永磁調(diào)速器

截止2016年底整個(gè)永磁驅(qū)動(dòng)行業(yè)，風(fēng)冷型永磁調(diào)速器最大功率設(shè)備可做710kW、1000r/min;水冷型永磁調(diào)速器最大功率設(shè)備可做3000kW、1500r/min。

永磁調(diào)速器調(diào)速范圍0-98%;變頻器不能在低速下運(yùn)行。永磁調(diào)速器結(jié)構(gòu)簡單、可靠，主體部分為機(jī)械結(jié)構(gòu)，無需外接電源;變頻器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是純粹的電器設(shè)備。永磁調(diào)速器使電機(jī)和負(fù)載分開，無機(jī)械連接，隔離振動(dòng);變頻器無此功能。永磁調(diào)速器安裝簡便，容忍較大的對中誤差，占用空間小;變頻器需要大的安裝空間，并且對環(huán)境要求高。永磁調(diào)速器能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，包括電網(wǎng)電壓波動(dòng)大、諧波嚴(yán)重、易燃易爆、潮濕、粉塵等場所;變頻器不能用于上述環(huán)境。永磁調(diào)速器能延長傳動(dòng)系統(tǒng)各主要部件(軸承、密封等)的使用壽命，降低維護(hù)成本;變頻器無此功能。永磁調(diào)速器綠色環(huán)保，無諧波，無污染物、無EMI(電磁波)干擾問題，變頻器制造諧波，污染電網(wǎng)。永磁調(diào)速器使用壽命長，可達(dá)30年;變頻器的壽命約為8年，且隨著使用年限的增加，故障率逐年提高。永磁調(diào)速器維護(hù)保養(yǎng)工作量極小，運(yùn)行成本低;變頻器運(yùn)行維護(hù)費(fèi)高，配件貴，維護(hù)保養(yǎng)難度大。

同等功率條件下，筒形產(chǎn)品比盤式產(chǎn)品重量輕，體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，效率更高; 筒形產(chǎn)品磁力方向?yàn)閺较颍栽试S有較大的軸向竄動(dòng)，而盤式結(jié)構(gòu)磁力方向?yàn)檩S向，所以對軸向竄動(dòng)要求很嚴(yán);該特點(diǎn)對大功率高壓電機(jī)很重要。

風(fēng)冷型產(chǎn)品利用風(fēng)流自動(dòng)散熱降溫;水冷型產(chǎn)品需要外接水源冷卻，水源要求必須為清潔水源，通常為電廠鍋爐用除鹽水。也需要有循環(huán)系統(tǒng)(水箱、泵)、冷卻系統(tǒng)(換熱器)、外部水冷卻系統(tǒng)(泵)控制系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)等等。風(fēng)冷型、水冷型永磁調(diào)速器沒有運(yùn)行成本，維護(hù)成本低。

平滑無級調(diào)速，調(diào)速范圍0-98%，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能，節(jié)電率為10-50%

簡單、可靠，機(jī)械結(jié)構(gòu)，無需外接電源

柔性啟動(dòng)，減少電機(jī)的沖擊電流，延長設(shè)備使用壽命

隔離振動(dòng)，無機(jī)械連接

安裝簡便，容忍較大的對中誤差

能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，包括電網(wǎng)電壓波動(dòng)大、諧波嚴(yán)重、易燃易爆、潮濕、粉塵等場所

延長傳動(dòng)系統(tǒng)各主要部件(軸承，密封等)的使用壽命，降低維護(hù)成本

綠色環(huán)保，無諧波，無污染物、無EMI(電磁波)干擾問題

使用壽命長，可達(dá)30年

投資效益高，投資回收快。

對于大型帶式輸送機(jī)，其對驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求主要體現(xiàn)在啟動(dòng)、制動(dòng)過程中能最大限度的降低系統(tǒng)的慣性力，并能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)和負(fù)載平衡，將帶式輸送機(jī)的加速、停車和運(yùn)行時(shí)的膠帶張力減到最小。永磁調(diào)速器的性能完全滿足這些要求，使大型帶式輸送機(jī)的性能達(dá)到最好。而由傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)、減速器所組成的驅(qū)動(dòng)裝置在啟動(dòng)和停車過程當(dāng)中輸送帶的帶速隨著電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而快速變化，加劇了輸送機(jī)本身的振動(dòng)，增大了系統(tǒng)的慣性力，特別是在輸送帶滿載情況下啟動(dòng)更為困難，因此傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足長距離、大運(yùn)量的大型帶式輸送機(jī)需求。

