永磁调速器应用前景分析

2016-12-15曾令烈匡俊马玉顺

黑龙江科学 2016年1期

关键词：液冷离心式调速器

曾令烈，匡俊，马玉顺

（上海市东方海事工程技术有限公司，上海 200011）

永磁调速器应用前景分析

曾令烈，匡俊，马玉顺

（上海市东方海事工程技术有限公司，上海 200011）

永磁调速器具有缓冲启动、高效节能、隔离振动及安装简单等优点，是21世纪出现的新技术。研究介绍了永磁调速器的工作原理及优点，详细分析了空冷型和液冷型永磁调速器的特性及应用场合等，提出永磁调速器可满足离心式泵机系统中非精确调速的要求，具有良好的市场前景。

永磁调速器；缓冲启动；空冷型；液冷型

传统工业生产中，动力传动系统中的电机与负载之间通过机械连接传递扭矩，这对整个机械传动系统来说，需要较好的对中性，存在安装困难、检修困难、振动大等问题。负载在工频启动、运行、停止时，如果无法及时进行有效的调节，就会产生严重的机械噪声、机械冲击和振动加剧等现象［1］，具有极大的破环性，将会引起各种紧固件的松动、轴承的磨损等问题。电机与负载端一般通过减速机构连接，方便根据负载大小，调节输出转速。但是，常规减速机的减速比只是一组固定的值，不能实现无极调速。随着工业传动系统负载情况越来越复杂，对调速系统要求也越来越高。

永磁调速技术是近年来在国内快速发展的一项新技术，在国外已经被广泛推广应用于工业生产生活中。永磁调速技术可实现“非接触式”传递扭矩，具有高效节能、可靠性高、非接触式连接、适应各种恶劣环境、缓冲启动、在对中不准条件下运转、安装简单、维护少等特点，能有效降低振动，实现转速调节［2］。

1 永磁调速基本原理

永磁调速器基本结构如图所示，主要包括永磁转子、导体转子和气隙调整机构。永磁转子中沿着圆周方向放置有若干矩形或扇形永磁体，永磁转子两侧分别与导体转子相对。气隙调整机构可以调节永磁转子和导体转子之间的气隙，从而达到调节输出转速的目的。

图永磁调速器基本结构

安装过程中，导体转子与电机连接，永磁转子与负载端连接，电机带动导体转子在永磁转子产生的磁场中旋转，导体转子切割磁力线，在导体转子上产生感应磁场，感应磁场与永磁场相互作用带动负载转动。通过气隙调整机构，可以调节永磁转子与导体转子之间的气隙，改变感应磁场的大小，当气隙改变时，所传递的扭矩改变，滑差也改变，最终实现改变输出转速的目的［3］。

2 永磁调速器分类

不同的传动系统对电机输出转速有不同的要求。永磁调速器工作过程中，由于永磁调速器导体转子中有感应磁场的产生，导体转子中会产生涡电流，对于不同功率的电机，在不同的滑差下，导体转子发热量也不同。根据散热方式的不同，可分为空冷型和液冷型永磁调速器。

2.1 空冷型永磁调速器

空冷型永磁调速器采用空气对流冷却的方式，使得导体盘涡流发热产生的热量散失，为增强散热能力，通常在导体盘上安装散热片。空冷型永磁调速器最大功率为355kw，1500rpm，其调速范围为30%～98%，其输入端、输出端分别连到电机端和负载端，结构非常紧凑，占用空间小，维护简单，极大地降低了生产成本。

2.2 液冷型永磁调速器

液冷型永磁调速器针对大功率离心式泵机传动系统特别设计的调速器，其结构简单且可靠性高，在电机转速固定的情况下，无级调节负载转速。液冷型永磁调速器根据冷却介质的不同，主要分为水冷型永磁调速器和油冷型永磁调速器。

水冷型永磁调速器利用导体转子的高速旋转运动，以离心方式引导稳定的冷却水经过传动元件，带走传动件工作过程中产生的热量。与空冷型相比，由于水的高比热容，其散热效果非常好。采用水作为散热介质，则必须增加冷却水循环系统等［4］。但是，在高速旋转过程中，部分水在离心力的作用下，以极高的速度洒出，可能对传动组件产生高速切割的作用，对材料强度要求极高。调速器各零部件大多数是金属材料，部分转动件的轴承需要用油脂润滑，故要对润滑系统和冷却系统完全隔绝，防止冷却水对润滑油脂的稀释和对零部件腐蚀。

油冷型永磁调速器是利用油作为冷却介质来冷却传动元件。冷却油管系统简单，只需要将冷却油输送到导体转子外侧的油槽，冷却油在导体转子的旋转作用下，经过传动元件，从导体转子内侧回油槽甩出。油冷型永磁调速器的润滑油和冷却油采用同一种介质，均通过调速器底部的回油箱体回油，结构简单，无水冷型的腐蚀、汽化及润滑不良导致的卡死等问题。