永磁耦合器、永磁調(diào)速器

1、青島斯普瑞機(jī)電科技有限公司青島斯普瑞機(jī)電科技有限公司永磁耦合器永磁調(diào)速器公司簡介公司簡介 青島斯普瑞機(jī)電科技有限公司自成立之日起一直專注于永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)產(chǎn)品的研究、開發(fā)、生產(chǎn)，目前，公司的1600Kw永磁耦合器和630Kw空冷型永磁調(diào)速器業(yè)績均為業(yè)內(nèi)最大功率。 公司在永磁耦合器和永磁調(diào)速器領(lǐng)域已申請16項(xiàng)專利，已獲得一項(xiàng)發(fā)明專利證書和七項(xiàng)實(shí)用新型專利。 2國家政策 節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃中明確提出“電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能。采用高效節(jié)能電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵、變壓器等更新淘汰落后耗電設(shè)備。對電機(jī)系統(tǒng)實(shí)施變頻調(diào)速、永磁調(diào)速、無功補(bǔ)償?shù)裙?jié)能改造，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行和控制，提高系統(tǒng)整體運(yùn)行效率?！?發(fā)改委國家重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)推

2、廣目錄第五批第28項(xiàng)中明確提到：永磁渦流柔性傳動(dòng)節(jié)能技術(shù) 預(yù)計(jì)到2015年 該技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的推廣比例達(dá)到8%，總投入45億元，節(jié)能能力200萬噸標(biāo)煤/年。什么是永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)什么是永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù) ?PermanentMagnetDrive永永久久磁磁力力驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)無機(jī)械連結(jié)的創(chuàng)新扭矩傳動(dòng)技術(shù)磁力線N S導(dǎo)體 當(dāng)磁力線通過導(dǎo)體，靜止時(shí)不會(huì)有作用 當(dāng)兩者有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體切割磁力線，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)渦電流，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)磁場，兩者交互作用，產(chǎn)生扭距 越靠近時(shí)磁力線密度越密集，產(chǎn)生效應(yīng)越強(qiáng)，扭距越大; 相對運(yùn)動(dòng)越快，效應(yīng)越強(qiáng)，產(chǎn)生扭距越大 有效耦合面積越大，穿過導(dǎo)體的磁力線越多，產(chǎn)生

3、的渦電流越大，傳遞的扭矩越大永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)價(jià)值主張價(jià)值主張安全安全: 創(chuàng)新、無機(jī)械連結(jié)的永磁耦合技術(shù),無諧波可靠可靠: 結(jié)構(gòu)簡單的機(jī)械設(shè)備,無電子器件最高投資效益最高投資效益: 維護(hù)保養(yǎng)簡易,壽命長,并延長設(shè)備使用壽命永磁耦合器永磁調(diào)速器永磁驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品永磁驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品永磁耦合技術(shù)永磁耦合技術(shù) “綠色綠色 / Green” 想象想象無機(jī)械連結(jié)的創(chuàng)新扭矩傳動(dòng)技術(shù)降低維護(hù)成本,操作成本,增加運(yùn)行可控性,提高系統(tǒng)可靠度達(dá)成最低之擁有者總成本永磁耦合器說明 耦合器利用磁感原理傳輸扭矩 2個(gè)獨(dú)立組件，沒有物理接觸 磁轉(zhuǎn)子組件安裝在負(fù)載軸上 導(dǎo)體組件安裝在電機(jī)軸上 永磁體和導(dǎo)體之間的相對運(yùn) 動(dòng)產(chǎn)生渦流，

4、渦流產(chǎn)生感應(yīng) 磁場，交互作用，通過氣隙傳遞扭矩。 可實(shí)現(xiàn)降速節(jié)能，但需在停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié) 高效節(jié)能 免維護(hù)(無易損件 ) 安裝簡單(無需準(zhǔn)確對中) 高效扭矩傳輸(兼具節(jié)能效果) 允許沖擊負(fù)載(負(fù)載被緩沖及滑移) 隔離震動(dòng) 柔性啟動(dòng) 理想應(yīng)用場合: - 輸送帶 (減少皮帶沖擊) - 風(fēng)機(jī)、水泵（柔性啟動(dòng)，節(jié)能） - 脈沖型的負(fù)載 (如引擎，往復(fù)式空壓機(jī)，抽油機(jī)) - 運(yùn)行中容易發(fā)生偏心引發(fā)異常振動(dòng)（如破碎機(jī)）永磁耦合器特點(diǎn)：12AngularMisalignmentParallel / OffsetMisalignmentAxialMisalignment 所有聯(lián)軸器都有以下問題:1

