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機械社區

標題: 常見磁性聯軸器及應用 [打印本頁]

作者: 天水藍 時間: 2008-8-30 14:59
標題: 常見磁性聯軸器及應用

常見磁性聯軸器及應用

聯軸器（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軸器外，還有一類靠磁場傳動的聯軸器，即磁力聯軸器。

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。

平面型同步傳動器

平面型傳動器的基本結構：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：
(, 下載次數: 239)

圖中，A為氣隙。

實際工作中，真正NS相對的狀態，只存在于無力矩輸出的狀態下。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，然后傳動器發生“打滑”，兩個轉盤旋轉錯動，跳向下一對耦合狀態。

由于上述特性，磁力傳動雖然可以做到同步，但是不能實現精密的同步傳動。

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。
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。

結構簡單，成本低廉，是平面型傳動器的主要優點。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。

同軸型傳動器
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。

如圖，是同軸型傳動器的結構
(, 下載次數: 250)

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。其中，隔離套和軸承系統主要用于磁力傳動密封的結構中。

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%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，圓周錯動跳轉到下一個耦合狀態。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“發電”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。

以上兩種磁體，國內都有量產。

磁力傳動，屬于柔性非接觸式傳動。傳動過程中，輸入與輸出沒有直接接觸，而是靠磁場傳遞力矩。目前，同步磁力傳動，主要應用于磁力泵，磁力攪拌釜等產品上，用于替代動密封，實現真正意義上得零泄漏。

在非密封傳動方面，可實現隔離主動和從動軸的震動等效果。
另外，通過合理的結構設計，磁力傳動也可實現直角、交叉傳動，實現類似斜齒齒輪、傘齒輪傳動等功能。

在傳遞轉動的同時，磁力傳動可同時實現軸向運動。此類結構可應用在真空室等領域。如，在真空室外，通過磁力傳動，控制真空室內的機械動作等。

與國外相比，目前國內市場，磁力傳動的應用并不廣泛，雖然，中國是磁性材料的生產大國。

（待續）

作者: 天水藍 時間: 2008-8-30 15:02
標題: 常見磁性聯軸器及應用（續）
（續上）

磁滯傳動器

磁滯傳動，就是應用磁滯原理進行傳動的方式。

常見的磁滯傳動器，一般是類似同步傳動器的同軸結構。不同的地方是，內外轉子采用不同的磁性材料。一般來說，內轉子（主動軸）使用高矯頑力高剩磁的材料，如釹鐵硼。外轉子（從動軸）采用低矯頑力的磁性材料，如鋁鎳鈷。

主動軸上的磁鐵，根據按照NS極交叉排列。當負載不大于額定扭矩時，從動軸與主動軸同步旋轉；當負載超過額定值時，內外轉子打滑，只有額定的扭矩被傳遞到從動軸上。多余的能量，以熱的方式，在內磁體對外磁體的充退磁過程中釋放掉。

磁滯傳動器有固定扭矩型的，也有可調扭矩型的。前者扭矩不可調，相當于帶過載保護的傳動器；后者扭矩可調，一般用在收放線結構里，用于控制收、放線過程中的漲緊力。

另外，在旋蓋機構中也可以見到這種磁滯傳動結構，即磁力旋蓋器，以保證瓶蓋得到足夠的擰緊力，同時又不至損壞瓶蓋或其他機械結構。相同功能可以采用彈簧加摩擦片的方式得到。不過相對來說，磁滯傳動部件中沒有直接摩擦，多余能量以熱的方式散發掉，具有保養更簡單，無粉塵產生等優點。

渦流傳動器

把上述的任意一種傳動器的從動部分的永磁材料，更換成導電性能良好的非鐵磁性材料，如銅、鋁材料，都可以實現渦流傳動，雖然傳動效率不一定很高。

簡單的盤式渦流傳動結構如圖所示：
(, 下載次數: 209)

