自由端，整體形狀類似U字形。所述線圈12也分為兩部分，分別套接於所述側臂上。所述第二鐵芯14具體形狀可以是長方體，其正對所述第一鐵芯13兩側臂的自由端端面，即與所述U字形的開口相對，且通過軸157與伺服電機158相連。所述第一鐵芯13朝向所述第二鐵芯的側面可以是矩形，具體形狀可以與第二鐵芯14朝向第一鐵芯13的側面的形狀相同。所述伺服電機158在工作時，驅動所述軸157轉動，從而帶動第二鐵芯14轉動，在所述第二鐵芯14轉動時，所述第一鐵芯13和第二鐵芯14之間的耦合面積也隨著變化，當所述第二鐵芯14轉動至與第一鐵芯13完成重合時，兩者的耦合面積最大。本方案與圖4所示方案的區別在於，通過轉動的方式來改變第二鐵芯14與第一鐵芯13之間的耦合面積，即通過調節第二鐵芯14的角位移來調節所述第二鐵芯14與第一鐵芯13之間的耦合度。上述實施例所述的伺服電機可以通過手動方式直接控制，例如通過伺服電機上設置的機械式的開關來控制，在其他實施例中的，在上述各實施例解釋的結構的基礎上，還可以進一步包括用於接收指令來控制伺服電機工作的控制部件，例如圖9所示，在上述各實施例的基礎上，增加第一控制器16，所述第一控制器16與上述位移調節器15相連，具體的，是與上述位移調節器15中的伺服電機相連，並且，所述第一控制器16上設有與外部設備通信的通信接口 161，用於接收外部設備發送的控制指令，所述第一控制器16依據所述控制指令控制所述伺服電機工作，以控制第二鐵芯14移動或轉動。需要說明的是，所述第一鐵芯13形狀不一定是U形，還可以是E形或者其他形狀，本申請對此不做限定，只要是兩個鐵芯兩者之間的耦合程度可調即可。另外，所述第一鐵芯13或第二鐵芯14的材料也不限於是矽鋼，例如還可以是磁粉。所述通信接口 161可以是有線接口，也可以是無線接口，例如WIFI接口或藍牙接口或紅外接口。所述外部設備可以是手機、筆記本或者其他電子設備，用戶通過所述外部設備即可方便地進行電壓調節。此外，所述通信接口 161還可以接收電壓數據，所述第一控制器16比較所述電壓數據及額定電壓數據，當獲取的電壓數據超過所述額定電壓數據時，控制所述伺服電機進行相應的工作，以控制第二鐵芯14移動或轉動。在另外一個實施例中，由電壓測量電路模塊及第二控制器替代上述第一控制器，如圖10所示電壓測量電路模塊17用於測量電路電壓，其可以與所述線圈12的入口相連，測量該入口的電壓，並將電壓值提供給第二控制器18。所述第二控制器18獲取所述電壓值後，比較該電壓值與參考電壓值，依據比較結果控制所述位移調節器(具體的，是控制所述位移調節器中的伺服電機)工作，直到所述電壓測量電路模塊17測量的電路電壓值等於所述參考電壓值為止。上述各個實施例中，還可以增加外殼，所述外殼與所述固定支架配合形成容納其他各個部件的腔體。所述第一鐵芯13和/第二鐵芯14可以是矽鋼片製成的鐵芯。本申請提供的方案可以應用於各種用電場合，例如對於風機的電機，其供電電壓過高時，可採用本申請提供的方案進行調節。對於照明設備的電感式穩流裝置，也可以採用本申請提供的方案，能夠使得實際供應的電壓有所下降，而亮度卻不會發生明顯變化(本領域的技術教導為當高於最低設計電壓一定範圍內時，照明設備的亮度不會發生明顯變化)，從而節省了一部分電能。需要說明的是，本說明書中各個實施例可相互補充，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。另外，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。另外，在本文中，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方
法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個......」限定
的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求1.一種節電器，其特徵在於，包括 固定支架； 設置於所述支架上且串聯於電流通路中的線圈； 分別置於線圈空腔內外的第一鐵芯及第二鐵芯； 固定於所述支架上，且連接所述第二鐵芯以調節該第二鐵芯與所述第一鐵芯之間的距離或耦合面積的位移調節器。
2.根據權利要求I所述的節電器，其特徵在於，還包括 第一控制器，其上設置有與外部設備通信的通信接口，所述第一控制器根據所述通信接口獲取的電壓數據或者控制命令，控制所述位移調節器工作。
3.根據權利要求I所述的節電器，其特徵在於，還包括 測量所述電流通路電壓的電壓測量電路模塊； 與所述電壓測量電路模塊相連的第二控制器，該第二控制器獲取所述電壓測量電路模塊測量的電壓值，比較該電壓值與參考電壓值，依據比較結果控制所述位移調節器工作。
4.根據權利要求I所述的節電器，其特徵在於，還包括外殼，該外殼與所述固定支架形成容納上述各個部件的腔體。
5.根據權利要求I所述的節電器，其特徵在於，所述第一鐵芯和第二鐵芯具體為矽鋼片鐵芯或磁粉鐵芯。
6.根據權利要求I 5任意一項所述的節電器，其特徵在於，所述位移調節器包括 固定連接第二鐵芯的螺紋架； 固定於所述固定支架上的伺服電機，該伺服電機通過絲杆與所述螺紋架相連，在工作時控制所述螺紋架沿著絲杆移動，帶動第二鐵芯在耦合方向上遠離或靠近所述第一鐵芯。
7.根據權利要求I 5任意一項所述的節電器，其特徵在於，所述位移調節器包括 固定連接第二鐵芯的螺紋架； 固定於所述固定支架上的伺服電機，該伺服電機通過絲杆與所述螺紋架相連，在工作時控制所述螺紋架沿著絲杆移動，帶動第二鐵芯在垂直於第二鐵芯與第一鐵芯的耦合方向上移動，從而改變兩者的耦合面積。
8.根據權利要求I 5任意一項所述的節電器，其特徵在於，所述第一鐵芯和第二鐵芯截面呈矩形，所述位移調節器包括 固定於所述固定支架上的伺服電機，該伺服電機通過軸與所述第二鐵芯固定相連，在工作時控制所述第二鐵芯以軸心為中心轉動，從而改變所述第二鐵芯和第一鐵芯之間的耦合面積。
專利摘要本實用新型涉及一種節電器，包括固定支架；設置於所述支架上且串聯於電流通路中的線圈；分別置於線圈空腔內外的第一鐵芯及第二鐵芯；固定於所述支架上，且連接所述第二鐵芯以調節該第二鐵芯與所述第一鐵芯之間的距離或耦合面積的位移調節器。本實用新型提供的方案在電流通路上增設電磁裝置，依靠電磁自感形成一定的感抗，相當於給線路串聯了電抗器，並能夠在供電電壓偏高時可通過調節線圈內外的鐵芯之間的距離或耦合面積，以增大感抗，從而使得實際供應的電壓下降，靠近甚至貼合工作效率的最佳點，從而節省了電能。
文檔編號H02J3/12GK202797976SQ20122044853
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月5日 優先權日2012年9月5日
發明者曾洪駿, 閆永勤 申請人:北京時代科儀新能源科技有限公司