磁力传动密封潜水电动机

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1、维普资讯http://www.cqvip.com14船电技术2002年第4期磁力传动密封潜水电动机文立辉王庆春(中国船舶重工集团公司第七一二研究所武汉430064)摘要：论述了磁力传动密封潜水电动机结构的特点和设计准则，并给出工程计算公式和设计曲线．关键词：磁力传动密封潜水电动机不仅简单小巧而且特别适合深水下使用。1引言(2)密封隔套代替了机械密封，将动磁力传动密封技术是磁力传动技术和密封转化为静密封，彻底地解决了深潜电密封技术的结合。它是利用磁力线穿越非机的渗水问题。磁性密封隔套及磁力线扭斜产生力矩的特(3)设计

2、优良的磁力传动器的效率f1性，将原动机能量传递给负载，完成磁力≥95％，整机效率高于浸油电机和屏蔽电传动和密封双重功能，开拓了变电机动密机效率。封为静密封的新领域，可靠地解决了轴封(4)超过允许过载，即超过最大磁扭带来的微泄漏问题，其应用领域日益扩大，矩时，磁力传动器会自动滑脱，具有超负现在磁力密封技术已扩展到要求无泄漏的荷保护作用。各个领域——石油化工、水泵、真空低温2结构设计特点工程等。从德温特世界专利库和《通用机械文摘》等报道磁力密封技术文献中可定磁力传动密封潜水电动机由两部分组量分析出“世界范围内，新型磁力

3、密封装成，一部分为异步电动机，另一部分为磁置正处在生长期”。力传动密封装置。随着海洋工程的开发，水下机器人和2．1异步电动机深潜器得到进一步发展，对深潜推进电机采用通用型变频调速异步电动机，其密封的可靠性也提出了更高的要求。而磁装置的改进如上述特点(1)中所述，并将力传动密封的潜水电动机具有以下特点：其轴承改为深沟非接触式密封轴承。轴伸(1)潜水电机的负载对象基本上为螺状态适应磁力传动密封器的结构。电机真旋桨，与磁力传动器的恒转矩特性相吻合。空压力浸漆一次，沉浸二次。水下机器人和深潜器一般所需最大功率为2．2磁力传

4、动密封装置3kW左右，转速约500r／min。异步电动机磁力传动密封装置是关键部件，它的优采用多极设计，配以SPWM逆变器，即可劣不仅关系到潜水异步电动机的密封可靠满足水下机器人和深潜器对推进动力装置性，更关系到其推进性能。的要求。而异步电机可采用通用型电机，磁力传动密封装置按磁体的充磁方向端盖与机壳拼合面采用静密封，出线盒采和耦合磁极的排列不同，分为平面型和圆用水密接插件，电缆接头硫化，整套装置筒型。磁体以轴向充磁，耦合磁极呈轴向收稿日期：2002．02-20维普资讯http://www.cqvip.com船电技

5、术2002年第4期15配置的为平面型。磁体以径向充磁，耦合迄今还没有一种材料能同时满足上述磁极呈径向配置的为圆筒型。潜水电机采要求。选材料时，应针对影响润滑性能的用圆筒型磁力传动器，见图1。圆筒型磁力主要因素，以合理的结构设计来弥补其材传动器为内磁式结构，磁路合理、漏磁小、料本身的不足，使其尽可能地满足润滑要工作磁密大、无轴向力、单位磁钢体积力求。轴承材料的fP】值、fV】值是为了限制轴矩大。它主要由三部分组成：a)外磁筒；承的过度磨损而确定的许用值，IPV】值是b)密封隔套；c)内磁筒。为了限制轴承工作时的发热量

6、而确定的许扇形磁钢在内外磁筒中沿圆周N～S用值。极呈偶数交错排列，静止时内外磁筒上的3磁力传动器的工作原理和受力状态磁钢呈异极性对应，内外磁筒磁极相互耦合构成磁力系统。磁力传动技术是利用磁极间相互吸力和斥力来传递机械能的。当电机静止时，内外磁钢无相对运动，见图2(a)，内外磁筒中各磁极异性相吸呈一一对应状态，整个磁力系统处于能量最低的耦合状态。这时，内外磁筒异性磁极的吸力都是径向的，无切向磁分力，磁转矩为零。当电机开始启动时，内磁筒由电机带动转到某一角度，而外磁筒由于惯性矩、图1磁力传动密封潜水电动机支撑摩擦转矩和

7、负载转矩的作用，仍处于静止状态，对外不输出转矩。当内磁简随2．3密封隔套着电机转速的不断增大，耦合磁极的位移密封隔套在满足外压条件下，厚度要角也随之增大，克服启动转矩，经过△，时尽可能薄，刚度要大，变形要小。同时，间。外磁筒同步加速到额定转速。磁力传电阻率要高，以获得较小的工作气隙和减动器具有最大恒转矩特性，如磁力传动器小涡流损耗。磁力密封潜水异步电动机隔最大力矩不够，在启动阶段或过载时就要套最佳材料为TC4钛合金。滑脱失效。但一旦载荷正常，内外磁筒又2．4海水润滑轴承会恢复协调同步运转。磁力传动器的最大海水的粘度

8、很低，外磁筒轴承的选材磁转矩按异步电动机的堵转转矩设计是合及设计一般按“无润滑轴承”对待，即只理的。考虑介质的冷却作用，不考虑润滑作用。当内外磁筒有位移角时，见图2(b)。水润滑轴承材料应满足下列要求：磁力系统的磁场能发生变化，工作气隙磁——良好的减摩性和耐摩性；场被扭斜，外磁筒上的每块磁钢同时受到——良好的抗胶合性；内磁筒上相邻两块异性磁钢的吸力和斥——良