磁性联轴器
磁性联轴器的设计与仿真
径向充磁联轴器的设计与仿真摘要径向永磁联轴器利用稀土永磁体之间的相互作用，无需机械连接就能进行机械能量的传递，是一种新型联轴器。
径向永磁联轴器主要由内、外转子组成，实现了无机械连接传动，解决了过载保护、主从动轴对中、软启动的问题，同时也解决了一些机械传动装置中密封性要求等问题，从根本上消除了传动泵密封处泄漏的问题，现已在化工机械、仪表及食品、真空等行业中得到广泛的应用。
对于永磁联轴器的研究，随着科技的发展，研究方法在不断改进和完善，种类也不断增加。
对于径向力和力矩的计算，国内外己经有很多种方法，包括经验法、有限元法和磁路法等等。
由于有限元法的计算相对其它几种算法精度较高，所以本文将采用此种方法对主、从动磁环之间的轴向力、传递的力矩进行计算分析，然后利用Ansoft有限元软件进行仿真。
本文以径向磁性联轴器为研究对象，主要讲述几个问题：(1)计算径向永磁联轴器力矩，分析影响力矩的主要因素。
(2)用有限元法分析气隙磁场，建立径向永磁联轴器气隙磁场的有限元分析模型，利用Ansoft软件对径向永磁联轴器气隙磁场进行分析，得出正确的结果。
(3)设计一个简单的径向磁性联轴器，用Ansoft软件的模拟分析,验证理论知识的正确性。
关键词径向磁性联轴器；Ansoft有限元法；磁场；力矩1 引言近年来永磁传动技术已从泵类向其它密封机械扩展，技术上集中于提高设备的可靠性、抗介质腐蚀新材料的研究，流体技术及制造装配的精度。
磁力泵代表着一个国家制造技术的水平，近年来工业发达国家的磁力泵在效率、寿命、制造周期、成本及可靠性等方面有了突破性的进展。
永磁传动技术逐渐应用到各个领域，将原动机的动力通过其轴上的外磁部件传递给工作轴上的内磁部件，内外磁部件由隔离罩分开，从而工作轴无须伸出所要封闭的空间，取消了动密封，实现无密封、零泄漏。
永磁传动技术发展的时间不长,还存在一些的问题:永磁传动[1]有些因为制造困难,性价比低,往往还只停留在理论研究上;永磁传动的设计目前还没有一套系统和完善的设计方法,磁路的设计、转矩的计算均建立在实验、半实验基础上,研制周期长,代价高,重复性劳动多;在磁路设计方面,多体渐变技术未能充分利用;磁场计算多成用上述的一些方法,由于多是近似计算,精度有待进一步提高。
磁耦合联轴器检查标准
磁耦合联轴器检查标准
磁耦合联轴器的检查标准主要包括以下几个方面：
1. 外观检查：检查磁耦合联轴器的外观是否完好，是否有裂纹、变形、严重磨损等情况。
2. 运动灵活性检查：通过手动旋转联轴器，检查其运动是否灵活顺畅，是否有卡滞、异响等异常情况。
3. 间隙检查：检查磁耦合联轴器转动部分的间隙是否过大或过小，是否超过允许范围。
4. 轴向位移检查：检查两个联轴器同心度，是否有轴向位移现象。
5. 平衡性检查：通过动平衡仪等工具对磁耦合联轴器进行平衡性检查，确保其转动平衡。
6. 磁性检查：使用磁力计等工具检查磁耦合联轴器的磁性是否正常，是否符合要求。
7. 温度检查：通过红外测温仪等工具检测磁耦合联轴器运行时产生的温度是否正常，是否超过允许范围。
以上仅为一般性的磁耦合联轴器检查标准，具体的标准还需根据具体材质、型号和使用条件等进行确定。
对于关键设备，还
应进行更加严格的检查和测试。
同时，在进行检查前需参考相关的技术文件和标准，确保检查过程和结果的准确性和可靠性。
磁力联轴器相关要求
磁力联轴器相关要求一、技术要求部分1 外观及结构要求1.1产品表面应光滑，不允许有腐蚀及影响外观质量的伤痕、毛刺、变形和污迹，涂复层应均匀，无凝结，脱落、气泡、漆膜龟裂及磨损等现象。
