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1、1永磁驱动器的工作原理及特点用一句话就可以说明原理：运动的永久磁场与感应磁场相互作用传递转矩，这与直流电机的原理相类似，结构与滑差离合器相差无几。（4）一、永磁涡流驱动概念：传统的机械传动产品有齿轮传动、链式传动、法兰盘传动、液压传动、电磁传动、气压传动等等，工业节能产品也有很多，比如变频器、液力耦合器、串级调速器等等，这些技术都有其各自的特点，我们就不详细叙述了。今天我们要说的是机械传动和节能技术合二而一的技术永磁涡流驱动技术。永磁磁力驱动技术是以现代磁学为基本理论，应用稀土氧化物永磁材料所产生的磁力作用，来实现转矩（功率）无接触传递的一种新技术。实现这一技术的装置称为永磁磁力驱动器，或称为
2、永磁磁力传动器、永磁磁力耦合器、永磁磁力联轴器等。1999 年美国 MagnaDrive 公司对永磁驱动研究实现了革命性地突破，用永磁驱动技术对旋转负载进行调速，并且将传递的功率大大提高，其紧凑型永磁磁力耦合器最大功率可达5000hp（3675KW）。大大地提高了永磁驱动的传动效率，全面地提高了电机系统的可靠性，显著地降低了系统的运行费用。应用这项技术，目前国内已经有一些厂家研制出自己的产品，取得专利，并应用到实际生产中。在此之前（40 年代），英国人为解决危险性介质的泄漏问题，首次研制出铝镍钴（AlNiCo）永磁驱动泵，并且应用于实际生产。但后来由于磁性材料的限制，永磁技术的应用在 30 多
3、年里一直没有大的进展。到 1983 年日本和美国各自研制出笫三代稀土永磁材料-汝铁硼（NdFeB），称之为永磁王。钕铁硼具有体积小、重量轻、磁性强、价格低的特点，是迄今为止性能价格比最好的磁体。到上个世纪末，世界上钕铁硼永磁体的垄断市场才被打破，中国 2003 年后逐渐崛起，现在生产能力已经接近日本，成为世界钕铁硼材料两大主要生产国之一，并且连续两年产量居世界第一位。正是由于这种情况，才使永磁材料得到广泛应用。应用稀土永磁材料已经开发了很多的产品，在工业领域已经有永磁电机、永磁泵、永磁轴承、永磁磁选机等等，永磁驱动器只是其应用之一。这项技术现已在各行各业获得了广泛的应用。（59）我们重点介绍：
4、“涡流式永磁磁力耦合器”。这种耦合器的主动侧为导电体（可以是铜或铝，大多数情况是用铜），从动侧为永磁体。当永磁体与导电体做相对运动时，在导电体中就产生涡流及感应的电磁场。由于永磁磁场与电磁场的相互作用，产生了相对转2矩（力矩），实现了导电体和永磁体（电机与负载）之间的转矩传输。我们称这种磁力驱动器为涡流式永磁磁力驱动器（以下简称永磁驱动器）。这种技术不解决轴密封的问题，但是它解决了旋转负载系统的对中、软启动、减震、调速及过载保护等问题，并且使永磁磁力驱动的传动效率大大提高，可达到 98.8%。二、永磁驱动器的工作原理永磁驱动器是通过铜导体和永磁体的相对磁场运动，实现由电动机到负载的转矩传输。永
5、磁驱动器主要由铜转子、永磁转子和执行器（间隙调节）三部分组成。铜转子固定在电机轴上，永磁转子固定在负载转轴上。这样电机和负载由原来的刚性（机械）连接转变为磁（软）连接，通过执行器（手动或者用 PLC 进行压力、流量、液位信号调节）调节永磁体和铜导体之间的间隙（气隙）就可实现负载轴上的输出转速变化，从而实现负载转矩变化。这种变化是可调整的、可控制的、可以重复的。三、永磁驱动器与变频和液耦调速方式比较（10）1、可靠性比较： 根据可靠性理论，系统的可靠性是由系统中可靠性最低的一个元件决定的，即所谓的木桶短板理论。同时，系统或设备在实现相同功能的情况下，使用元件数量越少、每个元件的故障率越低，系统的
6、可靠性就越高。永磁调速驱动器仅仅由3个部件组成，其中铜盘和磁盘的故障率几乎为零，而变频器、液耦驱动器的元件数量远远大于这个数。变频器使用寿命710年，液力耦合器的寿命仅仅1年！2、简易性比较： 转动设备的故障80%以上都是因震动引起的，而这些震动主要是因轴心偏移产生震动，其他也可能是设备的动平衡不好和共振造成的。震动会破坏密封和弹性，会升高轴承和设备的温度，发生故障。因为永磁驱动器在电机和负载之间没有刚性连接,这样由连接精度所造成的机械振动和噪音大大降低。而其他需要刚性相连的设备，它们轴心误差通常不得大于几个微米，角度误差不得大于几秒。永磁传动的优点在于通过间隙调传输扭矩，没有物理连接，震动也
