COT--调速型永磁涡流传动装置

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。

涡流式磁力耦合调速器的特点涡流式磁力耦合调速器的特点，涡流式磁力耦合调速器控制器通过处理各种信号实现对负载调速，包括压力、流量、皮带速度、位移等其它过程控制信号。

涡流式磁力耦合调速器可以方便地对现有设备进行改造，不需要对现有电动机和供电电源进行任何改动，极少的现金和安装投入。

安装涡流式磁力耦合调速器以后，对整个系统不产生电磁干扰。

在大多数情况下，关闭或者拆除现有的过程控制硬件设备。

负载将在最优化的速度运行，增加能源效率，减少运行和维护成本。

I. 可控过程启动对于大型带式输送机，其对驱动系统的要求主要体现在启动、制动过程中能最大限度的降低系统的惯性力，并能实现过载保护和负载平衡，将带式输送机的加速、停车和运行时的胶带张力减到最小。

永磁磁力耦合调速驱动的性能完全满足这些要求，使大型带式输送机的性能达到最好。

而由传统的电动机、减速器所组成的驱动装置在启动和停车过程当中输送带的带速随着电动机的转速变化而快速变化，加剧了输送机本身的振动，增大了系统的惯性力，特别是在输送带满载情况下启动更为困难，因此传统的驱动系统已经不能满足长距离、大运量的大型带式输送机需求一条皮带可以由一台电动机及一套涡流式磁力耦合调速器驱动，也可以由多台电动机及多套涡流式磁力耦合调速器驱动。

驱动电动机在皮带机启动之前空载启动，此时涡流式磁力耦合调速器的输出轴保持不动，当驱动电动机达到满转速时，控制系统逐渐减小每台涡流式磁力耦合调速器的气隙，启动皮带机并逐渐加速到满速度。

