磁性聯軸器的特點及其選型

向永君

（中冶長天國際工程有限公司,湖南 長沙 410006）

1 介紹磁性聯軸器的工作原理

磁性聯軸器屬于非接觸式聯軸器，一般是由兩個磁體組成，并且中間設置隔離罩將這兩個磁體分開，圖1 所示。內磁體與傳動件相互連接，外磁體與動力件有效的連接。同時，磁性聯軸器不僅具有彈性聯軸器緩沖吸振的功能，還利用磁耦合原理解決傳統聯軸器的結構形式，進而避免運行故障的產生。

圖1 磁性聯軸器結構

一般情況下，磁性聯軸器大致可以分為平面傳動聯軸器、同軸磁力聯軸器。同時，在磁性聯軸器使用的過程中，磁體是以軸向充磁為主，耦合磁極成軸向配置，這種磁性聯軸器結構形式為平面磁力傳動聯軸器；同軸磁力傳動聯軸器中的磁體是以徑向充磁為主，并且耦合磁極成徑向配置。

在磁性聯軸器原理分析的時候，以同軸磁力聯軸器為例，主要是由外磁體和內磁體、以及隔離罩等方面組成，并且內外磁體由沿徑向磁化，充磁方向會處于相反的狀態。同時，在不同極性的基礎之，會圓周方向進行交替排列，需要將其固定在低碳鋼圈之上，這樣可以形成磁斷路連體系統；隔離罩主要是利用非鐵元素的材料制成，并且電阻性能是非常好的。在同軸磁力聯軸處于靜止的情況下，外磁體的N 極(S 極) 與內磁體的S 極(N 極) 處于相互吸引的狀態，在這個時候轉矩一般為“0”。另外，磁體受到動力機的影響會出現旋轉的狀態，那么在這個狀態下，內磁體很容易受到摩擦力和傳動阻力的影響，一直處于靜止不動的狀態。但是，在這樣的情況下，外磁體會出現偏移的現象， 內磁力受到外磁力角度偏移的影響，磁體的N 極(S極) 對內磁體的S 極(N 極) 出現一個拉動的作用，相反的會產生一個推動的力，保證內磁體依舊處于一個旋轉的狀態， 進而保證機械傳輸系統運行的穩定性，避免運行故障的產生。

2 磁性聯軸器的特點

磁性聯軸器作為我國化工、石油、電鍍等生產機械運輸設備中的一個部件，并且它的存在可以有效避免機械運輸設備運行故障的產生。以下對磁性聯軸器的特點，以及其它聯軸器的優點和缺點等相關內容展開了分析和闡述。

2.1 磁性聯軸器的特點

磁性聯軸器主要是應用到各類機械運輸設備之上，主要對兩個軸進行有效的連接，將這兩個軸處于同一旋轉的狀態，以此傳遞扭矩和運動。同時，磁性聯軸器的結構較為簡單，并且超載的時候，對其它部件不容易損壞。另外，磁性聯軸器的使用性能較好，與傳統聯軸器相比有著非常明顯的突破，可以有效實現主動軸和從動軸之間不能直接進行接觸，但是依舊可以進行力和力矩的傳遞，降低運行機械設備故障的產生。

2.2 其它聯軸器的優點和缺點

盡管磁性聯軸器在化工、石油、電鍍等行業有著廣泛的應用，但還有很多企業在使用其它聯軸器，其它聯軸器帶來優勢的同時，也會產生一些弊端，容易導致機械運輸設備運輸故障的產生。其優點和缺點的具體內容如下。

（1）優點。傳統聯軸器一般為接觸式聯軸器，并且根據內部零件具有一定的彈性。同時，彈性零件通常是以金屬彈簧和橡膠塑料等為主，因此在傳統聯動器使用的過程中，其緩沖吸振器的功能非常顯著。另外，若是軸線發生偏移，對傳統聯軸器的使用狀態也不會造成較大的影響。在傳動聯軸器使用的時候，若是不存在變化磁場的時候，可以進行良好的線性處理，保證相關設備的穩定性，并且適用于磁場環境也相對較多，例如：穩態磁場、似穩磁場、交變磁場等方面。

（2）缺點。傳統聯軸器在帶來好處、優勢的同時，也會產生一些弊端，主要分為幾個方面：第一，結構相對較為復雜，若是發生運行超載的情況，對其它機械部件會造成嚴重的磨損，對機械運行設備的穩定運行是非常不利的；第二，傳統聯軸器若是沒有良好的彈性零件，那么緩沖吸振器的功能能效就會相對較差，引發泄漏等故障的產生。

