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1、永磁耦合技术与调速器是美国MagnaDrive公司的专利技术中达电通为该专利产品在全中国（含台湾地区）的总代理与其在中国全方位合作，共同推动永磁偶合技术在中国工业市场的发展一、原理永磁耦合器：是通过铜/铝导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输的装置，可实现电动机和负载间无机械链接的传动方式。其主要结构为：磁转子组件，由若干稀土永磁体组成，连接于负载侧。铜/铝导体转子组件，连接于电机侧。永磁调速驱动器：则是具备调整气隙的机构及其执行器，可在线随时调整气隙达到调整负载设备的输岀转速达到调速节能的目的。二、应用领域永磁耦合器与永磁调速驱动器可广泛应用于发电、冶金、石化、水处理、采矿与水泥
2、、纸浆及造纸、暖通 空调、海运、灌溉等行业节能。在上述行业，应用类型为泵、风机、离心负载、散货处理、及其它机械装 置，应用前景非常广阔。三、典型技术特点1. 通过对负载的转速调整，实现高效节能。2. 可通过控制器进行控制，可接受压力、流量、液位等控制信号。3. 实现软启动，解决堵转等问题。4. 消除系统震动，延长系统设备寿命，提高可靠性。5. 适应于各种严酷工作环境： 电网电压波动较大、 谐波含量较高、易燃、易爆、潮湿、粉尘含量高等场所。6. 不产生谐波，不受电网电压波动影响。四、功能特点*可靠/低维护无需外接电源即可工作；可在高温、低温、潮湿；肮脏、易燃易爆、电压不稳及雷电等各种恶劣环境下工
3、作。*减轻振动实现电动机和负载间无机械链接的传动方式，大幅减轻系统振动; 完全软启动，堵转自动保护。 安装方便 安装时无需激光校准；无需增加空调、防尘等其他设施。永磁调速器（PMD的工作原理及特点2007 年永磁耦合与调速驱动器从美国引进我国， 在美国已大量应用于冶金、 石化、采矿、 发电、水泥、 纸浆、海运、军舰等行业，国内现在应用案例主要有浙江嘉兴电厂，山东海化自备热电厂 , 华电东华电厂 , 华能南京电厂 , 中石化北京燕山石化 , 枣庄煤业集团蒋庄煤矿等大型企业集团。永磁磁力驱动技术首先由美国 MagnaDrive 公司在 1999 年获得了突破性的发展。 该驱动方式与传统的 同步式永
4、磁磁力驱动技术有很大的区别，其主要的贡献是将永磁驱动技术的应用大大拓宽。它不解决密封 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 98.5%。该技术现已在各行各业获得了广泛的应用。该技术将对传统的 传动技术带来了崭新的概念，必将为传动领域带来一场新的革命 。该产品已经通过美国海军最严格的 9-G 抗震试验。同时，该产品在美国获得 17 项专利技术，在全球 共获得专利一百多项 。目前， 由 MagnaDrive 公司和美国西北能效协会组成专门小组对该技术设备进行商业 化推广。由于该技术创新，使人们对节能概念有了全新
5、的认识。在短短的几年中， MagnaDrive 获得了很大 的发展，现已经渗透到各行各业，在全球已超过 6000 套设备投入运行。（ 一） 系统构成与工作原理永磁磁力耦合调速驱动（PMD）是通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输。该技术实现了在驱动（电动机）和被驱动（负载）侧没有机械链接。其工作原理是一端稀有金属氧化物硼铁钕 永磁体和另一端感应磁场相互作用产生转矩，通过调节永磁体和导体之间的气隙就可以控制传递的转矩， 从而实现负载速度调节。由下图所示，PMD主要由导体转子、永磁转子和控制器三部分组成。导体转子固定在电动机轴上，永磁转 子固定在负载转轴上，导体转子和永磁转子之间