这使得皮带机在被加速至满速度之前有一个缓慢而均匀的预拉伸过程。

加速时间可以根据需要在规定范围内进行调整。

启动驱动电动机可以按顺序空载启动，所以电动机的冲击电流非常小。

由于驱动电动机可以根据运行负载进行选择而不必根据启动负载选择，所以涡流式磁力耦合调速器驱动系统可以选用功率较小的电动机。

同样涡流式磁力耦合调速器也可以像控制皮带机的启动那样控制皮带机的停车，通过延长停车时间可以降低对胶带的动态冲击力。

电磁涡流减速器：未来汽车动力的新选择自动驾驶技术的发展，加速了汽车电动化的步伐。

但是，电动汽车市场中仍然存在瓶颈。

电池的续航时间、充电周期和成本都是影响电动汽车市场发展的重要因素。

而在这些领域中，被越来越多的人视为解决方案。

一、什么是是一种新型的动力传动装置，它利用磁场对铝质物体产生的涡流来达到减速的效果，同时可以将机械能转化为电能。

在传动过程中无需润滑油、没有传统机械传动的摩擦损耗，能够更加有效地节约能源。

二、的优势1. 节约能源：可以将机械能转化为电能，对汽车能量损耗进行有效利用。

2. 提高效率：具有高效率、低噪音、低振动等优点，在与电动驱动系统结合后，能够使整车功率输出更加平稳，提高汽车行驶体验。

3. 更加环保：传统机械传动方式需要经常更换润滑油，无需润滑油，能够减少使用过程中的环境污染。

4. 降低成本：在使用中几乎不需要维护，成本也相对较低。

5. 适用范围广：不受传统机械设备的限制，其使用范围更加广泛，适用于多种不同的场合。

三、与电动汽车汽车行业中，不仅可以被应用于传统汽车的动力传递，也可以与电动汽车的电机进行结合，实现更加高效地转化能量，并最终推动电动汽车的发展。

的优势正是能够有效解决电动汽车发展过程中面临的短续航能力、充电周期长等难题。

通过与电机相连，在能量输出方面提高传输的效率，同时也能够更好地保护电池，延长电池的使用寿命。

此外，能够减少能量的浪费，更加环保节能，符合未来汽车发展的趋势。

四、未来展望的应用前景非常广阔，在工业领域、航空领域、机器人领域都有着广泛的应用。

同时，在汽车行业中，被广泛认为是未来汽车动力系统的一种新选择。

虽然目前的成本较高，但随着技术的不断提高和应用的逐步普及，成本也必然会逐渐降低。

相信，未来汽车行业发展离不开的动力支持。

永磁涡流柔性调速器水冷型永磁涡流柔性传动调速装置永磁涡流柔性调速器，水冷型永磁涡流柔性可调速装置利用永磁转子和导体的相对运动，以离心方式引导稳定的冷却水经过传动元件，发挥传导冷却功能，驱散热量。

一般而言，水冷ASD装置用于电机功率高于500马力、永磁转子和导体的转动速度低到不足以对这些元件进行空气冷却等应用情况。

水冷型永磁涡流柔性传动调速装置（水冷ASD）利用导体转子的高速旋转运动，以离心方式引导稳定的冷却水经过传动元件，发挥传导冷却功能，驱散热量。

一般而言，水冷ASD装置用于电机功率高于500KW、电机转数低到不足以对这些元件进行空气冷却等应用中。

如供水泵站、引风机、冷却塔风机和其它设备上。

迈格钠为选择应用水冷ASD装置的用户提供可以选装的闭环制冷却循环系统。

如果选用这种选装设备，将根据应用的具体功率和速度提供成套冷却系统，并且可以根据客户的特定
需求提供其它配套装置。

安徽沃弗电力科技有限公司是一家集科研、设计、生产、销售服务为一体的高新技术企业，凭借在永磁传动领域的专业水平和成熟的技术，在工业领域迅速崛起。

安徽沃弗电力科技有限公司奉行“进取、求实、严谨、团结”的方针，不断开拓创新，以技术为核心，视质量为生命，奉用户为上帝，竭诚为您提供性价比最高的永磁产品，高质量的工程改造设计及无微不至的售后服务。

永磁调速器无连接调速节能技术永磁调速器是通过调节导磁体和永磁体之间的相互磁力耦合作用大小来传递扭矩，同时实现负载调速和电机节能。

是一种无机械连接的软启动设备，传递效率能达到95%以上，实现电机节能30%以上。

主要应用设备为泵、风机、离心负载、皮带运输机及其它机械装置，应用广泛。

永磁调速器一：产品工作原理永磁调速器（筒式/盘式）：一般由三个部分组成，一是和电机连接的导体转子，二是与负载连接的永磁转子，永磁转子在导体转子内，其间由空气隙分开，并随各自安装的旋转轴独立转动，三是一个调速机构，调速机构包括手动控制和信号电控两种。

通过调节永磁磁力耦合有效面积（筒式）或永磁磁力耦合间隙（盘式）的方式来调整负载速度而电机转速不变，实现负载调速和电机节能。

调速机构调节筒形永磁转子与筒形导体转子在轴线方向的相对耦合面积，或调节盘式永磁转子与盘式导体转子在轴线方向的相对间隙，实现改变导体转子与永磁转子之间传递转矩的大小。

导体转子安装在输入轴上，永磁转子安装在输出轴上，当导体转子转动时，导体转子与永磁转子产生相对运动，永磁场在导体转子上产生涡流，同时涡流又产生感应磁场与永磁场相互作用，从而带动永磁转子沿与导体转子相同的方向转动，结果是将输入轴的转矩传递到输出轴上；输出转矩的大小与相互作用的面积（或相互作用的间隙）相关，作用面积越大（作用间隙小），扭矩越大，负载转速高.反之亦然。

