永磁涡流柔性传动节能技术

永磁涡流调速装置三维有限元分析董舒寻;江清芳;钱志华;钱玉倩;黄崇富【摘要】永磁涡流调速装置采用无机械联结的柔性传动方式,传动特性较软,具有高效节能、无谐波污染等优点.为了探究装置的机械特性和传动特性,给实物装置的参数选定和优化设计提供参考,利用ANSYS Maxwell软件,建立了永磁涡流调速装置的三维有限元模型,赋予了模型各部分相应的属性,进行了三维瞬态磁场有限元分析,得到了模型在不同转速差下的输出转矩和输出功率.随着转速差的增加,输出转矩先增加,后缓慢减小;输出功率持续增加.从转速差·转矩关系曲线上确定了装置的转速差在30～ 100rpm范围内为合理工作区间.【期刊名称】《防爆电机》【年(卷),期】2018(053)006【总页数】6页(P1-6)【关键词】涡流;永磁调速;有限元方法【作者】董舒寻;江清芳;钱志华;钱玉倩;黄崇富【作者单位】南京工程学院自动化学院所,江苏南京211167;南京工程学院自动化学院所,江苏南京211167;南京工程学院自动化学院所,江苏南京211167;南京工程学院自动化学院所,江苏南京211167;南京工程学院自动化学院所,江苏南京211167【正文语种】中文【中图分类】TM301.30 引言目前，电机驱动系统调速的首选方案依然是变频器[1,2]。

但是变频器随着电压等级的增加，其可靠性和可维护性降低，时常发生故障，造成财产损失[3,4]。

另外，高压变频器产生的高次谐波对电网产生污染，并且会大大降低电机的使用寿命，因此需要配备谐波治理设备[5,6]。

上世纪90年代末永磁涡流调速技术的提出，为传统的高压大功率电机传动技术带来了全新的理念。

永磁涡流调速装置是一种新型的电机调速装置，主要包含导体转子和永磁体转子两个基本组件。

它以高性能的稀土永磁材料钕铁硼(NdFeB)作为磁源，通过联结在电机轴的导体转子和联结在负载轴的永磁转子之间的相对运动使得导体转子上产生涡流，该涡流生成感应磁场，且与永磁体产生的磁场相互作用，进而产生电磁力牵引永磁转子随导体转子同向转动，将扭力从电机侧传递给负载端。

永磁电机是一种采用永磁体励磁的电动机，相比于传统的电励磁电机，永磁电机具有更高的效率和节能效果。

以下是一些永磁电机节能的措施：优化设计：优化永磁电机的设计是实现节能的关键。

通过合理的电磁设计、结构设计和热设计，可以减小电机的体积、重量和损耗，提高电机的效率。

选用高性能的永磁材料：高性能的永磁材料能够提高永磁电机的磁场强度和效率，从而降低能耗。

降低损耗：降低永磁电机的损耗是节能的重要手段。

通过改进电机设计、优化控制策略等措施，可以有效地减小电机的铁损、铜损和机械损耗。

应用变频技术：变频技术可以实现对永磁电机的精确控制，使电机在不同工况下都能高效运行，从而达到节能效果。

优化控制系统：优化永磁电机的控制系统，根据实际工况调整电机的运行参数，可以有效地提高电机的运行效率，降低能耗。

维护保养：定期对永磁电机进行维护保养，保证电机的正常运行，避免因机械故障或电气故障导致的能耗增加。

总之，永磁电机节能的措施可以从多个方面入手，包括优化设计、选用高性能的永磁材料、降低损耗、应用变频技术、优化控制系统和维护保养等。

这些措施可以提高永磁电机的效率，降低能耗，从而实现节能目标。

永磁电机节能原理
永磁电机是一种高效节能的电机，其节能原理主要体现在以下几个方面：
1. 高效转换能量：永磁电机采用永磁材料制造转子，使得转子
磁场产生的磁力线与定子线圈磁力线相互作用，从而实现能量的高效转换，减少电机能量损耗，提高电机效率。

2. 恒功率运行：永磁电机在恒定转速下，输出功率与输入功率
成正比，能够实现恒功率运行。

相比传统电机在负载变化时需要不断调整输出功率的方式，永磁电机在负载变化时不需要额外的能量消耗，更加节能。

3. 不需要励磁：永磁电机由于采用永磁材料制造转子，不需要
外部励磁，减少了电机的能量损耗，提高了电机效率。

4. 无电刷结构：永磁电机采用无电刷结构，使得电机在运行时
不会产生碳刷损耗和火花，减少了电机能量损耗，提高了电机效率。

综上所述，永磁电机采用永磁材料制造转子、恒功率运行、不需要外部励磁和采用无电刷结构等技术特点，使得其在运行时能够实现高效转换能量，提高电机效率，实现节能目的。

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某电厂永磁调速改造方案及实施结果摘要:永磁调速器是利用永磁耦合技术来达到驱动与调速目的的一种调速装置，可以实现电动机和负载间无机械连接并且可以使负载高效运转。

