永磁调速是一种新型节能环保的传动装置，因其具有结构简单、非接触式传动、对中性要求低、可以应用到各种复杂的环境等优点，广泛应用于石油、化工、电力等行业。本文将对永磁传动的基本原理和其典型结构进行介绍。
0、引言
首先采用磁力驱动泵技术的是英国人Charls和Geoffrey Howard在1940年提出，用于解决危险介质输送过程中的泄漏问题[1]。随后在HMD公司在1962年推出用于密封传动的异步永磁传动泵[2]。后期一段时间时间永磁传动技术受限于永磁材料的发展，直至在20世纪80年代由日本住友特殊金属公司研制无钴新型钕─铁─硼高性能永磁材料推动了永磁传动的发展 [3]。在1995 年，美国 MagnaForce 公司使用高性能的永磁材料第一次成功研制出永磁联轴器和永磁调速器两款产品，使用的过程中具有良好的节能效果 [4]。变频调速器在企业的生产过程中，占地空间比较大，返修率比较高。在维修过程中，变频调速器中的电子元件比较多，给维修也带来了一定的麻烦，维修周期比较长，延误企业生产时间增加维修成本。而相比较永磁调速器，其结构比较简单，查找维修问题比较简单，这会大大节省企业的维修成本；因其大部分结构均为机械结构，相比较变频调速器更加稳定且可以避免外界的电磁干扰。永磁调速器在启动的过程中，可以实现软启动以及在运转的过程中可以实现过载保护，延长电机的使用寿命。
1 、永磁调速器的原理
永磁调速器将电动机和负载进行非接触式连接实现转矩和转速的传递，导体转子与电机侧连接，在转动的过程中切割永磁体产生的磁感线，在导体盘中产生感应电动势，从而产生涡流，此涡流也会在导体盘周围产生感应磁场。根据楞次定律，感应磁场是阻碍引起感应电流（涡流）的磁通量变化产生与永磁体磁场相反的磁感磁场[5]。导体转子在永磁体产生的磁场中运动获得感应磁场与永磁体所产的磁场产生相互作用使两者之间的引力增大，此时导体转子利用对永磁体的牵引力拉动永磁体，另外一端是永磁体与负载侧相连，实现转矩与转速的传递。导体转子与永磁体之间的距离称为“气隙”，气隙调节机构通过调节“气隙”的大小，来改变导体转子在转动的过程中磁场的强度，气隙越小，导体转子所处的环境中磁感应强度越强，产生的涡电流和感应磁场随着越强，提高两者之间的相互作用力，传递更大的转矩和转速。
2、永磁调速的主要结构
2.1盘式永磁调速器
气隙调节机构、导体转子和永磁体是盘式永磁调速器主要组成部分。气隙调节机构主要是通过调节“气隙”的大小来调节转速和转矩，如图2.1表示其调速的原理。
盘式调速器根据其导体转子与永磁体的位置关系可以分为ABBA、ABAB型，如图2.2a、2.2b分别表示是ABBA型和ABAB型的结构形式。根据其结构形式，可以发现ABBA型属于对称结构，在转动的过程中永磁体对于导体转子的引力是对称的可以消除他们之间的轴向力，减小振动可以允许更大的不对中性；而ABAB型属于不对称结构永磁体对于导体转子的轴向力是同向的，这样会增强永磁传动过程中的振动情况，而且在对中性不好的情况下，振动情况会更加明显，加大对电机的损伤。
2.2筒式调速器
筒式调速器的结构相比较于盘式调速器具有相同的结构都是由导体转子、永磁体和调节结构组成。在形状上有所区别，筒式调速器所有的结构都是圆环形。在调速的过程中也有所不同，筒式调速器通过调节机构将永磁体进行左右移动，减小或者增大与导体转子的偶合面积。如图2.3b所示，在调速的过程中啮合面的大小决定传递的转矩与转速的大小，但是在啮合面比较小的情况下会出现漏磁的现象，对周围的工作环境造成一定的安全隐患。在散热方面，筒式型的散热片分布在同一径向位置无法形成压力差散热能力较弱；盘式型的散热片沿着径向方向分布，能够形成压力差加速空气的流动性，提高导体转子的散热能力。筒式型在安装的过程中要求对中性要求会更高，导体转子与永磁体的偶和面积在轴向方向要求两者的平行度会更高。此外，单位永磁体对应的导体转子的面积比较小，在相同功率下，与盘式永磁调速器相比，需要的磁块会更多，增加制造成本[6]。
2.3屏蔽套式永磁调速器
屏蔽套式永磁调速器和筒式永磁调速器的结构形式比较相似。如图2.4a所示，屏蔽套式永磁调速器是由导体转子、永磁体、磁屏蔽套组成，通过改变屏蔽套磁体套的位置，增大或者减少导体转子与永磁体的偶合面积来进行调速。筒式永磁调速器存在的问题同样发生在屏蔽套式永磁调速器上。与此同时，磁屏蔽套的使用增加调速器的制造成本，以及导体转子与永磁体之间留有一定径向空间供磁屏蔽套进行运动，会增加导体转子与永磁盘之间的距离降低传递效率。
3、结论
通过对比盘式永磁调速器的两种不同结构（ABBA型、ABAB型）、筒式永磁调速器以及屏蔽套式永磁调速器，盘式永磁调速器（ABBA型）具有结构简单、散热能力强、安装与维护更加方便以及对中允许误差较大等优点。在企业的生产过程中，盘式永磁调速器（ABB型）可以提供更高的节能环保性能，有利于提高企业的生产能力。
参考文献：
[1] 袁丹青，何有泉，陈向阳等. 磁力泵的研究现状与发展前景[J]. 磁性材料及器件，2011，042(002)：1-3,8
[2] 王洪群，黄志坚，谢明辉等. 永磁传动技术概述及发展前景[J]. 中国工程机械学报，2016(6).
[3] 祝景汉. 稀土永磁材料及其应用[J]. 电工技术杂志, 1988(01)：13-17.
[4] 刘廷安. 一种全新永磁传动技术[J]. 矿业装备，2014(01)：59-62.
[5] 刘妍.楞次定律的推广应用[J].科技创新与应用，2014(13)：273-274.
[6] 靖长财. 新型筒式和盘式永磁调速器对比分析[J]. 神华科技，2018，16(05)：88-90.
