ECT(磁渦流耦合傳動(dòng))傳動(dòng)技術(shù)及產(chǎn)品簡(jiǎn)介

1、ECT磁渦流耦合傳動(dòng)傳動(dòng)技術(shù)及產(chǎn)品簡(jiǎn)介何重遠(yuǎn)磁渦流耦合傳動(dòng)技術(shù)是一種無(wú)需機(jī)械連接即可實(shí)現(xiàn)扭矩動(dòng)力傳遞的嶄新技術(shù)，這 種耦合傳動(dòng)方式是對(duì)傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的革命性突破。磁渦流耦合傳動(dòng)技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng) ECT EDDY CURRENT TRANSMISSION術(shù)采用EC技術(shù)制造的裝置稱(chēng)為“ EC裝置。采用EC技術(shù)設(shè)計(jì)制造的電機(jī)聯(lián)軸器稱(chēng)為“ ECT耦合器。采用EC技術(shù)設(shè)計(jì)制造的具有變速功能的裝置稱(chēng)為“ EC變速器。一. 磁渦流耦合傳動(dòng)技術(shù)的開(kāi)展和現(xiàn)狀美國(guó)MagnaDrive公司于1999年對(duì)磁渦流耦合傳動(dòng)技術(shù)即永磁磁力耦合驅(qū)動(dòng)技術(shù)的 研究獲得了革命性地突破，其研發(fā)制造的永磁磁力耦合聯(lián)軸器和永磁磁力耦合變速

2、器的實(shí) 際運(yùn)用證明，該技術(shù)可以大大減少電機(jī)能耗，減少電機(jī)系統(tǒng)震動(dòng)，維護(hù)簡(jiǎn)單，節(jié)省費(fèi)用， 在電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。該技術(shù)被美國(guó)?工業(yè)周刊?雜志評(píng)為2001年度科技獎(jiǎng)，并獲得年度最正確創(chuàng)新獎(jiǎng)，同 年受到美國(guó)能源部的嘉獎(jiǎng)。2004年該公司被美國(guó)Inc. 500評(píng)為全美成長(zhǎng)最快的500家私人 企業(yè)之一，同年又被評(píng)為北美成長(zhǎng)最快的100家高科技企業(yè)之一。由于該技術(shù)的創(chuàng)新創(chuàng)造，使人們對(duì)節(jié)能概念有了全新的認(rèn)識(shí)。在短短的幾年中，永磁 耦合驅(qū)動(dòng)技術(shù)已經(jīng)滲透到眾多采用電機(jī)的行業(yè)。磁渦流耦合技術(shù)和產(chǎn)品于2007年進(jìn)入中國(guó)，中石化、鋼廠、電廠等行業(yè)率先試用，部 分企業(yè)還對(duì)ECX的試用運(yùn)行狀況作了詳細(xì)記錄并作

3、了節(jié)能計(jì)算和分析，所有的分析報(bào) 告都對(duì)EC疲速器優(yōu)異的節(jié)能效果予以肯定見(jiàn)下表。迄今國(guó)內(nèi)企業(yè)累計(jì)已有一千多臺(tái) EC裝置在運(yùn)行。用戶(hù)名稱(chēng)工程名稱(chēng)完成日期電機(jī)功率負(fù)載類(lèi)型節(jié)能百分比嘉興電廠高壓水泵節(jié)電改造2007 年300kw6kv水泵33%鞍鋼 礦業(yè)公司燒結(jié)廠引風(fēng)機(jī)節(jié)能改造2022 年引風(fēng)機(jī)37%北京燕化循環(huán)水風(fēng)機(jī)節(jié)能改造2022 年160kw6kv風(fēng)機(jī)41,3%包頭東華熱電廠循環(huán)水泵節(jié)電改造2022 年280kw6kv水泵62%中石化 金陵分公司灰漿泵 節(jié)電改造2022 年灰漿泵30.86%北京燕化配水站 節(jié)能改造2022 年250kw6kv水泵28.5%二. ECT產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式和分類(lèi)方法為使E

4、CT產(chǎn)品滿(mǎn)足工程運(yùn)用中各種場(chǎng)合下的工況和功能需求，ECT產(chǎn)品開(kāi)發(fā)制造商設(shè)計(jì)制造了多種結(jié)構(gòu)形式、規(guī)格和功能特點(diǎn)的ECT產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可分類(lèi)如下：按耦合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形狀不同分類(lèi)：園盤(pán)型轉(zhuǎn)子耦合結(jié)構(gòu) 園筒型轉(zhuǎn)子耦合結(jié)構(gòu)按氣隙是否可調(diào)整分類(lèi)：固定氣隙產(chǎn)品 -ECT耦合器可調(diào)氣隙或面積產(chǎn)品-ECT變速器按冷卻方式分類(lèi)：空冷型產(chǎn)品適用功率范圍：2KW-500KW水冷型產(chǎn)品適用功率范圍：500KW-4000KW按安裝方式分類(lèi)：臥式安裝型產(chǎn)品立式安裝型產(chǎn)品另外，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載軸承受能力的實(shí)際情況，空冷型產(chǎn)品在輸出側(cè)還可以配置剛性支 撐座以強(qiáng)化ECT裝置與負(fù)載軸的安裝連接剛性。園筒型轉(zhuǎn)子耦合結(jié)構(gòu)的EC疲速器在工作運(yùn)行