3 磁性聯軸器國內外的使用情況

其實，磁性聯軸器在國內外應用和發展的過程中，與相關的泵設備的組成，會形成磁力泵，其應用領域也逐漸擴大，例如石油、化工、醫藥、電鍍等方面，主要是因為這些行業具有一定的特殊性，磁性聯軸器的有效使用，可以降低泄漏等現象的發生，避免對周圍環境造成了嚴重的影響。換句話說，磁性聯軸器在這些領域中，發揮了重要的作用。

另外，在磁性聯軸器的發展中，一些新型磁性聯軸器不斷出現，其扭矩性能也逐漸有所提升，不管是在國內還是國外，其應用領域越來越廣。同時，針對一些工業發展較好的國家，磁性聯軸器發展已經有了成型的標準，并且在市場也已經有了成品，可見磁性聯軸器的發展市場是非常可觀的。

4 磁性聯軸器的扭矩計算

磁性聯軸器主要起到的作用就是實現了主動軸和從動軸之間扭矩的傳遞，但是在扭矩傳遞的時候，其大小是根據磁性聯軸器的相關參數所計算的。在分析磁性聯軸器扭矩的時候，可以從以下幾點展開。

（1）磁性聯軸器扭矩的傳遞主要是利用氣隙磁場所完成，因此在扭矩計算的時候，需要對磁場計算，一般情況下主要是利用磁路法、解析法等方式。但是在此過程中，還需要根據實際情況來計算，因為磁路法、解析法等方式無法有效完成相關計算，可以利用有限元的方式，完成各項計算內容。另外，在計算的過程中，需要基于磁力聯軸器的 FEA模型的基礎之上，對氣隙、磁極數、槽深、永磁體、銅導線、原動機轉速等扭矩的參數進行計算，這樣才能在最大程度上保證磁性聯軸器扭矩計算的準確性。

（2）在計算的過程中，可以先進行假設。

①可以先不考慮磁體的磁滯效應，并且假設磁體為各向同性。

②若是非磁性材料的話，需要對轉盤、磁體、銅導線等方面進行重點考慮。根據這些假設，需要選取合理氣隙長度、轉子尺寸、磁體尺寸等，對模型進行構建，這樣可以保證磁力聯軸器扭矩計算的準確性。其計算公式為：，但是磁感應強度（B）是通過磁矢位（A）所得到的，那么需要利用。但同時，在計算的過程中，還需要利用等一系列公式展開計算。在計算公式中，μ 為磁導率、B 為感應強度、A 為磁矢位、Δ 為矢量微分算子、J 為傳導電流密度。另外，在計算的過程中，磁力聯軸器模型的氣隙若為平面型，那么方向需要沿著磁力聯軸器的軸線，并且磁場分布均勻性相對較差。基于這樣的情況，可以利用FEA 軟件對磁場分布進行處理，以此保證其均勻性。

（3）假設磁體磁極參數為18，從動轉子上的槽數參數為16，利用相應的軟件構建磁力聯軸器有限元模型，并且根據屬性進行網格劃分。同時，磁力聯軸器在轉動的時候，會產生感應磁場，再利用瞬態分析的方式對磁場進行計算。另外，需要根據磁感應強度的分布，展現磁力聯軸器扭矩的計算，其準確性也相對較高，計算過程也相對較為方便。

5 選型時應注意的問題

（1）磁力聯軸器作為一些標準化生產的必須品。因此，在磁力聯軸器選型的時候，需要了解其相關規定、機械行業生產等方面，選擇相對合適的磁力聯軸器類型。但是，在磁力聯軸器選型的過程中，若是沒有找到相符的型號，可以與生產制造商聯系，制定相符的磁力聯軸器。

（2）磁力聯軸器在選型的過程中，一定要考慮機械運輸系動力機的需求，并且根據動力機以及工作機的功率、轉速等相關參數，對其扭矩進行計算，這樣可以保證磁力聯軸器選擇的合理性，保證其使用性能。

（3）需要對主動軸和從動軸的軸徑、軸孔長度等各項參數進行確定，并且基于這些參數，選擇磁力聯軸器的型號。同時，還需要考慮主動軸和從動軸之間扭矩轉速的狀態，需要保證主動軸和從動軸是否處于相同的狀態，軸徑參數處于標準、合理的范圍內。

（4）需要對周圍環境進行考慮，根據環境中各項影響因素調節磁力聯軸器的各項參數，這樣可以在一定程度上保證磁力聯軸器的適應性。另外，在選型以后，需要對其強度進行審核，根據審核的情況最終確定磁力聯軸器的型號，進而保證機械運輸系統使用的穩定性。

6 結語

綜上所述，本文從不同方面和角度，對磁力聯軸器的相關內容展開了分析和闡述，其目的就是保證磁力聯軸器在使用時候的穩定性，為相關行業的生產給予了一定的支持。