1.4　磁力耦合傳動技術的發展歷史和現狀

磁力耦合傳動技術早在20世紀30年代就已經被人們所提出，但是由于當時對這一技術尚缺乏足夠的認識，而且也受到永磁材料發展局限性的制約，因此，在這一時期內雖然對這一技術進行過很多的實驗研究，但終未取得較大的進展。20世紀50年代，一些科學技術工作者又開始對這一技術重新進行探討、研究和研制，雖有一些進步，但由于條件的限制，其結果基本與以往一樣。20世紀70年代起，隨著現代工業的進步和發展，工業生產日益重視對新技術的需求和對環境的保護，西方發達國家還相繼制定了嚴格的環境保護和產品可靠性等法規，促進了新技術、新產品的開發和利用。磁力耦合傳動技術在這一時期又被一些科技工作者所重視和關注，從而引起了進一步的深入研究，有了很大的發展并在工業中逐步應用，磁力耦合傳動技術在泵上的應用就是顯著的一例。隨著工業的發展，對工業用泵軸封的泄漏問題提出了苛刻的要求，由于各種工業用泵所存在的最薄弱的環節就是軸封的泄漏，即使是機械密封也始終有3～8mL/h的泄漏量，這對一個大型化工業生產廠家而言，數千臺運轉的工業泵的總泄漏量問題是十分嚴重的。因此，開發無泄漏全密封的各種設備就成為工業界的重要課題，磁力耦合傳動離心泵的開發和研究就成為當時發展此項技術的一個重要課題。20世紀70年代，磁力耦合傳動離心泵主要采用鐵氧體永磁材料和鋁鎳鈷永磁材料，這些材料不但存在易退磁、占用空間大、傳動效率低等缺點，而且造價和維修費用較高，在應用上受到了限制。20世紀70年代后期，隨著稀土永磁材料，如稀土鈷和釹鐵硼類等新興永磁材料的發展和應用，磁力耦合傳動技術有了迅速的發展和極大的提高，如采用釤鈷永磁材料制成的磁力耦合傳動器，在傳遞相同扭矩時與采用鐵氧體永磁材料制成的磁力耦合傳動器相比，其質量差距很大。釹鐵硼永磁體的磁能積已達到38MGs·Oe（1Gs=10-4T，1Oe=79.5775A/m）以上，可使磁力耦合傳動器傳遞扭矩（功率）的能力提高3～4倍，傳遞的最大功率可達400kW。另外，由于碳化硅（陶瓷）滑動軸承等材料的應用，磁力耦合傳動泵的使用壽命得到大幅度提高。由于技術上的一系列突破和設計與工藝等方面的改進，磁力耦合傳動泵的可靠性和經濟性均有較大的提高。因此，進入20世紀80年代后，磁力耦合傳動技術在泵工業上的應用迅速發展，磁力耦合傳動泵已經成為石油、化工、制藥等許多領域中的常用設備。

英、德、日、美、意等國對磁力耦合傳動泵的研究和開發較早，目前生產磁力耦合傳動泵的廠商有英國的HMD無密封泵公司、Seal loss無密封泵公司，德國的Dicker泵公司及Klaus、Kcacs泵公司，美國的Dresser泵公司，日本的三和特殊制鋼株式會社等。這些外國公司生產的磁力耦合傳動泵，總體結構設計大同小異，絕大部分采用定軸式和動軸式兩種結構。目前，從配套功率上看，應用在工業生產上的產品多在30kW以下，其中2.2～7.5kW的磁力耦合傳動泵用量最多，采用的磁性材料多為一般性稀土永磁材料。

當今國際上磁力耦合傳動泵發展最快的是德、英、日、美等國家。日本主要在7.5kW以下功率領先，特別是其塑料泵，工藝、質量都很好，已在日本國內化工行業普遍使用。德國已發展到300kW。英國HDM公司近年研制的兩級磁力耦合傳動泵，其流量為560m3/h、揚程為500m、輸送介質溫度達205℃、功率達350kW。