5、中是通過(guò)改變筒型導(dǎo)體轉(zhuǎn)子主動(dòng)部件 與筒型磁體轉(zhuǎn)子從動(dòng)部件之間的磁耦合面積來(lái)改變輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。ECT耦合器的磁耦合傳動(dòng)原理與EC變速器完全相同。二者的區(qū)別是:ECT耦合器在安 裝調(diào)試完成后氣隙大小已經(jīng)固定，無(wú)氣隙耦合面積調(diào)整機(jī)構(gòu)和變速功能?？绽湫虴C裝置通過(guò)自身高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)扇效應(yīng)來(lái)排除熱量。功率在500kw以上 最大可達(dá)4000kw的ECT產(chǎn)品采用水冷方式散熱，為此需配置可實(shí)現(xiàn)熱交換的水循環(huán)散熱裝三. ECT傳動(dòng)技術(shù)原理簡(jiǎn)介用于電機(jī)系統(tǒng)的ECT產(chǎn)品主要有兩種，即EC變速器和ECT耦合器。一盤(pán)型轉(zhuǎn)子耦合結(jié)構(gòu)EC變速器的根本工作原理見(jiàn)圖一磁體雜 導(dǎo)體容 宅礫調(diào)節(jié)杠揭ECT變速器主要由與電機(jī)連接

6、的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子 安裝有銅或鋁導(dǎo)體盤(pán)、與負(fù)載軸連接的磁 體轉(zhuǎn)子內(nèi)置釹鐵硼永磁體和氣隙執(zhí)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)三個(gè)主要功能部件組成。當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)使導(dǎo)體盤(pán)在永磁體產(chǎn)生的強(qiáng)力磁場(chǎng)中切割磁力線(xiàn)時(shí)，導(dǎo)體盤(pán)中即產(chǎn)生渦電 流，而此渦電流在導(dǎo)體盤(pán)上又產(chǎn)生反向感應(yīng)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)的耦合作用形成扭矩，帶動(dòng)磁體 盤(pán)轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)與負(fù)載間的扭矩傳遞。導(dǎo)體盤(pán)與磁體盤(pán)之間的間隙稱(chēng)為“氣隙或磁隙。氣隙愈大，磁耦合扭矩愈小，負(fù) 載轉(zhuǎn)速愈低；氣隙愈小，磁耦合扭矩愈大，負(fù)載轉(zhuǎn)速愈高見(jiàn)圖二。氣隙愈小扭矩愈大氣隙愈大扭矩愈小圖二盤(pán)型結(jié)構(gòu)磁隙調(diào)速原理來(lái)自導(dǎo)體盤(pán)的輸入扭矩總是等于與負(fù)載連接的磁體盤(pán)的輸出扭矩忽略ECT本身的少量功耗。由此可見(jiàn)雖然電機(jī)

7、以額定轉(zhuǎn)速高速運(yùn)轉(zhuǎn)，但電機(jī)消耗的功率并不等于電機(jī)額 定功率,而是取決于驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需要的扭矩大小。這是 ECT專(zhuān)動(dòng)技術(shù)最根本的節(jié)能原理之筒型ECT耦合器由筒形導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和筒形磁體轉(zhuǎn)子內(nèi)置釹鐵硼永磁體兩個(gè)功能部件 組成。當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)使導(dǎo)體轉(zhuǎn)子在永磁體產(chǎn)生的強(qiáng)力磁場(chǎng)中切割磁力線(xiàn)時(shí)，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子中即產(chǎn)生 渦電流，而此渦電流又產(chǎn)生反向感應(yīng)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)的耦合作用形成扭矩，帶動(dòng)磁體轉(zhuǎn)子作 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)與負(fù)載間的扭矩傳遞。筒形EC疲速器主要由與電機(jī)連接的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子安裝有銅或鋁導(dǎo)體盤(pán)、與負(fù)載軸連接 的磁體轉(zhuǎn)子內(nèi)置釹鐵硼永磁體和氣隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)三個(gè)主要功能部件組成。筒形EC變速器在運(yùn)行中，可以通過(guò)氣隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變導(dǎo)體