1.2产品外壳防护等级应符合GB4208-1993中IP21的规定。
1.3 产品的机壳应能经受对每个正常接触到的表面施加0.5J 的碰撞，碰撞中应无状态变化和功能失常。
2 正常工作条件2.1环境温度：-20℃—70℃；2.2相对湿度: 5%—85%；2.3大气压强：86kPa—106kPa；3 性能指标3.1过载保护，过载发生时双磁体盘迅速向中间靠拢，实现电机的真正空转，保护电机和设备整套系统。
3.2隔离振动，隔离设备工作时的振动，降低电机的振动值；3.3不产生电磁辐射污染，不产生污染物；3.4 软启动，降低电机的启动电流，保护电机；3.5能实现设备异常停机时的带载荷启动；4 功能要求4.1节构简单，元器件少、体积小；4.2安装调试简单，操作、维护简单；4.3满载效率达97%；5 安全性要求5.1电机和负载无机械连接，传动平稳、安全；5.2能很好地适应电网质量差的环境；5.3能很好地适应电磁干扰较强的环境；5.4机械元器件，没有易损件；5.5有效隔离振动，减振40%—80%；5.6空载启动，启动时间短，发热少；5.7适应环境能力强，能适应“晃电”等恶劣工况；6 可靠性6.1 产品的平均无故障时间（MTBF）应不小于8000h；6.2 产品首次故障时间应大于12个月；6.3产品应具有权威机构出具的质量保证资质；二、技术标准1 设备符合相应的标准规范或法规的最新版本或其修正本的要求, 除非另有特别说明，将包括有效的任何修正和补充。
2 除非另有规定，均须遵守最新的国家标准（ＧＢ）和国际电工委员会(IEC)标准以及国际单位制(SI)标准。
如采用合资或合作产品，还遵守合作方国家标准，当上述标准不一致时按标准执行。
3 提供的设备和配套件要符合以下标准但不局限于以下标准：GB／T5226.1-1996《工业机械电气设备第一部分通用技术条件》GB／T13384－1992《机电产品包装通用技术条件》三、性能要求1 能满足连续运行、无需操作人员职守；2 寿命不小于20年，关键零部件不小于10年；3采用非机械连接装置，负载和电机没有机械硬连接，隔离负载和电机间振动的传递，减少系统振动；4 无谐波干扰：不产生谐波干扰，无材质劣化问题，散热良好，磁体温度80℃以下；5 限矩型永磁应能适应系统的过载工况，过载发生时能有效的保护系统；6 结构/配置要求：6.1电机和设备之间由永磁耦合器替代原有的液力耦合器，采用气隙传递扭矩的方法，减少机械能耗和系统的振动，实现过载保护功能，安装和维护简单方便；6.2AB-BA盘式结构设计，可以做轴向位移，实现真正的过载保护，电机与负载设备转轴之间无需机械连结；6.3 旋转部件外设置可以拆卸的结实的钢制防护罩，其上有一个钢网制窗口，以便观察永磁调速器的运行情况。
磁力联轴器内部结构
磁力联轴器内部结构
磁力联轴器是一种通过磁场传递动力的非接触式传动装置，由外轮、内轮和磁铁等部件组成。
主要包括以下几个部分：
1.外轮：外轮是磁力联轴器的外壳，通常由钢材或铝合金制成。
外轮的主要作用是支撑和固定磁力联轴器的其他部件，并保护内部的磁铁不受外部环境影响。
2.内轮：内轮是磁力联轴器的主体部件，通常由软磁材料制成，如硅钢片或石墨。
内轮内部通过磁性气隙分为若干个极对，当外轮通过磁力发生旋转时，内轮与外轮之间会产生磁力作用，从而使内轮跟随外轮一起旋转。
3.磁铁：磁铁是磁力联轴器的核心部件，通常采用稀土磁铁或 NdFeB 磁铁制成，具有较强的磁性。
磁铁通过固定在外轮或内轮的表面，当外轮转动时，磁力会传递至内轮，使得内轮也跟随外轮一起旋转。
