永磁传动技术在国内外的发展状况

点击量：2779   日期：2019-06-03

      早在20 世纪30 年代，就开始有专家、学者提出永磁传动技术。1943 年，基于铝镍钻永磁体，英国人Charles Howard 和Geoffrey Howard 研制出了第一台由磁力驱动的泵[5]，并获得利用磁力进行驱动的专利，从此他们便开始对永磁传动及应用技术进行不断探索。数年后，经他们研制的磁力产品应用到工业生产中。此后的30 年间，因为使用范围的局限性，加上价格较高，对于在有毒工质的传输应用中，磁力驱动泵的应用受到很大的限制。持续到1969 年，贝格尔研制出了第一代稀土永磁材料，即稀土钻新型永磁材料，它具有高于铝镍钻三倍以上的磁能积，很快这种材料被应用于永磁传动技术，使得永磁传动技术在机械传动中越来越为普遍。

      1970 年以后，永磁传动技术又得到许多专家、学者的青睐，并对其进行进一步的研究，使得永磁传动技术取得了长足发展，并逐步在工业中得到应用。最值得一提的就是在泵方面，永磁传动技术的应用。1970 年，以磁力为驱动力的离心泵，用的永磁材料主要是铝镍钴和铁氧体。然而，这两种材料具有传动的效率不高、且占用较大的空间、易退磁等缺点，而且生产和维护成本相对较高。因此，致使永磁传动技术没有被广泛应用。70 年代后期，新兴永磁材料――如如钴、铝铁硼等稀土类永磁材料迅快速投入工业生产，对永磁传动技术起到了极大的推动作用。如在传递同样的转矩的时候，钐钴永磁材料明显优于铁氧体永磁材料制成的磁力驱动器。由于钕铁硼永磁材料的磁能积已超过38MGS，以至于永磁传动装置转矩传递的能力提高3-4 倍，最大功率可达400kw。80 年代后，在泵领域，永磁传动技术的应用得到快速发展，使之在众多领域，如石化、医药等方面逐渐成为常用装置。
      日、美、德、英等国最早对由永磁技术传动转速的泵进行开发研究[6]。现如今日本在7.5kw 以下功率相对领先，尤其是塑料泵工艺的质量很好，已在日本国化工行业内普遍使用。德国技术纯熟，已发展至300kw。英国HMD 公司2014 年研制出了两级磁力驱动泵，流量为560m3/h，扬程为500m，输送介质温度高达205℃，功率为350kw。
      80 年代后，国内开始注重产品研究开发，甘肃科学院先后成功试制出稀土钻磁力驱动器和磁力泵的相关产品。在某些方面已的技术水平已经达到国际领先水平。该院开发的新型、组合推拉式、稀土钴磁力驱动器，以及磁力驱动设备已大规模投入生产，在各个工业部门中应用广泛，由其制造的永磁传动器的功率可达到了185kw，流量达150m3/h，扬程达380m。
      在近年来，处于开发状态中的特种工程――永磁传动泵，尤其是小型泵，发展十分迅速。这种泵通过其轴上的外磁部件将原动机的动力传递给其工作轴上的内磁部件，内外磁部件被隔离罩分开，因此工作轴不需要伸出封闭的空间，没有了动密封，从而实现无密封、零泄漏，使得成本降低、制造工艺简化。例如，由英国某公司所开发的高扬程永磁传动泵，其零件材料由聚丙烯或化学性能很好的的聚偏二氟乙烯注塑成型，泵壳耐压1.5Mpa，耐液温150℃。
      我国永磁传动泵的发展趋势首先是开发耐强腐烛永磁传动料衬里，可用聚四氟乙稀等工程塑料、陶瓷复合等材料,来满足我国化工行业的需求。其次，开发并采用太阳能永磁传动泵以得到大功率耐高温高压的永磁传动泵，其耐压能力须达到50MPa，介质温度须达到50℃，电机功率须达到300kw。此外还须将开发以永磁电机驱动的永磁传动泵的应用列入计划。
      随着永磁传动技术的进一步研究、开发和应用，永磁传动技术的应用领域有了新的发展。永磁传动技术在反应搅拌釜、高速机床、真空设备、液压传动、阀门传动、以及检测机构，仪器仪表等方面，目前已经得到了更加广泛的应用。在我国，目前广泛应用的传统的机械密封方法，在国外已逐渐被永磁传动技术取代。由于转动的软磁体圆盘，与同样在转动中的永磁体圆盘发生相对运动，从而产生涡流，并得到感应磁场，永磁体的磁场与感应磁场相互作用，产生传动力，过程中没有接触。
      在此技术的基础上，不久之后，一种气隙大小固定的永磁磁力耦合器被科学家们成功研制出来。它的问世使得处理腐烛、有毒气体、易燃易爆、或液体等特殊环境的工作难度大大降低。因此得到了广泛的应用。在应用中，永磁磁力耦合器效果良好，适应了各种各样恶劣的环境。同时这些产品存在一些问题：如速度大小不能调节，只能驱动负载；启动电流偏大，对设备有损害等。