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为了消除高压断路器永磁电机操动机构中永磁体存在的固有缺陷,提高断路器的操作可靠性以促进其智能化发展,本文以40.5kV高压断路器为研究对象,提出高压断路器无刷线圈激磁直流电机(Coil Excitation Brushless DC Motor,CEBLDCM)操动机构。本文主要从电机操动机构运动过程及负载特性、电机结构布局及工作原理、电机结构参数设计以及电机操作动态电磁特性等方面进行了深入的研究,最终确定了CEBLDCM的设计方案并制作样机进行操作实验。主要研究工作如下:(1)研究了电机操动机构的运动过程及负载特性,建立电机操动机构的运动分析模型,推导驱动电机与断路器拉杆之间的运动对应关系,将断路器直线运动转化为电机轴的旋转运动,计算断路器运动负载折算到驱动电机转轴处的等效负载转矩特性,得到驱动电机在断路器分合闸操作过程中的转子转角变化范围、等效负载转矩等参数。(2)研究了CEBLDCM的拓扑结构,制定定转子极数组合方案,确定各电机结构的位置布局及装配方式,提出电机励磁绕组的导通顺序,阐明了电机的运行工作方式,从磁路方面分析电机的工作原理及电磁特性,为新型驱动电机的设计提供理论依据。(3)提出了电机各结构的设计计算方案,根据高压断路器的技术指标与动态特性仿真相结合的方法,分析CEBLDCM的电磁性能和运动特性,并分析不同极弧、气隙、铁芯、定子间距、激磁线圈等结构对电机操动机构动态性能的影响,调整优化结构参数,确定CEBLDCM操动机构的最终设计方案,以满足高压断路器操动机构的分合闸要求,为高压断路器的智能化操作研究提供了依据。(4)制作了CEBLDCM样机并搭建了适用于操动机构的电机实验平台,设计了应用于CEBLDCM的控制系统,提出了CEBLDCM的功率变换器设计方案,确定了CEBLDCM各检测器的选型、设计及应用方法。最终通过空载实验测得电机基本数据符合操动机构的设计要求。为今后的智能控制及高压断路器操作实验等奠定了良好的基础。