4.气隙：磁力联轴器内部的磁性气隙是外轮与内轮之间的一层绝缘层，通常由绝缘材料制成，用于阻止磁力的穿透和外泄，保证磁力传递的效率和稳定性。
5.轴承：磁力联轴器内部还配备有轴承，用于支撑和引导内轮的旋转运动，减小摩擦和磨损，提高磁力传递的效率和可靠性。
总的来说，磁力联轴器内部结构简单而紧凑，主要由外轮、内轮、磁铁、气隙和轴承等部件组成，通过磁力传递动力，实现机械设备之间的连续传动和同步运转。
磁力联轴器具有传递效率高、噪音低、维护成本低等优点，在风力发电、电机制动、医疗设备等领域得到广泛应用。
磁力联轴器结构分析与计算
2019.12科学技术创新-47-磁力联轴器结构分析与计算王湛苏(中国石油抚顺石化公司石油一厂，辽宁抚顺113001)摘要：采用电磁学与力学相结合的方法分析磁力联轴器结构，并通过实验与理论相结合的方法整理出符合磁力联轴器实际的理论基础。
关键词：等效磁阻磁扭矩；气隙；涡电流中图分类号:TH133.4文献标识码:A文章编号:2096-4390(2019)12-0047-02磁力联轴器与我们所熟知的其它联轴器不同的点在于主从两轴的非接触式传动。
这样可以极大的解决振动问题,可以根据现场工况的需要进行静态密封，同时兼有过载保护等优点。
本文通过对磁力联轴器磁场分析研究磁力联轴器的扭矩传递情况，同时与实验数据相结合，从而论证理论计算的准确性。
1磁力联轴器的基本原理磁力联轴器是驱动端的旋转铜导体对从动端的永磁体盘进行切割磁感线运动,从而驱动端带动从动端进行旋转运动的非接触式联轴器。
具体如下：当电机启动时,铜导体对永磁盘进行切割磁感线运动，在铜盘中产生涡电流，而涡电流产生了电磁场。
由楞次定律可知，涡电流感应出的磁场与永磁体的原磁场进行耦合，由此生成磁传递扭矩,进而带动永磁盘跟随铜盘同向转动，由于铜盘转子以固定转速转动，所以铜盘与永磁盘之间速度差慢慢减小，最终两转子保持某一固定转速差稳定工作。
磁力联轴器两轴之间的转速差所损耗的能量又称滑差损耗，由焦耳定理可知滑差损耗最终以焦耳热的形式消耗。
因此我们可以理解为当两轴之间的转速差越大时，铜板上的温度就越高,损失的能量就越大。
2基本结构磁力联轴器的工作原理如下图所示，它是由导体盘转子和永磁体盘转子两大部分构成，导体盘转子与驱动轴相连接，由221评价项目海水质量评价的项目包括:pH、溶解氧、化学需氧量、石油类、活性磷酸盐、无机氮、非离子氨、汞、铜、铅、镉、碑共12项。
222评价标准及指标2.2.2.1海水水质标准。
海水质量评价采用《海水水质标准》(GB3097-1997);按海水环境功能区评价：灵山岛执行一类标准;风河口、胶南浴场、连三岛、唐岛湾、黄岛外海、胶南外海6个点位执行二类标准,前湾口、贡口2个点位执行四类标准。
同轴型磁性联轴器最大静磁力矩影响因素分析
增大皮带驱动滚筒表面的摩擦系数，在运行过程中，要定期 对滚筒的粘煤情况进行检查清理，保持滚筒周围的清洁干燥。 其次，要对滚筒等设备的连接状况进行定期检查，确保上下 托辊及改向滚筒的牢固连接，及时处理出现松动的零部件并 更换处理损坏失效的装置。 3.2 电气控制系统故障处理方法
关键词：同轴型磁性联轴器；结构特点；最大静磁力矩；因素分析 中图分类号：TN713 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）06（下）-0069-03
1 同轴型磁性联轴器的结构特点 同轴型联轴器，用静密封代替传统动密封，可实现零泄
漏，因此，它广泛应用于医药、石油化工、核动力、电镀等 对泄漏有特殊要求的行业。
