永磁调速构造及原理

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1、永磁调速工作原理及结构一、永磁调速器概述 永磁驱动技术是近年来国际上开发的一项突破性新技术， 是专门针对风机、 泵类离心负 载调速节能的适用技术。 它具有高效节能、高可靠性、无刚性连接传递扭矩、可在恶劣环境 下应用、 极大减少整体系统振动、 减少系统维护和延长系统使用寿命等特点。 尤其是其不产 生高次谐波， 且低速下不造成电机发热的优良调速特性， 更使其成为风机及泵类设备节能技 术改造的首选。二、永磁调速器的功能和应用领域1、节能，主要是风机水泵类负载，采用永磁调速器后比直接电网运行省电，所以节能，省电比率可以达到 50%以上，具体节能效果与电机运行的工艺有关。电机经常运行在低速 度时能大量节

2、能，如果电机始终是满负荷运行，那么也没有必要采用永磁调速器。2、工艺要求，在冶金、石油、化工、水泥、电力、建材、煤炭、采矿等行业，有的工 艺不允许电机直接启动， 需要由永磁调速和协调工作才能满足工艺要求。 这是必须采用永磁 调速器的。比如冶金行业需要采用永磁调速器的电机大概达到70%。三、主要研究过程 研究工作实施情况和研制进度，主要问题和技术难点以及解决办法。1、技术难点 永磁调速器主要问题：体积大、太重、调节的精准，更加详细了解输出端的信息。2、解决办法体积大 和太重：在材料上加以改进和在外观进行缩小安装方便快捷 精准度和反馈信息： 在装有红外线感应器了解永磁调速器的输出转速及扭距力。 精

3、准的 负载所需要输出功率。 而且有一定的数据和记录负载所需要的功率和永磁输出的转速和扭矩 力。四、组成框图五、工作原理 永磁调速器一般有三个部分组成， 一是和电机连接的导磁体， 二是与负载连接的永磁铁， 这 俩个转动体之间有一定的空间间隙， 三是一个调节器， 通过调节器调节俩个转体之间空间的 间隙的大小，通过负载扭距的调节实现负载输出速度的控制。永磁调速器是通过扭距来实现速度的控制， 电机输出到永磁调速器的扭距和永 磁调速输出的扭矩是相等的。 这样， 我们可以根据负载实际运行过程中扭矩的大小来调整电 机的输出端。如 负载要求扭矩小，电机输出的扭矩小，相应输出功率也小。永磁调速输入速度和输出速度

4、是一样的， 永磁调速器俩个转子之间的空气间隙 的存在， 输出的速度要比输入速度小， 这叫滑差。 滑差的大小决定了传递的扭矩的大小也就 达成了速度控制的目的。六、工作流程细节： 主要描述项目以及各模块或部件的工作流程， 包括对具体实施步骤的说 明，数据的结构、流向、保护、存储、相关载体以及使用算法等。七、永磁调速器的流程图去盥夕卜转子加工工艺流穆囲八、市场竞争1.电压敏感性变频调速：变频调速是将输入电压通过变频器输入整流器变为高压直流电压，之后通过能改变频率的逆变器变换成频率可变的高压交流电来驱动电机运行的，是变频率的调速技 术。因为变频器输入端直接连接到电网，对电网电压更为敏感，电压变化、电流

5、变化、雷击 浪涌等，直接影响变频器电子设备的可靠性，容易造成变频器的绝缘击穿、控制器件的损坏等，因此其安全性最低， 极大地降低了原系统的可靠性，为提高可靠性，一般应安装避雷装置。永磁调速：永磁调速设备为精密的纯机械的设备，采用的负载滑差调速技术。因为该设备与电无关，因此对电网电压不敏感，不影响原系统的可靠性。2.对原系统电机的改造及要求变频调速：尽管变频器调速不需要改造电机本身，由于变频器的输出电压是由许多方波叠加而成的正弦波，存在着很大的谐波分量，高次谐波电流很大，容易导致电机过热（因为趋肤效应），因此严格说来，电机应该使用绝缘等级为H级的电机，才能保证原有电机的设计寿命，一般现有改造忽略了

6、变频器对电机寿命的影响而直接采用现有电机，是非常不合理的。永磁调速：不改变原有系统的可靠性。3. 环境要求变频调速：变频器为复杂的电力电子装置，其控制回路采用可控硅或 IGBT实现电流调节，半导体元件通常要求在040C环境下工作，同时对环境湿度也有要求，一般为相对湿度6090%，因此，必须为调速设备提供专用房间并安装空调。永磁调速：永磁调速装置为精密的纯机械装置，允许在-50+100 C环境下工作，甚至可以在 0100% 相对湿度环境下工作，一般不需要提供任何环境条件。4. 电机启动变频调速： 变频器可以从 0 转速启动，但启动过程中负载一直加载， 启动时间很长， 启 动过程中电机处于低转速状

