本发明专利技术提供一种高压断路器非对称绕组电机操动机构及方法，包括驱动电机(1)、传动机构(2)和电机控制器(3)；所述电机控制器(3)通过屏蔽信号线连接所述驱动电机(1)的一端，所述驱动电机(1)的另一端通过法兰盘(4)连接所述传动机构(2)；本发明专利技术从原理上对断路器操动机构进行了改进，将传统操动机构中的运动驱动部件简化为唯一的部件旋转主轴，极大地减少了操动机构零部件，提高了操动机构的可靠性；根据高压断路器分合闸动作的速度特性要求，采用非对称绕组结构，使驱动电机在运动性能上与断路器的负载特性相匹配。提高了驱动电机的工作效率，减少了操动机构的机械冲击，增加了断路器的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于输变电设备
，具体涉及一种高压断路器非对称绕组电机操动机构及方法。
技术介绍
高压断路器是电力系统中重要的电气设备，其分合闸操作的可靠性对电网安全运行具有重要意义。断路器的分合闸操作是由其操动机构带动动触头完成，操动机构是影响断路器工作可靠性的主要因素。断路器传统操动机构主要包括弹簧操动机构、液压操动机构、气动操动机构和电磁操动机构，上述操动机构具有零部件多、机械机构复杂及运动过程不可控等缺点，致使断路器分合闸操作响应时间长、动作分散性大，从而无法满足现代电力系统对断路器操作智能化的要求。因此，有必要研究一种体积小、结构简单、零部件少、运动过程可控且动作可靠的断路器操动机构。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种高压断路器非对称绕组电机操动机构及方法。本专利技术的技术方案：一种高压断路器非对称绕组电机操动机构，包括驱动电机(1)、传动机构(2)和电机控制器(3)；所述电机控制器(3)通过屏蔽信号线连接所述驱动电机(1)的一端，所述驱动电机(1)的另一端通过法兰盘(4)连接所述传动机构(2)；所述驱动电机(1)包括电机定子(11)、电机转子(12)、电机主轴(13)和限位保持装置(14)；所述驱动电机(1)沿径向方向由内到外依次装配电机主轴(13)、电机转子(12)和电机定子(11)；所述电机转子(12)和限位保持装置(14)均装配在所述电机主轴(13)上，所述限位保持装置(14)与所述电机主轴(13)同轴键连接，所述限位保持装置(14)设置于所述电机主轴(13)与传动主轴(22)相连接的一侧。所述传动机构(2)包括多个传动曲柄(21)和传动主轴(22)；各传动曲柄(21)的结构相同，均包括主轴拐臂(211)、传动弹簧(212)、传动连杆(213)、三角拐臂(214)和绝缘拉杆(215)；所述各传动曲柄(21)均匀设置于传动主轴(22)上，所述传动主轴(22)通过法兰盘(4)连接所述驱动电机(1)的电机主轴(13)，所述主轴拐臂(211)的一端通过平键连接所述传动主轴(22)，所述主轴拐臂(211)的另一端通过铰链连接所述传动弹簧(212)，所述传动连杆(213)的两端分别通过铰链连接所述传动弹簧(212)和所述三角拐臂(214)，所述绝缘拉杆(215)的下端通过螺纹固定所述三角拐臂(214)，所述绝缘拉杆(215)的上端通过螺纹连接断路器灭弧室(5)内的动触头(51)；所述电机控制器(3)包括微处理器单元(31)、电源模块(32)、信号采集模块(33)、信号调理模块(34)、A/D转换模块(35)、隔离驱动电路(36)、升压模块(37)、IGBT模块(38)和通讯模块(39)；所述微处理器单元(31)的输出端连接所述隔离驱动电路(36)的输入端，所述隔离驱动电路(36)的输出端连接所述升压模块(37)的输入端，所述升压模块(37)的输出端连接所述IGBT模块(38)的输入端，所述IGBT模块(38)的输出端通过屏蔽信号线连接所述驱动电机(1)的三相绕组输入端，所述信号采集模块(33)的输出端连接所述信号调理模块(34)的输入端，所述信号调理模块(34)的输出端连接所述A/D转换模块(35)的输入端，所述A/D转换模块(35)的输出端连接所述微处理器单元(31)的输入端，所述电源模块(32)的电源端连接所述微处理器单元(31)的电源端、信号采集模块(33)的电源端、信号调理模块(34)的电源端、A/D转换模块(35)的电源端、隔离驱动电路(36)的电源端、升压模块(37)的电源端、IGBT模块(38)的电源端和通讯模块(39)的电源端，所述微处理器单元(31)通过所述通讯模块(39)连接外部计算机。可选地，所述电机定子(11)中设置有电枢绕组(111)，所述电枢绕组(111)嵌入在电机定子(11)的定子槽内，所述电机定子(11)的定子槽采用梨形槽结构。