永磁磁力偶合器在煤矿设备软启动中的应用.pdf

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1、2016年第5期煤矿机电·91·郭泽海，侯红伟，冯瑞亮，等．永磁磁力偶合器在煤矿设备软启动中的应用[J]．煤矿机电，2016(5)：91-93．doi：10．16545／j．cnki．cmet．2016．05．028永磁磁力偶合器在煤矿设备软启动中的应用郭泽海，侯红伟，冯瑞亮，符阳(中国煤炭科工集团上海有限公司，上海200030)摘要：煤矿设备大多为重型机械，其启动过程产生的大电流以及振动冲击往往制约着设备的工作性能和使用寿命。永磁磁力偶合器作为软启动装置有着优于目前常用软启动装置的性能。从永磁磁力偶合器的基本结构、工

2、作原理、软启动特性以及影响其特性的主要因数，分析了永磁磁力偶合器应用在煤矿设备软启动中的可行性以及优越性。关键词：磁力偶合器；软启动；煤矿设备中图分类号：TH222文献标识码：B文章编号：1001—0874(2016)05—0091—03ApplicationofPermanentMagneticCouplingtoSoftStartinginMiningMachineryG∞Zehai，ItouHongwei，nngRuiliang，Fuy口增(CCTEGShanghaiCo．，Ltd．，Shanghai200030

3、，China)Abstract：Mostminingmachineryareheavy，andtheirperformancesandservicelifearerestrictedbythehighcurrentandvibrationshockproducedintheirstartingprocess．Asasoftstarter，thepermanentmagneticcouplingissuperiortothecommonusedones．Fromthebasicstructure，workingprinc

4、iple，performanceandinfluentialfactors，analyzedthefeasibilityandsuperiorityofthecouplingtoapplytominingmachinery．Keywords：magneticcoupling；softstarting；miningequipmentmachinery1永磁磁力偶合器的工作原理永磁磁力偶合器结构相对简单，外型可为圆筒式或圆盘式。圆盘式结构如图1所示，磁力偶合器主要由与输人端(电动机)连接的导体盘、与输出端(负载)连接的永磁

5、体盘以及密封套筒组成。导体盘是由一定半径和厚度的铜盘导体和钢质端盖组成。永磁盘体由间隔镶嵌着一定对数的N极、S极的铝盘和钢质端盖组成。在导体盘由电动机驱动旋转时，切割永磁体产生的磁力线，进而产生涡流，由涡流产生的感应磁场和永磁磁场相互作用，驱动永磁盘体带动负载转动。导体盘和永磁盘体之间没有刚性连接，透过空气间隙实现力矩的传递，具有良好的软启动特性【1引。1一钢质端盖；2一铜盘导体；3一永磁体；4一铝盘图1体盘与永磁体盘三维示意图2永磁磁力偶合器的软启动特性永磁磁力偶合器的启动特性主要以启动时转速、转矩以及电流、时间的函

6、数关系为主要指标。利用传感器采集并绘制图表。图2～图4为某大学利·92·煤矿机电2016年第5期用自制的实验平台．测试得出的偶合器特性数据图。，摆iE1l。2。0三80聪010203040506070时间／s图2永磁磁力偶合器的转速特性曲线图3永磁磁力偶合器的转矩特性曲线图4永磁磁力偶合器的启动电流特性分析图示数据可知，利用永磁磁力偶合器软启动加大了电动机的启动加速度，降低了设备的启动加速度，输出转速趋于稳定的过渡时间加长。启动时，输入、输出转矩的差值正负交替，而后趋于零，其启动过程是一个震荡过程。利用偶合器的软启动过

7、程，启动电流的最大值明显小于“硬启动”时的电流最大值，且电流趋于稳定所需的时间也较短。可见，磁力偶合器的启动特性优良，值得深入研究。3磁力偶合器的特性影响参数由永磁磁力偶合器的工作原理可知，导体盘和永磁体盘产生的涡流是传递力矩的基础，而涡流的大小又跟以下众多因素有关。1)永磁体的材料及尺寸。磁性材料众多，性能也不尽相同，见表1。设计中应选取剩磁高，矫顽力大，最大磁能积大且居里温度高的材料。综合考虑各项参数，钕铁硼磁体各性能优良，适合作为磁力偶合器的永磁体。在永磁体横截面尺寸确定的情况下，永磁体厚度越大，磁能积越大，导体

8、盘和永磁体盘之间间隙的磁感应强度越大，输出转矩能力就越强。所以，在空间允许的条件下，适当增加永磁体厚度有利于提高偶合器的传动性能。表1几种磁性材料的主要性能参数2)导体盘的材料及尺寸。不同材料的电阻率不同，在涡流值一定的情况下，电阻率越高，导体盘产热越多，力矩传递效率越低。因此，导体盘应选取电阻率较小的导体材料。涡流具有趋肤效应，