一种高压断路器永磁变气隙有限转角电机操动机构，属于输变电设备技术领域。主要由驱动电机、电机控制器和传动机构组成，由一台驱动电机直接驱动传动机构进行断路器三相机械联动。本发明专利技术采用分段变气隙结构，使驱动电机在运动性能上与断路器的运动特性相匹配，将结构该提高了驱动电机的工作效率，减小了操动机构的机械冲击，增加了操动机构的机械寿命。提出的永磁限位保持装置与死点防弹跳限位结构能根据断路器的运动要求有效限定操动机构的运动范围，结构简单、性能可靠；死点防弹跳限位结构合理设计并充分利用传动机构自身的特点，从而有效避免断路器的合闸弹跳，提高了操动机构和断路器关合操作的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种高压断路器永磁变气隙有限转角电机操动机构，属于输变电设备
。主要由驱动电机、电机控制器和传动机构组成，由一台驱动电机直接驱动传动机构进行断路器三相机械联动。本专利技术采用分段变气隙结构，使驱动电机在运动性能上与断路器的运动特性相匹配，将结构该提高了驱动电机的工作效率，减小了操动机构的机械冲击，增加了操动机构的机械寿命。提出的永磁限位保持装置与死点防弹跳限位结构能根据断路器的运动要求有效限定操动机构的运动范围，结构简单、性能可靠；死点防弹跳限位结构合理设计并充分利用传动机构自身的特点，从而有效避免断路器的合闸弹跳，提高了操动机构和断路器关合操作的可靠性。【专利说明】一种高压断路器永磁变气隙有限转角电机操动机构
本专利技术属于输变电设备
，特别涉及一种高压断路器永磁变气隙有限转角电机操动机构。
技术介绍
高压断路器是电力系统中重要的开关设备，具有控制和保护双重功能，对电力系统的安全运行具有重要意义。操动机构与断路器的性能相关，直接影响着断路器工作的可靠性和稳定性。传统断路器操动机构主要为电磁操动机构、弹簧操动机构、气动操动机构和液压操动机构，这些操动机构结构复杂，运动部件多，可控性和可靠性不佳。复杂的操动机构致使操动机构的响应时间长、分散性大，其结构不能完全满足断路器的运动特性和操作特性，从而无法满足现代电力系统对断路器操作智能化的要求。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是解决传统高压断路器操动机构运动零部件多、传动机构复杂、机构可控性和可靠性不足等缺点的基础上，提供一种高压断路器永磁变气隙有限转角电机操动机构，利用一台有限转角永磁电机直接驱动断路器动作，简化运动部件，提高了操动机构的工作可靠性和运动可控性。本专利技术的技术方案是这样实现的:一种高压断路器永磁变气隙有限转角电机操动机构，主要由驱动电机、电机控制器和传动机构组成，由一台驱动电机直接驱动传动机构进行断路器三相机械联动，所述的电机控制器通过屏蔽线与驱动电机端部连接；所述的传动机构为一套曲柄连杆机构，主要由三个传动曲柄组成，每个传动曲柄主要由传动主轴、传动拐臂、传动连杆和绝缘拉杆组成,驱动电机的输出主轴通过对接法兰盘与转动主轴连接，三个传动曲柄等距分布并通过传动柺臂一端与传动主轴键连接，实现同轴旋转；传动柺臂另一端连接传动连杆一端，传动连杆另一端连接绝缘拉杆的一端，绝缘拉杆的另一端经触头弹簧连接至断路器灭弧室；所述的驱动电机主要由电机转子、电枢绕组、电机主轴、电机定子、永磁限位保持装置和霍尔位置传感器组成，所述的电机转子、永磁限位保持装置和霍尔位置传感器依次装配在电机主轴上，并与电机主轴同轴键连接；电枢绕组绕置于电机定子的梨形槽内，采用集中单层整距的排布方式；在所述的电机转子上还设置有永磁体，永磁体依次嵌置于电机转子上，相邻两永磁体之间设置有非导磁间隔材料；电机定子与永磁体间为变气隙结构， 每个永磁体采用分段结构，电机定子与永磁体间具有不同的气隙长度62和S3，且有 6 !> 8 3> 6 2，这种气隙结构使得对应于断路器分闸运动过程，在接触行程阶段，气隙长度较小，从而得到较大的刚分速度；在刚分后3/4开距阶段，气隙长度最小，获得最快的平均分闸转速，达到断路器的速度特性要求；在分闸位置前1/4开距，气隙长度最大，使得电机输出转矩减小，降低了电机转速，从而减小对电机及断路器的机械冲击。永磁限位保持装置主要由永磁材料、限位转子和挡铁组成，所述的限位转子与电机主轴通过平键连接，永磁材料内嵌于挡铁内，限位转子在档铁的开槽内进行有限转角运 动，通过挡铁进行限位。在所述的传动连杆与绝缘拉杆之间还连接有绝缘拉杆连接头,传动拉杆和绝缘拉 杆均与绝缘拉杆连接头铰链连接。在所述的绝缘拉杆和触头弹簧之间还连接有断路器触头弹簧连接头，所述的绝缘 拉杆和触头弹簧与断路器触头弹簧连接头螺纹连接。所述的电机定子由DW470型硅钢片叠成，电机转子采用10号钢锻造。当所述的限位转子转到分闸或合闸位置时，利用永磁体产生的永磁吸力使得限位 转子与挡铁吸合在一起，使断路器在分合闸位置的保持；传动机构在运动到断路器合闸位 置时，传动机构刚好运动到超过死点位置，且死点位置与合闸位置所成的角度应小于3°， 免动触头在触头弹簧的作用下的回弹，实现有效限位。所述的电机转子选用MO型钕铁硼永磁体。