摘要：本文介绍了一种复合动力涡轮系统，并采用 NUMECA 性能仿真软件对动力涡轮的涡轮特性进行了模拟计算。 将求解的动力涡轮 MAP 加入目标发动机模型采用 GT-SUITE 进行性能仿真，仿真结果表明，当发动机运行在高转速大 负荷工况下，总能效率存在正收益，在额定工况下最高回收功率可达 30kW，且发动机十三工况下动力涡轮平均等熵效 率达到 60% 的预期值，仿真结果表明，动力涡轮系统的性能满足系统的总体需求。
电气控制系统的运行关系到整个输煤系统的运行，一旦 电气系统故障，就会造成输煤系统异常运行 , 甚至不能工作。 因此，在输煤系统设备管理中，要重点做好电机电气设备 的运行监测，实时监控电气系统运行的温度、声音、运行 状态等，安排专业人员做好巡检作业，落实好电控设备的 日常检查清扫，发现报警和异常及时上报处理，深入进行 隐患排查，不断优化设备、元件选型，使控制系统适应现 场环境，稳定运行。 4 结语
永磁联轴器原理
永磁联轴器原理永磁联轴器是通过利用永磁体的吸附作用而完成轴传递动力的机械部件。
它与传统的机械联轴器相比，具有结构简单、传递扭矩大、响应速度快、使用寿命长、无须润滑和维护等优点，因此在机械传动领域得到广泛应用，成为一种新型的高效节能联轴器。
永磁联轴器的工作原理主要是利用永磁体的磁力作用而使齿轮、皮带或链条等可以传递扭矩的机械部件互相联接而形成动力传递。
永磁联轴器中的永磁体通常是一种强磁性材料，例如钕铁硼、钴硼等，可以制成不同形状的磁铁块或磁环，通过吸附力将动力传递到机械部件上。
永磁联轴器的构造主要由永磁体和传动部分组成。
永磁体是永磁联轴器最为关键的组成部分，它的选用、安装及磁路设计直接影响到永磁联轴器的传递性能。
传动部分则是将轴和机械部件连接在一起的部分，它通常由齿轮、皮带、链条等构成。
永磁联轴器的工作过程中，当永磁体接近传动部分时，由于永磁体的磁力作用，传动部分会与永磁体吸附在一起，从而完成动力传递。
当两者分开时，传送动力的过程也随之中断。
永磁联轴器的磁力大小取决于永磁体的产生的磁场强度，还受到气隙、永磁体和传动部分的距离、磁路径、工作温度等因素的影响。
永磁联轴器具有响应速度快、传递扭矩大、稳定性好、使用寿命长等优点，但也存在着一定的缺点，例如不适用于超载工作、磁力大小易受外界因素影响等。
永磁联轴器是一种高效节能的新型联轴器，它已经在机械传动系统中成为重要的动力传递方式。
在现代机械制造、矿业、建筑材料、冶金、水处理、化工、食品、包装、印刷等行业中，永磁联轴器广泛应用于各种机械传动系统中，如齿轮传动、链条传动、皮带传动等。
永磁联轴器的优点主要是体积小、扭矩传递大、使用寿命长、反应快速，无需维护和润滑等。
传统的联轴器采用机械传动方式，需要润滑油、防锈涂层等处理，使用过程中需要经常检查维护。
而永磁联轴器由于采用永磁体作为传递力的介质，不需要用润滑油等润滑方式，因此节省了维护和维修成本。
同时由于它的响应速度快、维护简便，因此可以提高机械传动系统的效率和稳定性。
常见磁性联轴器及应用
常见磁性联轴器及应用联轴器（coupli ng），是机械传动中重要的部件。
除了常见的机械式刚性和柔性联轴器外，还有一类靠磁场传动的联轴器，即磁力联轴器。
磁力传动，就是通过磁场NS极耦合相互作用传递动力的方式。
常见的磁力传动，包括同步传动，磁滞传动和涡流传动三种类型。
由于其各自特点，被应用在不同的领域。
同步传动器同步传动器，顾名思义，就是输出与输入同步。
常见的同步传动器结构有两种：平面性传动器和同轴（或圆筒）型传动器。
平面型同步传动器平面型传动器的基本结构：在两个相同直径的圆盘上，按照NS极交叉的方式安装磁铁。
