永磁调速器(PMD )的工作原理及特点
2022 年永磁耦合与调速驱动器从美国引进我国，在美国已大量应用于冶金、石化、采矿、发电、水泥、 纸浆、海运、军舰等行业，国内现在应用案例主要有浙江嘉兴电厂，山东海化自备热电厂, 华电东华电厂, 华能南京电厂, 中石化北京燕山石化, 枣庄煤业集团蒋庄煤矿等大型企业集团。 永磁磁力驱动技术首先由美国 MagnaDrive 公司在 1999 年获得了突破性的发展。 该驱动方式与传统的 同步式永磁磁力驱动技术有很大的区别，其主要的贡献是将永磁驱动技术的应用大大拓宽。它不解决密封 的问题，但是它解决了旋转负载系统的对中、软启动、减震、调速、及过载保护等问题，并且使永磁磁力 驱动的传动效率大大提高，可达到 98.5%。该技术现已在各行各业获得了广泛的应用。该技术将对传统的 传动技术带来了斩新的概念，势必为传动领域带来一场新的革命。 该产品已经通过美国海军最严格的 9-G 抗震试验。同时，该产品在美国获得 17 项专利技术，在全球 共获得专利一百多项 。目前， 由 MagnaDrive 公司和美国西北能效协会组成专门小组对该技术设备进行商业 化推广。由于该技术创新，使人们对节能概念有了全新的认识。
在短短的几年中， MagnaDrive 获得了很大 的发展，现已经渗透到各行各业，在全球已超过 6000 套设备投入运行。
(一) 系统构成与工作原理
永磁磁力耦合调速驱动(PMD混合罐
)是通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输。 该技 术实现了在驱动(电动机)和被驱动(负载)侧没有机械链接。其工作原理是一端希有金属氧化物硼铁钕 永磁体和另一端感应磁场相互作用产生转矩，通过调节永磁体和导体之间的气隙就可以控制传递的转矩， 从而实现负载速度调节。 由下图所示， PMD 主要由导体转子、永磁转子和控制器三部份组成。导体转子固定在电动机轴上，永磁转 子固定在负载转轴上，导体转子和永磁转子之间有间隙(称为气隙)。这样电动机和负载由原来的硬(机 械)链接转变为软(磁)链接，通过调节永磁体和导体之间的气隙就可实现负载轴上的输出转矩变化，从 而实现负载转速变化。空气净化加湿器由上面的分析可以知道，通过调整气隙可以获得可调整的、可控制的、可以重复的 负载转速。
磁勾花网机感应原理是通过磁体和导体之间的相对运动产生。也就是说， PMD 的输出转速始终都比输入转速小，转
速差称为滑差。典型情况下，在电动机满转时， PMD 的滑差在 1% ~ 4%之间。
通过 PMD，输入转矩总是等于输出转矩，因此电动机只需要产生负载所需要的转矩。 PMD 传输能量和控 制速度的能力不受电动机轴和负载轴之间由于安装未对准原于是产生
的小角度或者小偏移的影响。排除了 未对准而产生的震动问题，由于没有机械链接，即使电动机本身引起的震动也不会引起负载震动，使整个 系统的震动问题得到有效降低。
PMD 控制器通过处理各种信号实现对负载调速，包括压力、流量、皮带速度、位移等其它过程控制信 号。 PMD 可以方便地对现有设备进行改造，不需要对现有电动机和供电电源进行任何改动，极少的现金和 安装投入。安装 PMD 以后，对整个系统不产生电磁干扰。在大多数情况下，关闭或者拆除现有的过程控制 硬件设备。负载将在最优化的速度运行，增加能源效率，减少运行和维护成本。
永磁磁力耦合调速的特点
1. 总成本最低。
2. 维护工作量小，几乎为免维护产品，维护费用极低。
3. 容忍较大的安装对中误差。大大简化了安装调试过程。
4. 过载保护功能。提高了整个机电驱动系统的可靠性，彻底消除了系统因过载而导致的伤害现象。 5. 带缓冲的软启动/软制动(刹车)。
6. 节能效果显着。 节电率达到 25%--66%。
7. 使用寿命长，设计寿命 30 年。美国海军品质。
