機械研究論文：磁力聯(lián)軸器研發(fā)現(xiàn)狀探討

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本文作者：王晶晶、鄭鵬飛 單位：義烏工商職業(yè)技術學院

同步圓筒式磁力聯(lián)軸器，其結構如圖1所示。內、外轉子的圓周上布置有體積大小相同的小塊永磁體，這些永磁體按南、北極交替均勻的周向排列。此種磁力聯(lián)軸器運用了磁極之間同性相斥，異性相吸的工作原理。其工作過程為：電機驅動外轉子旋轉，外轉子上的永磁體相對于內轉子永磁體有一個轉角，兩組永磁體產生推拉磁力作用，在此磁力的作用下使內轉子轉動。此種磁力聯(lián)軸器能夠獲得較高的輸出扭矩，并且運行穩(wěn)定，效率高，無需使用軸封，因此不存在泄漏問題，可以很好的應用到一些危險領域中。同步圓筒式磁力聯(lián)軸器的研究已較成熟，并且已經產品化，得到了廣泛應用，國內也已有很多生產同步磁力聯(lián)軸器的企業(yè)。

異步平盤式磁力聯(lián)軸器是一種渦流轉動式磁力聯(lián)軸器，其結構特點為安裝磁體的元件為平盤結構，主、從動盤橫向排列。此種磁力聯(lián)軸器是由美國俄勒岡國家大學等于1995年開始開發(fā)和研究的，主要用于連接電機和負載，其傳動效率較高。目前對此種聯(lián)軸器的研究主要有采用層分析理論對此種磁力聯(lián)軸器的磁場、扭矩和傳遞性能進行研究，并對此種磁力聯(lián)軸器進行分析優(yōu)化設計。近年，對此種聯(lián)軸器的可調速型研究較多，發(fā)展也較迅速，已在生產領域得到了廣泛應用。目前，吉林大學等已對此種磁力聯(lián)軸器做了相關的研究，其中主要的研究類型有固定氣隙式、延遲型、扭矩限制型等。

永磁體是磁力聯(lián)軸器的重要構成部分，永磁體材料一般采用鐵釹錋材料，此種永磁材料具有熱穩(wěn)定性差、高溫會產生退磁現(xiàn)象。當磁力聯(lián)軸器應用于需要輸送高溫介質的場合時，介質的高溫以及渦流產生的熱量達到永磁體的高溫退磁溫度時，就會影響磁力聯(lián)軸器的輸送扭矩及效率，并且減短磁力聯(lián)軸器的使用壽命。這一局限性限制了同步磁力聯(lián)軸器應用范圍。江蘇大學許士芬研究所為了解決同步磁力聯(lián)軸器高溫退磁的現(xiàn)象，拓寬磁力聯(lián)軸器的應用范圍，從結構、原理上進行改革，根據電磁感應原理，研制出了多種耐高溫的磁力聯(lián)軸器，其最大的結構特點是只在外轉子上布置永磁體。以下介紹三種耐高溫的異步圓筒式磁力聯(lián)軸器。

鼠籠式異步磁力聯(lián)軸器，其結構如圖2所示。外轉子上布置有永磁體，內轉子的結構設計則是借鑒了異步電機的鼠籠式轉子。由于結構的相似性，因此，它的工作原理也與鼠籠式異步電機的相似，即電磁感應原理。其結構特點是內轉子的周向無永磁體，內轉子由實心轉子基體與端環(huán)以及導條組成，而只在外轉子的周向布置有永磁體，并且用隔離套密封住泵輸送的高溫介質，使得外轉子上的永磁體與高溫介質無直接接觸，若隔離套采用非導體材料制作，能隔絕或者減緩介質溫度的擴散，從而降低了介質溫度對永磁體高溫退磁的影響，因此此種磁力聯(lián)軸器對輸送介質的溫度沒有嚴格的要求，它可用于輸送高溫介質的場合。

普通實心異步磁力聯(lián)軸器，其結構如圖3所示。其結構特點是內轉子采用普通的實心轉子，實心轉子上無永磁體布置，而在外轉子的周向均勻鑲嵌有同等大小的永磁體，其工作原理為電磁感應原理。普通實心磁力聯(lián)軸器采用實心轉子具有啟動性能好、結構簡單、加工方便等優(yōu)點，但是其電磁轉矩、傳動效率偏低，因此在此基礎上提出了雙層實心異步磁力聯(lián)軸器。雙層實心磁力聯(lián)軸器在普通實心異步磁力聯(lián)軸器的結構基礎上，在內轉子的表面增加了一層良導體，其工作原理與普通實心磁力聯(lián)軸器基本一樣。

雙層實心異步磁力聯(lián)軸器也具有啟動特性好等特點。在普通實心異步磁力聯(lián)軸器基礎上改良的雙層實心異步磁力聯(lián)軸器，具有較高的傳動性能，通過實驗已經證明了其傳遞扭矩及傳遞效率明顯高于普通實心異步磁力聯(lián)軸器。

根據以上各類磁力聯(lián)軸器的介紹，對同步圓筒式磁力聯(lián)軸器與異步圓筒式磁力聯(lián)軸器進行比較，總結如下：

（1）結構異同：前者內外轉子上都布置有永磁體，后者只在外轉子上布置有永磁體，即兩者外轉子結構相同，內轉子結構不同。

（2）工作原理不同：前者根據永磁體同性相斥，異性相吸的原理工作；后者根據電磁感應原理工作。

（3）輸送介質溫度限制范圍不同：在沒有冷卻裝置以及特殊設計情況下，同步圓筒式磁力聯(lián)軸器對輸送的高溫介質的溫度高低限制較大，而異步圓筒式磁力聯(lián)軸器對介質的溫度高低限制較小。

（4）產生渦流的位置不同：前者只有隔離套上存在渦流，而后者在內轉子及隔離套上都存在渦流。

（5）實用性：前者因傳動效率高目前已廣泛應用于各個領域，而目前開發(fā)的異步圓筒式磁力聯(lián)軸器雖已具備了實用化的條件，但其傳動性能還稍遜于同步圓筒式。

將異步圓筒式磁力聯(lián)軸器與異步平盤式磁力聯(lián)軸器進行比較：

（1）結構不同：前者為圓筒式結構，內外轉子之間由隔離套隔開；后者為平盤式結構，兩側轉子之間無隔離套隔開。

（2）工作原理相同：兩種磁力聯(lián)軸器都是根據電磁感應原理工作。

（3）應用場合不同：前者可解決密封問題，適用于化工等需要密封的場合，而異步平盤式磁力聯(lián)軸器內沒有隔離套裝置，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)磁力聯(lián)軸器使用，但不能應用于跑滴漏場合。

本文通過對各類磁力聯(lián)軸器發(fā)展概況的研究，分析比較了各類磁力聯(lián)軸器的異同，有助于對磁力聯(lián)軸器進行進一步的研究。