曾令烈，匡俊，馬玉順

（上海市東方海事工程技術有限公司，上海 200011）

永磁調速器應用前景分析

曾令烈，匡俊，馬玉順

（上海市東方海事工程技術有限公司，上海 200011）

永磁調速器具有緩沖啟動、高效節(jié)能、隔離振動及安裝簡單等優(yōu)點，是21世紀出現(xiàn)的新技術。研究介紹了永磁調速器的工作原理及優(yōu)點，詳細分析了空冷型和液冷型永磁調速器的特性及應用場合等，提出永磁調速器可滿足離心式泵機系統(tǒng)中非精確調速的要求，具有良好的市場前景。

永磁調速器；緩沖啟動；空冷型；液冷型

傳統(tǒng)工業(yè)生產中，動力傳動系統(tǒng)中的電機與負載之間通過機械連接傳遞扭矩，這對整個機械傳動系統(tǒng)來說，需要較好的對中性，存在安裝困難、檢修困難、振動大等問題。負載在工頻啟動、運行、停止時，如果無法及時進行有效的調節(jié)，就會產生嚴重的機械噪聲、機械沖擊和振動加劇等現(xiàn)象［1］，具有極大的破環(huán)性，將會引起各種緊固件的松動、軸承的磨損等問題。電機與負載端一般通過減速機構連接，方便根據負載大小，調節(jié)輸出轉速。但是，常規(guī)減速機的減速比只是一組固定的值，不能實現(xiàn)無極調速。隨著工業(yè)傳動系統(tǒng)負載情況越來越復雜，對調速系統(tǒng)要求也越來越高。

永磁調速技術是近年來在國內快速發(fā)展的一項新技術，在國外已經被廣泛推廣應用于工業(yè)生產生活中。永磁調速技術可實現(xiàn)“非接觸式”傳遞扭矩，具有高效節(jié)能、可靠性高、非接觸式連接、適應各種惡劣環(huán)境、緩沖啟動、在對中不準條件下運轉、安裝簡單、維護少等特點，能有效降低振動，實現(xiàn)轉速調節(jié)［2］。

1 永磁調速基本原理

永磁調速器基本結構如圖所示，主要包括永磁轉子、導體轉子和氣隙調整機構。永磁轉子中沿著圓周方向放置有若干矩形或扇形永磁體，永磁轉子兩側分別與導體轉子相對。氣隙調整機構可以調節(jié)永磁轉子和導體轉子之間的氣隙，從而達到調節(jié)輸出轉速的目的。

圖永磁調速器基本結構

安裝過程中，導體轉子與電機連接，永磁轉子與負載端連接，電機帶動導體轉子在永磁轉子產生的磁場中旋轉，導體轉子切割磁力線，在導體轉子上產生感應磁場，感應磁場與永磁場相互作用帶動負載轉動。通過氣隙調整機構，可以調節(jié)永磁轉子與導體轉子之間的氣隙，改變感應磁場的大小，當氣隙改變時，所傳遞的扭矩改變，滑差也改變，最終實現(xiàn)改變輸出轉速的目的［3］。

2 永磁調速器分類

不同的傳動系統(tǒng)對電機輸出轉速有不同的要求。永磁調速器工作過程中，由于永磁調速器導體轉子中有感應磁場的產生，導體轉子中會產生渦電流，對于不同功率的電機，在不同的滑差下，導體轉子發(fā)熱量也不同。根據散熱方式的不同，可分為空冷型和液冷型永磁調速器。

2.1 空冷型永磁調速器

空冷型永磁調速器采用空氣對流冷卻的方式，使得導體盤渦流發(fā)熱產生的熱量散失，為增強散熱能力，通常在導體盤上安裝散熱片?？绽湫陀来耪{速器最大功率為355kw，1500rpm，其調速范圍為30%～98%，其輸入端、輸出端分別連到電機端和負載端，結構非常緊湊，占用空間小，維護簡單，極大地降低了生產成本。

2.2 液冷型永磁調速器

液冷型永磁調速器針對大功率離心式泵機傳動系統(tǒng)特別設計的調速器，其結構簡單且可靠性高，在電機轉速固定的情況下，無級調節(jié)負載轉速。液冷型永磁調速器根據冷卻介質的不同，主要分為水冷型永磁調速器和油冷型永磁調速器。

水冷型永磁調速器利用導體轉子的高速旋轉運動，以離心方式引導穩(wěn)定的冷卻水經過傳動元件，帶走傳動件工作過程中產生的熱量。與空冷型相比，由于水的高比熱容，其散熱效果非常好。采用水作為散熱介質，則必須增加冷卻水循環(huán)系統(tǒng)等［4］。但是，在高速旋轉過程中，部分水在離心力的作用下，以極高的速度灑出，可能對傳動組件產生高速切割的作用，對材料強度要求極高。調速器各零部件大多數是金屬材料，部分轉動件的軸承需要用油脂潤滑，故要對潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)完全隔絕，防止冷卻水對潤滑油脂的稀釋和對零部件腐蝕。

油冷型永磁調速器是利用油作為冷卻介質來冷卻傳動元件。冷卻油管系統(tǒng)簡單，只需要將冷卻油輸送到導體轉子外側的油槽，冷卻油在導體轉子的旋轉作用下，經過傳動元件，從導體轉子內側回油槽甩出。油冷型永磁調速器的潤滑油和冷卻油采用同一種介質，均通過調速器底部的回油箱體回油，結構簡單，無水冷型的腐蝕、汽化及潤滑不良導致的卡死等問題。

3 應用場合

在小功率及中等功率（355kw以內）的離心式泵機傳動系統(tǒng)中，由于滑差的原因，有一定的發(fā)熱量，空氣對流的冷卻方式能及時帶走熱量，保證永磁體的溫度滿足不退磁的要求。因此，空冷型永磁調速器適用于小功率及中等功率的離心式泵機系統(tǒng)中。

在大功率（355kw以上）的離心式泵機系統(tǒng)中，由于功率較大，渦流產生的熱量也較大，空氣對流的冷卻方式已無法滿足散熱要求，必須采用液冷型永磁調速器。液冷型采用液體作為冷卻介質，液體的比熱容高，散熱效果明顯優(yōu)于空冷型。水冷型和油冷型均可以使用，根據實際需要考慮具體選擇。

4 結語

永磁調速器具有結構簡單、適應范圍廣、非接觸式連接等優(yōu)點，可滿足大量離心式泵機系統(tǒng)中轉速調節(jié)的要求，實現(xiàn)節(jié)能，同時提高系統(tǒng)的可靠性，減小維護工作量，具有良好的市場前景和推廣價值。

［1］張鋒，楊偉，孔令禹，等.永磁渦流柔性傳動耦合器在米東熱電廠輸煤皮帶機上的應用［J］.科技與創(chuàng)新，2014，(18):16-17.

［2］謝蓉，石巍，許聰，等.永磁調速技術在水泥工業(yè)的應用［J］.電氣自動化，2013，(04):85-88.

［3］周麗萍，王向東，黃忠念.永磁調速技術在鍋爐煙氣脫硝中的應用［J］.石油石化節(jié)能，2015，(02):27-29.

［4］葉樂志，李德勝，焦兵鋒.水冷式永磁渦流制動裝置的仿真與試驗［J］.機械工程學報，2011，（04）:101-105.

TK243.6

A

1674-8646（2016）01-0138-02

2015-09-10