5、3永磁耦合器啟動(dòng)特性與節(jié)能最大啟動(dòng)電流百分比 時(shí)間 (秒) 轉(zhuǎn)差率 節(jié)能率 傳統(tǒng)聯(lián)結(jié) 永磁耦合 n 永磁耦合器（斯普瑞產(chǎn)品與盤式產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對比）斯普瑞永磁耦合器與盤式耦合器區(qū)別：在傳遞同等功率條件下，斯普瑞產(chǎn)品體積更小，重量更輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量更小，效率更高。斯普瑞產(chǎn)品為筒形，磁力方向?yàn)閺较颍试S有較大的軸向竄動(dòng)，對偏心容忍度較大，偏心對設(shè)備運(yùn)行完全沒有影響；而盤式結(jié)構(gòu)磁力方向?yàn)檩S向，要求氣隙均勻，在運(yùn)行中容易出現(xiàn)氣隙不均導(dǎo)致電機(jī)和負(fù)載軸承損壞，甚至擦盤現(xiàn)象；對電機(jī)和設(shè)備的軸向竄動(dòng)要求很嚴(yán)，不能超過0.05mm；該特點(diǎn)對大功率高壓電機(jī)很重要，因?yàn)榇蠊β矢邏弘姍C(jī)多為軸瓦結(jié)構(gòu)，運(yùn)行和停機(jī)情況下，軸向有一定

6、量的竄動(dòng)，盤式產(chǎn)品很難應(yīng)用。永磁調(diào)速技術(shù)永磁調(diào)速技術(shù)最簡單、可靠的調(diào)速節(jié)能裝置 一個(gè)純機(jī)械裝置一個(gè)純機(jī)械裝置 .無需用電無需用電, 無機(jī)械連結(jié)無機(jī)械連結(jié)想象想象安裝簡便安裝簡便可靠可靠 / / 少維護(hù)少維護(hù)無諧波干擾無諧波干擾對中不準(zhǔn)下運(yùn)轉(zhuǎn)對中不準(zhǔn)下運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)速節(jié)能調(diào)速節(jié)能緩沖啟動(dòng)緩沖啟動(dòng)延長設(shè)備壽命延長設(shè)備壽命緩沖脈沖式?jīng)_擊緩沖脈沖式?jīng)_擊隔離震動(dòng)隔離震動(dòng)構(gòu)造簡單構(gòu)造簡單 永磁調(diào)速器是在永磁耦合器的基礎(chǔ)上加入調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，改變永磁轉(zhuǎn)子和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子耦合的有效部分，即可改變兩者之間傳遞的扭矩，能實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的、可調(diào)整的、可控制的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速節(jié)能的目的。 18n永磁調(diào)速節(jié)能技術(shù)永磁調(diào)速節(jié)能技術(shù)十大十

7、大優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 高效高效節(jié)能節(jié)能 (無級(jí)調(diào)速，節(jié)能率無級(jí)調(diào)速，節(jié)能率1050%) 簡單簡單 (構(gòu)造簡單構(gòu)造簡單,本身無需電源本身無需電源) 可靠可靠 (容易安裝容易安裝,不怕惡劣環(huán)境不怕惡劣環(huán)境,壽命長達(dá)壽命長達(dá) 30 年年) 柔性啟動(dòng)柔性啟動(dòng) (電機(jī)完全在空載下啟動(dòng)電機(jī)完全在空載下啟動(dòng),大幅降低啟動(dòng)電流大幅降低啟動(dòng)電流) 適應(yīng)脈沖型負(fù)載適應(yīng)脈沖型負(fù)載 (保護(hù)電機(jī)保護(hù)電機(jī),機(jī)械密封機(jī)械密封,etc.) 容忍對心誤差容忍對心誤差,隔離并減少振動(dòng)隔離并減少振動(dòng) 延長設(shè)備壽命延長設(shè)備壽命,增長增長MTBF (故障周期故障周期) 無諧波無諧波 (不傷害電機(jī)不傷害電機(jī),不影響電網(wǎng)功因不影響電網(wǎng)功因) 無無

