磁力耦合器在皮带运输机上的应用分析

磁力耦合器在皮带运输机上的应用分析磁力耦合器在欧美地区已得到了广泛应用，相比较其他的传动方式，其性能优势非常明显。

以带式输送机来说，相比较液力耦合器，磁力耦合器在满载启动、启动平稳、过载保护、保护输送带及延长输送带寿命与降低维护保养费用方面，都有明显的优势。

本文从结构、工作原理，结合实际的性能表现数据等对对两者进行了比较分析，并通过具体的应用实例来说明磁力耦合器的优势所在。

一、磁力耦合器的结构与性能特点1、磁力耦合器的结构磁力耦合器主要由两部分组成：一部分是连接在电机轴端的特殊材料的导体；另一部分是连接在负载端的永磁体。

在运行过程中，这两个部分的相对运动产生了一个磁场，在盘状导体中产生涡流。

涡流产生的磁场和磁体相互吸引，从而使转子和导体两个部件通过空气间隙传递力矩。

2、磁力耦合器的性能特点与液力耦合器及其他传动设备相比，磁力耦合器结构紧凑，安装无须其它的附属设备。

由于是通过空气间隙传递扭矩，两部件之间没有任何接触，所以无磨损部件，并能减少80%的振动；最大限度的允许偏心；无须润滑；能提供指定的启动方式；容许脉动载荷；能实现软启动、加载启动；过载保护，并且对电机、负载、耦合器没有损害。

磁力耦合器可以使用在任何离心负载的应用中，能够使用在高达6000马力的负载上。

因为负载速度改变的同时，电机一直以它额定转速运行，电机发热不再是问题。

而且因为这是机械装置，它不会引起谐波干扰。

滤波器、变压器以及冷却系统都不需要。

在磁力耦合器中，导体盘与磁体盘之间存在滑差，这种滑差会使速度大约比全速时损失1%-2%。

3、磁力耦合器的优点限矩形磁力耦合器的主要优点有：超负荷扭矩保护；自动重启；柔性启动/停止；降低使用的总成本；允许一定的轴心偏离；减小电机与负载之间的震动；延长密封件与轴承的寿命；安装简便；高效的扭矩传输；允许震动装载；免维护。

二、磁力耦合器性能优势为了更直观得看到磁力耦合器的优势所在，现将磁力耦合器与液力耦合器及其它类型的传动方式就性能、能效等进行了列表比较，分别见表1、表2。

表1各种传动方式的性能比较耦合器种类特点最大的角度偏移量最大水平偏移量最大的轴向偏移年维修费用占安装成本的百分比刚性耦合器轴与轴的直接连接；无弹性，要求激光对心；100%的扭矩传输；强制运动控制；无过载保护0°0025%皮带/滑轮系统在电机同侧安装；高摩擦或滑差损失；在轴承与密封件处存在横向载荷；通过带打滑或者断裂进行过载保护不适用不适用不适用20%金属柔性联轴器不允许偏心；要求定期润滑；产生废油脂；磨损点多；无过载保护1/4°-1/2°0.02-0.1inch（0.51-2.54mm）0.015inch（0.38mm）10%弹性联轴器允许稍微的偏心；装置中的橡胶不耐热、易受化学和紫外线腐蚀；没有润滑的要求；轮胎式耦合器具有过载保护（需要更换橡胶）1°0.10inch（2.54mm）0.05inch(1.27cm)10%液力耦合器能够允许稍微的偏心；传输液对环境产生危害；能够安装要求进行启动；容许脉动载荷；通过液体的传输提供过载保护；很难精确的设置所需性能需使用柔性联轴器需要使用柔性联轴器需要使用柔性联轴器15%磁力耦合器最大限度的允许偏心；无须润滑；能提供指定的启动方式；容许脉动载荷；无磨损部件；软启动；过载保护，并且对电机、负载、耦合器没有损害2°-4°0.125inch（3.17mm）0.25inch（6.35mm）3%表2不同传动方式之间系统总能效比较技术单个设备的能效系统总能效潜在损耗描述风门、阀门挡板系统30%-40%30%-40%能量损耗最高，不符合能效定律（流量、速度和功率之间的关系规律）滑轮系统85%-90%75%-85%根据能效定律（流量、速度和功率间的关系规律）节能。

能量损失主要是皮带打滑、摩擦和轴承磨损变频器96%-99%75%-90%根据流量、速度和功率间的关系规律节能。

能量损失是由于辅助设备、电磁干扰和由偏心带来的振动造成的滑差电机90%-93%80%-90%根据流量、速度和功率间的关系规律节能。

能量损失是由于电磁体的启动、滑差及200马力以上时所需的水冷装置所造成液力耦合器83%-87%80%-85%根据流量、速度和功率间的关系规律节能。

能量损失是由于液体粘性的改变、油的循环泵和振动磁力耦合器97%-99%94%-97%根据流量、速度和功率间的关系规律节能。

能量损失是由于控制器和600马力以上时所需的水冷装置在不同传动方式之间做比较时，参考一下各种产品的所有权成本分析是很重要的。

这些分析包括了各种技术产品所伴随产生的所有成本。

原始的购买成本只占总成本的10%-25%。

系统的能效，运行成本（像长期维护要求）、系统寿命和停工期的成本等都应被考虑在内。

通过以上内容及列表介绍，得出磁力耦合器较其它类型的传动设备的优点主要体现在以下几个方面：（1）柔性启动，启动电流明显降低。

柔性启动，保护电机和负载，保护载荷。

使用磁力耦合器后，启动时电机加速到最大速度，在耦合磁场的影响下，负载平缓启动、最终加速到接近电机速度。

在皮带传送中，减小了启动时及运营中冲击载荷对皮带的影响，延长了皮带的使用寿命。

尤其是在带传动中，突然的启动会导致皮带的拉伸和磨损，甚至是发生故障。

根据厂家在国外的数据表明：磁力耦合器可以有效的降低30%的皮带基本张力。

在枣矿集团蒋庄煤矿北一皮带上，用磁力耦合器替换了原来的液力耦合器器，该煤矿井下运输机在启动时，启动电流的尖值较以前降低大约20%，而启动电流高峰持续时间缩短了超过60%。