可选地，所述电机转子(12)包括转子本体(121)和永磁体(122)，所述转子本体(121)上设置有对称结构的T型槽，所述永磁体(122)相间放置于转子本体(121)的T型槽中，相邻T型槽之间设置有非导磁间隔材料(123)。可选地，所述电驱绕组(111)采用非对称三相绕组结构，各个永磁体磁极三相对应的定子槽个数分别为4、4、1。可选地，所述电驱绕组(111)走线方式采用单层集中整距排布方式。可选地，所述信号采集模块(33)包括电机转子位置传感器(331)、电枢绕组电流信号采集电路(332)和霍尔电流传感器(333)；所述电机转子位置传感器(331)装配在所述电机主轴(13)上，与所述电机主轴(13)同轴键连接，所述电枢绕组电流信号采集电路(332)的输入端连接所述霍尔电流传感器(333)的输出端，所述霍尔电流传感器(333)设置于所述驱动电机(1)的三相绕组输入端上。采用高压断路器非对称绕组电机操动机构进行高压断路器非对称绕组电机操动方法，包括以下步骤：当高压断路器进行分合闸操作时，通过电机转子位置传感器检测电机转子的位置信号，通过电枢绕组电流信号采集电路采集电枢绕组电流信号，发送至电机控制器；电机控制器根据检测到的位置信号和电枢绕组电流信号发出控制命令触发驱动电机旋转；驱动电机旋转时，通过传动主轴带动主轴拐臂、传动弹簧、传动连杆和三角拐臂运动，驱动绝缘拉杆沿竖直方向运动；绝缘拉杆带动断路器灭弧室内的动触头做直线运动完成断路器的分合闸操作。本专利技术的有益效果：本专利技术提出一种高压断路器非对称绕组电机操动机构及方法，从原理上对目前常用的断路器操动机构进行了改进，将传统操动机构中的运动驱动部件简化为唯一的部件旋转主轴，极大地减少了操动机构零部件，提高了操动机构的可靠性；采用旋转电机对断路器操动机构进行驱动，响应速度快、控制精度高；本专利技术根据高压断路器分合闸动作的速度特性要求，采用非对称绕组结构，使驱动电机在运动性能上与断路器的负载特性相匹配。这种结构提高了驱动电机的工作效率，减少了操动机构的机械冲击，增加了断路器的使用寿命。附图说明图1为本专利技术具体实施方式中高压断路器非对称绕组电机操动机构示意图；图2为本专利技术具体实施方式中驱动电机整体结构示意图；图3为本专利技术具体实施方式中驱动电机剖面图；图4为本专利技术具体实施方式中开有T型槽的驱动电机转子本体示意图；图5为本专利技术具体实施方式中40.5kV真空断路器合闸操作时驱动电机主轴上等效负载反力和断路器分闸操作时驱动电机主轴上等效负载反力示意图；其中，(a)为40.5kV真空断路器合闸操作时驱动电机主轴上等效负载反力示意图；(b)为断路器分闸操作时驱动电机主轴上等效负载反力示意图；图6为本专利技术具体实施方式中驱动电机电枢绕组非对称结构和传统电机绕组结构示意图；其中，(a)为本专利技术具体实施方式中驱动电机电枢绕组非对称结构示意图；(b)为传统电机绕组结构示意图；图7为本专利技术具体实施方式中电机控制器的原理示意图；图8为本专利技术具体实施方式中高压断路器非对称绕组电机操动方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术具体实施方式加以详细的说明。本实施方式以40.5kV真空断路器为例，根据灭弧室对操动机构的要求，采用一种高压断路器非对称绕组电机操动机构，如图1所示，包括驱动电机1、传动机构2和电机控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高压断路器非对称绕组电机操动机构，其特征在于，包括驱动电机(1)、传动机构(2)和电机控制器(3)；所述电机控制器(3)通过屏蔽信号线连接所述驱动电机(1)的一端，所述驱动电机(1)的另一端通过法兰盘(4)连接所述传动机构(2)；所述驱动电机(1)包括电机定子(11)、电机转子(12)、电机主轴(13)和限位保持装置(14)；所述驱动电机(1)沿径向方向由内到外依次装配电机主轴(13)、电机转子(12)和电机定子(11)；所述电机转子(12)和限位保持装置(14)均装配在所述电机主轴(13)上，所述限位保持装置(14)与所述电机主轴(13)同轴键连接，所述限位保持装置(14)设置于所述电机主轴(13)与传动主轴(22)相连接的一侧；所述传动机构(2)包括多个传动曲柄(21)和传动主轴(22)；各传动曲柄(21)的结构相同，均包括主轴拐臂(211)、传动弹簧(212)、传动连杆(213)、三角拐臂(214)和绝缘拉杆(215)；所述各传动曲柄(21)均匀设置于传动主轴(22)上，所述传动主轴(22