永磁耦合調(diào)速器

1、9c8010a8bf74d2e1357778505ce6f2d3.pdf永磁耦合調(diào)速器1 簡介磁渦流驅(qū)動技術(shù)是一種新型的連接驅(qū)動技術(shù)，綜合應(yīng)用機(jī)械、材料、電磁感應(yīng)、制造、控制、熱工技術(shù)的集成技術(shù)，基于此技術(shù)研發(fā)的產(chǎn)品永磁耦合器和永磁調(diào)速器具有無機(jī)械接觸、高效驅(qū)動、高效節(jié)能、維護(hù)簡單、壽命長等特點，是革命性的驅(qū)動節(jié)能產(chǎn)品。產(chǎn)品應(yīng)用行業(yè)：石油/石化、天然氣、發(fā)電/熱電、煤礦、鋼鐵、冶金、造紙、中央空調(diào)、化工、船舶、水泥、供水、水處理、港口機(jī)械等。公司承接多家企業(yè)的風(fēng)機(jī)、泵類、皮帶運輸機(jī)等設(shè)備永磁驅(qū)動、永磁調(diào)速節(jié)能項目，效果顯著。2 產(chǎn)品介紹2.1 永磁調(diào)速器永磁調(diào)速器：是在永磁耦合器的基礎(chǔ)上加入調(diào)

2、節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)筒形永磁轉(zhuǎn)子與筒形導(dǎo)體轉(zhuǎn)子在軸線方向的相對位置，以改變永磁轉(zhuǎn)子和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子耦合的有效部分，即可改變兩者之間傳遞的扭矩，能實現(xiàn)可重復(fù)的、可調(diào)整的、可控制的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)調(diào)速節(jié)能的目的。永磁調(diào)速器主要由三個部件組成：(1) 永磁轉(zhuǎn)子(2) 導(dǎo)體轉(zhuǎn)子(3) 調(diào)速機(jī)構(gòu)優(yōu)點：(1) 平滑無級調(diào)速，調(diào)速范圍0-98%，實現(xiàn)高效節(jié)能，節(jié)電率為10-50%(2) 簡單、可靠，機(jī)械結(jié)構(gòu)，無需外接電源(3) 柔性啟動，減少電機(jī)的沖擊電流，延長設(shè)備使用壽命(4) 隔離振動，無機(jī)械連接(5) 安裝簡便，容忍較大的對中誤差(6) 能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，包括電網(wǎng)電壓波動大、諧波嚴(yán)重、易燃易爆、潮濕、粉

3、塵等場所(7) 延長傳動系統(tǒng)各主要部件（軸承，密封等）的使用壽命，降低維護(hù)成本(8) 綠色環(huán)保，無諧波，無污染物、無EMI（電磁波）干擾問題(9) 使用壽命長，可達(dá)30年(10) 投資效益高，投資回收快。2.2 2.永磁耦合器永磁耦合器：是通過導(dǎo)體和永磁體之間的氣隙實現(xiàn)由電動機(jī)到負(fù)載的轉(zhuǎn)矩傳輸?shù)难b置，可實現(xiàn)電動機(jī)和負(fù)載間無機(jī)械連接的傳動方式，其工作原理是當(dāng)兩者之間相對運動時，導(dǎo)體組件切割磁力線，在導(dǎo)體中產(chǎn)生渦電流，渦電流進(jìn)而產(chǎn)生反感磁場，與永磁體產(chǎn)生的磁場交互作用，從而實現(xiàn)兩者之間的扭矩傳遞。主要結(jié)構(gòu)為：(1) 永磁轉(zhuǎn)子(2) 導(dǎo)體轉(zhuǎn)子技術(shù)特點：(1) 通過轉(zhuǎn)子之間耦合面積的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)不同扭矩

4、傳遞，降速節(jié)能（節(jié)能率可達(dá)5%50%）(2) 柔性啟動，減少電機(jī)的沖擊電流，延長設(shè)備使用壽命(3) 隔離振動，無機(jī)械連接，延長傳動系統(tǒng)各主要部件（軸承，密封等）的使用壽命(4) 結(jié)構(gòu)簡單，免維護(hù)，無易損易耗件，能適應(yīng)惡劣環(huán)境(5) 安裝簡單，容忍較大的安裝對中誤差(6) 體積小，安裝簡便，改造系統(tǒng)不需動基礎(chǔ)(7) 使用壽命長，可達(dá)30年(8) 無外接電源，不產(chǎn)生諧波污染(9) 高效扭矩傳輸，允許沖擊性載荷。3 永磁調(diào)速器的應(yīng)用及優(yōu)點3.1 可控過程啟動對于大型帶式輸送機(jī)，其對驅(qū)動系統(tǒng)的要求主要體現(xiàn)在啟動、制動過程中能最大限度的降低系統(tǒng)的慣性力，并能實現(xiàn)過載保護(hù)和負(fù)載平衡，將帶式輸送機(jī)的加速、停