我國較早開展磁力耦合傳動泵研制的甘肅省科學院磁性器件研究所，已經先后成功試制了稀土鈷磁力耦合傳動器和磁力耦合傳動泵的系列產品，其技術水平在某些方面已達到國際先進水平。該所開發的新型組合拉推式稀土鈷磁力耦合傳動器和磁力耦合傳動設備已經大批量生產，在許多工業領域中得到了廣泛的應用，所生產的磁力耦合傳動泵的功率已達到185kW、流量為150m3/h、揚程達380m。

目前，除甘肅省科學院磁性器件研究所外，國內一些泵生產企業也都在進行磁力耦合傳動泵的試生產和工業應用，主要產品為小功率泵，多用于中小型化肥、化工等工業部門中。

從國內外磁力耦合傳動泵的發展情況看，目前的發展趨勢是由小功率向大功率發展，在使用的技術要求以及產品的結構設計、內在質量、工藝性能等方面也越來越高。一些資料分析表明，磁力耦合傳動泵應用的覆蓋面將會越來越寬，較之常規的工業用機械泵，必將在泵業發展史上起到重要的作用。

近年來正在開發的特種工程用塑料磁力耦合傳動泵，特別是小型泵，發展十分迅速。這種泵型不但成本低而且制造工藝比較簡單。隨著高強度、耐磨和耐高溫的納米材料的問世及納米磁性材料研制的成功，磁力耦合傳動泵的應用領域更加寬廣，在化工、制冷、汽車用泵、加熱循環系統、飲料業和日常生活用泵等領域中必將得到進一步的應用，發展前景十分可觀。例如：英國Topton泵公司開發的高揚程磁力耦合傳動泵，其零件采用聚丙烯或耐化學性能的聚偏二氟乙烯（PVDE）注塑成型，泵殼耐壓1.5MPa、耐液溫150℃；德國的Richter公司、日本的巖木公司等開發的普通泵、旋渦泵、多級泵及其泵殼和葉輪均采用聚四氟乙烯，軸承采用高密度和高純度氧化鋁陶瓷制造；我國開發生產的磁力耦合傳動離心泵軸承采用三氧化二鋁陶瓷制造，葉輪、泵殼、隔離套均采用四氟乙烯（F4）、六氟丙烯（F6）共聚物制造。目前氮化硅、碳化硅、氧化鋯等陶瓷軸承也已投入實用。

為輸送高溫液體，進一步開發高溫大流量磁力耦合傳動泵是十分必要的。英國HMD泵公司在歐洲化工展覽會上展出符合API610第七版的新型超級（雙支承、雙渦殼）磁力耦合傳動泵樣機，其設計揚程為500m、流量為560m3/h、電動機功率為350kW。軸承為a-SIC，耐溫為205℃。

現階段，我國磁力耦合傳動泵的發展趨勢除了應當大力開發耐強腐蝕性介質的磁力耦合傳動塑料襯里泵，采用聚四氟乙烯等工程塑料、陶瓷復合等材料，以滿足我國化工等行業的需求外，還應當開發并采用以太陽能為能源的磁力耦合傳動泵以及開發大功率、耐高溫、耐高壓的磁力耦合傳動泵，其耐壓能力應達到50MPa，介質溫度應達到500℃，電動機功率應達到300kW。此外，開發以永磁電動機驅動的磁力耦合傳動泵也應提上日程。

隨著磁力耦合傳動技術的研究、開發和應用，其應用領域進一步拓寬，反應攪拌釜、真空設備、高速機床、閥門傳動機構、液壓傳動機構、儀器儀表、檢測機構等設備和裝置已經得到了廣泛的應用。

目前，人們已經對磁力耦合傳動技術產生了比較新的認識，設計與技術均較為成熟，工藝、生產較為完善，磁力耦合傳動技術的應用也有了很大發展，這為磁力耦合傳動技術的深層次研究與發展奠定了較好的基礎。