8、與磁體之間的耦合面積， 耦合面積愈大，磁耦合扭矩愈大，負(fù)載轉(zhuǎn)速愈高；耦合面積愈小，磁耦合扭矩愈小，負(fù)載 轉(zhuǎn)速愈低。四. ECT裝置與同步式永磁耦合裝置和磁滯式永磁耦合裝置的區(qū)別同步式永磁耦合傳動(dòng)裝置的主從兩部件均采用永磁體典型應(yīng)用：反響釜攪拌磁力泵 建立磁場(chǎng)，通過(guò)兩套永磁體的相互耦合作用傳遞扭矩。磁滯式永磁耦合傳動(dòng)裝置的主從兩 部件均采用磁滯材料，通過(guò)磁滯材料建立的磁場(chǎng)耦合傳遞扭矩。而ECT裝置的導(dǎo)體部件在永磁體磁場(chǎng)中切割磁力線(xiàn)，導(dǎo)體中即產(chǎn)生渦電流，此渦電流在導(dǎo)體上又產(chǎn)生反向感應(yīng)磁場(chǎng)， 通過(guò)兩磁場(chǎng)的耦合作用傳遞扭矩。ECT裝置與同步式和磁滯式永磁耦合轉(zhuǎn)動(dòng)裝置工作原理 的不同在于：當(dāng)ECT裝置處

9、于靜止?fàn)顟B(tài)，其導(dǎo)體部件沒(méi)有渦流產(chǎn)生。當(dāng)導(dǎo)體部件與永磁體 部件存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生的渦電流是 ECT裝置傳遞扭矩的必要條件。五. ECT技術(shù)節(jié)能原理和運(yùn)用領(lǐng)域ECT裝置最適用于離心泵、風(fēng)機(jī)等離心負(fù)載設(shè)備。所謂離心負(fù)載設(shè)備是指工作特性曲線(xiàn)符合相似定律的設(shè)備， 即：“流量Q變化與轉(zhuǎn)速n 變化成正比；“壓力H變化與轉(zhuǎn)速n變化的平方成正比；“負(fù)載功率P變化與轉(zhuǎn)速n變化 的立方成正比。例如：當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降到額定轉(zhuǎn)速的 70%時(shí)，流量亦減至70%而風(fēng)機(jī)軸功率那么下降到 額定功率的70%334 %;因此，當(dāng)采用ECT變速器來(lái)降低離心負(fù)載設(shè)備的轉(zhuǎn)速以減少流量來(lái)到達(dá)節(jié)流目的時(shí)， 負(fù)載軸的軸功率消耗將有很大下降

10、。傳統(tǒng)的電機(jī)-離心負(fù)載風(fēng)機(jī)或離心泵系統(tǒng)是通過(guò)調(diào)整風(fēng)門(mén)擋板和閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)控 制流量和或壓力。眾所周知，由于無(wú)法防止擋板阻力損耗，這種調(diào)節(jié)方式節(jié)流不節(jié)電。 當(dāng)采用ECT技術(shù)對(duì)電機(jī)-離心負(fù)載風(fēng)機(jī)或離心泵系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造完成后，原有擋板 和閥門(mén)將全部翻開(kāi)，管路暢通無(wú)阻，通過(guò)調(diào)節(jié) ECT變速器氣隙或耦合面積改變負(fù)載轉(zhuǎn) 速，即可以獲得可觀的節(jié)能效果。根據(jù)ECT裝置在離心負(fù)載領(lǐng)域的大量運(yùn)用實(shí)例統(tǒng)計(jì)，節(jié)電率可達(dá)20 - 60%ECT產(chǎn)品在石油化工、冶金、電廠、礦山、水泥、造紙、市政供水、廢水處理、灌溉、 建筑及采暖空調(diào)等行業(yè)領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。六變頻器的在實(shí)際運(yùn)用中存在的問(wèn)題變頻調(diào)速技術(shù)具有可無(wú)極調(diào)速

11、、調(diào)速范圍寬，精度咼、響應(yīng)快、效率咼、節(jié)電效果顯 著、功能多等特點(diǎn)。變頻器問(wèn)世以來(lái)經(jīng)過(guò)數(shù)十年不斷改進(jìn)優(yōu)化，已成為工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域 廣泛運(yùn)用的調(diào)速節(jié)能技術(shù)。盡管變頻調(diào)速技術(shù)相對(duì)成熟，成果顯著，但在實(shí)際運(yùn)用中仍然存在如下問(wèn)題：1. 變頻器是一個(gè)復(fù)雜的電子設(shè)備，對(duì)安裝使用環(huán)境要求較高，否那么易受環(huán)境影響和外部 干擾，這些干擾和影響包括：電網(wǎng)電流沖擊、負(fù)載堵轉(zhuǎn)沖擊、外界電磁干擾、雷擊、 粉塵、環(huán)境溫度等。根據(jù)對(duì)用戶(hù)使用情況的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，多數(shù)企業(yè)曾遇到變頻器出現(xiàn)不 可預(yù)見(jiàn)的運(yùn)行故障，嚴(yán)重的還造成生產(chǎn)流程中斷。故障出現(xiàn)過(guò)一次，往后次數(shù)往往逐 年增加，直至停用報(bào)廢。2. 變頻器的故障一般需要生產(chǎn)廠家或效勞型技

