[发明专利]一种放卷用无源永磁力矩电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种放卷用无源永磁力矩电机。

背景技术

力矩电机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机。这种电机的轴不是以恒转速或者功率而是以恒力矩输出反向动力，当负载转速变化时，其输出功率也随之变化，能够承受堵转(即电机转子转速为零)运行。传统力矩电机由于电枢电阻高，损耗大，所产生的热量也大，特别是在放卷(既在外力的作用下被动转动，电机转动方向与自身的驱动力矩方向相反)或堵转时更为严重，电机虽然消耗了大量励磁用电能，但对外功率输出却是负值或者是零，所有能量消耗在电机绕组中都转换为热，使电机温度急剧升高，因此，传统力矩电机的后端盖上都装有独立的离心式风机，强迫通风冷却。力矩电机适用于卷绕、开卷、堵转和调速等场合。

图4为美国专利US6998757B2，可以看出其转子和定子电枢都为通电绕组，任何工作状态下转子和定子绕组中的电流耦合产生驱动力矩，在放卷状态下，也就是转子被动转动时，电能仍在消耗，但电机却在做负功，能量全部被消耗为热能。这是目前所有力矩电机的特性之一。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种永磁无源力矩电机，利用永磁块与金属导体之间的相对运动在金属体中感应出涡流，产生反向力矩，并通过弹簧调节永磁块和金属板之间的间距来改变反向力矩的大小，保证电机的近似恒力矩输出特性。无需电源，不消耗电能。

本发明采用的技术方案如下：

本发明电机由定子、转子和外壳组成，转子通过轴承安装在外壳内，定子直接安装在外壳内壁上，转子相对于定子可以互相转动。本发明电机的转子为多片同轴无磁性的金属圆片，定子为同轴圆周排列的多组永磁块，永磁块与定子外壳之间安装有弹簧，弹簧一端固定在外壳上，一端与永磁块连接，永磁块与金属圆片间的距离由弹簧自动调节。当金属圆片相对永磁块转动时，永磁块的磁场在金属片中感应出涡流，涡流与永磁块相互作用，产生互相的推力和阻力，通过转子的转轴，阻力则表现为反向力矩输出。金属圆片转子与相对转速越大时，推力越大，如果金属圆片和永磁块之间的距离不变，则阻力矩也越大，为了保证电机的恒力矩输出特性，永磁块相对于金属圆片的位置由弹簧控制，利用金属圆片受到的推力压缩弹簧，增大转子金属圆片与永磁块定子间的距离，保持反向力矩输出大小不变。可通过调节弹簧的压紧程度来调节转子恒定输出反向力矩的大小。

本发明提出的永磁无源力矩电机可应用于开卷等被动输出转矩的场合，广泛应用于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶、塑料以及印刷机械等工业领域。

附图说明

图1为本发明原理图，图中：a、永磁块，b、金属导体板；

图2为本发明永磁无源力矩电机结构图，图中：1轴，2定子外壳，3弹簧，4永磁块，5金属圆片，6风扇；

图3为本发明永磁无源力矩电机的另一种结构，图中：1轴，2定子外壳，3弹簧，4永磁块，5金属圆片，6风扇；

图4为美国专利US6998757B2的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，永磁块a以速度v相对于金属导体板b水平方向运动时，根据电磁感应定律，磁场的相对变化会在金属导体板b中感应出与永磁块a镜像分布的涡形电流，亦称涡流，涡流和永磁块a相互作用，会使永磁块a受到向上的推力F₁和运动方向相反的向后阻力F_d，这里推力

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