6、有间隙（称为气隙）。这样电动机和负载由原来的硬（机 械）链接转变为软（磁）链接，通过调节永磁体和导体之间的气隙就可实现负载轴上的输出转矩变化，从 而实现负载转速变化。由上面的分析可以知道，通过调整气隙可以获得可调整的、可控制的、可以重复的 负载转速。磁感应原理是通过磁体和导体之间的相对运动产生。也就是说，PMD的输出转速始终都比输入转速小，转速差称为滑差。典型情况下，在电动机满转时,PMD的滑差在1%4%之间永磁转子导体转子通过PMD输入转矩总是等于输岀转矩，因此电动机只需要产生负载所需要的转矩。PMD专输能量和控制速度的能力不受电动机轴和负载轴之间由于安装未对准原因而产生的小角度或者小偏移的
7、影响。排除了 未对准而产生的震动问题，由于没有机械链接，即使电动机本身引起的震动也不会引起负载震动，使整个 系统的震动问题得到有效降低。PMD控制器通过处理各种信号实现对负载调速，包括压力、流量、皮带速度、位移等其它过程控制信 号。PMD可以方便地对现有设备进行改造，不需要对现有电动机和供电电源进行任何改动，极少的现金和 安装投入。安装PMD以后，对整个系统不产生电磁干扰。在大多数情况下，关闭或者拆除现有的过程控制 硬件设备。负载将在最优化的速度运行，增加能源效率，减少运行和维护成本。永磁磁力耦合调速的特点1. 总成本最低。2. 维护工作量小，几乎为免维护产品，维护费用极低。3. 容忍较大的安
8、装对中误差。大大简化了安装调试过程。4. 过载保护功能。提高了整个电机驱动系统的可靠性，完全消除了系统因过载而导致的损害现象。5. 带缓冲的软启动/软制动（刹车）。6. 节能效果显着。节电率达到25%-66%。7. 使用寿命长，设计寿命 30年。美国海军品质。8. 过程控制精确高。9. 减震效果好。10. 结构简单，适应各种恶劣环境。对环境友好，不产生污染物，不产生谐波。11. 体积小，安装方便，可方便地对现有系统进行改造或用在新建系统。12. 应用现场多，已成功应用 6000套。（二）永磁调速器之卓越特点I. 可控过程启动对于大型带式输送机， 其对驱动系统的要求主要体现在启动、 制动过程中能
9、最大限度的降低系统的惯 性力，并能实现过载保护和负载平衡，将带式输送机的加速、停车和运行时的胶带张力减到最小。永磁磁 力耦合调速驱动(PMD)的性能完全满足这些要求，使大型带式输送机的性能达到最好。而由传统的电动机、 减速器所组成的驱动装置在启动和停车过程当中输送带的带速随着电动机的转速变化而快速变化，加剧了 输送机本身的振动，增大了系统的惯性力，特别是在输送带满载情况下启动更为困难，因此传统的驱动系 统已经不能满足长距离、大运量的大型带式输送机需求一条皮带可以由一台电动机及一套 PMD驱动，也可以由多台电动机及多套PMD驱动。驱动电动机在皮带机启动之前空载启动，此时PMD勺输出轴保持不动，当
10、驱动电动机达到满转速时，控制系统逐渐减小每台 PMD 的气隙，启动皮带机并逐渐加速到满速度。这使得皮带机在被加速至满速度之前有一个缓慢而均匀的预拉 伸过程。加速时间可以根据需要在规定范围内进行调整。启动驱动电动机可以按顺序空载启动，所以电动机的 冲击电流非常小。由于驱动电动机可以根据运行负载进行选择而不必根据启动负载选择，所以PMD驱动系统可以选用功率较小的电动机。同样PMD也可以象控制皮带机的启动那样控制皮带机的停车，通过延长停车时间可以降低对胶带的动态冲击力。当驱动系统中有多台 PMD寸，控制系统可以确保每台驱动电机分担相同的负载。合理的功率平衡可以有效 地延长整个驱动系统各部件的寿命。功