主動盤上，按照NS交叉的方式安裝高性能磁體。從動盤由導電性能良好的銅材制成。
磁力線穿過銅盤。主動盤旋轉，渦流帶動從動銅盤跟隨轉動。
渦流傳動，可以是同步或非同步兩種狀態。確切地說，同步的渦流傳動，一般存在少量（5%）的不同步。如，輸入1000rpm，輸出950rpm。這種不同步，可以被接受為是傳動損失。

非同步的渦流傳動，典型的應用是收放線的漲緊力控制系統。

通過特殊的控制，可以通過渦流傳動實現一定范圍內的調速功能。推薦范圍為80%-100%之間的速度控制，用以替代變頻調速。特別是這個變速范圍內的大功率電機調速，成本要低于變頻調速的方式。

這種可調轉速的傳動器，最大扭矩可達到6000Nm。這種大扭矩的傳動器，可以簡單實現軟啟動，這也是其重要特點之一。

天水藍
QQ： 357601609
Email：mach.assm@163.com
msn: holoocost@hotmail.com

原創發表于中國機械社區。轉載前請聯系征得本人同意。

(, 下載次數: 114)

[ 本帖最后由天水藍于 2008-8-30 15:15 編輯 ]

作者: 黃其周 時間: 2008-8-30 20:45
長了見識!!!!!

作者: jucc 時間: 2008-8-30 20:56
受益非淺呀,謝謝樓主

作者: 五民 時間: 2008-8-30 21:20
感覺比較新,但應用上有什么長處呢

作者: 巍峨的山峰 時間: 2008-8-30 21:24
收藏了，謝謝樓主。

作者: 森虎添翼 時間: 2008-8-30 22:15
標題: 只看該作者
收藏了，謝謝樓主。

作者: 紅樓夢中人 時間: 2008-8-30 22:51
很少看見有用的，不知道成本上可有優勢?

作者: 天水藍 時間: 2008-8-31 08:43

原帖由 紅樓夢中人 于 2008-8-30 22:51 發表
很少看見有用的，不知道成本上可有優勢?

對于同步傳動來說，隔離，是這種結構的最大特點，是其它結構無法做到的。
因此，有的時候，是否使用，不是成本的問題，而是別無他選。

作者: 胡雷 時間: 2008-8-31 11:01
一個新行的傳動方式不知道現在應用怎末樣

作者: 藍夢 時間: 2008-8-31 13:05
學習了~！

作者: 太陽之淚 時間: 2008-8-31 15:05
長見識了！·
不錯啊

作者: lnew 時間: 2008-8-31 15:14
一個新行的傳動方式不知道現在應用怎末樣

作者: gzlionking 時間: 2009-8-31 23:30
謝謝了，正需要的資料。

作者: 成形極限 時間: 2009-9-1 16:18
一直在想這種結構能夠能做離合器，靠磁隙來改變傳遞的扭距極限值

作者: wssmjf 時間: 2009-9-3 22:52
長見識了！·

作者: 明月LY 時間: 2009-9-4 00:02
有沒有應用的實例，謝謝

作者: feng314lh 時間: 2009-9-4 18:30
其實吧通過磁力那玩意還能實現更大的扭矩傳動，也能又離合器取代變速機構實現無級變速，而且很容易實現控制；只要設計合理也不存在過熱退磁的現象。小弟不是在這里放大話，構思了下真的能實現，不過具體相關嘛，暫不透漏

