[发明专利]一种用于高压断路器及其使用的轴向磁通永磁电机

权利要求书

1.一种用于高压断路器的轴向磁通永磁电机，其特征在于，包括沿轴向依次设置的第一定子、第一转子、第二定子、第二转子以及第三定子，形成三定子双转子的三明治结构；

所述第一定子和第三定子的外侧设置铁芯；所述第二定子为双层结构，两个隔离环中间设置铁芯；

第一转子和第二转子结构相同，均包括沿圆周向排列的三相共9个无刷绕组，9个无刷绕组形成圆环，旋转过程中产生磁场；

每个无刷绕组为扇形，包括围绕在外层的主绕组和主绕组内部空隙处设置的副绕组；

无刷绕组由不导磁材料环氧树脂或不饱和聚酯玻璃纤维进行固定，绕组与供电电源相连，因为高压断路器动触头运动路线很短，轴向磁通永磁电机只需要转过有限转角，所以不需要电刷；

主绕组在外层，包围的磁通更大，副绕组在主绕组的中间空隙处，包围比较少的磁通，提高控制的灵活性，在转矩不同的时候灵活提高动态响应性能。

2.根据权利要求1所述的用于高压断路器的轴向磁通永磁电机，其特征在于，每个无刷绕组包括扇形塑料框架，主绕组和副绕组粘接固定；各个转子、定子和铁芯固定在同一个转轴上；转轴上装有法兰盘，用于固定转子的塑料框架。

3.根据权利要求1所述的用于高压断路器的轴向磁通永磁电机，其特征在于，第一转子和第二转子对称设置在第二定子的两侧，且同向无刷绕组对齐。

4.根据权利要求1所述的用于高压断路器的轴向磁通永磁电机，其特征在于，副绕组的匝数为主绕组的一半。

5.根据权利要求1所述的用于高压断路器的轴向磁通永磁电机，其特征在于，磁负荷采用下式计算：

式中，h_PM为永磁体轴向厚度，B_r为永磁体剩余磁感应强度，h_w为绕组轴向厚度，h_air为气隙轴向长度，K_F为气隙磁密分布系数。

6.根据权利要求1所述的用于高压断路器的轴向磁通永磁电机，其特征在于，气隙轴向长度h_air取为2mm；永磁体轴向厚度h_PM为25mm；气隙磁密分布系数K_F取0.92；得到绕组轴向厚度h_w为10.09mm。

7.根据权利要求5所述的用于高压断路器的轴向磁通永磁电机，其特征在于，电流密度采用下式计算：

其中，D_i为电机第一转子和第二转子内径，N为实际每相串联匝数，I为绕组每相线电流。

8.根据权利要求5所述的用于高压断路器的轴向磁通永磁电机，其特征在于，电磁转矩采用下式计算：

k_dp1为绕组因数；D_o为电机第一转子和第二转子的外径，D_i为电机第一转子和第二转子内径，I_w为实际相电流，N_w为实际每相串联绕组，B_f为磁负荷。

9.一种高压断路器，采用权利要求1-8之一所述的轴向磁通永磁电机作为驱动电机。