磁性聯(lián)軸器包括三種類(lèi)型其特點(diǎn)及應用范圍廣泛 。常見(jiàn)的磁力傳動(dòng),包括同步傳動(dòng),磁滯傳動(dòng)和渦流傳動(dòng)三種類(lèi)型。由于其各自特點(diǎn),被應用在不同的。
磁性聯(lián)軸器包括三種類(lèi)型其特點(diǎn)及應用范圍廣泛 。常見(jiàn)的磁力傳動(dòng),包括同步傳動(dòng),磁滯傳動(dòng)和渦流傳動(dòng)三種類(lèi)型。由于其各自特點(diǎn),被應用在不同的。
同步傳動(dòng)器
同步傳動(dòng)器,顧名思義,就是輸出與輸入同步。常見(jiàn)的同步傳動(dòng)器結構有兩種:平面性傳動(dòng)器和同軸(或圓筒)型傳動(dòng)器。
平面型同步傳動(dòng)器
平面型傳動(dòng)器的基本結構:在兩個(gè)相同直徑的圓盤(pán)上,按照NS極交叉的方式安裝磁鐵。使用時(shí),把兩個(gè)圓盤(pán)分別安裝到主動(dòng)軸和從動(dòng)軸上,中間留有 氣隙。由于A(yíng)磁體的N
極吸引對面B磁體的S極,同時(shí)排斥B磁體兩側的N極,從而在 力矩范圍內,從動(dòng)軸與主動(dòng)軸保持同步轉動(dòng)。實(shí)際工作中,NS相對的狀態(tài),只存在于無(wú)力矩輸出的狀態(tài)下。只要有力矩產(chǎn)生,從動(dòng)盤(pán)就會(huì )與主動(dòng)盤(pán)存在 的相位夾角。這種角向的錯動(dòng),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(dòng)器發(fā)生“打滑”, 兩個(gè)轉盤(pán)旋轉錯動(dòng),跳向下一對耦合狀態(tài)。 由于上述特性,磁力傳動(dòng)雖然可以做到同步,但是不能實(shí)現的同步傳動(dòng)。這種平面性傳動(dòng)器,結構簡(jiǎn)單,安裝時(shí)對兩個(gè)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(shí),在磁場(chǎng)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(dòng)器的主要缺點(diǎn)。另外,由于傳遞的扭矩大小與圓盤(pán)面積有關(guān),因此,這種傳動(dòng)器的扭矩不能做的太大,否則會(huì )導致尺寸過(guò)大,安裝困難。 結構簡(jiǎn)單,成本低廉,是平面型傳動(dòng)器的主要優(yōu)點(diǎn)。因此在某些微型隔離傳動(dòng)方面有成功應用。目前,常用的簡(jiǎn)單結構平面型傳動(dòng)器,扭矩一般都在10Nm以下。
同軸型傳動(dòng)器
同軸型傳動(dòng)器,是目前應用 廣的同步傳動(dòng)器。典型的應用,就是磁力泵。
一般來(lái)說(shuō),同軸型傳動(dòng)器包括如下幾個(gè)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(dòng)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(dòng)耦合。 內外轉子之間有 的氣隙,用于隔離主動(dòng)和從動(dòng)部件。氣隙的大小多在2mm-8mm之間。氣隙越小,磁體的利用越高,同時(shí)隔離也越困難; 氣隙越大,越方便隔離,但是磁體磁場(chǎng)的利用越差。 氣隙所處的半徑位置,就是這種結構傳動(dòng)器的工作半徑。因此,設計時(shí),可以通過(guò)調整氣隙的半徑的大小,來(lái)所需傳動(dòng)器的扭矩。 氣隙不變的情況下,增加耦合磁體的軸向長(cháng)度(即偶合面積),也可以近似等比增加扭矩。 一般來(lái)說(shuō),此類(lèi)傳動(dòng)器的工作扭矩為傳動(dòng)器 大扭矩的60%左右。當負載超過(guò) 大扭矩時(shí),傳動(dòng)器開(kāi)始“打滑”,即磁體從當前的偶合狀態(tài),圓周錯動(dòng)跳轉到下一個(gè)耦合狀態(tài)。在這種打滑過(guò)程中,氣隙內的磁場(chǎng)變化,內外轉子的磁體同時(shí)被對方充退磁,產(chǎn)生熱量。短時(shí)間內溫度即可上升到100攝氏度以上,從而導致磁體退磁,傳動(dòng)器報廢。因此,此類(lèi)傳動(dòng)器雖然可以起到過(guò)載保護的作用,但一般來(lái)說(shuō)并不作為過(guò)載保護裝置來(lái)使用。 目前,同軸型磁力傳動(dòng)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, 大的可以做到6000Nm。 在內外轉子之間,安裝一個(gè)隔離套,可以將內轉子或者外轉子封閉起來(lái)。扭矩仍然可以傳遞。這就是利用磁力傳動(dòng)進(jìn)行密封的原理。 磁力傳動(dòng)結構,將動(dòng)密封,轉變成為靜密封,這也是磁力傳動(dòng)的 大優(yōu)點(diǎn)。 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(chǎng)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,,可降低渦流損失。但是材