永磁转子与导体转子完全脱开，作用面积为零（或作用间隙最大），永磁转子转速为零，即负载转速为零。

能实现可重复的、可调整的、可控制的输出扭矩和转速。

永磁调速器是通过调节扭矩来实现速度控制，电机输出到永磁调速器的扭矩和永磁调速器输出到负载的扭矩是相等的。

当永磁调速器接到一个控制信号后，如压力，水流量，液面高度等信号传到永磁调速器的调速机构，调速机构对信号进行识别和转换后，产生一个机械操作指令，来调节导体转子与永磁转子之间的耦合面积大小（筒式），或导体转子与永磁转子之间的耦合间隙大小（盘式），根据适时的负载输入扭矩的要求，调节永磁调速器输入端的扭矩大小，负载要求扭矩小，电机输出扭矩小，相应电机输出功率也小。

磁力耦合器的设计及应用概要:磁力耦合器也称磁力联轴器、永磁传动装置。

永磁涡流传动装置主要由铜转子、永磁转子和控制器三个部分组成。

一般，铜转子与电机轴连接，永磁转子与工作机的轴连接，铜转子和永磁转子之间有空气间隙(称为气隙），没有传递扭矩的机械连接。

这样，电机和工作机之间形成了软（磁）连接，通过调节气隙来实现工作机轴扭矩、转速的变化.因气隙调节方式的不同，永磁涡流传动装置分为标准型、延迟型、限矩型、调速型等不同类型.磁力耦合器在超高真空实验设备-滑动摩擦系数测定实验机上的具体应用和设计;并结合应用扼要介绍了磁力耦合器的工作理、主要功能、磁力传动转矩的计算、磁路的排列形式、结构特点等，以及在制造中需要注意的工艺问题。

随着科学技术的不断进步和发展，对有关物理量测定设备的性能要求越来越高,对测试结果要求更加精确和准确；从而得出的数据更加真实和有效,这极大地促进了科研事业的迅速发展,同时也为工业技术经济的腾飞发挥着巨大推动作用，充分体现了科学技术是第一生产力；我们设计制造的磁力耦合器应用到超高真空设备—滑动摩擦系数测定实验机上。

由于磁力耦合器在传动负载转矩的同时,能够彻底解决设备的全密封问题；滑动摩擦系数测定实验机在分子泵连续抽真空48h 后，测量室的真空度达到10—6Pa 以上，满足了实验室测试要求;足见其全密封的有效性和可靠性；这为科学研究提供了设备保障，为科研事业的发展起到了促进作用。

1、磁力耦合器的工作原理和主要功能1.1、工作原理根据磁体磁极的异性相吸、同性相斥原理及其磁力线能够穿过非铁磁性物质的特性；当电动机拖动外磁转子旋转时，通过磁力作用，外磁转子带动密封套内的内磁转子同步旋转,从而实现转矩的非直接接触传动；同时,通过密封套实现了传动转矩时轴端的静态全密封，把传统轴端的动态密封变为安全、可靠的静态密封,从根本上解决了动态轴封“跑、冒、滴、漏"的技术难题.其原理结构如图1 所示。

1.2、主要功能磁力耦合器的主要功能是传动转矩，同时,把轴端传统的机械动密封变为安全、可靠的静密封;当负载转矩超过磁力耦合器的最大传动转矩时，磁力耦合器内、外磁转子会自动脱开耦合状态，起到过载保护的作用；由于磁力耦合传动属于非直接接触的软连接,隔振、减振作用明显。

永磁传动装置（永磁调速器/永磁耦合器）节能解决方案一、永磁传动装置（永磁调速器/永磁耦合器）1）永磁调速器2）永磁耦合器永磁调速技术是利用磁力驱动负载工作，实现了电机与负载之间非接触的扭力传递。

电机驱动的主动转子高速旋转，在从动转子产生的磁场中切割磁力线，从而产生感应磁场，通过磁场之间相互作用力，驱动负载工作，实现扭力的传递。

主动转子与从动转子之间的气隙越小，永磁传动传递的扭力越大，负载转速越高；气隙越大，永磁传动传递的扭力越小，负载转速越低。

通过调整气隙的大小，可实现对负载的无级调速。

是在永磁耦合器的基础上加入调节机构，调节器调节筒形永磁转子与筒形导体转子在轴线方向的相对位置，以改变永磁转子和导体转子耦合的有效部分，即可改变两者之间传递的扭矩，能实现可重复的、可调整的、可控制的输出扭矩和转速，实现调速节能的目的。

