3.2　磁力耦合傳動器磁路的配置方式

磁力耦合傳動器磁路的選擇配置方式及最佳磁路形式的研究設(shè)計與永磁材料的發(fā)展密切相關(guān)。在第二、第三代永磁材料沒有問世之前，人們采用的磁路配置方式如圖3-1所示。這種單行間隙分散式的磁路形式所存在的主要缺點是體積大、產(chǎn)生的磁力或磁扭矩小且易于退磁，不適合于工業(yè)應(yīng)用。因此，這種磁路配置方式隨著磁性材料的發(fā)展，目前已基本不予采用。

隨著第二、第三代永磁材料研制成功，由于這些材料磁極間磁化強(qiáng)度的相互干擾已大為減小，因而出現(xiàn)了如圖3-2所示的單行緊密排列的磁路配置方式。這種形式雖然增強(qiáng)了磁場強(qiáng)度，提高了傳遞扭矩的能力，但是由于磁極間的交替排列容易產(chǎn)生磁力線在同一轉(zhuǎn)子上形成回路的現(xiàn)象而造成部分磁通的浪費。為了克服這種缺點并避免單塊永磁材料在寬度上的增大，又出現(xiàn)了如圖3-3所示的單行聚磁排列的磁路配置方式。如果磁力耦合傳動器在軸向長度允許的條件下，還可以采用如圖3-4所示的多行聚磁排列的形式和圖3-5所示的多行緊密排列的形式。后兩種形式不但可以進(jìn)一步提高磁力耦合傳動器的扭矩而且也有利于磁力耦合傳動器直徑的減小，從而可減少能量的耗損。

為了避免相鄰異性磁極間的磁通形成回路而造成部分磁通失效，也可采用如圖3-6所示的漸變式磁路配置方式，由于這種磁路可以使內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子間磁場強(qiáng)度大大提高，因而更有利于磁力耦合傳動性能的發(fā)揮。

為了減少因磁路邊緣效應(yīng)而浪費的部分磁通也可以按圖3-7所示，在磁極兩端分別加一個較薄的磁極來布置磁路。

磁力耦合傳動器中磁極數(shù)目的多少與轉(zhuǎn)子徑向尺寸的大小及單個磁極尺寸等相關(guān)因素有關(guān)。一般來說，磁極數(shù)目的多少會影響磁極耦合場強(qiáng)及磁扭矩的高低，磁扭矩通常有一個最佳值，這就是磁路設(shè)計中參數(shù)選擇的一個重要議題，而且會隨著傳遞功率的變化而變化。磁極既可排成單排，也可排成數(shù)排，如圖3-1～圖3-5所示。但是隨著磁極排數(shù)的增加，其扭矩并非呈線性增加，圖3-8所示為磁極數(shù)目與傳遞功率的關(guān)系曲線，可供參考。設(shè)計經(jīng)驗表明：磁極按偶數(shù)配置，除大磁間隙、大功率、高轉(zhuǎn)速等一些特殊設(shè)計的情況外，其選擇磁極配對的數(shù)目通常在8～30極之間較為適宜，因為在這一范圍內(nèi)傳遞的扭矩較大。此外，增大磁轉(zhuǎn)子的徑向尺寸，加大旋轉(zhuǎn)半徑或增加內(nèi)、外磁體相互作用的總面積，在一定程度上均可提高磁力耦合傳動器的傳遞扭矩。至于內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子之間的有效工作氣隙尺寸由于受到傳動器整體結(jié)構(gòu)的影響，應(yīng)綜合加以考慮，就總體而言，縮小工作氣隙尺寸有利于傳遞扭矩的提高，但是，過小的氣隙必將會受到使用條件的制約或給加工制造和安裝帶來困難。因此，除一些特殊要求的磁隙外，通常選定工作氣隙值時分兩種情況考慮：作為動力傳遞的磁力耦合傳動器時，其單邊有效工作氣隙選值范圍一般在0.75～2.5mm為宜；作為動力密封傳遞的磁力耦合傳動密封器時，其單邊有效工作氣隙選值范圍一般在1.5～7.5mm為宜。