料成本過(guò)高,限制了應用。 非金屬材料可以減小甚至 避免渦流損失。如果工作壓力不高,可以選用的工程塑料。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(jià)格高,裝配困難,因此并未廣泛應用。 限制磁力傳動(dòng)應用的另一個(gè)問(wèn)題是溫度。所有的磁性材料,都有高溫退磁的
問(wèn)題。目前,應用 廣泛的釹鐵硼磁體制成的傳動(dòng)器,工作溫度一般不超過(guò)140攝氏度。釤鈷磁體傳動(dòng)器,一般不超過(guò)300攝氏度。工藝配方的釤鈷磁體, 高工作溫度可以達
到350攝氏度。 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。如真空設備上使用的磁力傳動(dòng)系統。
以上兩種磁體,國內都有量產(chǎn)。磁力傳動(dòng),屬于柔性非接觸式傳動(dòng)。傳動(dòng)過(guò)程中,輸入與輸出沒(méi)有直接接觸,而是靠磁場(chǎng)傳遞力矩。目前,同步磁力傳動(dòng),主要應用于磁力泵
,磁力攪拌釜等產(chǎn)品上,用于替代動(dòng)密封,實(shí)現意義上得零泄漏。 在非密封傳動(dòng)方面,可實(shí)現隔離主動(dòng)和從動(dòng)軸的震動(dòng)等效果。另外,通過(guò)合理的結構設計,磁力傳動(dòng)也可實(shí)
現直角、交叉傳動(dòng),實(shí)現類(lèi)似斜齒齒輪、傘齒輪傳動(dòng)等功能。 在傳遞轉動(dòng)的同時(shí),磁力傳動(dòng)可同時(shí)實(shí)現軸向運動(dòng)。此類(lèi)結構可應用在真空室等。如,在真空室外,通過(guò)磁力傳
動(dòng),控制真空室內的機械動(dòng)作等。 與相比,目前國內市場(chǎng),磁力傳動(dòng)的應用并不廣泛,雖然,中國是磁性材料的生產(chǎn)大國。
磁滯傳動(dòng),就是應用磁滯原理進(jìn)行傳動(dòng)的方式。
常見(jiàn)的磁滯傳動(dòng)器,一般是類(lèi)似同步傳動(dòng)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(lái)說(shuō),內轉子(主動(dòng)軸)使用高矯頑力高剩磁的材料,如釹鐵硼
。外轉子(從動(dòng)軸)采用低矯頑力的磁性材料,如鋁鎳鈷。 主動(dòng)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(shí),從動(dòng)軸與主動(dòng)軸同步旋轉;當負載超過(guò)額定值時(shí)
,內外轉子打滑,只有額定的扭矩被傳遞到從動(dòng)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(guò)程中釋放掉。 磁滯傳動(dòng)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(guò)載保護的傳動(dòng)器;后者扭矩可調,一般用在收放線(xiàn)結構里,用于控制收、放線(xiàn)過(guò)程中的漲緊力。 另外,在旋蓋機構中也可以見(jiàn)到這種磁滯傳動(dòng)結構,即
磁力旋蓋器,以瓶蓋足夠的擰緊力,同時(shí)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。不過(guò)相對來(lái)說(shuō),磁滯傳動(dòng)部件中沒(méi)有直接摩擦,
多余能量以熱的方式散發(fā)掉,具有保養 簡(jiǎn)單,無(wú)粉塵產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)。
渦流傳動(dòng)器
把上述的任意一種傳動(dòng)器的從動(dòng)部分的永磁材料, 換成導電性能良好的非鐵磁性材料,如銅、鋁材料,都可以實(shí)現渦流傳動(dòng),雖然傳動(dòng)效率不 很高。主動(dòng)盤(pán)上,按照NS交叉的方式安裝磁體。從動(dòng)盤(pán)由導電性能良好的銅材制成。磁力線(xiàn)穿過(guò)銅盤(pán)。主動(dòng)盤(pán)旋轉,渦流帶動(dòng)從動(dòng)銅盤(pán)跟隨轉動(dòng)。渦流傳動(dòng),可以是同步或非同步兩種狀態(tài)。確切地說(shuō),同步的渦流傳動(dòng),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(dòng)損失。
非同步的渦流傳動(dòng),典型的應用是收放線(xiàn)的漲緊力控制系統。通過(guò)的控制,可以通過(guò)渦流傳動(dòng)實(shí)現 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(gè)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(dòng)器, 大扭矩可達到6000Nm。這種大扭矩的傳動(dòng)器,可以簡(jiǎn)單實(shí)現軟啟動(dòng),這也是其重要特點(diǎn)之一。