3.2　磁力耦合传动器磁路的配置方式

磁力耦合传动器磁路的选择配置方式及最佳磁路形式的研究设计与永磁材料的发展密切相关。在第二、第三代永磁材料没有问世之前，人们采用的磁路配置方式如图3-1所示。这种单行间隙分散式的磁路形式所存在的主要缺点是体积大、产生的磁力或磁扭矩小且易于退磁，不适合于工业应用。因此，这种磁路配置方式随着磁性材料的发展，目前已基本不予采用。

图3-1　单行间隙排列的磁路配置的平面展开

随着第二、第三代永磁材料研制成功，由于这些材料磁极间磁化强度的相互干扰已大为减小，因而出现了如图3-2所示的单行紧密排列的磁路配置方式。这种形式虽然增强了磁场强度，提高了传递扭矩的能力，但是由于磁极间的交替排列容易产生磁力线在同一转子上形成回路的现象而造成部分磁通的浪费。为了克服这种缺点并避免单块永磁材料在宽度上的增大，又出现了如图3-3所示的单行聚磁排列的磁路配置方式。如果磁力耦合传动器在轴向长度允许的条件下，还可以采用如图3-4所示的多行聚磁排列的形式和图3-5所示的多行紧密排列的形式。后两种形式不但可以进一步提高磁力耦合传动器的扭矩而且也有利于磁力耦合传动器直径的减小，从而可减少能量的耗损。

图3-2　单行紧密排列的磁路配置的平面展开

图3-3　单行聚磁排列的磁路配置的平面展开

图3-4　多行聚磁排列的磁路配置的平面展开

图3-5　多行紧密排列的磁路配置的平面展开

为了避免相邻异性磁极间的磁通形成回路而造成部分磁通失效，也可采用如图3-6所示的渐变式磁路配置方式，由于这种磁路可以使内外磁转子间磁场强度大大提高，因而更有利于磁力耦合传动性能的发挥。

图3-6　渐变式磁路配置的平面展开

为了减少因磁路边缘效应而浪费的部分磁通也可以按图3-7所示，在磁极两端分别加一个较薄的磁极来布置磁路。

图3-7　减少边缘效应的磁路配置

磁力耦合传动器中磁极数目的多少与转子径向尺寸的大小及单个磁极尺寸等相关因素有关。一般来说，磁极数目的多少会影响磁极耦合场强及磁扭矩的高低，磁扭矩通常有一个最佳值，这就是磁路设计中参数选择的一个重要议题，而且会随着传递功率的变化而变化。磁极既可排成单排，也可排成数排，如图3-1～图3-5所示。但是随着磁极排数的增加，其扭矩并非呈线性增加，图3-8所示为磁极数目与传递功率的关系曲线，可供参考。设计经验表明：磁极按偶数配置，除大磁间隙、大功率、高转速等一些特殊设计的情况外，其选择磁极配对的数目通常在8～30极之间较为适宜，因为在这一范围内传递的扭矩较大。此外，增大磁转子的径向尺寸，加大旋转半径或增加内、外磁体相互作用的总面积，在一定程度上均可提高磁力耦合传动器的传递扭矩。至于内、外磁转子之间的有效工作气隙尺寸由于受到传动器整体结构的影响，应综合加以考虑，就总体而言，缩小工作气隙尺寸有利于传递扭矩的提高，但是，过小的气隙必将会受到使用条件的制约或给加工制造和安装带来困难。因此，除一些特殊要求的磁隙外，通常选定工作气隙值时分两种情况考虑：作为动力传递的磁力耦合传动器时，其单边有效工作气隙选值范围一般在0.75～2.5mm为宜；作为动力密封传递的磁力耦合传动密封器时，其单边有效工作气隙选值范围一般在1.5～7.5mm为宜。

图3-8　磁极数目与传递功率的关系曲线