磁力联轴器研究发展现状

２ ０ １ ３ 年第 ０ １期
磁力联轴器研究发展现状
王晶晶 郑鹏飞
（ ） 义乌工商职业技术学院 ， 浙江 义乌 ３ ２ ２ ０ ０ ０ 摘 要： 磁力联轴器是石油 、 化工 、 电镀等行业中常用 的 一 种 机 械 部 件 ， 目 前 研 究 较 多 的 主 要 有 三 种： 同步圆筒式磁力 联轴器 、 异步平盘式磁力联轴器 、 异步圆筒式磁力联轴器 ， 通过对这三种磁力联轴器的发 展 现 状 进 行 研 究 ， 分析了它们的异 同点 ， 有助 于 对磁力联轴器进行进一步的 探索 。 关键词 ： 磁力联轴器 ； 同步 ； 异步 ； 圆筒式 ； 平盘式 ： （ ） 中图分类号 Ｔ Ｂ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ ３ １ ９ ８ ２ ０ １ ３ ０ １ ０ １ ９ ７ ０ ２ － － －
只在外转子上布置有永磁体 ， 即 两 者 外 转 子 结 构 相 同， 内转 子结构不同 。 ） （ 工作原 理 不 同 ： 前 者 根 据 永 磁 体 同 性 相 斥， 异性相 ２ 后者根据电磁感应原理工作 。 吸的原理工作 ； ） （ 输送介质温度限制范 围 不 同 ： 在没有冷却装置以及 ３ 同步圆筒式磁力联轴器对输送的高温介 特殊设计情况下 ， 质的温度高低限 制 较 大 ， 而异步圆筒式磁力联轴器对介质 的温度高低限制较小 。 ） （ 产 生 涡 流 的 位 置 不 同： 前者只有隔离套上存在涡 ４ 而后者在内转子及隔离套上都存在涡流 。 流， ） （ 实用性 ： 前者因传动 效 率 高 目 前 已 广 泛 应 用 于 各 个 ５ 领域 ， 而目前开 发 的 异 步 圆 筒 式 磁 力 联 轴 器 虽 已 具 备 了 实 但其传动性能还稍逊于同步圆筒式 。 用化的条件 ， 将异步圆筒式磁力联轴器 与 异 步 平 盘 式 磁 力 联 轴 器 进 行比较 ： （ ） 结构不 同 ： 前 者 为 圆 筒 式 结 构， 内外转子之间由隔 １ 离套隔开 ； 后 者 为 平 盘 式 结 构， 两侧转子之间无隔离套隔 开。
图 １ 同步圆筒式磁力联轴器
输入 轴 ２． 机 体 ３． 内 磁 体 ４． 内转子 ５． 输出 轴 １． 隔离套 ７． 外转子 ８． 外 磁 体 ９． 密封圈 ６．
横向排列 。 此种磁力联轴器是 由 美 国 俄 勒 冈 国 家 大 学 等 于 主要用于连 接 电 机 和 负 载 ， 其传 １ ９ ９ ５ 年开始开发和研究的 ， 动效率较高 。 目前对此种联轴 器 的 研 究 主 要 有 采 用 层 分 析 扭 矩 和 传 递 性 能 进 行 研 究， 理论对此种磁力联轴器的磁 场 、 并对此种磁力 联 轴 器 进 行 分 析 优 化 设 计 。 近 年 ， 对此种联 发 展 也 较 迅 速， 已在生产领域得 轴器的可调速型研究较多 ， 到了广泛应用 。 目 前 ， 吉林大学等已对此种磁力联轴器做 了相关的 研 究 ， 其 中 主 要 的 研 究 类 型 有 固 定 气 隙 式、 延迟 型、 扭矩限制型等 。 ２． ３ 异步圆筒式磁力联轴器的研究发展概况 永磁体是磁 力 联 轴 器 的 重 要 构 成 部 分 ， 永磁体材料一 般采用铁钕錋材料 ， 此种永磁 材 料 具 有 热 稳 定 性 差 、 高温会 产生退磁现象 。 当磁力联轴器 应 用 于 需 要 输 送 高 温 介 质 的 场合时 ， 介质的 高 温 以 及 涡 流 产 生 的 热 量 达 到 永 磁 体 的 高 温退磁温度时 ， 就会影响磁力 联 轴 器 的 输 送 扭 矩 及 效 率 ， 并 且减短磁力联轴器的使用 寿 命 。 