CN101256913B - 高压断路器横向磁场永磁直线电机操动机构 - Google Patents
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Abstract
高压断路器横向磁场永磁直线电机操动机构，属于输变电设备技术领域，由横向磁场永磁直线电机和传动机构组成，在灭弧室的下面装有传动机构，传动机构一端和横向磁场永磁直线电机的电机主轴相连，另一端与灭弧室的动触头相连。横向磁场永磁直线电机的初级铁心由两块相对的凹形块构成，每个凹形块是由硅钢片叠压而成若干个槽形结构，初级铁心的中间设有次级铁心，在次级铁心的上下两个面上开槽，并且在槽中放置电枢绕组，电枢绕组中通入单相电流，两个凹形块连接之处嵌放有永磁体，永磁体构成电机的磁极，电枢绕组在槽中按单层集中整距绕组的方式排列。本发明减少了传统操动机构的传动机构部分，利用电机的直线运动带动高压断路器的触头分/合闸。
Description
技术领域
本发明属于输变电设备技术领域，特别涉及一种高压断路器横向磁场永磁直线电机操动机构，适用于断路器的智能化操作。
背景技术
对高压断路器而言，要求操动机构既能获得较高的分合闸速度，又能快速实现自动重合闸操作。操动机构在断路器中占有重要地位。它不但要保证断路器长期的动作可靠性，而且要满足灭弧特性对操动机构的要求。断路器的分合闸所需时间和速度必须满足其开断和关合要求，以便快速切除故障而不使故障扩大，保持电力系统的稳定，并可减轻设备、线路的损伤。为此要求断路器具有良好的操作性能，以满足上述要求。对于现有的操动机构主要有液压操动机构、弹簧操动机构或气动技术等，大都由一整套机械装置构成，零部件多，传动机构复杂，制造工艺要求高，且运动过程不可控。
发明内容
为解决现有断路器操动机构的不足，本发明提供一种用于高压断路器的横向磁场永磁直线电机操动机构，它大大减少了传统操动机构的传动机构部分，利用横向磁场永磁直线电机的直线运动直接带动高压断路器的动触头分/合闸。
本发明的结构是：横向磁场永磁直线电机的电机主轴和高压断路器的动触头通过传动机构连接，横向磁场永磁直线电机在初级铁心上安装了永磁体，由永磁体建立主磁场，在横向磁场永磁直线电机的电枢绕组中通入直流电，这样通电导体在磁场中受到力的作用就驱动次级铁心运动，而次级铁心则通过连杆机构带动断路器动触头运动。
横向磁场永磁直线电机包括初级铁心、永磁体、次级铁心、电枢绕组、电机主轴，沿径向由内到外依次分布为：电机主轴、次级铁心、永磁体、电枢绕组、初级铁心，初级铁心由两块相对的凹形块构成，两个凹型块合到一起呈口型，每个凹形块是由硅钢片叠压而成若干个槽形结构，初级铁心的两块凹形块中间设有次级铁心，在次级铁心的上下两个面上开槽，并且在槽中放置电枢绕组，电枢绕组中通入单相电流，两个凹形块连接之处嵌放有永磁体，永磁体构成横向磁场永磁直线电机的磁极，电枢绕组在槽中按单层集中整距绕组的方式排列
本发明的优点：高压断路器横向磁场永磁直线电机操动机构克服了传统操动机构的体积较大、传动机构复杂、响应时间长及运动过程不可控等缺点，突破了传统意义上机构运动的原理，利用电机自身产生的电磁推力从而带动断路器触头的分/合闸。有如下优点：
(1)电路结构和磁路结构不在同一平面内，不存在相互制约关系；
(2)各相之间没有耦合，便于独立分析和控制；
(3)许多参数彼此相互独立，参数选择的自由度大；
(4)各相均采用集中绕组，绕组端部小，电机的结构紧凑。
本发明采用的横向磁场永磁电机除了工作可靠稳定外还能够提供较大的力密度和功率密度，由于减少了复杂的传动机构，使机构的质量小，运动惯量小，动能大大减小，使能量损耗小，提高了效率；同时也提高了整个装置的精度和可靠性，具有高响应和高精度的特点并且运动过程可控。
附图说明
图1是本发明中高压断路器横向磁场永磁直线电机操动机构的结构原理图，
图2是本发明中横向磁场永磁直线电机的结构示意图。
图中：1静触头，2灭弧室，3动触头，4传动机构，5横向磁场永磁直线电机，6初级铁心，7次级铁心，8永磁体，9电机主轴，10电枢绕组。
具体实施方式
对于40.5kV户内真空断路器，根据灭弧室对操动机构的要求，设计了一种横向磁场永磁直线电机操动机构，要求横向磁场永磁直线电机操动机构提供的电磁推力达到3000～6000N，运动速度达到4～6m/s以上，运行时间要小于20ms。
下面结合附图对本发明做进一步描述：
本发明高压断路器横向磁场永磁直线电机操动机构的结构如附图1所示，在灭弧室2的下面装有传动机构4，传动机构4和横向磁场永磁直线电机的电机主轴9相连，电机主轴9带动传动机构4运动，从而带动动触头3运动，实现断路器的分/合闸。
横向磁场永磁直线电机结构如图2所示，包括横向磁场永磁直线电机的初级铁心6、次级铁心7、永磁体8、电机主轴9、电枢绕组10，沿径向由内到外依次分布为：电机主轴9、次级铁心7、电枢绕组10、永磁体8、初级铁心6，初级铁心6由两块相对的凹形块构成，两个凹型块合到一起呈口型，每个凹形块是由硅钢片叠压而成若干个槽形结构，初级铁心的两个凹形块中间设有次级铁心7，在次级铁心7的上下两个面上开槽，并且在槽中放置电枢绕组10，电枢绕组10中通入单相电流，两个凹形块连接之处嵌放有永磁体8，永磁体8构成横向磁场永磁直线电机的磁极，电枢绕组在槽中按单层集中整距绕组的方式排列。在电枢绕组10中通入电流，电流在永磁体产生的磁场中受到安培力的作用产生电磁推力从而推动次级铁心7的水平运动。
Claims (1)
1.一种高压断路器横向磁场永磁直线电机操动机构，由横向磁场永磁直线电机和传动机构组成，其特征在于在高压断路器灭弧室的下面装有传动机构，传动机构一端和横向磁场永磁直线电机的电机主轴相连，另一端与高压断路器灭弧室的动触头相连；所述横向磁场永磁直线电机包括初级铁心、永磁体、次级铁心、电枢绕组、电机主轴，沿径向由内到外依次分布为：电机主轴、次级铁心、永磁体、电枢绕组、初级铁心，初级铁心由两块凹形块构成，两个凹型块合到一起呈口型，每个凹形块是由硅钢片叠压而成若干个槽形结构，初级铁心的两块凹形块中间设有次级铁心，在次级铁心的上下两个面上开槽，并且在槽中放置电枢绕组，电枢绕组中通入单相电流，两个凹形块连接之处嵌放有永磁体，永磁体构成横向磁场永磁直线电机的磁极，电枢绕组在槽中按单层集中整距绕组的方式排列。
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Assignee: Jiangsu Yingjia Electric Co., Ltd. Assignor: Shenyang University of Technology Contract record no.: 2012320000665 Denomination of invention: High-voltage circuit-breaker lateral direction magnetic field permanent magnetism straight line motor operating mechanism Granted publication date: 20111005 License type: Exclusive License Open date: 20080903 Record date: 20120525 |
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