本专利技术的有益效果:本专利技术所提出的高压断路器永磁变气隙有限转角电机操动机 构，具有如下优点:(I)本专利技术提出的高压真空断路器永磁变气隙有限转角电机操动机构从原理上对 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 部件旋转的电机轴，极大地减少了操动机构零部件，提高了操动机构的可靠性。采用电机对 断路器进行驱动，速度响应快，控制精度高，运动过程可控性好。(2)本专利技术提出的操动机构永磁驱动电机根据高压断路器的速度特性要求，采用 分段变气隙结构，使驱动电机在运动性能上与断路器的运动特性相匹配。这种结构提高了 驱动电机的工作效率，减小了操动机构的机械冲击，增加了操动机构的机械寿命。(3)本专利技术提出的永磁限位保持装置与死点防弹跳限位结构能根据断路器的运动 要求有效限定操动机构的运动范围，结构简单、性能可靠。死点防弹跳限位结构合理设计并 充分利用传动机构自身的特点，从而有效避免断路器的合闸弹跳，提高了操动机构和断路 器关合操作的可靠性。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施方式高压断路器永磁变气隙有限转角电机操动机构整体结构 示意图；图2为本专利技术实施方式驱动电机的结构示意图；图3为本专利技术实施方式电机定子与永磁体间为变气隙结构不意图；图4为本专利技术实施方式驱动电机永磁限位保持装置结构示意图；图5为本专利技术实施方式高压断路器永磁变气隙有限转角电机操动机构死点防弹 跳限位结构原理图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的实施方式作进一步详细的说明。本实施方式以126kV真空断路器为例，根据灭弧室对操动机构的要求，采用的高 压断路器永磁变气隙有限转角电机操动机构，如图1所示。高压断路器永磁变气隙有限转角电机操动机构设置在断路器边相位置，主要由驱动电机1，电机控制器2，传动机构3组成，采用一台电机直接驱动传动机构进行断路器的三相机械联动。传动机构3为一套曲柄连杆机构，进一步包括:三个传动曲柄。每个传动曲柄的结构均相同，本实施方式以一个传动曲柄为例说明其结构:传动曲柄主要由传动主轴6、传动拐臂5、传动连杆7和绝缘拉杆9组成。驱动电机I的输出主轴与传动机构3中的传动主轴6通过法兰盘4连接在一起， 传动机构3中的传动拐臂5的一端与传动主轴6通过平键连接，传动拐臂5的另一端与传动连杆7通过铰链连接，传动连杆7的两端分别与传动拐臂5和绝缘拉杆连接头8通过铰链连接，绝缘拉杆9的上下两端分别通过螺纹与断路器触头弹簧连接头10和绝缘拉杆连接头8固定，断路器触头弹簧接头10经过触头弹簧11与断路器灭弧室12相连。电机控制器 2通过引出的屏蔽通信线与驱动电机I端部连接。当高压断路器进行操作时，电机控制器2 首先通过霍尔位置传感器19检测电机转子17的位置，然后根据检测到的位置信号驱动驱动电机I旋转，驱动电机I旋转时，通过传动主轴6带动传动拐臂5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高压断路器永磁变气隙有限转角电机操动机构，其特征在于：主要由驱动电机(1)、电机控制器(2)和传动机构(3)组成，由一台驱动电机(1)直接驱动传动机构(3)进行断路器三相机械联动，所述的电机控制器(2)通过屏蔽线与驱动电机(1)端部连接；所述的传动机构(3)为一套曲柄连杆机构，主要由三个传动曲柄组成，每个传动曲柄主要由传动主轴(6)、传动拐臂(5)、传动连杆(7)和绝缘拉杆(9)组成，驱动电机(1)的输出主轴通过对接法兰盘与转动主轴(6)连接，三个传动曲柄等距分布并通过传动柺臂(5)一端与传动主轴(6)键连接，实现同轴旋转；传动柺臂(5)另一端连接传动连杆(7)一端，传动连杆(7)另一端连接绝缘拉杆(9)的一端，绝缘拉杆(9)的另一端经触头弹簧连接至断路器灭弧室；所述的驱动电机(1)主要由电机转子(17)、电枢绕组(13)、电机主轴(15)、电机定子(20)、永磁限位保持装置(18)和霍尔位置传感器(19)组成，所述的电机转子(17)、永磁限位保持装置(18)和霍尔电流传感器(19)依次装配在电机主轴(15)上，并与电机主轴(15)同轴键连接；电枢绕组(13)绕置于电机定子(17)的梨形槽内，采用集中单层整距的排布方式；在所述的电机转子(17)上还设置有永磁体(14)，永磁体(14)依次嵌置于电机转子(17)上，相邻两永磁体之间设置有非导磁间隔材料；电机定子(20)与永磁体(14)间为变气隙结构，每个永磁体(14)采用分段结构，电机定子(20)与永磁体(14)间具有不同的气隙长度δ1、δ2和δ3，且有δ1>δ3>δ2，这种气隙结构使得对应于断路器分闸运动过程，在接触行程阶段，气隙长度较小，从而得到较大的刚分速度；在刚分后3/4开距阶段，气隙长度最小，获得最快的平均分闸转速，达到断路器的速度特性要求；在分闸位置前1/4开距，气隙长度最大，使得电机输出转矩减小，降低了电机转速，从而减小对电机及断路器的机械冲击。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林莘，李昊旻，史可鉴，徐建源，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：
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