7、不会传递，所以故障就大大减少。经过以上二方面的分析比较，永磁驱动器的安全性是不言而喻的，这为永磁驱动器的设计寿命达到30年提供了理论根据。由此而减少因停机检修造成的的损失，获得的效益是相当可观的。（12）3、适应性比较：永磁调速驱动器只是简单机械装置（从原理上讲，它是简单装置，但实质上它是个高科技产品 ），允许在-50+200度环境下全天候工作，体积相对较小，几乎为零的维修率，也无需电力消耗，而且没有有害的谐波和电磁辐射，它对周围任何系统都没有影响。而变频调速是通过半导体元件（可控硅或IGBT）实现的，半导体元件通常对环境要求比较苛刻，需要控制环境的温度、湿3度。因此，必须为变频器提供专用机房
8、并安装空调；用变频器还会产生有害的谐波和电磁辐射，这又需要增加相应的设备进行补偿，消除这种危害（独立的变压器、瞬态电压浪涌抑制器TVSS 、功率因数校正器PFC、线阻抗、电磁干扰滤波器以及其它辅助性装置）。液耦驱动器体积大，还需要附加油泵，系统维护也比较困难。、调速性能比较：永磁驱动器调速的平均效率略低于变频器而略高于液力耦合器。永磁驱动器是通过磁体和导体之间的相对运动产生的转矩传输。输出、输入的转速差称为滑差。风机水泵类负载全速运转时, 负载与电机之间的滑差损耗为1.2% ,效率为98.8% , 接近变频调速性能，而比液力耦合器的效率高。负载转速调节范围为27.9%98.9%,可以实现平滑调
9、整负载转速。经过统计分析，永磁驱动器的各类负载滑差损耗在1%4%之间。（14）四、涡流式永磁耦合驱动器的特点由上述四个方面，我们综合出以下9个卓越优点（15）1、总成本最低（设备本身+配套设施+运行费用+人工费用），尤其在高压、大功率时效果非常明显(50KW)。（1617）2、节能效果显著，节电率可以达到 25%-66%。（1820）3、维护工作量小，几乎为免维护产品，维护费用极低。适合在各种恶劣场合使用（2122）4、容忍较大的安装误差（轴对中小于 5mm，0.5 度即可）。大大简化了安装调试过程。减震效果非常明显。（2324）5、过载保护功能。提高了整个驱动系统的可靠性，完全消除了系统因过
10、载而导致的电机损坏现象。（25）6、带缓冲的软启动/软制动（刹车）。（26）7、使用寿命长。大大减少因故障而造成停机的损失，设计使用寿命 30 年。（27） 8、结构简单，适应各种恶劣环境。对环境也非常友好，而且对电网不产生有害谐波及电磁辐射。（28）9、体积小，安装很方便，可对现有系统改造或用在新建系统。五、涡流式永磁耦合驱动器的不足：1、在低转速时，节电效果比同等功率的变频器差（如果一定要用永磁调速器，需要加大磁耦的尺寸，这就增加了成本，得不偿失。这一点技术进步逐步完善）。这是由于它的原理决定的，低速时感应涡流小，产生的 转矩也小，但 1000 转以上则无此问题，与变4频器节能效果相当，或
11、者更好。2、对于改造项目，安装时需要移动电机（改造基础）； 3、通常只能以一控一方式运行，而变频器可以一控多；4、由于永磁体的耐高温性能差，高温下永磁体，退磁现象比较严重。工作温度通常不能高于 200 度，根据工况，可分别选择空气冷却或水冷不同的机型（30）六、节能效果分析（3132）1、在实际工程中, 为了保证负载最大时满足系统输出要求, 通常需要按系统的最大输出能力配置系统设备。以风机水泵为例， 绝大多数情况下并不需要系统在满负荷下运行, 而是根据工况的实际需求, 通过流量控制元件（如阀门、挡板等），实现流量或压力调节, 以满足生产过程的需要。我们完全可以选择更适合实际需求的设备，以节省设
12、备投资并节约电力。（32）2、当风机水泵的阀门开度小于 100%, 流体经过阀门会造成非常大的能量损失, 同时在阀门两端产生很大的压差,使输出端的压力增高,造成轴功率需求增大。因此, 阀门开度减小时, 电机输入功率不但不会减小, 反而会增加, 很多能量被浪费掉了。（33）采用永磁调速技术, 可以用执行器调节气隙实现流量或压力的连续控制, 取代原系统中控制流量或压力的阀门、挡板, 在电机转速不变的情况下, 调节风机或水泵的转速,当工况需要输出流量或压力减少时,（比如调整转速下降20%，流量下降20%，或压力下降38%，而功率则下降50%）。电机的功耗会急剧下降, 减少了电力需求,节约了大量能源。这符合离心式负载的比例定律：“流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比”。如果负载大部分时间在低速运转，就必须考虑到能耗问题。尽管平均效率永磁调速器比变频器略低，但是因为这一法则，它实际能耗要比变频器节省更多。