使用时，把两个圆盘分别安装到主动轴和从动轴上，中间留有一定气隙。
由于A磁体的N极吸引对面B磁体的S极，同时排斥B磁体两侧的N极，从而保证在一定力矩范围内，从动轴与主动轴保持同步转动。
如图：图中，A为气隙。
实际工作中，真正NS相对的状态，只存在于无力矩输出的状态下。
只要有力矩产生，从动盘就会与主动盘存在一定的相位夹角。
这种角向的错动，一直保持并增加到力矩足够大到N极与对面的N极相对，然后传动器发生“打滑”，两个转盘旋转错动，跳向下一对耦合状态。
由于上述特性，磁力传动虽然可以做到同步，但是不能实现精密的同步传动。
这种平面性传动器，结构简单，安装时对两个轴的同轴度要求不高。
由于是采用平面相吸的原理，因此气隙越小，扭矩越大。
但同时，在磁场的作用下，轴向力（互相吸引）也成正比变化。
轴向力是这种平面型传动器的主要缺点。
另外，由于传递的扭矩大小与圆盘面积有关，因此，这种传动器的扭矩不能做的太大，否则会导致尺寸过大，安装困难。
结构简单，成本低廉，是平面型传动器的主要优点。
因此在某些微型隔离传动方面有成功应用。
目前，常用的简单结构平面型传动器，扭矩一般都在10Nm以下。
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磁力联轴器原理及其发展
联轴器广泛应用在各种通用机械上，用来联接两根轴使其一同旋转，以传递扭矩和运动。
传统的联轴器都必须通过主动轴与从动轴的相互联结来传递扭矩，其结构复杂，制造精度高，超载时容易导致部件的破坏。
特别是主动轴与从动轴工作在需要相互隔离的两种不同介质中时，必须使用密封元件进行动密封，这样就存在要么加大旋转阻力来保证密封可靠，要么密封不严产生泄漏的问题。
另外，随着密封元件的磨损、老化，会加剧泄漏，尤其是在有害气体(有害液体)存在的系统中，一旦泄漏就会污染环境，危及生命。
传统联轴器皆为接触式联轴器,根据其内部是否具有弹性零件,可分为弹性联轴器
和刚性联轴器。
弹性联轴器内部具有金属弹簧或橡胶塑料等制成的弹性零件,所以具有缓冲吸振的功能和适应轴线偏移的能力。
它适用于承受变载荷冲击以及起动频繁和有正反转的场合,也适用于2轴线不能严格对中的场合。
刚性联轴器中没有弹性零件,所以没有缓冲吸振的能力。
磁力传动联轴器属非接触式联轴器,它一般由内外2个磁体组成,中间由隔离罩将2个磁体分开,内磁体与被传动件相连,外磁体与动力件相连。
磁力传动联轴器除了具有弹性联轴器缓冲吸振的功能外,其最大的特点在于它打破传统联轴器的结构形式，采用全新的磁耦合原理，实现主动轴与从动轴之间不通过直接接触便能进行力与力矩的传递，并可将动密封化为静密封，实现零泄漏。
因此它广泛应用于对泄漏有特殊要求的场合。
1 磁力传动联轴器的工作原理
磁力传动联轴器主要有2种结构:平面磁力传动联轴器和同轴磁力传动联轴器。
磁体以轴向充磁,耦合磁极成轴向配置的叫平面磁力传动联轴器。
磁体以径向充磁,耦合磁极成径向配置的叫同轴磁力传动联轴器,如图1和图2所示。
现以同轴磁力传动联轴器为例,来说明其工作原理。
磁力传动联轴器由外磁体、内磁体和隔离罩组成。
内、外磁体均由沿径向磁化且充磁方向相反的永磁体组成,永磁体以不同极性沿圆周方向交替排列,并固定在低碳钢钢圈上,形成磁断路连体。
隔离罩采用非铁素体(因而是非磁性)的高电阻材料制造,一般用奥氏体不锈钢。
在静止状态时,外磁体的N极(S极)与内磁体的S极(N极)相互吸引并成直线,此时转矩为零,如图3所示。
当外磁体在动力机的带动下旋转时,刚开始内磁体由于摩擦力及被传动件阻力的作用,
