常見磁性聯(lián)軸器及應用

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1、常見磁性聯(lián)軸器及應用聯(lián)軸器（coupling），是機械傳動中重要的部件。除了常見的機械式剛性和柔性聯(lián)軸器外，還有一類靠磁場傳動的聯(lián)軸器，即磁力聯(lián)軸器。磁力傳動，就是通過磁場NS極耦合相互作用傳遞動力的方式。　　常見的磁力傳動，包括同步傳動，磁滯傳動和渦流傳動三種類型。由于其各自特點，被應用在不同的領域。　　同步傳動器　　同步傳動器，顧名思義，就是輸出與輸入同步。常見的同步傳動器結構有兩種：平面性傳動器和同軸（或圓筒）型傳動器?！　∑矫嫘屯絺鲃悠鳌　∑矫嫘蛡鲃悠鞯幕窘Y構：在兩個相同直徑的圓盤上，按照NS極交叉的方式安裝磁鐵。使用時，把兩個圓盤分別安裝到主動軸和從動軸上，中

2、間留有一定氣隙。由于A磁體的N極吸引對面B磁體的S極，同時排斥B磁體兩側的N極，從而保證在一定力矩范圍內，從動軸與主動軸保持同步轉動。如圖：圖中，A為氣隙。　　實際工作中，真正NS相對的狀態(tài)，只存在于無力矩輸出的狀態(tài)下。只要有力矩產生，從動盤就會與主動盤存在一定的相位夾角。這種角向的錯動，一直保持并增加到力矩足夠大到N極與對面的N極相對，然后傳動器發(fā)生“打滑”，兩個轉盤旋轉錯動，跳向下一對耦合狀態(tài)。由于上述特性，磁力傳動雖然可以做到同步，但是不能實現(xiàn)精密的同步傳動。這種平面性傳動器，結構簡單，安裝時對兩個軸的同軸度要求不高。由于是采用平面相吸的原理，因此氣隙越小，扭矩越大。

3、但同時，在磁場的作用下，軸向力（互相吸引）也成正比變化。軸向力是這種平面型傳動器的主要缺點。另外，由于傳遞的扭矩大小與圓盤面積有關，因此，這種傳動器的扭矩不能做的太大，否則會導致尺寸過大，安裝困難。4結構簡單，成本低廉，是平面型傳動器的主要優(yōu)點。因此在某些微型隔離傳動方面有成功應用。目前，常用的簡單結構平面型傳動器，扭矩一般都在10Nm以下?！　⊥S型傳動器　　同軸型傳動器，是目前應用最廣的同步傳動器。典型的應用，就是磁力泵?！　∪鐖D，是同軸型傳動器的結構　　一般來說，同軸型傳動器包括如下幾個部分：外轉子，內轉子，隔離套，軸承系統(tǒng)。其中，隔離套和軸承系統(tǒng)主要用于磁力傳動密封

4、的結構中。在內轉子的外圓周部分，和外轉子的內圓周部分，分別裝上磁體。磁體為偶數(shù)極，按照NS交叉方式圓周排列。將內外轉子的磁體工作面對齊，即自動耦合。內外轉子之間有一定的氣隙，用于隔離主動和從動部件。氣隙的大小多在2mm-8mm之間。氣隙越小，磁體的有效利用越高，同時隔離也越困難；氣隙越大，越方便隔離，但是磁體磁場的有效利用越差。氣隙所處的半徑位置，就是這種結構傳動器的工作半徑。因此，設計時，可以通過調整氣隙的半徑的大小，來得到所需傳動器的扭矩。氣隙不變的情況下，增加耦合磁體的軸向長度（即偶合面積），也可以近似等比增加扭矩。一般來說，此類傳動器的工作扭矩為傳動器最大扭矩的60

5、%左右。當負載超過最大扭矩時，傳動器開始“打滑”，即磁體從當前的偶合狀態(tài)，圓周錯動跳轉到下一個耦合狀態(tài)。在這種打滑過程中，氣隙內的磁場迅速變化，內外轉子的磁體同時被對方充退磁，產生熱量。短時間內溫度即可迅速上升到100攝氏度以上，從而導致磁體退磁，傳動器報廢。因此，此類傳動器雖然可以起到過載保護的作用，但一般來說并不作為過載保護裝置來使用。目前，同軸型磁力傳動的扭矩范圍，大都在3Nm-500Nm之間，比較大的，可以做到2000Nm，本人知道的，最大的可以做到6000Nm。在內外轉子之間，安裝一個隔離套，可以將內轉子或者外轉子封閉起來。扭矩仍然可以傳遞。這就是利用磁力傳動進行

6、密封的原理。磁力傳動結構，將動密封，轉變成為靜密封，這也是磁力傳動的最大優(yōu)點。隔離套，出于強度的考慮，一般由金屬材料制成。由于隔離套在高速交變磁場中工作，因此產生嚴重的“發(fā)電”4效應，即渦流損失。材料的導電性能越好，截面積越大，轉速越高，渦流損失就越大。因此，隔離套盡量選擇非鐵磁性的電阻率比較高的材料。常用的金屬材料有奧氏體不銹鋼，鈦合金，哈氏合金等。以不銹鋼為例，在離心泵1900rpm工況下，渦流損失高達15%-20%。哈氏合金電阻率高，強度高，可有效降低渦流損失。但是材料成本過高，限制了應用。非金屬材料可以減小甚至完全避免渦流損失。如果工作壓力不高，可以選用高強度的工程

7、塑料。國外有采用陶瓷材料制造隔離套，渦流損失為零。但陶瓷材料易碎，耐機械沖擊和熱沖擊性能不好，加工復雜，價格高，裝配困難，因此并未得到廣泛應用。限制磁力傳動應用的另一個問題是溫度。所有的磁性材料，都有高溫退磁的問題。目前，應用最廣泛的釹鐵硼磁體制成的傳動器，工作溫度一般不超過140攝氏度。釤鈷磁體傳動器，一般不超過300攝氏度。特殊工藝配方的釤鈷磁體，最高工作溫度可以達到350攝氏度。更高的溫度，可以采用內轉子非磁體的結構。一般使用導磁性能好的軟鐵。如超高真空設備上使用的磁力傳動系統(tǒng)。以上兩種磁體，國內都有量產。磁