一條皮帶可以由一臺電動(dòng)機(jī)及一套永磁調(diào)速器驅(qū)動(dòng)，也可以由多臺電動(dòng)機(jī)及多套永磁調(diào)速器驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)在皮帶機(jī)啟動(dòng)之前空載啟動(dòng)，此時(shí)永磁調(diào)速器的輸出軸保持不動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)達(dá)到滿轉(zhuǎn)速時(shí)，控制系統(tǒng)逐漸減小每臺永磁調(diào)速器的氣隙，啟動(dòng)皮帶機(jī)并逐漸加速到滿速度。這使得皮帶機(jī)在被加速至滿速度之前有一個(gè)緩慢而均勻的預(yù)拉伸過程。

加速時(shí)間可以根據(jù)需要在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以按順序空載啟動(dòng)，所以電動(dòng)機(jī)的沖擊電流非常小。由于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以根據(jù)運(yùn)行負(fù)載進(jìn)行選擇而不必根據(jù)啟動(dòng)負(fù)載選擇，所以永磁調(diào)速器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以選用功率較小的電動(dòng)機(jī)。同樣控制皮帶機(jī)的停車過程中，永磁調(diào)速器也可以通過延長停車時(shí)間來降低對膠帶的動(dòng)態(tài)沖擊力。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中有多臺永磁調(diào)速器時(shí)，控制系統(tǒng)可以確保每臺驅(qū)動(dòng)電機(jī)分擔(dān)相同的負(fù)載。合理的功率平衡可以有效地延長整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各部件的壽命。功率平衡是通過控制每臺永磁調(diào)速器的氣隙，并允許一臺或幾臺永磁調(diào)速器進(jìn)行輕微滑差來實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)中的任何負(fù)載的增加都引起永磁調(diào)速器產(chǎn)生滑差，這樣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的所有部件、軸承和齒輪等都將在沖擊或者過載時(shí)受到保護(hù)從而延長其使用壽命。

大功率電機(jī)系統(tǒng)的啟動(dòng)問題一直困擾用戶的最大難題，因?yàn)殡姍C(jī)系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)，基本上可以看作是滿載啟動(dòng)，電機(jī)在合閘瞬間，啟動(dòng)電流超出額定工作電流的十幾倍甚至幾十倍，使得變壓器、配電設(shè)備短期嚴(yán)重過載，造成電壓跌落("黑電")甚至啟動(dòng)失敗，嚴(yán)重時(shí)還可能燒毀電機(jī)。電機(jī)啟動(dòng)過程短的持續(xù)幾秒，長的達(dá)到幾十秒，電機(jī)線圈嚴(yán)重發(fā)熱，造成電機(jī)線圈提前老化，縮短電機(jī)使用壽命。

(l)永磁調(diào)速器在啟動(dòng)負(fù)載之前驅(qū)動(dòng)電機(jī)空載啟動(dòng)，電機(jī)達(dá)到額定的速度之后，通過控制系統(tǒng)使每臺永磁調(diào)速器氣隙逐漸縮小來緩慢、平穩(wěn)地對輸送帶進(jìn)行張緊，輸送帶平穩(wěn)地加速到全速;使帶式輸送機(jī)在重載工況下可控制地逐步克服整個(gè)系統(tǒng)的慣性而平穩(wěn)地啟動(dòng);使輸送帶的啟動(dòng)非常平滑，速度由零逐漸緩慢上升，加速度為連續(xù)的，實(shí)現(xiàn)了無沖擊的軟啟動(dòng)。

(2)永磁調(diào)速器不僅降低了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，減小了電動(dòng)機(jī)的熱沖擊負(fù)荷及對電網(wǎng)的影響，從而節(jié)約電能并延長電動(dòng)機(jī)的工作壽命，而且極為有效地減小了啟動(dòng)時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)對輸送膠帶的破壞性張力，消除了輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振蕩，還能大幅度減輕傳動(dòng)系統(tǒng)本身所受到的啟動(dòng)沖擊，延長膠帶、托輥等關(guān)鍵部件的使用壽命，保證了設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，有效地降低了設(shè)備維修及故障時(shí)間成本。