5、車和運行時的膠帶張力減到最小。永磁調(diào)速器的性能完全滿足這些要求，使大型帶式輸送機(jī)的性能達(dá)到最好。而由傳統(tǒng)的電動機(jī)、減速器所組成的驅(qū)動裝置在啟動和停車過程當(dāng)中輸送帶的帶速隨著電動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而快速變化，加劇了輸送機(jī)本身的振動，增大了系統(tǒng)的慣性力，特別是在輸送帶滿載情況下啟動更為困難，因此傳統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足長距離、大運量的大型帶式輸送機(jī)需求。一條皮帶可以由一臺電動機(jī)及一套永磁調(diào)速器驅(qū)動，也可以由多臺電動機(jī)及多套永磁調(diào)速器驅(qū)動。驅(qū)動電動機(jī)在皮帶機(jī)啟動之前空載啟動，此時永磁調(diào)速器的輸出軸保持不動，當(dāng)驅(qū)動電動機(jī)達(dá)到滿轉(zhuǎn)速時，控制系統(tǒng)逐漸減小每臺永磁調(diào)速器的氣隙，啟動皮帶機(jī)并逐漸加速到滿速度。這使

6、得皮帶機(jī)在被加速至滿速度之前有一個緩慢而均勻的預(yù)拉伸過程。加速時間可以根據(jù)需要在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。啟動驅(qū)動電動機(jī)可以按順序空載啟動，所以電動機(jī)的沖擊電流非常小。由于驅(qū)動電動機(jī)可以根據(jù)運行負(fù)載進(jìn)行選擇而不必根據(jù)啟動負(fù)載選擇，所以永磁調(diào)速器驅(qū)動系統(tǒng)可以選用功率較小的電動機(jī)。同樣控制皮帶機(jī)的停車過程中，永磁調(diào)速器也可以通過延長停車時間來降低對膠帶的動態(tài)沖擊力。當(dāng)驅(qū)動系統(tǒng)中有多臺永磁調(diào)速器時，控制系統(tǒng)可以確保每臺驅(qū)動電機(jī)分擔(dān)相同的負(fù)載。合理的功率平衡可以有效地延長整個驅(qū)動系統(tǒng)各部件的壽命。功率平衡是通過控制每臺永磁調(diào)速器的氣隙，并允許一臺或幾臺永磁調(diào)速器進(jìn)行輕微滑差來實現(xiàn)的，系統(tǒng)中的任何負(fù)載的增加都

7、引起永磁調(diào)速器產(chǎn)生滑差，這樣驅(qū)動系統(tǒng)的所有部件、軸承和齒輪等都將在沖擊或者過載時受到保護(hù)從而延長其使用壽命。大功率電機(jī)系統(tǒng)的啟動問題一直困擾用戶的最大難題，因為電機(jī)系統(tǒng)在啟動時，基本上可以看作是滿載啟動，電機(jī)在合閘瞬間，啟動電流超出額定工作電流的十幾倍甚至幾十倍，使得變壓器、配電設(shè)備短期嚴(yán)重過載，造成電壓跌落(“黑電”)甚至啟動失敗，嚴(yán)重時還可能燒毀電機(jī)。電機(jī)啟動過程短的持續(xù)幾秒，長的達(dá)到幾十秒，電機(jī)線圈嚴(yán)重發(fā)熱，造成電機(jī)線圈提前老化，縮短電機(jī)使用壽命。3.2 高可靠性(1) 永磁調(diào)速器在啟動負(fù)載之前驅(qū)動電機(jī)空載啟動，電機(jī)達(dá)到額定的速度之后，通過控制系統(tǒng)使每臺永磁調(diào)速器氣隙逐漸縮小來緩慢、平穩(wěn)