仍处于静止状态,这时外磁体相对内磁体开始偏移一定的角度,由于这个角度的存在,外
磁体的N极(S极)对内磁体的S极(N极)有一个拉动作用,同时外磁体的N极(S极)对内磁体的前一个N极(S极)有一个推动作用,使内磁体有一个跟着旋转的趋势,这就是磁力联轴器的推拉磁路工作原理。
当外磁体的N极(S极)刚好位于内磁体的2个极(S极和N 极)之间时,产生的推拉力达到最大,如图4所示,从而带动内磁体旋转。
在传动过程中,隔离罩将外磁体和内磁体隔开,磁力线是穿过隔离罩将外磁体的动力和运动传给内磁体的,从而实现了无接触的密封传动。
2磁性材料
磁力传动联轴器的发明和发展是和新型永磁材料的不断出现密切相关的。
最开始使用的是铁氧体材料,其材料来源广,价格便宜,但由于其磁性能较差,在与传统联轴器相
同体积的情况下,只能传递较小的扭矩,因而限制了磁力联轴器的发展。
第二代永磁材料是钐钴(SmCo5,Sm2Col7)和铝镍钴(AlNiCo),它的磁性能比铁氧体材料大大增加,因而使得制成的磁力联轴器能传递较大的扭矩。
但是钐钴和铝镍钴中使用的钐、钴、镍储量稀少,属于稀缺昂贵的战略物资,因而价格很高,从而制约了磁力传动联轴器的发展。
稀土钕铁硼(NdFeB)永磁材料,其最大磁能积(BH)max达到2866ｋＪ/ｍ3,成为继钐钴和铝镍钴之后的第三代永磁材料。
钕铁硼(NdFeB)不仅磁性能比更加优异,而且原材料资源丰富,他可以廉价的铁(Fe)代钴,以丰富的钕(Nd)代钐,故其价格比钐钴和铝镍钴低廉,市场竞争力强,便于推广应用。
同时钕铁硼的磁能积高,需用量少,加工性能好,可进行切削和钻孔,成品率高,故可缩小磁力传动联轴器的体积,降低成本,提高功效,节省能源,目前已
广泛应用于磁力传动联轴器中。
各类永磁材料的性能见表1。
3应用领域
磁力传动联轴器的成功应用之一是其与泵的结合——磁力泵。
以前，它作为贵重的特殊产品迫不得已时才选用，现在它的应用领域很宽。
石油化工、医药、电影、电镀、核动力等行业中的液体大都具有腐蚀性、易燃、易爆、有毒、贵重，泄漏带来工作液体的浪费与环境污染；真空、半导体工业要防止外界气体的侵入；饮食、生物、医药要保证介质的纯净卫生。
磁力传动联轴器在这些领域找到了用武之地，可以说磁力泵是磁性材料的一大市场。
将磁力传动联轴器特别是永磁联轴器应用于阀门上，阀杆不穿过阀盖，省略了填料函，得名为全封闭无填料永磁传动阀。
该阀门由于无填料函，可长期安全可靠地运行；阀杆与填料间无摩擦力矩，转动省力；负压操作无外界气体进入。
截止阀、闸板阀、球阀、碟阀等一切工业阀门均可以改造成全封闭阀门。
反应釜是化工厂广泛使用的一种混
合反应设备，液体的搅拌往往在压力下进行，反应物具有一定的温度和腐蚀性、挥发性，因此，转轴的密封成为反应釜的一个重要问题。
带有搅拌器的反应设备应用磁力传动，除实现了绝对密封之外，尚可避免介质的氧化和冷凝。
4国内外概况
随着磁性材料的发展以及新型磁性材料的出现,磁力传动联轴器传递的扭矩将愈来愈大,体积将愈来愈小,它的应用范围将愈来愈广,除了泵和反应釜以外,阀门、液压缸和气缸以及其他一些需解决动密封泄漏问题的场合都可应用。
可以预计,磁力传动联轴器将会有一个非常广阔的市场前景。
磁力传动联轴器在工业发达国家已形成专业标准，有定型产品在国际市场出售。
我国对此项技术的研究虽然起步较晚，但近十年的发展很快，尤其是磁性材料性能的提高，为磁力传动联轴器的应用提供了条件。
当前一些磁性材料生产厂欲扩大自己的磁件产品种类，有生产磁力传动联轴器的要求，我国迫切需要有自己的标准系列，安排专业生产厂为用户提供定型产品。