输送带的启动平滑，速度由零逐渐缓慢上升，加速度是连续的，接近于线性加速，实现了无冲击的柔性启动，这样可以大幅延长胶带及电机的使用寿命，并减少了对电网的冲击。

（2）噪声、振动大幅降低，大大延长了电机与负载的使用寿命。

80%以上的转动设备都是由于振动而出现故障的，大多数的振动都是因为轴心偏移，另外是由于设备的不平衡和共振。

磁力耦合器靠空气间隙传递扭矩，是真正的无机械连接装置。

并且使用了无键连接，从而使得连接应力更加均匀，对中性好，承载能力强，装拆方便。

实验表明，使用磁力耦合器能减少80%以上的振动。

（3）运行电流有大幅降低、节能。

使用磁力耦合器，无需其它附属设备，又大大减少了系统的振动。

实际上，国外的研究表明：普遍来说，振动和噪音会造成系统的能耗增加2%~3%。

同时，因为液力耦合器用的是弹性联轴器，比起直联的方式，要造成系统3%~5%的额外的能耗。

最后，因为液力耦合器的传动效率本身就不是很高，根据我们在国外得出的数据：普遍来说，磁力耦合器比液力耦合器在能耗上会有12%以上的降低。

从表2中可以看出，无论是但个设备的能效还是系统的总能效，磁力耦合器的效率都是最高的。

这为企业大大降低了能耗，节约了运行成本。

（4）大幅延长故障间隔时间，缩短停机时间。

单纯从磁力耦合器连接来说，磁力耦合器基本上不发生故障，由于磁力耦合器靠空气间隙传递扭矩，两部分没有接触，没有磨损部件，从而大大降低了系统中的振动，并延长了电机与变速箱的使用寿命，从而大大降低了出现故障的次数。

在发生过载时，能迅速解除耦合，对电机、负载和耦合器都没有损害，只是关闭电机使耦合器复位，清理负载然后重启系统，简洁迅速、精确度高，使平均故障时间大为缩短。

而采用液力耦合器，首先是发生过载情况下，液力耦合器要采用喷油的方式泄压来过载保护，既污染环境又要一定的检修更换时间。

即便是熟练的工人，从发现故障到恢复运行也要20分钟以上的时间。

同时，相比较磁力耦合器，液力耦合器不能有效保护电机和负载的轴承和密封圈，会造成系统的故障率增加。

在枣矿集团蒋庄煤矿北一皮带机上，该皮带机运量为1000T/h，假设故障时间为半个小时，就少采煤500T，以700元/T来算，将造成500T×700元/T=350，000元的损失。

即使把平均故障时间减少50%的话，那么所带来的利润也是相当可观的。

（5）绿色环保、无污染。

磁力耦合器结构简单，为免维护机械产品，甚至无需润滑，对环境无任何污染损害。

跟磁力耦合器比较起来，其他的产品各有其弊端：A液力耦合器需要工作液，这些工作液往往会对环境造成危害；然而液力耦合器需要经常对工作腔及供油系统进行维护和检修；工作一段时间需要更换工作液，系统需要两个联轴器才能将液力耦合器、电机和工作机连接在一起，增加了轴承磨损、需要较多的停工时间对设备进行检测、维修和更换；工作液温度升高会降低传动效率；当发生过载时，易融塞融化，工作液从孔排出，需要重新加入工作液、安装新的易融塞，清理负载等，工作繁琐且精确度相对较低，平均故障时间要比磁力耦合器长很多。

B弹性联轴器是靠压缩橡胶传递扭矩的，允许一定角度的偏心和偏移，这会大大缩减橡胶的使用寿命，预期寿命最少也要减少50%，并且为了保证联轴器的正常运行，需要定期检测和更换橡胶部件。

C变频器对运行环境要求严格，易受外界的干扰，系统不稳定。

需要安装滤波器、变压器、冷却设备等附属装置，使得整个系统变的复杂，这些附属装置对变频器能效的影响是显著的，尽管单看变频器效率还比较高，但实际上总的效率却常常并不高。

电子元器件的寿命都比较短，一般每四到七年就需要进行更换或更新。

同时，像煤矿等企业，一般工作环境比较恶劣，这会严重影响到变频器的使用效果。

D液粘耦合器，也是需要工作液，且内部结构比液力耦合器还要复杂，所以尽管很多时候说起来效率很高，优点也比较突出，但是实际使用过程中，还是不够稳定，存在不少的弊端，比如容易漏油，不便维修等等。

经过以上的分析，我们不能看出：无论是从单一性能到整体性能，还是从个体的能效到整个系统的能效，磁力耦合器是最好的选择。

当考虑到在整个使用寿命中周期中所有的成本的时候，磁力耦合器的优势变得更加显著。