8、EMI (電磁波干擾電磁波干擾) 降低擁有者總成本降低擁有者總成本降低擁有者總成本降低擁有者總成本通常初次購置成本僅占全部壽命成本50% 以內(nèi)僅需現(xiàn)場局部改造或預(yù)留有限空間減少能源用量降低操作費(fèi)用減少事故發(fā)生增加機(jī)械壽命減少備品備件初次購置成本初次購置成本改造改造 & & 配套成本配套成本降低運(yùn)行成本降低運(yùn)行成本減少維護(hù)成本減少維護(hù)成本降低擁有者總成本降低擁有者總成本$ $節(jié)能需求可靠度要求高環(huán)境對諧波或電磁波要求高調(diào)速,控制需求環(huán)境惡劣難以排除之震動(dòng)脈沖型負(fù)載熱脹冷縮,對中不易n永磁調(diào)速驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用場合n其它控制其它控制/ /調(diào)速方式調(diào)速方式 閥/風(fēng)門節(jié)流系統(tǒng) 液力耦合器 變頻

9、器u傳統(tǒng)閥/風(fēng)門節(jié)流系統(tǒng)問題:限制流量,耗能產(chǎn)生空穴氣旋早期葉輪磨損增加機(jī)械負(fù)荷增加系統(tǒng)振動(dòng)等u永磁調(diào)速vs.閥/風(fēng)門節(jié)流系統(tǒng)u液力耦合器問題: 較低的能源效率 維護(hù)要求較高 環(huán)境問題 振動(dòng)問題 空間限制u永磁調(diào)速vs.液力耦合u變頻器dU/dt limitationCommon mode filterFrequency ConverterChokeEMC filterBraking ChopperWhen applicable問題: 諧波干擾 EMI電磁波干擾 環(huán)境要求高，穩(wěn)定性差 老化快，維護(hù)成本高 振動(dòng)問題 空間限制 壽命短0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

10、扭矩百分比扭矩百分比轉(zhuǎn)速百分比轉(zhuǎn)速百分比轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差 電機(jī)是靠電機(jī)是靠轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差產(chǎn)生所需扭產(chǎn)生所需扭矩來帶動(dòng)負(fù)載矩來帶動(dòng)負(fù)載 負(fù)載所需扭矩負(fù)載所需扭矩決定電機(jī)的決定電機(jī)的轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差 電機(jī)的輸出功率視負(fù)載需電機(jī)的輸出功率視負(fù)載需求來決定，所需扭矩越大求來決定，所需扭矩越大輸出功率越大。輸出功率越大。功率功率 = 扭矩扭矩 x 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100扭矩百分比扭矩百分比轉(zhuǎn)速百分比轉(zhuǎn)速百分比轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差 永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)也是靠轉(zhuǎn)差也是靠轉(zhuǎn)差產(chǎn)生所需扭矩來帶動(dòng)負(fù)載產(chǎn)生所需扭矩來帶動(dòng)負(fù)載 負(fù)載所需扭矩負(fù)載所需扭矩決定決定永磁調(diào)永磁調(diào)速器速器的轉(zhuǎn)差的轉(zhuǎn)差 改變

11、永磁調(diào)速器的氣隙或改變永磁調(diào)速器的氣隙或有效耦合面有效耦合面, 獲得不同扭獲得不同扭矩特性曲線矩特性曲線, 改變傳遞的改變傳遞的扭矩并獲得不同轉(zhuǎn)差扭矩并獲得不同轉(zhuǎn)差 (控控制輸出轉(zhuǎn)速制輸出轉(zhuǎn)速)。調(diào)節(jié)執(zhí)行器調(diào)節(jié)執(zhí)行器, 傳遞不同扭矩傳遞不同扭矩, 獲得不同轉(zhuǎn)速獲得不同轉(zhuǎn)速A(P1)PUMPHsB(P2)流量 Q系統(tǒng)管路損失與流量Q平方成正比泵由A輸送流體到B所需克服的阻力 A, B兩點(diǎn)間的壓力差(P2-P1) +水位高程差(Hs)靜壓差 輸送流量Q所需克服的管路系統(tǒng)阻力,與Q2 成正比動(dòng)壓差 泵所需全揚(yáng)程=靜壓差+動(dòng)壓差0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100流量百分比