8、地對輸送帶進(jìn)行張緊，輸送帶平穩(wěn)地加速到全速；使帶式輸送機(jī)在重載工況下可控制地逐步克服整個系統(tǒng)的慣性而平穩(wěn)地啟動；使輸送帶的啟動非常平滑，速度由零逐漸緩慢上升，加速度為連續(xù)的，實現(xiàn)了無沖擊的軟啟動。(2) 永磁調(diào)速器不僅降低了電動機(jī)的啟動電流，減小了電動機(jī)的熱沖擊負(fù)荷及對電網(wǎng)的影響，從而節(jié)約電能并延長電動機(jī)的工作壽命，而且極為有效地減小了啟動時傳動系統(tǒng)對輸送膠帶的破壞性張力，消除了輸送機(jī)啟動時產(chǎn)生的振蕩，還能大幅度減輕傳動系統(tǒng)本身所受到的啟動沖擊，延長膠帶、托輥等關(guān)鍵部件的使用壽命，保證了設(shè)備的安全可靠運行，有效地降低了設(shè)備維修及故障時間成本。(3) 使用永磁調(diào)速器時，因電機(jī)的選擇是基于運動條件

9、而不是啟動條件，因而可使電機(jī)的功率及尺寸減小到最小，也能夠減少不必要的設(shè)備投資和運行電費。(4) 使用永磁調(diào)速器系統(tǒng)，可防止輸入到帶式輸送機(jī)的功率及力矩超過安全限度，以保證帶式輸送機(jī)過載時不能運行，從而保護(hù)該系統(tǒng)的其他部件；(5) 永磁調(diào)速器啟動系數(shù)為1左右，所選擇膠帶的強(qiáng)度可降低30左右。3.3 惡劣環(huán)境的適應(yīng)性3.3.1 室外惡劣環(huán)境永磁調(diào)速器的主要元件為銅盤和永磁盤，永磁材料能在惡劣的環(huán)境溫度下保持強(qiáng)磁場特性，在地球上的極限環(huán)境溫度不會超過±100，永磁調(diào)速器可以在這種環(huán)境溫度下工作。而一些電子裝備，如變頻器，為了降低設(shè)備故障率，必須保證溫度和濕度恒定在某個范圍，因而需要使用專

10、門的房間，防靜電、安裝精密空調(diào)等，增加了安裝成本，增加了電能消耗，增加了維護(hù)需求和成本。3.3.2 骯臟的環(huán)境永磁調(diào)速器是無直接機(jī)械連接的調(diào)速裝置，最小氣隙為3mm，一般能在空氣中飛揚(yáng)的塵粒直徑不會大于該尺寸，所以，它可以用于空氣中粉塵較高的環(huán)境，如水泥廠、礦山等；當(dāng)粉塵厚度導(dǎo)致機(jī)械摩擦?xí)r，可用高壓水槍沖洗。而電子或電氣式的調(diào)速裝置必須在潔凈環(huán)境工作，因此對機(jī)房環(huán)境防塵要求很高。3.3.3 易燃易爆環(huán)境永磁調(diào)速器是機(jī)械式的、無摩擦傳遞扭矩的調(diào)速裝置，除執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用較弱電力需要采用防爆結(jié)構(gòu)外，主功率部分絕不會產(chǎn)生火花或靜電，因而在易燃易爆環(huán)境下使用較為安全。適合于煤礦、油田、油船、軍械庫、化工、

11、礦井、高濃度粉塵工廠等使用的皮帶機(jī)、破碎機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、油泵等設(shè)備。電子或電氣式設(shè)備，工作過程中易產(chǎn)生靜電，火花甚至燃燒，不能在易燃易爆環(huán)境下使用，否則帶來安全隱患。3.3.4 高可靠要求環(huán)境因為永磁調(diào)速器元件數(shù)量少，可靠性高，因而可用于對可靠性要求高的環(huán)境，如消防、遠(yuǎn)洋輪船、海軍艦船、潛艇等。復(fù)雜的電子或電氣裝置不適宜于對可靠性要求高的使用環(huán)境。美國海軍在油輪、潛艇和航母上使用永磁耦合器。3.4 不產(chǎn)生電力諧波及電磁干擾通常通過電子或電氣實現(xiàn)調(diào)速的裝置，基本都要通過改變電機(jī)輸入的電流頻率或波形來實現(xiàn)，如大功率或高壓變頻器一般采取可控硅整流輸入，通過PWM直流斬波實現(xiàn)輸出頻率變換，因此

