邵玉峰 余竹艳

一、筒式和盘式两种结构对比分析

1.概述

盘式及筒式的永磁偶合器虽然都是永磁传动产品。但这两种产品在应用时间、结构、安全性、散热原理和散热效果是完全不同的。本文就筒式和盘式两种结构的永磁偶合器进行了一个全面的对比分析。

2.应用时间和专利上不同

盘式永磁偶合器是目前永磁偶合产品最广泛、最早采用的结构形式。盘式结构永磁偶合器从发明到应用，经历了各行业各种实践的运用，其运行的安全可靠性，散热性能已经得到用户普遍的认同。

筒式结构的永磁偶合器，是为了避开盘式结构的专利另辟蹊径的一种结构。从理论论证到产品生产时间短，其运行安全可靠性还没有得到充分的时间和实践验证。

3.节能型永磁偶合器对比

3.1结构对比

盘式结构的作用力为轴向，并且轴向为对称结构，不会给外接设备外力;而筒式结构作用力为径向，但是由于内外筒体直径不一样大，径向不对称，所以运行时存在径向力，会造成筒体变形。高速运行存在安全隐患。

3.2安全性

筒式结构在调节的过程中会漏磁，盘式结构永远封闭在30mm的钢板内不会漏磁，如下图。

3.3散热效果不同

盘式和筒式的散热存在巨大的差异，可参考下图。

盘式结构类似离心风机，在导体钢盘旋转的过程中，散热片内外形成压差，自然形成压头，从而有效的带走钢盘上的热量。筒式结构由于散热片和筒体旋转的中心没有半径差，无法有效散热，且内部绕风流。

进一步观察现场应用的照片可以发现如下图

盘式可带个离心风罩，自然散热，但是筒式只能做开放式防护罩，利用周围的流动空气来被动散热，如果环境无风，则需要配备强制风扇散热，筒式先天不足。

到大型强制冷却的原理是一样的，只不过将空气介质更换为水或者油，盘式依然可以轻松利用离心力散热（内部空心，充分接触），而筒式只能采用淋浴式散热（浇水式），与导体盘的接触效率极低。

盘式结构的永磁偶合器，导体盘和永磁体在间隙最小时，导体盘几乎不产生热量。只有在导体盘和永磁体拉开到一定间隙时（即滑差产生时），导体盘会有热量产生。由于属于开式的结构形式，外部加装高效散热片，并且设备处高速的运行状态，所以导体盘产生的热量不易传递给永磁体。并且导体盘和永磁体拉开的间隙更有利于设备的散热。

筒式结构的永磁偶合器在调速过程中，导磁筒和永磁筒的间隙没有改变，并且属于闭式的结构形式，所以运行时导磁筒产生的热量更容易传递给永磁筒，从而威胁到永磁筒内的磁钢的使用寿命。所以盘式结构比筒式结构的磁力调速器更利于散热，从而提高了设备整体的可靠性、安全性。

安徽顾桥电厂1套机组配置的互为备用的二台280kW闭式泵，分别采用盘式和筒式结构，筒式结构导体运行温度达到240℃，盘式结构导体运行温度为65℃。

这个是目前市场上没有筒式大功率业绩的主要原因。

3.4调速性能对比

从多年的运行案例来说，盘式结构由于可以采用多种材料的导体材质，所以其调速特性曲线（T-N）平稳，调速稳定。

筒式结构由于其散热性能较差，导体和卷筒式钢盘结构特点，会采用铜结构作为导体材质，非常单一，尤其大功率在调速的在50～80%的区间段无法稳定，例如某800kW水泵的压头为5kg，筒式结构很难调节到4Kg，会在3.5～4.5之间直接跳过，无法实现4kg的恒压控制。

4.扭矩限制型永磁偶合器对比

4.1结构对比

可以看到盘式结构在扭矩限制型上结构完全不同于节能型永磁偶合器，而筒式依然采用的是同样的结构。

4.2堵转保护功能

沃弗永磁偶合器傳递负载，当负载堵转时，会产生轴向力，由于处于内部的2块磁盘是轴向可滑动的结构，所以会自动弹开保护电机、负载、轴承、轴、联轴器和永磁偶合器，让系统不会崩溃，系统故障恢复时又可自动复位。

从筒式永磁偶合器的原理图来看，其归属于筒式结构的永磁偶合器。在传递扭矩时会产生径向力，而径向主动盘和从动盘的位置是相对固定的，所以肯定不具备弹开功能。

所以筒式偶合器只能外加测温、负载测速等装置来保护电机和负载，但这种保护有延迟，同时受制于检测装置的可靠性等限制，无法及时保护到系统就会产生很大的事故，而盘式结构是自发的，内在的且断开电机和负载的保护方式，类似液力耦合器的过载卸油状态（其实盘式永磁偶合器更先进，更环保），简单可靠并且有效。

4.3安装要求及使用寿命上不同

盘式结构的永磁偶合器的安装允差比较大，轴对中小于3mm，角度3～5度即可。

筒形永磁偶合器的允差较小，对安装精度相对要求很高，轴心允差0.5mm ，角度0度，内外套筒安装必须准直，一旦发生偏差（无论是安装引起的，还是运行磨损造成的），则会发生扫膛现象（与电机的转子、定子发生摩擦故障类似），造成永磁体迅速发热，超过永久磁铁的居里温度点，则导致磁钢失磁，造成设备报废，筒形结构的永磁偶合器，能否保证长时间设计寿命，还需要更多的实践和理论论证。

4.4筒式结构磁铁的防甩出的安全设置与磁铁和导体盘距离是矛盾的。

永磁偶合器磁铁的设置需要考虑的2个问题是：1、磁铁不能被甩出，需要将磁铁外面的防护厚度做厚（注意一定非隔磁材料，一般是铝材），2、磁铁同导体盘的距离要足够近（切割磁场），否则设备就会牺牲性能。盘式结构保护是径向，作用力是轴向没有矛盾，但筒式结构磁铁的保护和作用力都是径向，这也是筒式结构无法做大功率设备的原因之一。

盘式永磁偶合器产品的应用，通过在电厂、水泥厂、钢厂﹑煤矿等恶劣环境下的运行，产品在研发、设计、制造中都积累了较丰富的经验。

5.小结

综上，盘式及筒式的永磁偶合器的结构是完全不同的，所以产生的效果也是不尽相同的。盘式结构更加安全可靠。筒式结构受结构限制先天就有很多的缺陷无法解决。

盘式结构拥有大量的大功率业绩，而筒式结构几乎没有。

（作者单位：安徽沃弗电力科技有限公司）