3）永磁调速器空冷装置空冷永磁可调速器传动装置利用导体上方空气的旋转运动，驱散永磁转子与导体之间的“滑差”产生的热量。

这种滑差与永磁可调速传动装置（永磁调速器）装置的扭力传递量直接相关，可以通过改变转子与导体之间的气隙进行调节。

一般而言，空冷永磁可调速传动装置（永磁调速器）在电机功率范围介于10~500Hp之间的应用条件下使用。

当电机功率高于500Hp或者电机转速较低时，建议采用水冷传动装置。

4）永磁调速器水冷装置永磁可调速传动装置（永磁调速器）水冷装置利用永磁转子和导体的相对运动，以离心方式引导稳定的冷却水经过传动元件，发挥传导冷却功能，驱散热量。

一般而言，水冷永磁可调速传动装置（永磁调速器）空冷装置用于电机功率高于500马力、永磁转子和导体的转动速度低到不足以对这些元件进行空气冷却等应用情况。

公司已经将其水冷可调速传动装置成功的安装于供水泵站、引风机、冷却塔风机和其它设备上。

二、永磁调速器的工作原理永磁可调速传动装置（永磁调速器）的工作原理是通过气隙将扭力从电机端传向负载端，设备传动侧与负载侧之间无连接。

永磁调速节能新技术典型应用永磁调速节能新技术??永磁调速器是透过气隙传递转矩的革命性传动设备,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进而产生反感磁场，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。

通过永磁磁力耦合调速驱动器，输入转矩总是等于输出转矩，因此电动机只需要产生负载所需要的转矩。

永磁耦合与调速驱动器传输能量和控制速度的能力不受电动机和负载之间由于安装未对准原因而产生的小角度或者小偏移的影响。

排除了未对准而产生的震动问题，由于没有机械链接，即使电动机本身引起的震动也不会引起负载震动，使整个系统的震动问题得到有效降低。

永磁耦合与调速驱动器附带的控制器通过处理各种信号实现对负载调速，包括压力、流量、位移等其它过程控制信号。

永磁耦合与调速驱动器可以方便地对现有设备进行改造，不需要对现有电动机和供电电源进行任何改动。

安装永磁耦合与调速驱动器以后，对整个系统不产生电磁干扰。

在大多数情况下，关闭或者拆除现有的过程控制硬件设备，负载将在最优化的速度运行，增加能源效率，减少运行和维护成本。

永磁耦合与调速驱动器的特点无级平滑调速,λ节能效果显着,节电率达到25%--66%。

构造简单,安全-可靠λ带缓冲的软启动。

λ容忍较大的安装对中误差,大大简化了安装调试过程。

λ过载保护功能。

提高了整个电机驱动系统的可靠性。

λ维护工作量小，维护费用极低。

λ使用寿命长，设计寿命30年。

美国船舶协会(ABS认证)与海军品质。

λ适应各种恶劣环境。

对环境友好，不产生污染物。

λ减震效果好。

λ不产生谐波。

λ安装方便，可方便地对现有系统进行改造或用在新建系统。

λ投资效益最高,总成本最低。

λ应用范围:15?2,500KW电机系统(适合各种电压等级,无需更换电机)λ《典型安装案例应用说明》嘉兴电厂冲渣泵嘉兴发电有限责任公司为国产2×300MW机组，于1995年投产，配置1025t/h燃煤锅炉，锅炉干式排渣系统改造为水力排渣系统，水力排渣的主要任务是将炉膛内的底渣经冷却、裂化，以高压水作动力源，将管道中的渣水混合物送至中转仓；在中转仓出口，再将渣浆泵送至1km以外的脱水仓，将水滤干回收利用，用车装渣外运。