8. 过程控制精确高。
9. 减震效果好。
10. 结构简单，适应各种恶劣环境。对环境友好，不产生污染物，不产生谐波。
11. 体积小，安装方便，可方便地对现有系统进行改造或者用在新建系统。
12. 应用现场多，已成功应用 6000 套。
(二) 永磁调速器之卓越特点
毛巾挂件I. 可控过程启动
对于大型带式输送机， 其对驱动系统的要求主要体现在启动、 制动过程中能最大限度的降低系统的惯 性力，并能实现过载保护和负载平衡，将带式输送机的加速、停车和运行时的胶带张力减到最小。永磁磁 力耦合调速驱动(PMD)的性能彻底满足这些要求，使大型带式输送机的性能达到最好。而由传统的电动机、 减速器所组成的驱动装置在启动和停车过程之中输送带的带速随着电动机的转速变化而快速变化，加剧了 输送机本身的振动，增大了系统的惯性力，特殊是在输送带满载情况下启动更为艰难，因此传统的驱动系 统已经不能满足长距离、大运量的大型带式输送机需求
一条皮带可以由一台电动机及一套 PMD 驱动，也可以由多台电动机及多套 PMD 驱动。驱动电动机在皮带机 启动之前空载启动， 此时 PMD 的输出轴保持不动， 当驱动电动机达到满转速时， 控制系统逐渐减小每台 PMD 的气隙，启动皮带机并逐渐加速到满速度。这使得皮带机在被加速至满速度之前有一个缓慢而均匀的预拉 伸过程。
加速时间可以根据需要在规定范围内进行调整。启动驱动电动机可以按顺序空载启动，所以电动机的 冲击电流非常小。由于驱动电动机可以根据运行负载进行选择而不必根据启动负载选择，所以 PMD 驱动系 统可以选用功率较小的电动机。同样 PMD 也可以象控制皮带机的启动那样控制皮带机的停车，通过延长停 车时间可以降低对胶带的动态冲击力。
当驱动系统中有多台 PMD 时，控制系统可以确保每台驱动机电分担相同的负载。合理的功率平衡可以有效 地延长整个驱动系统各部件的寿命。功率平衡是通过控制每台 PMD 的气隙，并允许一台或者几台 PMD 进行轻 微滑差来实现的，系统中的任何负载的增加都引起 PMD 产生滑差，这样驱动系统的所有部件、轴承和齿轮 等都将在冲击或者过载时受到保护从而延长其使用寿命。
大功率机电系统的启动问题向来是困惑用户的难题， 因为机电系统在启动时， 基本上可以看做是满载发热板 启动，机电在合闸瞬间，启动电流超出额定工作电流的十几倍甚至几十倍，使得变压器、配电设备短期严 重过载，造成电压跌落(“黑电”)甚至启动失败，严重时还可能烧毁机电。机电启动过程短的持续几秒， 长的达到几十秒，机电线圈严重发热，造成机电线圈提前老化，缩短机电使用寿命。
II. 高可靠性
(l) PMD 在启动负载之前驱动机电空载启动，机电达到额定的速度之后，通过控制系统使
每台 PMD 气隙逐 渐缩小来缓慢、平稳地对输送带进行张紧，输送带平稳地加速到全速；使带式输送机在重载工况下可控制 地逐步克服整个系统的惯性而平稳地启动；使输送带的启动非常平滑，速度由零逐渐缓慢上升，加速度为 连续的，实现了无冲击的软启动。
(2) PMD 不仅降低了电动机的启动电流和减小对电动机的热冲击负荷及对电网的影响，从而节约电能并延 长电动机的工作寿命，而且极其有效地减小了启动时传动系统对输送胶带的破坏性张力，消除了输送机启 动时产生的振荡，还能大幅度减轻传动系统本身所受到的启动冲击，延长胶带、托辊等关键部件的使用寿 命，保证了设备的安全可靠运行，有效地降低了设备维修及故障时间成本。
(3) 使用 PMD 时，因机电的选择是基于运动条件而不是启动条件， 于是使机电的功率及尺寸可减小到最小， 也能够减少不必要的设备投资和运行电费。
(自动皂液器4)使用 PMD 系统，可防止输入到带式输送机的功率及力矩超过安全限度，以保证带式输送机过载时不能 运行，从而保护该系统的其他部件；
