盤式永磁偶合器VS筒式永磁偶合器

邵玉峰 余竹艷

一、筒式和盤式兩種結構對比分析

1.概述

盤式及筒式的永磁偶合器雖然都是永磁傳動產品。但這兩種產品在應用時間、結構、安全性、散熱原理和散熱效果是完全不同的。本文就筒式和盤式兩種結構的永磁偶合器進行了一個全面的對比分析。

2.應用時間和專利上不同

盤式永磁偶合器是目前永磁偶合產品最廣泛、最早采用的結構形式。盤式結構永磁偶合器從發明到應用，經歷了各行業各種實踐的運用，其運行的安全可靠性，散熱性能已經得到用戶普遍的認同。

筒式結構的永磁偶合器，是為了避開盤式結構的專利另辟蹊徑的一種結構。從理論論證到產品生產時間短，其運行安全可靠性還沒有得到充分的時間和實踐驗證。

3.節能型永磁偶合器對比

3.1結構對比

盤式結構的作用力為軸向，并且軸向為對稱結構，不會給外接設備外力;而筒式結構作用力為徑向，但是由于內外筒體直徑不一樣大，徑向不對稱，所以運行時存在徑向力，會造成筒體變形。高速運行存在安全隱患。

3.2安全性

筒式結構在調節的過程中會漏磁，盤式結構永遠封閉在30mm的鋼板內不會漏磁，如下圖。

3.3散熱效果不同

盤式和筒式的散熱存在巨大的差異，可參考下圖。

盤式結構類似離心風機，在導體鋼盤旋轉的過程中，散熱片內外形成壓差，自然形成壓頭，從而有效的帶走鋼盤上的熱量。筒式結構由于散熱片和筒體旋轉的中心沒有半徑差，無法有效散熱，且內部繞風流。

進一步觀察現場應用的照片可以發現如下圖

盤式可帶個離心風罩，自然散熱，但是筒式只能做開放式防護罩，利用周圍的流動空氣來被動散熱，如果環境無風，則需要配備強制風扇散熱，筒式先天不足。

到大型強制冷卻的原理是一樣的，只不過將空氣介質更換為水或者油，盤式依然可以輕松利用離心力散熱（內部空心，充分接觸），而筒式只能采用淋浴式散熱（澆水式），與導體盤的接觸效率極低。

盤式結構的永磁偶合器，導體盤和永磁體在間隙最小時，導體盤幾乎不產生熱量。只有在導體盤和永磁體拉開到一定間隙時（即滑差產生時），導體盤會有熱量產生。由于屬于開式的結構形式，外部加裝高效散熱片，并且設備處高速的運行狀態，所以導體盤產生的熱量不易傳遞給永磁體。并且導體盤和永磁體拉開的間隙更有利于設備的散熱。

筒式結構的永磁偶合器在調速過程中，導磁筒和永磁筒的間隙沒有改變，并且屬于閉式的結構形式，所以運行時導磁筒產生的熱量更容易傳遞給永磁筒，從而威脅到永磁筒內的磁鋼的使用壽命。所以盤式結構比筒式結構的磁力調速器更利于散熱，從而提高了設備整體的可靠性、安全性。

安徽顧橋電廠1套機組配置的互為備用的二臺280kW閉式泵，分別采用盤式和筒式結構，筒式結構導體運行溫度達到240℃，盤式結構導體運行溫度為65℃。

這個是目前市場上沒有筒式大功率業績的主要原因。

3.4調速性能對比

從多年的運行案例來說，盤式結構由于可以采用多種材料的導體材質，所以其調速特性曲線（T-N）平穩，調速穩定。

筒式結構由于其散熱性能較差，導體和卷筒式鋼盤結構特點，會采用銅結構作為導體材質，非常單一，尤其大功率在調速的在50～80%的區間段無法穩定，例如某800kW水泵的壓頭為5kg，筒式結構很難調節到4Kg，會在3.5～4.5之間直接跳過，無法實現4kg的恒壓控制。

4.扭矩限制型永磁偶合器對比

4.1結構對比

可以看到盤式結構在扭矩限制型上結構完全不同于節能型永磁偶合器，而筒式依然采用的是同樣的結構。

4.2堵轉保護功能

沃弗永磁偶合器傳遞負載，當負載堵轉時，會產生軸向力，由于處于內部的2塊磁盤是軸向可滑動的結構，所以會自動彈開保護電機、負載、軸承、軸、聯軸器和永磁偶合器，讓系統不會崩潰，系統故障恢復時又可自動復位。

從筒式永磁偶合器的原理圖來看，其歸屬于筒式結構的永磁偶合器。在傳遞扭矩時會產生徑向力，而徑向主動盤和從動盤的位置是相對固定的，所以肯定不具備彈開功能。

所以筒式偶合器只能外加測溫、負載測速等裝置來保護電機和負載，但這種保護有延遲，同時受制于檢測裝置的可靠性等限制，無法及時保護到系統就會產生很大的事故，而盤式結構是自發的，內在的且斷開電機和負載的保護方式，類似液力耦合器的過載卸油狀態（其實盤式永磁偶合器更先進，更環保），簡單可靠并且有效。

4.3安裝要求及使用壽命上不同

盤式結構的永磁偶合器的安裝允差比較大，軸對中小于3mm，角度3～5度即可。

筒形永磁偶合器的允差較小，對安裝精度相對要求很高，軸心允差0.5mm ，角度0度，內外套筒安裝必須準直，一旦發生偏差（無論是安裝引起的，還是運行磨損造成的），則會發生掃膛現象（與電機的轉子、定子發生摩擦故障類似），造成永磁體迅速發熱，超過永久磁鐵的居里溫度點，則導致磁鋼失磁，造成設備報廢，筒形結構的永磁偶合器，能否保證長時間設計壽命，還需要更多的實踐和理論論證。

4.4筒式結構磁鐵的防甩出的安全設置與磁鐵和導體盤距離是矛盾的。

永磁偶合器磁鐵的設置需要考慮的2個問題是：1、磁鐵不能被甩出，需要將磁鐵外面的防護厚度做厚（注意一定非隔磁材料，一般是鋁材），2、磁鐵同導體盤的距離要足夠近（切割磁場），否則設備就會犧牲性能。盤式結構保護是徑向，作用力是軸向沒有矛盾，但筒式結構磁鐵的保護和作用力都是徑向，這也是筒式結構無法做大功率設備的原因之一。

盤式永磁偶合器產品的應用，通過在電廠、水泥廠、鋼廠﹑煤礦等惡劣環境下的運行，產品在研發、設計、制造中都積累了較豐富的經驗。

5.小結

綜上，盤式及筒式的永磁偶合器的結構是完全不同的，所以產生的效果也是不盡相同的。盤式結構更加安全可靠。筒式結構受結構限制先天就有很多的缺陷無法解決。

盤式結構擁有大量的大功率業績，而筒式結構幾乎沒有。

（作者單位：安徽沃弗電力科技有限公司）