12、術(shù)公司指派專(zhuān)業(yè)人員承當(dāng)，用戶(hù)難以自行 排除。故障原因的判斷和修復(fù)時(shí)間事先往往難以確定，更換器件和維修費(fèi)用又相對(duì)高 昂。3. 為防止變頻器發(fā)生故障對(duì)生產(chǎn)的沖擊，有的用戶(hù)不得不儲(chǔ)藏成套維修備件以防不時(shí)之需。變頻器電子器件價(jià)格昂貴，長(zhǎng)期存儲(chǔ)不用又有失效報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)。4. 變頻調(diào)速運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生高次諧波，破壞電網(wǎng)質(zhì)量。盡管變頻器制造技術(shù)已經(jīng)到達(dá)很高 水平，但諧波干擾可以減小但難以完全消除。5. 對(duì)于采用變頻器的節(jié)能改造工程，電機(jī)與負(fù)載風(fēng)機(jī) /水泵仍保持原有的機(jī)械剛性 連接方式，那么這種傳統(tǒng)連接方式存在震動(dòng)等諸多問(wèn)題仍然得不到解決和改善。6低壓如380V變頻器技術(shù)成熟，價(jià)格相對(duì)低廉。中高壓如6,000V、1

13、0,000V等變頻器隨電壓的增高所對(duì)應(yīng)的價(jià)格增長(zhǎng)幅度變化很大，總體價(jià)格較高。變頻器使用壽 命一般8到10年，中高壓變頻器使用壽命低于低壓變頻器。七.ECT裝置在離心負(fù)載領(lǐng)域運(yùn)用特點(diǎn)與變頻器比擬,ECT裝置具有許多變頻器所不具備的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)是:1. ECT裝置是純機(jī)械設(shè)備，不需要供電電源，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染:2. ECT裝置的動(dòng)力傳遞是通過(guò)磁隙耦合完成，因而安裝時(shí)可容忍對(duì)中誤差。由于電機(jī)和負(fù)載風(fēng)機(jī)/水泵自身的震動(dòng)被氣隙隔離，相互傳遞被阻斷，使系統(tǒng)的震動(dòng)大大降低, 有利于延長(zhǎng)設(shè)備軸承、密封的壽命；實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)震動(dòng)降低可達(dá)60%-80%3. 可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。4. ECT變速器是純機(jī)械裝置，結(jié)

14、構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，屬于少維護(hù)、免維護(hù)設(shè)備;5. ECT裝置運(yùn)行壽命長(zhǎng)達(dá)25年；6. ECT裝置對(duì)安裝運(yùn)行條件要求不高，可適用于如下場(chǎng)合和環(huán)境:中高壓電機(jī)系統(tǒng)；對(duì)諧波或電磁波干擾要求高的場(chǎng)合；環(huán)境惡劣場(chǎng)合如：露天、有粉塵、有害氣體等；電機(jī)或負(fù)載存在且難以排除之場(chǎng)合；工作系統(tǒng)存在周期性堵轉(zhuǎn)；脈沖型負(fù)載場(chǎng)合；設(shè)備受熱漲冷縮影響，對(duì)中不易場(chǎng)合。八結(jié)束語(yǔ)1. 在解決電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能問(wèn)題上， 變頻調(diào)速技術(shù)取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。ECT技術(shù)的問(wèn)世，為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)增添了一種嶄新的高效節(jié)能解決方案。變頻技術(shù)和ECT技術(shù)各有特點(diǎn)，各有其最正確的使用環(huán)境和運(yùn)用領(lǐng)域，隨著ECT技術(shù)的深入推廣和運(yùn)用，最終或許會(huì)在離心負(fù)載領(lǐng)域形成二者共存共榮的局面。2. 目前ECT技術(shù)和產(chǎn)品主要用于設(shè)備節(jié)能改造工程。相信不久會(huì)有愈來(lái)愈多的新投產(chǎn)工程在設(shè)計(jì)規(guī)劃階段就將 ECT產(chǎn)品直接納入工程方案中。3. 國(guó)家發(fā)改委已把