[發明專利]一種放卷用無源永磁力矩電機

無效

• 申請號: 200910243556.2
• 申請日: 2009-12-25
• 公開（公告）號: CN101719715A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 王厚生;王秋良;戴銀明;趙保志;宋守森;雷源忠;王暉;胡新寧;陳順中;崔春燕;程軍勝
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02K49/04
• 分類號: H02K49/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種放卷用無源永磁力矩電機。

背景技術

力矩電機是一種具有軟機械特性和寬調速范圍的特種電機。這種電機的軸不是以恒轉速或者功率而是以恒力矩輸出反向動力，當負載轉速變化時，其輸出功率也隨之變化，能夠承受堵轉(即電機轉子轉速為零)運行。傳統力矩電機由于電樞電阻高，損耗大，所產生的熱量也大，特別是在放卷(既在外力的作用下被動轉動，電機轉動方向與自身的驅動力矩方向相反)或堵轉時更為嚴重，電機雖然消耗了大量勵磁用電能，但對外功率輸出卻是負值或者是零，所有能量消耗在電機繞組中都轉換為熱，使電機溫度急劇升高，因此，傳統力矩電機的后端蓋上都裝有獨立的離心式風機，強迫通風冷卻。力矩電機適用于卷繞、開卷、堵轉和調速等場合。

圖4為美國專利US6998757B2，可以看出其轉子和定子電樞都為通電繞組，任何工作狀態下轉子和定子繞組中的電流耦合產生驅動力矩，在放卷狀態下，也就是轉子被動轉動時，電能仍在消耗，但電機卻在做負功，能量全部被消耗為熱能。這是目前所有力矩電機的特性之一。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺點，提出一種永磁無源力矩電機，利用永磁塊與金屬導體之間的相對運動在金屬體中感應出渦流，產生反向力矩，并通過彈簧調節永磁塊和金屬板之間的間距來改變反向力矩的大小，保證電機的近似恒力矩輸出特性。無需電源，不消耗電能。

本發明采用的技術方案如下：

本發明電機由定子、轉子和外殼組成，轉子通過軸承安裝在外殼內，定子直接安裝在外殼內壁上，轉子相對于定子可以互相轉動。本發明電機的轉子為多片同軸無磁性的金屬圓片，定子為同軸圓周排列的多組永磁塊，永磁塊與定子外殼之間安裝有彈簧，彈簧一端固定在外殼上，一端與永磁塊連接，永磁塊與金屬圓片間的距離由彈簧自動調節。當金屬圓片相對永磁塊轉動時，永磁塊的磁場在金屬片中感應出渦流，渦流與永磁塊相互作用，產生互相的推力和阻力，通過轉子的轉軸，阻力則表現為反向力矩輸出。金屬圓片轉子與相對轉速越大時，推力越大，如果金屬圓片和永磁塊之間的距離不變，則阻力矩也越大，為了保證電機的恒力矩輸出特性，永磁塊相對于金屬圓片的位置由彈簧控制，利用金屬圓片受到的推力壓縮彈簧，增大轉子金屬圓片與永磁塊定子間的距離，保持反向力矩輸出大小不變?？赏ㄟ^調節彈簧的壓緊程度來調節轉子恒定輸出反向力矩的大小。

本發明提出的永磁無源力矩電機可應用于開卷等被動輸出轉矩的場合，廣泛應用于紡織、電線電纜、金屬加工、造紙、橡膠、塑料以及印刷機械等工業領域。

附圖說明

圖1為本發明原理圖，圖中：a、永磁塊，b、金屬導體板；

圖2為本發明永磁無源力矩電機結構圖，圖中：1軸，2定子外殼，3彈簧，4永磁塊，5金屬圓片，6風扇；

圖3為本發明永磁無源力矩電機的另一種結構，圖中：1軸，2定子外殼，3彈簧，4永磁塊，5金屬圓片，6風扇；

圖4為美國專利US6998757B2的結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步說明。

如圖1所示，永磁塊a以速度v相對于金屬導體板b水平方向運動時，根據電磁感應定律，磁場的相對變化會在金屬導體板b中感應出與永磁塊a鏡像分布的渦形電流，亦稱渦流，渦流和永磁塊a相互作用，會使永磁塊a受到向上的推力F₁和運動方向相反的向后阻力F_d，這里推力

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