专利名称：具有嵌位功能的永磁直线电机的制作方法
技术领域：
该发明属于直线电机领域，是一种具有嵌位功能的圆筒型永磁直线电机，这种电 机可用于智能电网中，担负负荷调配、事故防御尤其是大面积事故防御，维护电网安全运 行。
背景技术：
高压开关设备智能化可以提高电网的自适应和自愈能力。因此智能型高压断路器 是高压开关设备的重要发展方向，其技术的关键是实现操作机构动作安全可控。高质量的 操作机构要求结构简单，运动部件少，运行可靠，保证断路器可靠地实现分合闸操作。目前常用的高压断路器操动机构有弹簧机构、气动机构、液压机构和液压弹簧机 构等，元件多、结构复杂，操作过程不可控，不能满足智能化的需要。正在研发使用于高压断 路器的永磁操动机构是最早出现于上世纪六十年代，最先在中低压开关设备中得到使用。 永磁操动机构结构简单，运动部件通常只有一个，增强了操作机构的可靠性，提高了使用寿 命，使用次数可达到十万次以上，大大高于现有的操动机构。永磁操动机构没有易出故障的 机械锁扣和其它高速运动部件，所以永磁机构机械故障率远远低于电磁操动机构和弹簧操 动机构。但永磁机构没有实现操动过程可控，吸合撞击力大，断开时需要使用很大的冲击 力才能断开，因此在一定程度上也影响断路器的性能和使用寿命。另外永磁机构需要使用 储能电容器为线圈供电，实现分合闸操作，因此储能电容器的质量直接影响操动机构的性 能。永磁体吸力大，因此刚分力大，难以获得理想的分闸速度特性。直线电机操动机构是在永磁操动机构发展而来的智能型元件，符合智能控制 要求。它也只有一个运动部件，结构简单，不需要储能电容器，并且能满足行程小、速度快、 刚分速度大的特点。分合间操作过程可以通过控制电路实现精密运动控制，能稳定运行，因 此直线电机操动机构是理想的智能操动机构。
发明内容
技术问题本发明所要解决的技术问题是针对传统高压断路器操动机构的不足，提供 一种结构简单，不需要储能电容器，行程小、速度快、刚分速度大，且具有嵌位功能的高压断 路器操动机构。技术方案为解决上述技术问题，本发明采用的具有嵌位功能的永磁直线电机包 括初级铁心、初级线圈、永磁体、次级非磁性轴，所述的初级铁心、初级线圈、永磁体、次级非 磁性轴由外向内依次排列，所述的初级线圈绕制在所述的初级铁心的槽中，所述的非磁性 轴支撑永磁体和内铁芯，气隙为初级与次级之间的空气气隙，内铁芯为固定在次级非磁性 轴上且与永磁体的上端紧贴，外铁芯为固定在机壳上的铁芯；在所述的铁芯上绕制了线圈， 在吸合时，线圈中通电流时会增加对铁芯的吸力，加速吸合，并起到定位作用；断开时，通反 向电流时削弱轴向磁场，加速断路器分离。所述的永磁体由多个单个的永磁体顺序排列组成，磁力线方向相同。
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有益效果本发明采用永磁直线电机，应用于高压断路器操动机构，具有以下几个 优点(1)永磁直线电机的体积小、响应快、电磁推力大、控制简单。(2)永磁直线电机产生的力通过连杆机构或者直接使断路器触头拉开或接触，维 持线圈通电，保持在合、分闸的位置，不需要配制动保持装置，因此这种机构克服了现有操 动机构所具有的零部件多、传动机构复杂、运动过程不可控等缺点。(3)分闸时能获得很大的刚分速度，且能保持在分闸位置；合闸时由于永磁磁场的 削弱，动铁心不需要获得很大的动能。
图1是本发明具有嵌位功能的永磁直线电机的机构示意图。