7、态， 电机发热厉害，但启动电流较小、 管路压力平稳增加， 不会 造成管路压力突变。永磁调速： 电机启动时， 负载可以完全断开， 实现零负载启动，当电机转速很快达到全 速时， 负载平滑启动，启动时间短， 电流冲击小且管路压力平稳增加， 不会造成管路压力突 变。5. 电力谐波和功率因素的影响变频调速： 变频器直接串联在电网侧与电机之间， 且通过整流方式输入， 因此在电网中 产生很高的、频率范围很广的谐波电流，通常由变频器产生的总谐波电流要超过60%以上；由于谐波电流，经常使得功率因素补偿电容烧毁，熔断器熔断、空气开关跳闸、线路过载。 为了防止上述故障，通常需要投资很昂贵的谐波治理设备。永磁调速：因

8、与电网无关，因此不会产生谐波。6. 调速的可靠性+变频逆变电路 +复杂的控制电子电路组成，特别不得不采取多级串联变换的功率电路， 电路元件 MTBF 在 10 年以下。变频调速：变频器是由整流滤波电路 是其主电路， 为了使用低压高频功率器件， 数量在数千只，因此其可靠性最低，通常永磁调速：永磁调速装置由三个部件组成，铜盘+磁铁盘 +间隙调节伺服机构，结构十分简单，因此可靠性十分高，一般 MTBF 可以超过 25 年。7. 振动对系统故障率的影响变频器： 该种技术并不改变原有风机水泵系统的机械连接方式， 系统的震动、 冲击和噪 音完全取决于电机与风机或水泵的机械安装精度，也就是轴对准精度。永磁调

9、速： 该技术采用了气隙传递扭矩的方法， 系统的震动、 冲击和噪音完全取决于电 机与风机或水泵的自身精度，而与安装精度关系很小，在极限情况下，可以降低振动80%；从而极大地减少了机械能耗和磨损，轴对准精度的允差很大，安装和维护十分方便快捷。8. 维护维修工作量及难度变频器：如上述原因，这种系统的可靠性相对低及受工况的影响，故障几率很高， 又因为其技术复杂，故障诊断难度大，维护技术要求高，因此维护时间及MTTR 大大增加，维护维修费用高昂，加之还需要原厂技术人员的协助，更使得系统的可用性降低。永磁调速： 因为该系统的可靠性高， 几乎不受工况的影响，且能极大降低振动，因此故障几 率很低，且因技术简单

10、，容易诊断故障，维护技术要求低，因此维护时间很短及 MTTR 很 低，系统的可用性很高。九、结构永磁调速 它们都由定子和转子这三大基本部分组成，在外转子和内转子之间具 有调节俩着之间气隙。此外，还有端盖、轴承、润滑脂、等其他附件。1、 外转子部分 外转子是用固定的磁场。永磁调速的外转子由外壳、瓦磁、极间撑块等部 分组成。端盖：用铸铁或铸钢浇铸成型， 它的作用是把转子固定在内转子内腔中心， 使转子能够在定子中均匀地旋转。轴承：也是 锻钢车床加工成型 。毕调质处理 HRC2228 ，它的作用是固定 转子，使转子不能轴向移动，另外起存放润滑油和保护轴承的作用。瓦磁： 极间撑块：不锈钢洗床加工成型的，

11、它的作用是来固定瓦磁，使瓦磁的磁 厂的磁力均匀。铁丝网：铁丝铸成型的，它的作用是用来防止异物进入。2、 内转子部分 当内转子转动时，切割磁力线时会产生磁涡流用来带动外转子旋转。 是用 140 片 0.5mm 厚的硅钢片叠压而成，套在转轴上，作用和外转子 同心。硅钢片中装有铜条，铜条是用来导电流。 再将铁心压板、鉚接拉杆压紧，拉杆俩端焊 接成整体。鉚接拉杆和铁心压板是用来固定硅钢片和铜条。3、滚珠丝杆机构 自动调节内转子和外转子之间间隙。滚珠丝杆机构由滚珠丝杆套、滚珠保 持架、环槽螺母套、钢珠等其他附件。滚珠丝杆套：锻钢车床加工成型 毕调质处理 HRC2228 内孔环槽部分渗 氮，深度 0.51

12、.0mm 。滚珠保持架： 无缝钢管车床加工成型 毕调质处理 HRC2228 零件渗氮， 深 度 0.51.0mm 。环槽螺母套：锻钢 40Cr 车床加工成型毕调质处理 HRC2228 内孔环槽部 分渗氮，深度 0.51.0mm 。钢珠：S8硬度HRb8十、研究结论 从当输出流量和 /或压力减少时，按照离心负载的相似定律，电机功率急剧下降，减少了能 源需求，从而大大地节约了能源。例如，当输出流量需求仅降低20%满负荷流量，输出压力降低到满负荷的 38%，而能源需求降低了将近 50%！如果不考虑调速装置的能耗，节能 效果可达 50% 。当然，任何一种调速装置都是需要耗能的，但这种能耗远远低于输入能耗 的降低，因此可以实现很好的节能效果。