磁性联轴器的特点及其选型

向永君

（中冶长天国际工程有限公司,湖南 长沙 410006）

1 介绍磁性联轴器的工作原理

磁性联轴器属于非接触式联轴器，一般是由两个磁体组成，并且中间设置隔离罩将这两个磁体分开，图1 所示。内磁体与传动件相互连接，外磁体与动力件有效的连接。同时，磁性联轴器不仅具有弹性联轴器缓冲吸振的功能，还利用磁耦合原理解决传统联轴器的结构形式，进而避免运行故障的产生。

图1 磁性联轴器结构

一般情况下，磁性联轴器大致可以分为平面传动联轴器、同轴磁力联轴器。同时，在磁性联轴器使用的过程中，磁体是以轴向充磁为主，耦合磁极成轴向配置，这种磁性联轴器结构形式为平面磁力传动联轴器；同轴磁力传动联轴器中的磁体是以径向充磁为主，并且耦合磁极成径向配置。

在磁性联轴器原理分析的时候，以同轴磁力联轴器为例，主要是由外磁体和内磁体、以及隔离罩等方面组成，并且内外磁体由沿径向磁化，充磁方向会处于相反的状态。同时，在不同极性的基础之，会圆周方向进行交替排列，需要将其固定在低碳钢圈之上，这样可以形成磁断路连体系统；隔离罩主要是利用非铁元素的材料制成，并且电阻性能是非常好的。在同轴磁力联轴处于静止的情况下，外磁体的N 极(S 极) 与内磁体的S 极(N 极) 处于相互吸引的状态，在这个时候转矩一般为“0”。另外，磁体受到动力机的影响会出现旋转的状态，那么在这个状态下，内磁体很容易受到摩擦力和传动阻力的影响，一直处于静止不动的状态。但是，在这样的情况下，外磁体会出现偏移的现象， 内磁力受到外磁力角度偏移的影响，磁体的N 极(S极) 对内磁体的S 极(N 极) 出现一个拉动的作用，相反的会产生一个推动的力，保证内磁体依旧处于一个旋转的状态， 进而保证机械传输系统运行的稳定性，避免运行故障的产生。

2 磁性联轴器的特点

磁性联轴器作为我国化工、石油、电镀等生产机械运输设备中的一个部件，并且它的存在可以有效避免机械运输设备运行故障的产生。以下对磁性联轴器的特点，以及其它联轴器的优点和缺点等相关内容展开了分析和阐述。

2.1 磁性联轴器的特点

磁性联轴器主要是应用到各类机械运输设备之上，主要对两个轴进行有效的连接，将这两个轴处于同一旋转的状态，以此传递扭矩和运动。同时，磁性联轴器的结构较为简单，并且超载的时候，对其它部件不容易损坏。另外，磁性联轴器的使用性能较好，与传统联轴器相比有着非常明显的突破，可以有效实现主动轴和从动轴之间不能直接进行接触，但是依旧可以进行力和力矩的传递，降低运行机械设备故障的产生。

2.2 其它联轴器的优点和缺点

尽管磁性联轴器在化工、石油、电镀等行业有着广泛的应用，但还有很多企业在使用其它联轴器，其它联轴器带来优势的同时，也会产生一些弊端，容易导致机械运输设备运输故障的产生。其优点和缺点的具体内容如下。

（1）优点。传统联轴器一般为接触式联轴器，并且根据内部零件具有一定的弹性。同时，弹性零件通常是以金属弹簧和橡胶塑料等为主，因此在传统联动器使用的过程中，其缓冲吸振器的功能非常显著。另外，若是轴线发生偏移，对传统联轴器的使用状态也不会造成较大的影响。在传动联轴器使用的时候，若是不存在变化磁场的时候，可以进行良好的线性处理，保证相关设备的稳定性，并且适用于磁场环境也相对较多，例如：稳态磁场、似稳磁场、交变磁场等方面。

（2）缺点。传统联轴器在带来好处、优势的同时，也会产生一些弊端，主要分为几个方面：第一，结构相对较为复杂，若是发生运行超载的情况，对其它机械部件会造成严重的磨损，对机械运行设备的稳定运行是非常不利的；第二，传统联轴器若是没有良好的弹性零件，那么缓冲吸振器的功能能效就会相对较差，引发泄漏等故障的产生。