本文通过电厂的一次电机永磁调速改造，介绍了改造过程中的具体实施流程和方法，指出了新兴永磁调速技术的特点。

同时讨论了该设备运行中存在的问题，包括噪音、执行机构的后期维护、滑差问题、动态响应、调速机构的惯性问题等，并针对这些问题提出了相应的对策。

关键词：节能降耗永磁调速1.改造背景电厂化学水处理车间除盐水泵、中间水泵、预脱盐水泵采用工频运行方式，设计参数偏大，出口压力偏大、流量偏高。

由于水泵容量本身有较大裕量，原水泵在工频运行方式下，无法根据现场工艺要求自动调整流量和压力，因为除盐水供水流量较小，只有20~30 M3/h，远小于额定流量的30%，如果除盐水泵长期投入工频运行，会造成气蚀甚至烧泵的风险；预脱盐水泵和中间水泵分别供阳床和阴床制水，且每台泵对应2台床，工频启动时压力和流量较大，经常造成刚投入的阳床或阴床震动、法兰漏水；且由于电机和水泵为刚性连接，易造成轴承的磨损，水泵电动机非软启动，启动瞬间冲击电流大，对电机绝缘造成一定损伤，缩短电机使用寿命。

为了解决以上问题，电厂尝试新技术，对化学车间里的化学除盐水泵、中间水泵、预脱盐水泵进行了永磁涡流柔性传动调速改造。

2. 水泵永磁调速改造具体情况2.1 工程中的能耗设备情况（1）改造前的水泵、电机参数见表1、表2。

表1 水泵参数2.2 使用的工艺情况永磁传动调速技术作为一项新的技术，有别于传统的变频器节能改造，相比变频器改造，永磁调速改造更加简单方便，只需要将永磁调速装置安装在电机与水泵之间，改造内容如下：（1）电机基础改造和配置情况：电机基础水平后移495mm，在水泵和电机中间安装下永磁调速装置，在永磁体执行臂的平行位置上安装一套控制执行器，执行器由1根220V、100W控制电源线、3根控制信号线通过镀锌管铺设接至三期化学PLC室控制柜。

永磁磁力传动原理、应用及前景永磁传动以现代磁学为基础理论，结合永磁材料的磁力作用，实现的力或转矩非接触式传递技术。

这种技术早在20世纪30年代被提出，并经由几十年发展，直到20世纪70年代，工业资源型到技术型转变的发展，同时人类环保意识逐渐提高，人们重拾永磁学的理论研究。

特别是NdFeB稀土这种永磁材料的出现，永磁材料性能应用上取得了显著的提高，使得永磁理论研究得以发展。

永磁磁力传动理论的这次突飞式发展，使得永磁传动技术在各个领域中得以应用，并逐渐以该技术为基础诞生了很多先进的磁力科学新技术。

一、永磁传动技术原理、分类及优缺点1.原理及分类。

永磁传动技术是利用磁性材料间异性相吸、同性相斥的原理，通过磁耦合将磁能转化成机械能的过程。

目前的永磁磁力传动分为转子式永磁传动、永磁离合式传动、涡流式永磁驱动和永磁悬浮式装置等四种传动模式。

1）转子式，特点：通常由主、被动磁组件外加隔离套三部分共同组成，三组件构成同心圆环体。

开发产品：磁力传动阀门、磁力传动泵、磁力调速器等，部分入市场应用，部分尚在研发。

2）涡流式，特点：由永磁转子、铜转子和控制器组成，永磁转子与铜转子构成圆盘模式。

开发产品：有限矩型磁力耦合器，延时型和调速型的磁力耦合器等，已投入市场应用。

3）离合式，特点：由主、被动磁盘和控制器联合构成，主动磁盘同被动磁盘呈现圆盘模式。

开发产品：永磁制动器和永磁离合器。

部分产品已投入市场使用。

4）磁悬浮式，特点：分为圆周磁悬浮和直线导轨类磁悬浮两种。

开发产品：无轴承电动机、磁力轴承以及磁悬浮导轨等，部分形成产品，部分正在研发。

2.磁力传动优缺点。

优点：1）结构简单，组成构件少，发生故障点很少，功能可靠性较高。

2）功能相对较全，能够实现过载保护、轻载起动、离合制动和调速等众多功能。

3）能够基本实现结构间无摩擦传动，从而使用寿命相对较长。

4）能够实现无泄漏传动功能，适合在核电、化工及航天等领域使用。

5）永磁磁力装置的重量与体积相对很小。

国家发展改革委公告《国家重点节能技术推广目录(第五批)》佚名
【期刊名称】《造纸信息》
【年(卷),期】2013(000)003
【总页数】1页(P6)
【正文语种】中文
2012年12月13日，国家发展改革委发布2012年第42号公告《国家重点节能
技术推广目录（第五批）》。