这 一 局 限 性 限 制 了 同 步 磁 力联轴器应用范围 。 江苏大学 许 士 芬 研 究 所 为 了 解 决 同 步 磁力联轴器高温退磁的现象 ， 拓 宽 磁 力 联 轴 器 的 应 用 范 围， 从结构 、 原理上 进 行 改 革 ， 根 据 电 磁 感 应 原 理， 研制出了多 种耐高温的磁力 联 轴 器 ， 其最大的结构特点是只在外转子 上布置永磁体 。 以下介绍三种 耐 高 温 的 异 步 圆 筒 式 磁 力 联 轴器 。 鼠笼式异步 磁 力 联 轴 器 ， 其 结 构 如 图 ２ 所 示。 外 转 子 上布置有永磁体 ， 内转子的结构设计则是借鉴了异步电机
普通实心异 步 磁 力 联 轴 器 ， 其 结 构 如 图 ３ 所 示。 其 结 实心转子上无永磁 构特点是内转子 采 用 普 通 的 实 心 转 子 ， 体布置 ， 而在外转子的周向均 匀 镶 嵌 有 同 等 大 小 的 永 磁 体 ， 其工作原理为电磁感应原 理 。 普 通 实 心 磁 力 联 轴 器 采 用 实 心转子具有启 动 性 能 好 、 结 构 简 单、 加 工 方 便 等 优 点， 但是 传动效率偏低 ， 因此在此基础上提出了双层实 其电磁转矩 、 心异步磁力联轴器 。
４ 结束语
本文通过对 各 类 磁 力 联 轴 器 发 展 概 况 的 研 究 ， 分析比 较了各类磁力联 轴 器 的 异 同 ， 有助于对磁力联轴器进行进 一步的研究 。
参考文献Hale Waihona Puke Baidu
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１ 前言
机械动力系统传输过程中 联 轴 器 是 其 中 的 一 种 常 用 部 件 。 磁力联轴器 是 联 轴 器 中 较 特 殊 的 一 种 ， 它的研发最初 是为了解决输送 过 程 中 的 泄 漏 问 题 ， 最大特点是将轴与机 体的动密封转换 为 隔 离 套 与 机 体 的 静 密 封 ， 从而解决了泄 漏问题 。 其主要的结构特点是 用 隔 离 套 将 内 转 子 与 从 动 件 在没有 机 械 接 触 的 情 况 下 ， 通过磁力 完全封闭在机体内部 ， 动 力 传 递 给 从 动 件。 磁 力 联 轴 耦合将主动件 的 运 动 形 式 、 器目前已在石油 、 化工 、 造纸 、 电镀等行业得到了广泛应用 。
图 ２ 鼠笼转子异步磁力联轴器
从动轴 ２． 机体 ３． 内转子 ４． 主动轴 ５． 隔离套 １． 内转子基体 ７． 隔离套 ８． 外转子 ９． 永磁体 １ 密封圈 ６． ０．
（ ） 工作原理相同 ： 两种 磁 力 联 轴 器 都 是 根 据 电 磁 感 应 ２ 原理工作 。 ） （ 应用场 合 不 同 ： 前 者 可 解 决 密 封 问 题， 适用于化工 ３ 而异步平盘式磁力联轴器内没有隔离 等需要密封的场 合 ， 可以代替传统磁力联 轴 器 使 用 ， 但不能应用于跑滴 套装置 ， 漏场合 。
Ｎ ｏ ． ０ １， ２ ０ １ ３

现代商贸工业 Ｍ ｏ ｄ ｅ ｒ ｎ Ｂ ｕ ｓ ｉ ｎ ｅ ｓ ｓ Ｔ ｒ ａ ｄ ｅ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
Ｎ ｏ ． ０ １， ２ ０ １ ３

现代商贸工业 Ｍ ｏ ｄ ｅ ｒ ｎ Ｂ ｕ ｓ ｉ ｎ ｅ ｓ ｓ Ｔ ｒ ａ ｄ ｅ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
