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機械社區(qū)

標題: 常見磁性聯(lián)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(lián)軸器及應用

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(lǐng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)：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(cè)的N極，從而保證在一定力矩范圍內(nèi),，從動軸與主動軸保持同步轉(zhuǎn)動,。如圖：
(, 下載次數(shù): 225)

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(chǎn)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(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(guān),，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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)
(, 下載次數(shù): 237)

一般來說，同軸型傳動器包括如下幾個部分：外轉(zhuǎn)子,，內(nèi)轉(zhuǎn)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的結(jié)構(gòu)中。

在內(nèi)轉(zhuǎn)子的外圓周部分,，和外轉(zhuǎn)子的內(nèi)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(nèi)外轉(zhuǎn)子的磁體工作面對齊，即自動耦合,。

內(nèi)外轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)傳動器的工作半徑,。因此，設計時,，可以通過調(diào)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(tài)，圓周錯動跳轉(zhuǎn)到下一個耦合狀態(tài),。在這種打滑過程中,，氣隙內(nèi)的磁場迅速變化，內(nèi)外轉(zhuǎn)子的磁體同時被對方充退磁,，產(chǎn)生熱量,。短時間內(nèi)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(nèi)外轉(zhuǎn)子之間,，安裝一個隔離套,，可以將內(nèi)轉(zhuǎn)子或者外轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu),，將動密封，轉(zhuǎn)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(chǎn)生嚴重的“發(fā)電”效應,，即渦流損失,。材料的導電性能越好，截面積越大,，轉(zhuǎn)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(nèi)轉(zhuǎn)子非磁體的結(jié)構(gòu),。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(nèi)都有量產(chǎn),。

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(chǎn)品上,，用于替代動密封,，實現(xiàn)真正意義上得零泄漏。

在非密封傳動方面,，可實現(xiàn)隔離主動和從動軸的震動等效果,。
另外，通過合理的結(jié)構(gòu)設計,，磁力傳動也可實現(xiàn)直角,、交叉?zhèn)鲃樱瑢崿F(xiàn)類似斜齒齒輪,、傘齒輪傳動等功能,。

在傳遞轉(zhuǎn)動的同時，磁力傳動可同時實現(xiàn)軸向運動,。此類結(jié)構(gòu)可應用在真空室等領(lǐng)域,。如,，在真空室外，通過磁力傳動,，控制真空室內(nèi)的機械動作等,。

與國外相比，目前國內(nèi)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(chǎn)大國,。

（待續(xù)）

作者: 天水藍 時間: 2008-8-30 15:02
標題: 常見磁性聯(lián)軸器及應用（續(xù)）
（續(xù)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(jié)構(gòu),。不同的地方是，內(nèi)外轉(zhuǎn)子采用不同的磁性材料,。一般來說,，內(nèi)轉(zhuǎn)子（主動軸）使用高矯頑力高剩磁的材料，如釹鐵硼,。外轉(zhuǎn)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(jù)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(zhuǎn),；當負載超過額定值時,，內(nèi)外轉(zhuǎn)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(nèi)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(diào)扭矩型的。前者扭矩不可調(diào),，相當于帶過載保護的傳動器,；后者扭矩可調(diào)，一般用在收放線結(jié)構(gòu)里,，用于控制收,、放線過程中的漲緊力。

另外,，在旋蓋機構(gòu)中也可以見到這種磁滯傳動結(jié)構(gòu),，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(jié)構(gòu),。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(fā)掉,，具有保養(yǎng)更簡單，無粉塵產(chǎn)生等優(yōu)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(xiàn)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(jié)構(gòu)如圖所示：
(, 下載次數(shù): 195)

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(zhuǎn)，渦流帶動從動銅盤跟隨轉(zhuǎn)動,。
渦流傳動,，可以是同步或非同步兩種狀態(tài)。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(tǒng),。

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

這種可調(diào)轉(zhuǎn)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(xiàn)軟啟動,，這也是其重要特點之一。

天水藍
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原創(chuàng)發(fā)表于中國機械社區(qū),。轉(zhuǎn)載前請聯(lián)系征得本人同意,。

(, 下載次數(shù): 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(yōu)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(fā)表
很少看見有用的,，不知道成本上可有優(yōu)勢?

對于同步傳動來說，隔離,，是這種結(jié)構(gòu)的最大特點,，是其它結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(xiàn)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(jié)構(gòu)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(xiàn)更大的扭矩傳動,，也能又離合器取代變速機構(gòu)實現(xiàn)無級變速,，而且很容易實現(xiàn)控制；只要設計合理也不存在過熱退磁的現(xiàn)象,。小弟不是在這里放大話,，構(gòu)思了下真的能實現(xiàn)，不過具體相關(guān)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(lián)軸器的一個優(yōu)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(jīng)有量產(chǎn)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(lián)軸器系列產(chǎn)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(jié)構(gòu)挻新的,，好奇，請樓主給的這方面的資料,，我的郵箱是：[email protected]

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(qū)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(zhuǎn)速,這是最大缺點.

作者: 山姆sz 時間: 2012-6-20 10:21

山姆sz 發(fā)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(lián)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(fā)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(gòu)上電機與傳動軸分離

作者: tianguixiang 時間: 2012-10-31 19:56
國內(nèi)現(xiàn)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(yè) 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(yè)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(lián)軸器，調(diào)節(jié)扭矩時只要對間隙進行調(diào)節(jié)就可以了,！
這種聯(lián)軸器在震動強烈的場合經(jīng)常會出現(xiàn)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(xiàn)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(fā)噶說的

作者: q568466861 時間: 2015-4-4 12:22
哥呀，幫個忙吧,，急啊
這個產(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)品呀

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

作者: opaqueboy 時間: 2022-9-23 17:15
北京航金帆科技有限公司：提供永磁軸承,、永磁聯(lián)軸器設計制作服務,。謝謝惠顧。服務熱線13439717727鄭經(jīng)理

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