(3)使用永磁調(diào)速器時(shí)，因電機(jī)的選擇是基于運(yùn)動(dòng)條件而不是啟動(dòng)條件，因而可使電機(jī)的功率及尺寸減小到最小，也能夠減少不必要的設(shè)備投資和運(yùn)行電費(fèi)。

(4)使用永磁調(diào)速器系統(tǒng)，可防止輸入到帶式輸送機(jī)的功率及力矩超過安全限度，以保證帶式輸送機(jī)過載時(shí)不能運(yùn)行，從而保護(hù)該系統(tǒng)的其他部件;

(5)永磁調(diào)速器啟動(dòng)系數(shù)為1左右，所選擇膠帶的強(qiáng)度可降低30%左右。

(1)室外惡劣環(huán)境

永磁調(diào)速器的主要元件為銅盤和永磁盤，永磁材料能在惡劣的環(huán)境溫度下保持強(qiáng)磁場特性，在地球上的極限環(huán)境溫度不會(huì)超過±100℃，永磁調(diào)速器可以在這種環(huán)境溫度下工作。

而一些電子裝備，如變頻器，為了降低設(shè)備故障率，必須保證溫度和濕度恒定在某個(gè)范圍，因而需要使用專門的房間，防靜電、安裝精密空調(diào)等，增加了安裝成本，增加了電能消耗，增加了維護(hù)需求和成本。

(2)骯臟的環(huán)境

永磁調(diào)速器是無直接機(jī)械連接的調(diào)速裝置，最小氣隙為3mm，一般能在空氣中飛揚(yáng)的塵粒直徑不會(huì)大于該尺寸，所以，它可以用于空氣中粉塵較高的環(huán)境，如水泥廠、礦山等;當(dāng)粉塵厚度導(dǎo)致機(jī)械摩擦?xí)r，可用高壓水槍沖洗。而電子或電氣式的調(diào)速裝置必須在潔凈環(huán)境工作，因此對機(jī)房環(huán)境防塵要求很高。

(3)易燃易爆環(huán)境

永磁調(diào)速器是機(jī)械式的、無摩擦傳遞扭矩的調(diào)速裝置，除執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用較弱電力需要采用防爆結(jié)構(gòu)外，主功率部分絕不會(huì)產(chǎn)生火花或靜電，因而在易燃易爆環(huán)境下使用較為安全。適合于煤礦、油田、油船、軍械庫、化工、礦井、高濃度粉塵工廠等使用的皮帶機(jī)、破碎機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、油泵等設(shè)備。電子或電氣式設(shè)備，工作過程中易產(chǎn)生靜電，火花甚至燃燒，不能在易燃易爆環(huán)境下使用，否則帶來安全隱患。

(4)高可靠要求環(huán)境

因?yàn)橛来耪{(diào)速器元件數(shù)量少，可靠性高，因而可用于對可靠性要求高的環(huán)境，如消防、遠(yuǎn)洋輪船、海軍艦船、潛艇等。復(fù)雜的電子或電氣裝置不適宜于對可靠性要求高的使用環(huán)境。美國海軍在油輪、潛艇和航母上使用永磁耦合器。

通常通過電子或電氣實(shí)現(xiàn)調(diào)速的裝置，基本都要通過改變電機(jī)輸入的電流頻率或波形來實(shí)現(xiàn)，如大功率或高壓變頻器一般采取可控硅整流輸入，通過PWM直流斬波實(shí)現(xiàn)輸出頻率變換，因此有很大的諧波電流。電力諧波是電力網(wǎng)的嚴(yán)重污染，按照國家電力質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，用電設(shè)備對電網(wǎng)造成的總諧波電壓不得超過5%，諧波電流對每次都有嚴(yán)格的限值，等效為總諧波電流也在5%~8%左右，如果超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，將需要加裝高成本的有源諧波濾波器，否則將會(huì)受到電力部門的處罰，從而大幅增加安裝總成本。

