威海化工机械有限公司 山东威海 264300
摘要：根据磁力耦合传动器测试数据，结合涡流损失比率的相关计算公式，保证磁力耦合器安全、高效运行，有效降低运转过程中金属隔离套涡流损失，能够适应各种搅拌反应需求及密封性需求，提高了设备的生产能力
关键词：磁力耦合传动器；涡流损失
一、前言
石化行业反应介质大部分为易燃、易爆、有毒的固液气介质，在反应过程中一旦出现泄漏，轻则带来污染和浪费，危及人体健康和产品质量，重则会导致火灾、爆炸和人身伤亡等重大事故。在苛刻的工况条件下，填料密封、机械密封很难保证满足它们密封的要求，因为这些密封在结构形式上均属于动密封，动密封件都存在不同程度的泄漏和磨损，泄漏是绝对存在的。而磁力密封属于静密封，封闭型传动，在反应釜等化工设备上的可以很好的解决泄漏这一问题。磁力耦合传动器安全、高效运行主要取决于运转过程中金属隔离套涡流损失的大小，如何减小涡流的产生是磁力密封传动技术发展的关键。
如果能够比较准确地把握磁力耦合传动器涡流损失的大小，就有可能比较准确地预先确定磁力耦合传动器的效率和合理的功率配套，并正确进行冷却系统的设计。所以比较准确地把握磁力耦合传动器涡 流损失大小，是发展较高速、高压、高温和大功率磁力耦合传动器的重要条件。
二、涡流损失的相关研究
磁力耦合传动器结构如图1所示，主从动转子旋转是通过磁体转子中的永磁体间产生的转矩实现两部件的同步转动，主动件与从动件通过二者之间的隔离套实现无接触式动力传递和绝对密封，隔离套一般为金属结构，内外转子同步旋转时，隔离套便处于交变磁场中，磁场的大小方向不断变化，磁通量随时间也在不断变化，从而在导体垂直于磁感线方向因感应而产生环形电流即常说的涡流，涡流损失减弱工作磁场，降低传递扭矩，以焦耳热的形式释放能量，消耗轴功率，降低传递效率。隔离套的材质、结构形式的选择直接影响磁力驱动反应釜工作过程中产生的涡流损失，设计不当将导致运转过程中壁温过高引起退磁以至于无法工作。金属隔离套中的涡流损失很严重，在进行磁力密封设计过程中必须考虑金属隔离套的设计问题，涡流损失可认为与隔离套直径的平方和隔离套材质的电导率成正比，和材料的许用应力成反比，因此磁力耦合传动器涡流损失研究的方向：一是减小隔离套直径壁厚；二是调整材质、增加绝缘空间。
.png)
图1 磁力耦合传动器结构示意图
涡流损失大小，可以通过测试获得，也可以通过计算求得。但是 涡流损失的计算比较复杂，也不太准确，尤其是不熟悉磁路计算的人，难以掌握。笔者根据测试数据，利用先进的设计工具、分析软件探求数据参数与涡流损失的关系
三、研究成果的由来
第一阶段：确定结构，动力的合理配套
针对传统磁头存在大量涡流损失的弊端，根据自身多年的磁力耦合器设计经验，提出影响涡流损失的因素及减小涡流措施的设计方案，同时为了能够达到高效、节能、操作方便、使用寿命长、零泄露的研发目标，结合CFD流体模拟软件和ANSYS分析软件对反应釜的搅拌情况及流场进行模拟，以确定磁力偶和传动器的输出轴径、所需要的功率大小以及搅拌产生的力矩大小；经过反复论证后提出新结构、理论论证、优化结构，合理匹配电机与磁力耦合传动器。
第二阶段：实验室模拟试验
为了保证磁力耦合传动器涡流损失研究的顺利完成，首先进行了实验室的模拟试验。笔者通过软件以及扭矩测试试验台及电器仪表等对磁传动过程进行模拟测试，获得实际传动过程中该型磁力耦合传动器所能承受的最大输入扭矩以及它所能传递的最大输出扭矩、电压、电流、转速等一系列一手数据。整个研制过程，采用了正交试验与全面实验相结合的方法，并结合现场展现的实际情况，进行了反复探索性试验，建立了试验参数的数据库。
第三阶段：制造成形、检验试验、完善设计
此阶段是该磁力偶和传动器研发结果的实施阶段，将完成该磁力耦合传动器的总体结构的设计和制造的各种工艺的设计，并最终加工制造完成。
四、减小涡流的措施
1）采用细长型圆筒式结构，减少隔离套半径，减少传动半径
2）永磁体材料选用钕铁硼（N35SH），软磁材料选用低碳钢，隔离套选用高电阻高强度钛合金材料
3）驱动采用组合式拉推式磁路结构，通过多增加磁体排数保证传递扭矩
4）采用迭层隔离套，多层薄圈隔离套叠加，增加绝缘空间。
五、结语
尽管金属材质的隔离套使用过程中涡流损失较大，但是可以通过采用一些合适的结构及措施，可以减小涡流损失，虽然磁力耦合传动器存在涡流损失，但由于磁力密封耦合传动器具有静密封零泄露的优点，在石油化工等行业应用日益广泛。
参考文献：
[1]王德喜，同轴屏蔽式永磁磁力传动器的研究；[硕士论文]，东北大学，2000
[2]李国坤，赵克中等，稀土钴磁力传动的特性研究，第七届国际稀土永磁材料及应用会议论文集，1983