第五批目录涉及煤炭、电力、钢铁、有色、石油石化、化工、建材、机械、轻工、建筑、交通、通信等12个行业，共49项重点节能技术。

其中，永磁涡流柔性传动节能技术可用于制浆造纸行业泵机、风机、传送带等设备。

永磁涡流柔性传动节能技术的主要技术内容：负载和电机间无刚性连接。

安装在电机侧的导体转子在负载侧的永磁盘产生的磁场中旋转产生感应磁场并形成涡流，涡流产生感应磁场，并与永磁转子相互作用形成的扭矩带动负载转动，并通过调节永磁盘和导体之间的间隙实现对电机功率的自动调节。

该技术适用的技术条件为：高温、低温、潮湿、淋水、冰冻、粉尘、易受雷击、易燃、易爆及具有腐蚀性的其他场所的电机驱动装置。

单台节电率为30%。

53中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2018.08 （下）鸿电2A、2B 凝泵变频在35~40Hz 之间振动大，凝泵变频实际未起作用，大大影响了凝泵设计变频控制的节能降耗作用。

还有一重要原因是鸿电立式凝结水泵电机（一用一备）目前采用的是变频器（一拖二）方式进行调速节能控制，变频器为一拖二的模式，变频全年处于工作状态，这就加速了变频器的老化速度，增加了变频器的维护量和维护费用。

因此鸿电为了降低厂用电，降低维护成本，深入调研决定对2A 凝结水泵加装永磁调速器改造。

1 设备概况（如表1）2 永磁调速器的工作原理永磁调速器是透过气隙传递转矩的传动设备。

电机与负载设备转轴之间无需机械连结，电机旋转时带动导磁盘在装有强力稀土磁铁的磁盘所产生的强磁场中切割磁力线，因而在导磁盘中产生涡电流，该涡电流在导磁盘上产生反感磁场，拉动导磁盘与磁盘的相对运动，从而实现了电机与负载之间的转矩传输。

其主要由四个部件组成：内转子（与负载轴连接的永磁体盘）、外转子（与电机轴连接导磁体盘）、执行机构（调整磁盘与导磁盘之间耦合面积的机构）、转轴连接壳与紧缩盘（紧缩盘装置与电机及负载轴之间的连结）。

3 改造方案永磁调速驱动器是纯机械装置，只需在改造时，根据设备尺寸，重新建造基础，将凝结水泵电机上移，使永磁调速器有足够空间安装在电动机和水泵之间。

在2A 凝结水泵电机与泵之间安装了永磁涡流柔性传动调速装置一套以及加装控制执行器一套。

通过逻辑控制器PLC 将参数调节信号通过PID 调节，变成4～20mA 信号驱动执行机构，推动永磁调速装置的气隙调节动作，实现调速功能。

不仅能起到与变频器一火电厂凝结水泵永磁调速器节能改造分析李智福*（福建省鸿山热电有限责任公司发电部，福建 福州 350001）摘要：永磁调速器为磁力非接触性的软联接，它具有高效节能、高可靠性、可在恶劣环境下应用、减少系统维护和延长系统使用寿命等特点，是风机及泵类设备节能技术改造的首选。

xxxxxx“四新”技术推广
应用试验报告
按照xxxx要求，我矿经过研究确定今年推广xxxxxxxxxxxx两项技术，两项技术都是以节能为主要点着手，希望通过测试，确定节能数据，以便在全矿所有设备上进行推广，达到节能降耗的目的。

一、xxxxxx：经过和厂家技术人员交流，我矿可以将该项技术使用在：无轨设备发动机、变速箱、液压油箱、选矿球磨电机轴承润滑、皮带减速机箱体、振动筛传动箱体、球磨机大小齿轮润滑、机床齿轮箱润滑等多处存在齿轮啮合传动的设备上；我矿决定率先在选矿车间1#皮带减速机（电机功率：160KW）上进行测试，目前测试数据如下：从表中可以看出，
xxxxxxx前后电流对比（皮带空载）
由以上数据可以看出：添加后电流降低
85.795-82.76/85.795=3.54%。

根据电功计算方式：W=I*I*R,电流降低则消耗的电能以
平方的关系降低，节能效果明显。

下一步，我们将按照测量吨矿用电量的形式对该皮带机做进一步测试，确定节能量，以便下一步的推广工作。

二、永磁涡流柔性传动技术：按照xxxxx统一部署，四月份设备厂家来矿对我矿井下水泵（电机功率：400KW）联轴器进行测绘,待回厂进行加工安装，测试实际节能效果；但是至今未加工完成，所以节能效果一直未统计出实际数据。

xxxxxxx
xxxxxx。