） 。 基金项目 ： 编号 ： ２ ０ １ ２ 年度义乌工商职业技术学院院级课题 （ ２ ０ １ ２ ０ ３ １ ， ／ 作者简介 ： 王晶晶 （ 女， 浙江义乌人 ， 硕士 ， 义乌工商职业技术学院讲师 ， 研究方向 ： 机械设计 、 创业教育 。 １ ９ ８ ２－ ） Ｃ Ａ Ｄ Ｃ ＡＭ、
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２ 磁力联轴器的研究发展概况
磁力联轴器 最 早 主 要 是 为 了 应 用 于 磁 力 泵 中 ， 而世界 上第一台磁力泵是由英国的 ＨＭＤ 公司于 １ ９ ４ ６ 年研发出来 的， 之后在英国的 Ｉ Ｃ Ｉ公司得到了应用 。 几年后前 西 德 也 研 之后在 Ｂ 制成功 ， ａ ｅ ｒ化 学 公 司 得 到 了 使 用 。 到 目 前 为 止 ， ｙ 国外对磁力泵的 研 究 已 经 比 较 成 熟 ， 由于应用领域的不断 拓宽 ， 其设计的 发 展 方 向 也 逐 渐 趋 向 于 复 杂 化 、 微 型 化、 标 准化 、 系列化和大型化 。 为了 提 高 磁 力 泵 的 性 能 ， 对磁力联 对 轴器性能的研 究 是 一 个 主 要 方 面 。 根 据 工 作 原 理 不 同 ， 可以分为两 目前国内外研究 较 多 的 磁 力 联 轴 器 进 行 分 类 ， 大类 ： 同步磁力联轴器和异步 磁 力 联 轴 器 ； 根据结构不同磁 力联轴器 可 以 分 为 圆 筒 式 磁 力 联 轴 器 和 平 盘 式 磁 力 联 轴 器。 ２． １ 同步圆筒式磁力联轴器的研究发展概况 同步圆筒式磁力联轴 器 ， 其 结 构 如 图 １ 所 示。内、 外转 这些永磁 子的圆周上布置 有 体 积 大 小 相 同 的 小 块 永 磁 体 ， 北极交 替 均 匀 的 周 向 排 列 。 此 种 磁 力 联 轴 器 运 用 体按南 、 了磁极之间同 性 相 斥 ， 异 性 相 吸 的 工 作 原 理。 其 工 作 过 程 为： 电机驱动外转子旋转 ， 外转 子 上 的 永 磁 体 相 对 于 内 转 子 两组永磁 体 产 生 推 拉 磁 力 作 用 ， 在此磁 永磁体有一个转角 ， 力的作用下使内转子转动 。 此 种 磁 力 联 轴 器 能 够 获 得 较 高 的输出扭矩 ， 并且运行稳 定 ， 效 率 高， 无 需 使 用 轴 封， 因此不 存在泄漏问题 ， 可 以 很 好 的 应 用 到 一 些 危 险 领 域 中。 同 步 并 且 已 经 产 品 化， 得到 圆筒式磁力联轴器的研究已 较 成 熟 ， 了广泛应用 ， 国内也已有很多生产同步磁力联轴器的企业 。 ２． ２ 异步平盘式磁力联轴器的研究发展概况 异步平盘 式 磁 力 联 轴 器 是 一 种 涡 流 转 动 式 磁 力 联 轴 其结构特点 为 安 装 磁 体 的 元 件 为 平 盘 结 构 ， 主、 从动盘 器，
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的鼠笼式转子 。 由于结构的 相 似 性 ， 因 此， 它的工作原理也 与鼠笼式异步 电 机 的 相 似 ， 即 电 磁 感 应 原 理。 其 结 构 特 点 内转子由实心转子基体与端环 是内转子的周向 无 永 磁 体 ， 而只在外转子 的 周 向 布 置 有 永 磁 体 ， 并且用 以及导条组成 ， 使得外转子上的永磁体 隔离套密封住泵 输 送 的 高 温 介 质 ， 若隔 离 套 采 用 非 导 体 材 料 制 作 ， 能 与高温介质无直接接触 ， 隔绝或者减缓介 质 温 度 的 扩 散 ， 从而降低了介质温度对永 磁体高温退磁的 影 响 ， 因此此种磁力联轴器对输送介质的 温度没有严格的要求 ， 它可用于输送高温介质的场合 。