具体实施例方式本发明是在永磁直线电机的永磁体8与内铁芯7固定在动子非磁性轴9上，铁芯 6与机壳1固定，并在外铁芯6的齿上绕制线圈5。该直线电机包括初级铁心2、初级线圈3、永磁体8、次级非磁性轴9，所述的初级铁 心2、初级线圈3、永磁体8、次级非磁性轴9由外向内依次排列，所述的初级线圈3绕制在所 述的初级铁心2的槽中，所述的非磁性轴9支撑永磁体8和内铁芯7，气隙4为初级与次级 之间的空气气隙，内铁芯7为固定在次级非磁性轴9上且与永磁体8的上端紧贴，外铁芯6 为固定在机壳1上的铁芯；在所述的铁芯6上绕制了线圈5，在吸合时，线圈5中通电流时 会增加对铁芯7的吸力，加速吸合，并起到定位作用；断开时，通反向电流时削弱轴向磁场， 加速断路器分离。所述的永磁体8由多个单个的永磁体顺序排列组成，磁力线方向相同。在合闸过程中，线圈5中通正向电流，增强对铁芯7的吸引力，使次级获得较大的 动能，操动机构得到很大的刚分速度。通过控制装置，合间时断路器不会产生剧烈碰撞。此 时内铁芯7与外铁芯6有微小的间隙，保持线圈5通电，吸力使次级保持在该位置，使操动 机构保持在分闸位置；在分闸过程中，线圈5中通反向电流，削弱轴向的永磁磁场，这样次 级不需要获得很大的初始动能就能动起来，向分间位置移动。对于高压断路器而言，电机操动机构是一种新型操动机构，它是电机产生的力通 过连杆机构或者直接使断路器触头拉开或接触，线圈5通电，就可保持合闸位置，不需要保 持装置，简化机构。这种机构克服了现有操动机构所具有的零部件多、传动机构复杂、运动 过程不可控等缺点。永磁直线直流电机以其体积小、响应快、电磁推力大、控制简单等优点 越来越受到关注。本发明所阐述的高压断路器操作机构用具有嵌位功能的永磁直线电机， 是一种结构简单，不需要储能电容器，行程小、速度快、刚分速度大，且具有嵌位功能的高压 断路器操动机构，是一种新型的智能型元件，符合智能控制的要求，具有很好的应用前景。
权利要求
1.一种具有嵌位功能的永磁直线电机，其特征在于该直线电机包括初级铁心(2)、初 级线圈(3)、永磁体(8)、次级非磁性轴(9)，所述的初级铁心(2)、初级线圈(3)、永磁体 (8)、次级非磁性轴(9)由外向内依次排列，所述的初级线圈(3)绕制在所述的初级铁心(2) 的槽中，所述的非磁性轴(9)支撑永磁体(8)和内铁芯(7)，气隙(4)为初级与次级之间的 空气气隙，内铁芯(7)为固定在次级非磁性轴(9)上且与永磁体(8)的上端紧贴，外铁芯 (6)为固定在机壳(1)上的铁芯；在所述的铁芯(6)上绕制了线圈(5)，在吸合时，线圈(5) 中通电流时会增加对铁芯(7)的吸力，加速吸合，并起到定位作用；断开时，通反向电流时 削弱轴向磁场，加速断路器分离。
2.根据权利要求1所述的具有嵌位功能的永磁直线电机，其特征在于所述的永磁体 ⑶由多个单个的永磁体顺序排列组成，磁力线方向相同。
全文摘要
具有嵌位功能的永磁直线电机包括初级铁芯(2)、初级线圈(3)、永磁体(8)、次级非磁性轴(9)，所述的初级铁芯(2)、初级线圈(3)、永磁体(8)、次级非磁性轴(9)由外向内依次排列，所述的初级线圈(3)绕制在所述的初级铁芯(2)的槽中，所述的非磁性轴(9)支撑永磁体(8)和内铁芯(7)，气隙(4)为初级与次级之间的空气气隙，内铁芯(7)为固定在次级非磁性轴(9)上且与永磁体(8)的上端紧贴，外铁芯(6)为固定在机壳(1)上的铁芯；在所述的铁芯(6)上绕制了线圈(5)，在吸合时，线圈(5)中通电流时会增加对铁芯(7)的吸力，加速吸合，并起到定位作用；断开时，通反向电流时削弱轴向磁场，加速断路器分离。
文档编号H02K41/02GK102005895SQ20101059511
公开日2011年4月6日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者余海涛, 胡敏强, 邓灿 申请人:东南大学