3 磁性联轴器国内外的使用情况

其实，磁性联轴器在国内外应用和发展的过程中，与相关的泵设备的组成，会形成磁力泵，其应用领域也逐渐扩大，例如石油、化工、医药、电镀等方面，主要是因为这些行业具有一定的特殊性，磁性联轴器的有效使用，可以降低泄漏等现象的发生，避免对周围环境造成了严重的影响。换句话说，磁性联轴器在这些领域中，发挥了重要的作用。

另外，在磁性联轴器的发展中，一些新型磁性联轴器不断出现，其扭矩性能也逐渐有所提升，不管是在国内还是国外，其应用领域越来越广。同时，针对一些工业发展较好的国家，磁性联轴器发展已经有了成型的标准，并且在市场也已经有了成品，可见磁性联轴器的发展市场是非常可观的。

4 磁性联轴器的扭矩计算

磁性联轴器主要起到的作用就是实现了主动轴和从动轴之间扭矩的传递，但是在扭矩传递的时候，其大小是根据磁性联轴器的相关参数所计算的。在分析磁性联轴器扭矩的时候，可以从以下几点展开。

（1）磁性联轴器扭矩的传递主要是利用气隙磁场所完成，因此在扭矩计算的时候，需要对磁场计算，一般情况下主要是利用磁路法、解析法等方式。但是在此过程中，还需要根据实际情况来计算，因为磁路法、解析法等方式无法有效完成相关计算，可以利用有限元的方式，完成各项计算内容。另外，在计算的过程中，需要基于磁力联轴器的 FEA模型的基础之上，对气隙、磁极数、槽深、永磁体、铜导线、原动机转速等扭矩的参数进行计算，这样才能在最大程度上保证磁性联轴器扭矩计算的准确性。

（2）在计算的过程中，可以先进行假设。

①可以先不考虑磁体的磁滞效应，并且假设磁体为各向同性。

②若是非磁性材料的话，需要对转盘、磁体、铜导线等方面进行重点考虑。根据这些假设，需要选取合理气隙长度、转子尺寸、磁体尺寸等，对模型进行构建，这样可以保证磁力联轴器扭矩计算的准确性。其计算公式为：，但是磁感应强度（B）是通过磁矢位（A）所得到的，那么需要利用。但同时，在计算的过程中，还需要利用等一系列公式展开计算。在计算公式中，μ 为磁导率、B 为感应强度、A 为磁矢位、Δ 为矢量微分算子、J 为传导电流密度。另外，在计算的过程中，磁力联轴器模型的气隙若为平面型，那么方向需要沿着磁力联轴器的轴线，并且磁场分布均匀性相对较差。基于这样的情况，可以利用FEA 软件对磁场分布进行处理，以此保证其均匀性。

（3）假设磁体磁极参数为18，从动转子上的槽数参数为16，利用相应的软件构建磁力联轴器有限元模型，并且根据属性进行网格划分。同时，磁力联轴器在转动的时候，会产生感应磁场，再利用瞬态分析的方式对磁场进行计算。另外，需要根据磁感应强度的分布，展现磁力联轴器扭矩的计算，其准确性也相对较高，计算过程也相对较为方便。

5 选型时应注意的问题

（1）磁力联轴器作为一些标准化生产的必须品。因此，在磁力联轴器选型的时候，需要了解其相关规定、机械行业生产等方面，选择相对合适的磁力联轴器类型。但是，在磁力联轴器选型的过程中，若是没有找到相符的型号，可以与生产制造商联系，制定相符的磁力联轴器。

（2）磁力联轴器在选型的过程中，一定要考虑机械运输系动力机的需求，并且根据动力机以及工作机的功率、转速等相关参数，对其扭矩进行计算，这样可以保证磁力联轴器选择的合理性，保证其使用性能。

（3）需要对主动轴和从动轴的轴径、轴孔长度等各项参数进行确定，并且基于这些参数，选择磁力联轴器的型号。同时，还需要考虑主动轴和从动轴之间扭矩转速的状态，需要保证主动轴和从动轴是否处于相同的状态，轴径参数处于标准、合理的范围内。

（4）需要对周围环境进行考虑，根据环境中各项影响因素调节磁力联轴器的各项参数，这样可以在一定程度上保证磁力联轴器的适应性。另外，在选型以后，需要对其强度进行审核，根据审核的情况最终确定磁力联轴器的型号，进而保证机械运输系统使用的稳定性。

6 结语

综上所述，本文从不同方面和角度，对磁力联轴器的相关内容展开了分析和阐述，其目的就是保证磁力联轴器在使用时候的稳定性，为相关行业的生产给予了一定的支持。