摘要：介绍了一种永磁涡流耦合器的结构、工作原理和技术特点及其在选煤厂皮带机上的应用。永磁涡流耦合器结构可靠、性能稳定、节能环保,在使用和维护成本上优于变频技术,在皮带机等运输设备上有很好的推广价值。
关键词：永磁涡流耦合器;应用;皮带输送机;
０.引言
皮带输送机是选煤厂转载运输的常用设备，因其工作环境的原因，负荷变化较大，常常需要重载启动，这样就会对皮带、电动机和电网形成冲击，影响系统安全，缩短设备使用寿命。目前，在转载运输系统设计中，主要采用变频启动的方式进行控制，但是由于变频系统复杂，对环境要求严格，维护的专业性强，所以很难在生产系统中普遍推广。近年来，随着高能永磁技术的发展，一种基于电磁感应原理，用于解决这一问题的传动装置―――永磁涡流耦合器以其高效可靠、安全稳定的特点得到大量的应用。本文就一种永磁涡流耦合器的结构、工作原理和技术特点及其在选煤厂皮带机上的应用进行论述。
１.永磁涡流耦合器的基本结构和原理
永磁涡流耦合器和通用联轴器一样，安装在电动机和减速器之间，并通过联轴器分别与电动机的输出轴和减速器的输入轴相连接，其主要由导电盘转子、永磁盘转子、无键联轴套和胀紧套等部件组成。导电盘转子与电动机连接，起主动轴的作用；永磁盘转子与负载连接，起从动轴的作用；主、从动轴之间不接触，没有刚性的连接机构。永磁转子平面上分布有多极稀土高能磁钢，导电盘转子上固定有环形铜圈或环形铝圈，磁钢和铜圈或铝圈之间的间隙称为磁场气隙，通过改变磁场气隙的大小可以调节输出轴的转速和扭矩。当主、被动转子之间相对转动时，导电转子上的铜圈或铝圈就会感应出涡电流，根据电磁感应原理，涡电流又会生成感应磁场，并与永磁转子上的磁钢相互作用，带动被动转子盘异步同向旋转，从而实现转矩的传递。
２.永磁涡流耦合器的分类
永磁涡流耦合器根据其结构和功能的不同，主要分为标准型、延迟型、限矩型和调速型４种类型。
２．１标准型标准型永磁涡流耦合器也被称为基础型永磁涡流耦合器，结构上主要由导体转子和永磁转子两部分组成，两者之间的气隙固定，不可调节，多用于对环境没有特殊要求的一般通用设备的传动，其结构简单，体积小，安装方便，具有一定的过载保护功能。缺点是：功能单一，过载保护性能低。标准型永磁涡流耦合器适用于输出功率为２．２ｋＷ～６００ｋＷ，最高转速为７０００ｒ／ｍｉｎ的系统。
２．２延迟型延迟型永磁涡流耦合器的最大特点是气隙在一定范围内可自主调整，不需人为干预，一般调节距离为３ｍｍ～５ｍｍ。当设备正常运转时，维持最小气隙，输出最大扭距；当设备发生过载时，自动调大气隙，降低输出扭距，从而保护设备和电动机。其优点是：启动性能优于标准型，提高了整个系统的可靠性，可用于多机驱动的负荷分配和大扭矩、大惯量、负载变化大的设备。缺点是：结构相对复杂，当设备长时间在低扭矩状态下工作时，电动机仍然需要加电路保护。延迟型永磁涡流耦合器适用于输出功率为１０ｋＷ～１５００ｋＷ，最高转速为４５００ｒ／ｍｉｎ的系统。
２．３限矩型限矩型永磁涡流耦合器转矩在出厂时已设定在一个范围之内，当负载侧转速达到一个固定的上限时，气隙会自动加大，此时最大气隙将大于５ｍｍ，使负载侧的转速下降；当负载侧出现过载转速下降时，气隙也会自动加大，直到最大值，转矩将下降到一个很小的值，从而实现限矩保护设备和电动机的目的。其优点是：
具有完全的过载保护功能，完全消除了系统过载对设备的损坏，当负载正常后可自动恢复正常或可直接重新启动。缺点是：结构复杂，一般需要根据使用要求定制，通用性差。限矩型永磁涡流耦合器适用于输出功率为１０ｋＷ～１５００ｋＷ，最高转速为４５００ｒ／ｍｉｎ的系统。
２．４调速型调速型永磁涡流耦合器在结构上除具有导体转子、永磁转子之外，还增加了用于调节转速的控制器。
负载侧的输出转速可通过手动或外接控制信号进行调节，可根据系统工艺要求对负载侧进行无级调速。其优点是：除具有过载保护的功能外，还可以稳定可靠地对负载进行工作点调节，实现负载过程控制，达到优良的节能效果。缺点是：由于增加了主动控制器，成本明显高于其他三类永磁涡流耦合器，适用环境也受到了一定的限制，专用性更强。调速型永磁涡流耦合器适用于输出功率为１０ｋＷ～３０００ｋＷ，最高转速为３６００ｒ／ｍｉｎ的系统。
３.永磁涡流耦合器的技术特点
３．１结构可靠永磁涡流耦合器主体是一个机械构件，功能的实现完全由内部机构进行，性能稳定，无需借助其他的介质或电控系统即可工作，对供电电源没有要求，不存在电磁干扰、电网高次谐波污染等问题。
３．２运行稳定永磁涡流耦合器输入轴和输出轴之间没有刚性连接，为非接触式，工作时扭距靠气隙来传递，能有效降低负载冲击振动对电动机和设备的影响，延长使用寿命；同时，其特殊的结构设计可以动态地自动调整输出扭距的大小，对设备和电动机起到软启动和过载保护的作用，从系统设计上保证了设备运行的稳定性。
３．３环境适用性强永磁涡流耦合器对使用环境没有特殊要求，可以在露天、有粉尘、有毒害气体、振动、高温、电磁辐射等恶劣条件下稳定运行，而不受其干扰和影响，特别适用于环境比较差的矿山、化工企业。
３．４维护成本低永磁涡流耦合器安装投入使用后，只要不受外力损坏，终身可实现免维护管理，理论上使用寿命为３０年，运行成本远低于变频器、软启动和液力耦合器等其他产品。
３．５节能环保永磁涡流耦合器可以通过气隙的调整达到传递所需扭矩和速度的要求，节能效率为５％～５０％；无磨损部件，无润滑部位，不会产生可能对环境造成影响的污染物。
４.永磁涡流耦合器在选煤厂皮带机上的应用
改造后，电动机的启动和运行电流明显下降，有效地节约了电能；环境噪声和设备振动的下降对现场环境的改善和设备使用寿命的延长将起直接的作用。
该永磁涡流耦合器自２０１５年５月投入使用以来，已正常运行两年多的时间，在此期间没有发生过任何问题，运行正常率为１００％，维护费用为０元。按照每年３００ｄ，每天工作１６ｈ，运行电流平均下降３２Ａ，每ｋＷ・ｈ电能０．４６元计算，仅节电一项每年就可节７０６５６元。经过改造后，不仅提高了设备的安全稳定性，同时也为企业带来了更多的效益。
５.结语
永磁涡流耦合器是一种结构简单，安全可靠，全新理念的调速节能装置，很好地解决了电动机软启动、过载保护等过去需要变频技术才能实现的功能，具有较变频技术更高的安全性、可靠性、稳定性和更低的使用维护成本，同时具有明显的节能效果，可以满足选煤厂皮带、刮板输送机等运输设备高效、节能、可靠运行的要求。
|
新闻中心