12、有很大的諧波電流，見下圖。電力諧波是電力網(wǎng)的嚴(yán)重污染，按照國家電力質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，用電設(shè)備對電網(wǎng)造成的總諧波電壓不得超過5%，諧波電流對每次都有嚴(yán)格的限值，等效為總諧波電流也在5%8%左右，如果超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，將需要加裝高成本的有源諧波濾波器，否則將會受到電力部門的處罰，從而大幅增加安裝總成本。諧波電流電壓，因為有高于50Hz基本分量，能造成電器元件的發(fā)熱損耗，嚴(yán)重者能造成設(shè)備誤動作，造成功率因素補(bǔ)償電容燒毀、熔斷器熔斷、空氣或斷路器開關(guān)跳閘。大家知道，電動機(jī)負(fù)載是感性負(fù)載，而永磁調(diào)速器為機(jī)械式調(diào)速裝置，與電性能無關(guān)，因而，調(diào)速過程不會造成電流諧波，其功率因素取決于電機(jī)本身，這種功率因素問題僅利用配電

13、系統(tǒng)中的電容補(bǔ)償柜就可以補(bǔ)償，不增加額外的成本。電子產(chǎn)品或多或少都會產(chǎn)生電磁干擾，通常變頻器的電磁干擾比較嚴(yán)重，在電磁兼容環(huán)境要求高的地方，為此需要巨大投資進(jìn)行電磁兼容治理。永磁調(diào)速器不會產(chǎn)生電磁干擾。3.5 電機(jī)不會過熱，也不需更換和改造電機(jī)從電機(jī)轉(zhuǎn)速改變的三個因素：頻率、極對數(shù)和滑差來看，改變?nèi)魏我粋€要素將導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速改變?，F(xiàn)有的調(diào)速裝置，除永磁調(diào)速和液力調(diào)速技術(shù)外，基本上都是通過改變電機(jī)本身的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)調(diào)速的。我們知道，電機(jī)在運轉(zhuǎn)過程中，因電能消耗，電機(jī)線圈、硅鋼片、機(jī)械摩擦都會造成電機(jī)發(fā)熱，因此，電機(jī)內(nèi)部都設(shè)計了風(fēng)葉用以冷卻電機(jī)。采用改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的技術(shù)，包括變頻器、串級調(diào)速、雙饋調(diào)速，在

14、電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)時，電機(jī)的發(fā)熱都很大，有時不得不使用外部風(fēng)扇幫助散熱。永磁調(diào)速器是通過改變電機(jī)與負(fù)載之間的滑差實現(xiàn)調(diào)速的，也就是說，電機(jī)轉(zhuǎn)速始終維持設(shè)計轉(zhuǎn)速，因此不會因為電機(jī)轉(zhuǎn)速下降導(dǎo)致電機(jī)過熱。變頻器調(diào)速，因為變頻器產(chǎn)生的正弦波實際是由方波疊加而成，高次諧波很多，電流的趨膚效應(yīng)導(dǎo)致電機(jī)線圈發(fā)熱，影響絕緣強(qiáng)度，應(yīng)該更換絕緣等級更高的電機(jī)，如果不更換，電機(jī)的可靠性將大大下降，甚至造成絕緣擊穿損壞，采用永磁調(diào)速技術(shù)，不會改變電機(jī)的輸入電壓、電流和頻率，因此不會要求改造原電機(jī)系統(tǒng)。3.6 降低維護(hù)成本延長系統(tǒng)設(shè)備壽命電機(jī)系統(tǒng)的故障主要原因是振動，振動會導(dǎo)致軸承、油封等的加速磨損，也會導(dǎo)致基座、管道接頭、

15、緊固件等松動或斷裂或破損，振動還會導(dǎo)致產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲。振動的產(chǎn)生，主要由于以下因素：(1) 電機(jī)與負(fù)載設(shè)備連接時，軸不同心或有一定角度誤差；(2) 減速機(jī)，皮帶機(jī)運行發(fā)生的振動；(3) 機(jī)械設(shè)備的固有頻率的共振等等。除永磁調(diào)速器外其他的調(diào)速或調(diào)節(jié)裝置，如CST、變頻器、等，因為不改變電機(jī)與負(fù)載設(shè)備的連接，因此在安裝過程中必須保證其軸的同心度，這種誤差會直接影響電機(jī)系統(tǒng)的振動。永磁調(diào)速器因為采用氣隙傳遞扭矩，電機(jī)與負(fù)載設(shè)備之間沒有剛性連接，且在機(jī)械沖擊過程中具有通過滑差實現(xiàn)緩沖，因此極大減小了振動和噪音。4 產(chǎn)品優(yōu)勢4.1 永磁調(diào)速器與變頻器的優(yōu)勢對比：(1) 永磁調(diào)速器調(diào)速范圍0-98%；變頻