諧波電流電壓，因?yàn)橛懈哂?0Hz基本分量，能造成電器元件的發(fā)熱損耗，嚴(yán)重者能造成設(shè)備誤動(dòng)作，造成功率因素補(bǔ)償電容燒毀、熔斷器熔斷、空氣或斷路器開關(guān)跳閘。

大家知道，電動(dòng)機(jī)負(fù)載是感性負(fù)載，而永磁調(diào)速器為機(jī)械式調(diào)速裝置，與電性能無關(guān)，因而，調(diào)速過程不會(huì)造成電流諧波，其功率因素取決于電機(jī)本身，這種功率因素問題僅利用配電系統(tǒng)中的電容補(bǔ)償柜就可以補(bǔ)償，不增加額外的成本。

電子產(chǎn)品或多或少都會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，通常變頻器的電磁干擾比較嚴(yán)重，在電磁兼容環(huán)境要求高的地方，為此需要巨大投資進(jìn)行電磁兼容治理。永磁調(diào)速器不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。

電機(jī)不會(huì)過熱，也不需更換和改造電機(jī)

從電機(jī)轉(zhuǎn)速改變的三個(gè)因素:頻率、極對數(shù)和滑差來看，改變?nèi)魏我粋€(gè)要素將導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速改變。

現(xiàn)有的調(diào)速裝置，除永磁調(diào)速和液力調(diào)速技術(shù)外，基本上都是通過改變電機(jī)本身的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。我們知道，電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，因電能消耗，電機(jī)線圈、硅鋼片、機(jī)械摩擦都會(huì)造成電機(jī)發(fā)熱，因此，電機(jī)內(nèi)部都設(shè)計(jì)了風(fēng)葉用以冷卻電機(jī)。采用改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的技術(shù)，包括變頻器、串級調(diào)速、雙饋調(diào)速，在電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)的發(fā)熱都很大，有時(shí)不得不使用外部風(fēng)扇幫助散熱。

永磁調(diào)速器是通過改變電機(jī)與負(fù)載之間的滑差實(shí)現(xiàn)調(diào)速的，也就是說，電機(jī)轉(zhuǎn)速始終維持設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，因此不會(huì)因?yàn)殡姍C(jī)轉(zhuǎn)速下降導(dǎo)致電機(jī)過熱。

變頻器調(diào)速，因?yàn)樽冾l器產(chǎn)生的正弦波實(shí)際是由方波疊加而成，高次諧波很多，電流的趨膚效應(yīng)導(dǎo)致電機(jī)線圈發(fā)熱，影響絕緣強(qiáng)度，應(yīng)該更換絕緣等級更高的電機(jī)，如果不更換，電機(jī)的可靠性將大大下降，甚至造成絕緣擊穿損壞，采用永磁調(diào)速技術(shù)，不會(huì)改變電機(jī)的輸入電壓、電流和頻率，因此不會(huì)要求改造原電機(jī)系統(tǒng)。

降低維護(hù)成本延長系統(tǒng)設(shè)備壽命

電機(jī)系統(tǒng)的故障主要原因是振動(dòng)，振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致軸承、油封等的加速磨損，也會(huì)導(dǎo)致基座、管道接頭、緊固件等松動(dòng)或斷裂或破損，振動(dòng)還會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲。

1.電機(jī)與負(fù)載設(shè)備連接時(shí)，軸不同心或有一定角度誤差;

2.減速機(jī), 皮帶機(jī)運(yùn)行發(fā)生的振動(dòng);

3.機(jī)械設(shè)備的固有頻率的共振等等。

除永磁調(diào)速器外其他的調(diào)速或調(diào)節(jié)裝置，如CST、變頻器、等，因?yàn)椴桓淖冸姍C(jī)與負(fù)載設(shè)備的連接，因此在安裝過程中必須保證其軸的同心度，這種誤差會(huì)直接影響電機(jī)系統(tǒng)的振動(dòng)。

永磁調(diào)速器因?yàn)椴捎脷庀秱鬟f扭矩，電機(jī)與負(fù)載設(shè)備之間沒有剛性連接，且在機(jī)械沖擊過程中具有通過滑差實(shí)現(xiàn)緩沖，因此極大減小了振動(dòng)和噪音。