)通过法兰盘(4)连接所述驱动电机(1)的电机主轴(13)，所述主轴拐臂(211)的一端通过平键连接所述传动主轴(22)，所述主轴拐臂(211)的另一端通过铰链连接所述传动弹簧(212)，所述传动连杆(213)的两端分别通过铰链连接所述传动弹簧(212)和所述三角拐臂(214)，所述绝缘拉杆(215)的下端通过螺纹固定所述三角拐臂(214)，所述绝缘拉杆(215)的上端通过螺纹连接断路器灭弧室(5)内的动触头(51)；所述电机控制器(3)包括微处理器单元(31)、电源模块(32)、信号采集模块(33)、信号调理模块(34)、A/D转换模块(35)、隔离驱动电路(36)、升压模块(37)、IGBT模块(38)和通讯模块(39)；所述微处理器单元(31)的输出端连接所述隔离驱动电路(36)的输入端，所述隔离驱动电路(36)的输出端连接所述升压模块(37)的输入端，所述升压模块(37)的输出端连接所述IGBT模块(38)的输入端，所述IGBT模块(38)的输出端通过屏蔽信号线连接所述驱动电机(1)的三相绕组输入端，所述信号采集模块(33)的输出端连接所述信号调理模块(34)的输入端，所述信号调理模块(34)的输出端连接所述A/D转换模块(35)的输入端，所述A/D转换模块(35)的输出端连接所述微处理器单元(31)的输入端，所述电源模块(32)的电源端连接所述微处理器单元(31)的电源端、信号采集模块(33)的电源端、信号调理模块(34)的电源端、A/D转换模块(35)的电源端、隔离驱动电路(36)的电源端、升压模块(37)的电源端、IGBT模块(38)的电源端和通讯模块(39)的电源端，所述微处理器单元(31)通过所述通讯模块(39)连接外部计算机。...
【技术特征摘要】
1.一种高压断路器非对称绕组电机操动机构，其特征在于，包括驱动电机(1)、传动机构(2)和电机控制器(3)；所述电机控制器(3)通过屏蔽信号线连接所述驱动电机(1)的一端，所述驱动电机(1)的另一端通过法兰盘(4)连接所述传动机构(2)；所述驱动电机(1)包括电机定子(11)、电机转子(12)、电机主轴(13)和限位保持装置(14)；所述驱动电机(1)沿径向方向由内到外依次装配电机主轴(13)、电机转子(12)和电机定子(11)；所述电机转子(12)和限位保持装置(14)均装配在所述电机主轴(13)上，所述限位保持装置(14)与所述电机主轴(13)同轴键连接，所述限位保持装置(14)设置于所述电机主轴(13)与传动主轴(22)相连接的一侧；所述传动机构(2)包括多个传动曲柄(21)和传动主轴(22)；各传动曲柄(21)的结构相同，均包括主轴拐臂(211)、传动弹簧(212)、传动连杆(213)、三角拐臂(214)和绝缘拉杆(215)；所述各传动曲柄(21)均匀设置于传动主轴(22)上，所述传动主轴(22)通过法兰盘(4)连接所述驱动电机(1)的电机主轴(13)，所述主轴拐臂(211)的一端通过平键连接所述传动主轴(22)，所述主轴拐臂(211)的另一端通过铰链连接所述传动弹簧(212)，所述传动连杆(213)的两端分别通过铰链连接所述传动弹簧(212)和所述三角拐臂(214)，所述绝缘拉杆(215)的下端通过螺纹固定所述三角拐臂(214)，所述绝缘拉杆(215)的上端通过螺纹连接断路器灭弧室(5)内的动触头(51)；所述电机控制器(3)包括微处理器单元(31)、电源模块(32)、信号采集模块(33)、信号调理模块(34)、A/D转换模块(35)、隔离驱动电路(36)、升压模块(37)、IGBT模块(38)和通讯模块(39)；所述微处理器单元(31)的输出端连接所述隔离驱动电路(36)的输入端，所述隔离驱动电路(36)的输出端连接所述升压模块(37)的输入端，所述升压模块(37)的输出端连接所述IGBT模块(38)的输入端，所述IGBT模块(38)的输出端通过屏蔽信号线连接所述驱动电机(1)的三相绕组输入端，所述信号采集模块(33)的输出端连接所述信号调理模块(34)的输入端，所述信号调理模块(34)的输出端连接所述A/D转换模块(35)的输入端，所述A/D转换模块(35)的输出端连接所述微处理器单元(31)的输入端，所述电源模块(32...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑尧，徐建源，韦宾，裴建林，刘大鹏，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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