11、率平衡是通过控制每台PMD的气隙，并允许一台或几台 PMD进行轻微滑差来实现的，系统中的任何负载的增加都引起PMD产生滑差，这样驱动系统的所有部件、轴承和齿轮等都将在冲击或者过载时受到保护从而延长其使用寿命。大功率电机系统的启动问题一直是困惑用户的难题， 因为电机系统在启动时， 基本上可以看作是满载 启动，电机在合闸瞬间，启动电流超出额定工作电流的十几倍甚至几十倍，使得变压器、配电设备短期严 重过载，造成电压跌落 (“黑电”)甚至启动失败，严重时还可能烧毁电机。电机启动过程短的持续几秒， 长的达到几十秒，电机线圈严重发热，造成电机线圈提前老化，缩短电机使用寿命。II. 高可靠性(I ) PMD
12、在启动负载之前驱动电机空载启动，电机达到额定的速度之后，通过控制系统使每台PMD气隙逐渐缩小来缓慢、平稳地对输送带进行张紧，输送带平稳地加速到全速；使带式输送机在重载工况下可控制 地逐步克服整个系统的惯性而平稳地启动；使输送带的启动非常平滑，速度由零逐渐缓慢上升，加速度为 连续的，实现了无冲击的软启动。(2) PMD不仅降低了电动机的启动电流和减小对电动机的热冲击负荷及对电网的影响，从而节约电能并延 长电动机的工作寿命，而且极为有效地减小了启动时传动系统对输送胶带的破坏性张力，消除了输送机启 动时产生的振荡，还能大幅度减轻传动系统本身所受到的启动冲击，延长胶带、托辊等关键部件的使用寿 命，保证
13、了设备的安全可靠运行，有效地降低了设备维修及故障时间成本。(3) 使用PMD寸，因电机的选择是基于运动条件而不是启动条件，因而使电机的功率及尺寸可减小到最小， 也能够减少不必要的设备投资和运行电费。(4) 使用PMD系统，可防止输入到带式输送机的功率及力矩超过安全限度，以保证带式输送机过载时不能 运行，从而保护该系统的其他部件；(5) PMD启动系数为1左右，所选择胶带的强度可降低 30%左右。III. 恶劣环境的适应性1 室外恶劣环境 永磁调速器的主要元件为铜盘和永磁盘，永磁材料能在恶劣的环境温度下保持强磁场特性，在地球上的极限环境温度不会超过土 100C，永磁调速器可以在这种环境温度下工作
14、。而一些电子装备，如变频器，为了降低设备故障率，必须保证温度和湿度恒定在某个范围，因而需要使用 专门的房间，防静电、安装精密空调等，增加了安装成本，增加了电能消耗，增加了维护需求和成本。2 肮脏的环境永磁调速器是非直接连接的机械调速装置，最小气隙宽度为1/8英寸（约0.317mm），般能在空气中飞扬的尘粒直径不会大于该尺寸，所以，它可以用于空气中粉尘较高的环境，如水泥厂、矿山等；当粉尘 厚度导致机械摩擦时，可用高压水枪冲洗。而电子或电气式的调速装置必须在洁净环境工作，因此对机房环境防尘要求很高。3. 易燃易爆环境永磁调速器是机械式的、无摩擦传递扭矩的调速装置，除执行机构使用较弱电力需要采用防爆
15、结构外，主 功率部分绝不会产生火花或静电，因而在易燃易爆环境下使用较为安全。适合于煤矿、油田、油船、军械 库、化工、矿井、高浓度粉尘工厂等使用的皮带机、破碎机、水泵、风机、鼓风机、油泵等设备。电子或电气式设备，工作过程中易产生静电，火花甚至燃烧，不能在易燃易爆环境下使用，否则带来安全 隐患。4. 高可靠要求环境因为永磁调速器元件数量少，可靠性高，因而可用于对可靠性要求高的环境，如消防、远洋轮船、海军舰 船、潜艇等。复杂的电子或电气装置不适宜于对可靠性要求高的使用环境。下图为美国海军在油轮、潜艇和航母上使用永磁耦合器。5 电力质量差的环境由于永磁调速器为机械式调速装置，几乎与电力无关，当电力质量很差时，如电压波动、电力谐波、闪变、跌落、短时间断、雷击、浪涌等，这些因素对电子或电气调速装置往往是致命的。采用永磁调速器不会因 为电力质量造成损坏。6 各种电压、频率等级由于永磁调速器为机械式调速装置，几乎与电力无关，因此，无论电机系统的电压等级及工作频率为多少，均能采用永磁调速器进行调速。永磁调速器对电机转速比较敏感，一般在相同功率下，电机转速越低，永 磁调速器尺寸越大。IV.不产生电力谐波及电磁干扰通常通过电子或电气实现调速的装置，基本都要通过改变电机输入的电流频率或波形来实现，如大功率或高压变频器一般采
