1.3　磁力耦合傳動裝置的運動特性

磁力耦合傳動裝置的運動特性是指它的穩(wěn)定性、分離性和可靠性。

1.3.1　磁力耦合傳動裝置的穩(wěn)定性

磁力耦合傳動裝置具有良好的穩(wěn)定性。這是由于主、從動磁組件相互間無接觸，不存在剛性連接。當(dāng)主動件或從動件發(fā)生突變或振動時，由于主、從動件間不直接傳遞運動，因此可完全避免振動或突變的傳遞，實現(xiàn)裝置的平穩(wěn)運行。其具體表現(xiàn)為：

（1）機(jī)械特性

磁力耦合傳動裝置做旋轉(zhuǎn)運動時，由于是恒扭矩傳動，正常運動時，主、從動磁組件是同步的，即轉(zhuǎn)速相同（n1=n2）。機(jī)械特性通常由輸出特性來表征，是恒定不變的。

（2）傳動的透穿性

傳動系統(tǒng)的輸入扭矩T1隨其輸出扭矩T2變化而變化的性質(zhì)稱為傳動的透穿性，如果T2變化時T1保持恒定不變，則此傳動系統(tǒng)具有非透穿性，或稱該系統(tǒng)具有不可透穿性。磁力耦合傳動裝置屬恒扭矩傳遞運動，是絕對非透穿系統(tǒng)。

（3）輸出剛度和自動適應(yīng)性

傳動系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)速n2隨輸出扭矩T2變化的程度在技術(shù)上稱為輸出剛度，用K表示：

顯然，輸出剛度K是輸出特性曲線n2-T2在某一工況點處斜率的負(fù)值，一般情況下，它是隨工況點的不同而變化的，K值大，輸出特性硬，K值小，輸出特性軟，如圖1-15所示（圖中C為常數(shù)）。

從圖中曲線可見，當(dāng)扭矩恒定時（T2=C），輸出特性的K=0，具有最硬的輸出特性，而在功率恒定時（曲線為等腰雙曲線，T2n2=C），輸出特性具有可變化的輸出剛度，即在低轉(zhuǎn)速區(qū)具有硬的輸出特性，而在高轉(zhuǎn)速區(qū)具有軟的輸出特性，可見，磁力耦合傳動裝置是一種具有可變化輸出剛度的裝置。

由于某種意外因素的影響，轉(zhuǎn)速調(diào)整，輸出扭矩與載荷自動調(diào)節(jié)達(dá)到適應(yīng)的特性稱為傳動系統(tǒng)的自動適應(yīng)性，具有恒定功率輸出特性的傳動裝置在許多工況下都有著非常理想的自動適應(yīng)性。磁力耦合傳動系統(tǒng)為軟連接方式，具有恒定功率輸出特性，是較為理想的傳動裝置。

（4）允許輸出特性

對輸出轉(zhuǎn)速n2進(jìn)行調(diào)節(jié)時所能輸出的最大功率Pmax與轉(zhuǎn)速n2的關(guān)系稱為允許輸出特性。一般常見的允許輸出特性有恒扭矩型和恒功率型兩類。

傳動系統(tǒng)輸出特性與允許輸出特性的差別在于：

①在輸出特性中n2的變化是由于載荷的扭矩T2的變化而引起的，在允許的輸出特性中n2的變化是由于傳動進(jìn)行調(diào)節(jié)所引起的。

②輸出特性中的扭矩T2、功率P2是傳動系統(tǒng)的實際輸出量，其量值取決于載荷大小和工況狀態(tài)；而允許輸出特性中的扭矩T2和功率P2是傳動系統(tǒng)能夠輸出的最大扭矩和最大功率，它取決于傳動系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等物理條件。

（5）磁力耦合傳動裝置的功率（P）與扭矩（T）的特性

當(dāng)磁路設(shè)定以后，因為磁耦合傳動是恒扭矩傳動，其轉(zhuǎn)速是恒定的，所以功率也是設(shè)定的額定值，P=，因為Tn=C，所以P=常數(shù)。其特性曲線如圖1-16所示。

大量的實驗證明：在額定負(fù)載下，磁力耦合傳動裝置的轉(zhuǎn)速n增加，功率P增大，這時傳遞扭矩T按規(guī)律也相應(yīng)增大，但增大幅度小，當(dāng)傳遞扭矩T增大到最大扭矩時，磁力耦合傳動裝置滑脫。這個實驗證明了磁力耦合傳動裝置在傳遞扭矩的過程中具有恒定最大傳遞扭矩的性能。

因為最大傳遞扭矩恒定，所以對磁力耦合傳動裝置來說，最大傳動功率與轉(zhuǎn)速成正比。在傳動功率額定的情況下進(jìn)行傳動，轉(zhuǎn)速越高，所需扭矩越小，因此，傳動裝置體積小，其穩(wěn)定性也大為提高。

綜上所述，當(dāng)受到外界擾動時，磁力耦合傳動裝置具備了可以自動恢復(fù)到原來運行狀態(tài)的能力，是一種穩(wěn)定性較好的裝置。

1.3.2　磁力耦合傳動裝置的分離性

前面闡述了磁力耦合傳動裝置的多種運動形式，無論是同步運動，還是異步運動，都具有一個共同特點即運動的分離性。

磁力耦合傳動裝置的主動磁組件和從動磁組件之間是無接觸的軟連接。這種絕對分離、完全依賴耦合磁場的作用來傳遞力和力矩的軟連接裝置，當(dāng)與其他裝置相配合時，可根據(jù)不同的傳動要求完成各自的運動軌跡，非常靈活自如而且多樣化。

由于磁力耦合傳動裝置的分離性特點，使得主、從動磁組件之間可用隔離套將其分隔在兩個完全不同的體系中，同時隔離套無疑起到全密封的作用，僅這一特性就使得工業(yè)傳動控制的許多動密封場合可直接用磁力耦合傳動裝置進(jìn)行改造后變?yōu)殪o密封。而且，由其分離性特點造就的多種復(fù)合運動形式，還使得現(xiàn)代工業(yè)中大量復(fù)雜的機(jī)械傳動裝置得到簡化并且便于控制及維修。

1.3.3　磁力耦合傳動裝置運動的可靠性

為了驗證磁力耦合傳動裝置運動的可靠性，對其進(jìn)行包括不同磁極數(shù)、永磁體不同排列方式、各種運動形式、不同外形尺寸以及傳遞不同扭矩等多種類型的磁力耦合傳動裝置的大量實驗是十分必要的，其內(nèi)容包括：

①扭矩、轉(zhuǎn)角差的測量；

②大磁隙磁力耦合傳動裝置的扭矩測試；

③磁控制閥的運動參數(shù)及測試，并對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性分析；

④啟動過程的隨機(jī)測試；

⑤多種載荷運動狀態(tài)的性能試驗；

⑥多種載荷超載狀態(tài)的試驗；

⑦脫耦條件的分析；

⑧轉(zhuǎn)速、扭矩及功率的測試與分析；

⑨振動、噪聲及溫度等的影響；

⑩磁渦流對運動可靠性的影響試驗等。

經(jīng)過上述大量的可靠性試驗及研究，結(jié)果表明磁力耦合傳動裝置與其他傳動裝置相比，更顯出其高可靠性的優(yōu)點，因而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域及較為復(fù)雜的傳動系統(tǒng)中，以滿足各種可靠性要求很高的運動系統(tǒng)的需要。