磁性联轴器.doc

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286 6/3,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