作者: amd2500 時間: 2009-9-4 22:08
樓主能否提供一些廠家資料？

作者: 劉慶慶 時間: 2009-9-25 21:33
這種聯軸器的一個優點是防爆

作者: 上海狐飛 時間: 2011-10-23 21:23
這些傳動方式已經有量產了

作者: 心事重重 時間: 2011-11-5 17:29
收藏了，謝謝樓主{:soso_e179:}

作者: yy1028 時間: 2011-11-6 09:25
我之前有使用過~~~~~~

作者: 黃411424007 時間: 2011-11-7 21:40
有磁滯式聯軸器系列產品嗎？

作者: sy0116 時間: 2011-11-7 21:50
長見識了，謝謝樓主

作者: mixin0756 時間: 2011-11-13 09:50
磁性不但可以傳動而且可以制動，大型客車上使用的電渦流緩速器就是利用磁性來制動的。

作者: ZX0839 時間: 2011-11-13 13:45
非常不錯，以前從未了解過這方面的資料

作者: 碧海藍天寧 時間: 2012-3-5 19:06
這個好呀，不知道以后能不能用上，高科技呀。

作者: 極速北極光 時間: 2012-3-5 21:26
這種結構挻新的，好奇，請樓主給的這方面的資料，我的郵箱是：clx3456778@163.com

作者: c620 時間: 2012-5-22 22:46
從動部份用銅，鋁等非磁性材料也能被驅動嗎？

作者: 山姆sz 時間: 2012-6-20 10:17
軟啟動,對電機而言較好,設計時也不須加大電機容量,省能源,安裝時軸的中心度容許較大公差,
對振動噪音也有很大的改善,使用上將越來越普遍,一直無法普遍應用是在須精確定位上的電
機轉速,這是最大缺點.

作者: 山姆sz 時間: 2012-6-20 10:21

山姆sz 發表于 2012-6-20 10:17
軟啟動,對電機而言較好,設計時也不須加大電機容量,省能源,安裝時軸的中心度容許較大公差,
對振動噪音也有很 ...

感謝樓主提供這種資訊,讓大家接觸一些不同的應用.{:soso_e100:}

作者: caojdandan 時間: 2012-6-20 14:27
漲見識了Q、

作者: Don163 時間: 2012-8-14 16:44
拜讀了。謝謝！

作者: zy-hz163 時間: 2012-8-14 21:24
謝謝！我們公司就自己制作了這種聯軸器！用在需要密封的地方比較好！

作者: yancnc 時間: 2012-8-14 22:17

五民發表于 2008-8-30 21:20
感覺比較新,但應用上有什么長處呢

適用于分度機構上電機與傳動軸分離

作者: tianguixiang 時間: 2012-10-31 19:56
國內現在做這個也有好多家了南通正明磁傳動機械有限公司做的效果挺好

作者: 森林883 時間: 2012-10-31 23:44
謝謝

作者: 子云繩業 時間: 2014-10-30 22:50
謝謝
又上了一課

作者: 李濤lt 時間: 2014-10-31 08:02
學習學習

作者: cfl806900014 時間: 2014-11-5 11:36
LZ講的這些應用可以分別對應到相應的電機上面，呵呵，不知道LZ有沒有做電機這一塊。

作者: 我為人民 時間: 2014-11-5 15:12
學習學習，謝謝

作者: 蟹戈 時間: 2015-2-4 17:14
學習了，謝謝樓主!

作者: 在別處chen 時間: 2015-2-18 19:48
搞飲料機械行業的人應該就比較熟悉這個東西了！
機械式封蓋機用的就是這個東西，飲料瓶子封蓋時不同的飲料對封蓋扭矩有不同的要求，在每個封蓋頭上都用這種聯軸器，調節扭矩時只要對間隙進行調節就可以了！
這種聯軸器在震動強烈的場合經常會出現磁鐵間隙變動的情況，特別是豎直安裝的場合，有時甚至會出現磁鐵相互吸合在一起的情況！

作者: 風一樣的神 時間: 2015-2-25 16:39
飛灑發噶說的

作者: q568466861 時間: 2015-4-4 12:22
哥呀，幫個忙吧，急啊
這個產品平坦度如何測試啊

作者: SSSLLLBBB 時間: 2015-4-5 21:52
看精度要求，不高的話可以用平臺+塞尺來檢驗。

作者: tyisbx 時間: 2015-4-6 10:01

一個新行的傳動方式不知道現在應用怎末樣

作者: b522609951 時間: 2015-4-29 23:09
感謝樓主分享好東西！

作者: 月光傾城2015 時間: 2015-11-10 17:30
很少見到，

作者: 5ego 時間: 2018-12-24 20:56
樓主哪來的奇門遁甲

作者: kpps2008 時間: 2019-1-10 09:03
沒有產品呀

作者: lmjs 時間: 2022-9-23 10:21
收藏了，謝謝樓主。

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