16、器不能在低速下運行。(2) 永磁調(diào)速器結(jié)構(gòu)簡單、可靠，主體部分為機(jī)械結(jié)構(gòu)，無需外接電源；變頻器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是純粹的電器設(shè)備。永磁調(diào)速器使電機(jī)和負(fù)載分開，無機(jī)械連接，隔離振動；變頻器無此功能。(3) 永磁調(diào)速器安裝簡便，容忍較大的對中誤差，占用空間?。蛔冾l器需要大的安裝空間，并且對環(huán)境要求高。(4) 永磁調(diào)速器能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，包括電網(wǎng)電壓波動大、諧波嚴(yán)重、易燃易爆、潮濕、粉塵等場所；變頻器不能用于上述環(huán)境。(5) 永磁調(diào)速器能延長傳動系統(tǒng)各主要部件（軸承、密封等）的使用壽命，降低維護(hù)成本；變頻器無此功能。(6) 永磁調(diào)速器綠色環(huán)保，無諧波，無污染物、無EMI（電磁波）干擾問題，變頻器制造諧波，

17、污染電網(wǎng)。(7) 永磁調(diào)速器使用壽命長，可達(dá)30年；變頻器的壽命約為8年，且隨著使用年限的增加，故障率逐年提高。(8) 永磁調(diào)速器維護(hù)保養(yǎng)工作量極小，運行成本低；變頻器運行維護(hù)費高，配件貴，維護(hù)保養(yǎng)難度大。4.2 筒形永磁耦合器與盤式永磁耦合器的區(qū)別：(1) 同等功率條件下，筒形產(chǎn)品比盤式產(chǎn)品重量輕，體積小，轉(zhuǎn)動慣量小，效率更高；(2) 筒形產(chǎn)品磁力方向為徑向，所以允許有較大的軸向竄動，而盤式結(jié)構(gòu)磁力方向為軸向，所以對軸向竄動要求很嚴(yán)；該特點對大功率高壓電機(jī)很重要，因為大功率高壓電機(jī)多為軸瓦結(jié)構(gòu)，允許在軸向有一定量的竄動，盤式產(chǎn)品無法應(yīng)用。4.3 筒形永磁調(diào)速器與盤式永磁調(diào)速器的區(qū)別：(1)

18、筒形產(chǎn)品的重量輕、體積小，轉(zhuǎn)動慣量小，對系統(tǒng)的影響小。(2) 筒形產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更簡單，軸向力小，調(diào)速更容易，調(diào)速機(jī)構(gòu)重量輕，可靠性高。(3) 筒形結(jié)構(gòu)磁力方向為徑向，軸向力很小，所以允許軸向有一定量竄動，對電機(jī)和負(fù)載軸承沒有影響；盤式結(jié)構(gòu)磁力方向為軸向，很難做到軸向力完全平衡，要靠電機(jī)和負(fù)載的軸承來承受，對軸承壽命有一定影響，嚴(yán)重時，會出現(xiàn)擦盤現(xiàn)象，毀損設(shè)備。(4) 筒形結(jié)構(gòu)占用軸向空間小，盤式結(jié)構(gòu)占用軸向空間大。(5) 公司筒形永磁調(diào)速器散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計更佳，可做到更大的空冷型產(chǎn)品。4.4 4內(nèi)外筒形永磁調(diào)速器與單筒式永磁調(diào)速器的區(qū)別：(1) 內(nèi)外筒形產(chǎn)品為內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)，分別對應(yīng)永磁體的N、S極，充分利用永磁體的磁性；單筒式結(jié)構(gòu)只能利用永磁體的單極，另一極只能采取封閉磁場的手段。(2) 同等條件下，內(nèi)外筒形產(chǎn)品磁性利用充分，重量更輕，扭力更大。(3) 同等條件下，內(nèi)外筒形產(chǎn)品散熱面積大，更有利于制造大功率風(fēng)冷型產(chǎn)品。4.5 風(fēng)冷型永磁調(diào)速和水冷型永磁調(diào)速器的區(qū)別：(1) 風(fēng)冷型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，水冷型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜。(2)