12、流量百分比揚(yáng)程(壓力)不同阻力的系統(tǒng)曲線與Q2 成正比不同阻力的變因 管路直徑(固定) 管路長度(固定) 彎頭，閥件的多少(固定) 摩擦系數(shù)(逐年變大) 閥的開度閥的開度( (可調(diào)控可調(diào)控) ) Etc.靜壓n 系統(tǒng)曲線0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100流量百分比流量百分比揚(yáng)程(壓力)n 泵的操作點(diǎn)系統(tǒng)通常是先決定流量QQH計(jì)算所需揚(yáng)程(壓力) H決定泵之決定泵之Q & Hn 相似定律(Affinity Law)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100流量百分比流量百分比揚(yáng)程(壓力)N1N2NxQ1/Q2= (N1/N2)H1/H2

13、= (N1/N2)2P1/P2= (N1/N2)3T1/T2= (N1/N2)2Q:流量H:揚(yáng)程(壓力)P:功率T:扭距n從相似定律得知，降低轉(zhuǎn)速可以大幅降低能耗每降低10% - 20%轉(zhuǎn)速 減少流量10% - 20% 降低揚(yáng)程(壓力) 19% - 36% 減少能耗減少能耗27% - 49%系統(tǒng)容許我們降低轉(zhuǎn)速嗎系統(tǒng)容許我們降低轉(zhuǎn)速嗎? ?調(diào)速節(jié)能的原理：離心負(fù)載符合比例定律(Affinity Law) (與轉(zhuǎn)速成正比)(與轉(zhuǎn)速平方成正比)(與轉(zhuǎn)速三次方成正比)流量減少20%壓力降低 36%能耗減少49%轉(zhuǎn)速降低20%QQPHHP1.1HH+ HCV+ HFT制程實(shí)制程實(shí)際需求際需求設(shè)計(jì)選泵設(shè)

14、計(jì)選泵采購規(guī)格采購規(guī)格設(shè)計(jì)選泵采購規(guī)格設(shè)計(jì)選泵采購規(guī)格制程實(shí)際需求制程實(shí)際需求! !QQPHHP控制閥作動(dòng)控制閥作動(dòng)泵閥全開的運(yùn)泵閥全開的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)，易發(fā)生轉(zhuǎn)點(diǎn)，易發(fā)生空蝕，引發(fā)空蝕，引發(fā)高高振動(dòng)振動(dòng)實(shí)際需求流量實(shí)際需求流量設(shè)計(jì)選泵設(shè)計(jì)選泵采購規(guī)格采購規(guī)格沒有節(jié)省沒有節(jié)省能耗能耗QQPHHP實(shí)際需求流量實(shí)際需求流量設(shè)計(jì)選泵設(shè)計(jì)選泵采購規(guī)格采購規(guī)格調(diào)降調(diào)降轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速節(jié)省的節(jié)省的能耗能耗系統(tǒng)容許我們降低轉(zhuǎn)速嗎系統(tǒng)容許我們降低轉(zhuǎn)速嗎? ?答案：絕大部分系統(tǒng)可以經(jīng)由轉(zhuǎn)速控制節(jié)省能耗 沒有流量控制需求的系統(tǒng)，可節(jié)能沒有流量控制需求的系統(tǒng)，可節(jié)能10%以上以上 有流量控制需求的系統(tǒng)，可節(jié)能有流量控制需求的系統(tǒng)，可節(jié)能30%以上以上n 永磁調(diào)速器（斯普瑞產(chǎn)品與盤式產(chǎn)品對比）斯普瑞永磁調(diào)速器對與盤式產(chǎn)品的優(yōu)勢：在傳遞同等功率條件下，斯普瑞產(chǎn)品體積更小，重量更輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量更小，效率更高。斯普瑞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更簡單，