磁粉离合器/制动器原理及应用

磁粉离合器是由传动单元(输入轴)和从动单元(输出轴)合并而成。在两组单元之间的空间，填有粒状的磁粉（休积大约40微米）。当磁性线圈
不导电时，转矩不会从传动轴传于从动轴，但如将线圈电磁通电，就由于磁力的作用而吸引磁粉产生硬化现象，在连继滑动之间会把转矩传达。
HELISTAR磁粉离合器/制动器特性
（1）高精度的转矩控制
转矩的控制范围非常广，而且控制精度高，传达转矩和激磁电流成正确的比例，可实现高精度的控制。
（2）优越的耐久性、寿命长
采用耐热、耐磨耗、耐氧化 、耐蚀性超强的超合金磁粉，寿命长。
（3）稳定性超群的定转矩特性
磁粉的磁气特性佳，而且粉粒相互之间的结合力安定，滑动转矩非常稳定，与相对回转数没有关系能持久保持恒定的转矩。
（4）连续滑动运转使用
散热效果优良而且采用热变形均一的冷却构造，加上磁粉的高耐热性，容许连结与制动功率及滑动功率大，能够圆滑的滑动运转，不会
引起震动。
（5）连结圆滑，无冲击
连结时的冲击极小，能够无冲击的圆滑启动、停止。而且阻力转矩极小，不会引起无用的发热量。
（6）适合高频运转
应答敏捷快速及特别的散热构造，适合高频度运转使用。
（7）轻量、免保养、寿命长
型式简洁轻量化，使用耐高温之线圈及特殊油脂轴承，并针对易生磨耗的电枢施以耐磨特殊处理，延长使用寿命。
用途
1、缓冲起动，停止用：利用连结时的圆滑特性及定转矩特性之缓冲效果，即加速度稳定及不发生冲击的尖峰转矩。
2、连续滑动、张力控制用
3、转矩限制器用
4、高速应答用
5、动力吸收用
6、定位停止用
7、模拟负载用
应用范围
印刷机械、纸工机械、制袋机械、造纸机械、电线电缆机械、卷线机械、线材机械、捆包包袋机械、纺织机械、织维机械、木工机械、试验设
备、模拟负荷用、各种机械的精密性张力控制用、一般工业用装置、其他一般产业机械。
型号选定
兹举出电磁磁粉离合/制动器的应用范围，以便在各种使用条件下，做更有效的使用，并选定最适当的机种，形式大小，以发挥最大效益。
代号说明
T ：离合制动器轴的转矩 ……………………………………………………… ( kgfm )
Tc ：离合器制动器轴的设定转矩 ……………………………………………… ( kgfm )
Ti ：负荷转矩 ……………………………………………………………………… ( kgfm )
GD2 ：飞轮效果 ……………………………………………………………………… ( kgfm2 )
n ：离合/制动器轴的回转数 ……………………………………………………… ( rpm )
ni ：离合/制动器轴的相对回转数 ………………………………………………… ( rpm )
N ：连结频率 ……………………………………………………… ( time/min)
P ：马达容量 ……………………………………………………… ( kw )
Ps ：滑动功率 ……………………………………………………… ( w )
E ：连结功率或制动功率 …………………………………………… ( kgfm/min )
Es ：滑动时的功率 …………………………………………………… ( kgfm/min )
ro ：滑动时间 ……………………………………………………………………… ( sec )
rc ：连结时间或制动时间 ……………………………………………………… ( sec )
B ：安全系数
No ：离合器入力轴的回转数 ……………………………………………………… ( rpm )
Ns ：离合器出入轴的回转数 ……………………………………………………… ( rpm )
t ：实质上所需之连结时间或制动时间 ……………………………………… ( sec )
1、连结装置ON/OFF的使用
（1）离合器/制动器容量的选定
选择适当的马达时，应依离合器/制动器轴的传动转矩来选定适当大小。且依调整激磁电流在3-100%的范围内能调整使用所要离合器（制动
器）的转矩。
T = 973×P × B (kgfm) ……………………………………………………… ( 1 )
--------------------------------------------------------------------------------
n
根据负荷条件及用途，负荷转矩必须乘以1.5-3倍安全系数，才是适用的规格。
（2）功率
以机械启动，停止方式使用时，增减连结频率，必须检讨连结功率或制动功率。
（连结/制动功率）
E = GD2×ni × Tc ×N …………………………………………………… ( 2 )
--------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------
7150 Tc±Ti
( + ) 减速连结( 停止时 ) ( - ) 增速连结 ( 启动时 )
2、使用缓冲控制用
●缓冲启动
（1）算出离合器回速时的转矩
Tc = GD2×ni + Ti (kgfm) ………………………………………………………… ( 3 )
--------------------------------------------------------------------------------
375×t
（2）离合器的转矩
离合器的转矩容量依需要传达转矩（1）式设定，依（3）式算出加速时所需转矩，但需确认该形式大小的转矩是否在控制范围内才能确认
（3）连结功率（E） ………………………………………………………… 依( 2 )式
●缓冲制动
（1）算出制动器的制动转矩
Tc = GD2×ni - Ti (kgfm) ……………………………………………………… ( 4 )
--------------------------------------------------------------------------------
3752×ni
（2）制动器的转矩
制动器的转矩容量，通常设定为运转时所需要的转矩，依（1）式，从（4）式算出制动时所需转矩，但需确认该形式大小的转
矩是否在控制范围内才能确认。
（3）制动功率（E） ………………………………………………………… 依( 2 )式
3、在连续滑动状态下使用
在转矩固定且定回转数滑动时
从离合/制动器的滑动转矩求滑动功率，一般以下式算出
Ps = 1.03 × Tc × ni(W) ……………………………………………………… ( 5 )
即以发生滑动转矩Tc，滑动回转数ni，被运转之离合/制动器的滑动功率以P表示。
4、张力控制下使用
必须检讨使用条件的各个主要数据
（1）总轴速度 ： 最大Vmax ，最小Vmin (m/min)
（2）卷取径，卷出径 ： 最大Dmax ，最小Dmin (mm/Ø)
（3）设定张力 ： 最大Fmax ，最小Fmin (kgf)
（4）卷取离合器时 ： 离合器入力轴的回转数No (rpm)
●卷出制动器时
使用电磁磁粉式制动器作卷出张力控制时，必须检讨以下各点：
（1）启动时所需制动器转矩（TB）和回转数（Ns）
TB = Fmax×Dmax × 10-3 (kgfm) ……………………………………………………… ( 6 )
-------------------------------------------------------------------------------
2
Ns = Vmax × 103 (rpm) ……………………………………………………… ( 7 )
--------------------------------------------------------------------------------
π×Dmax
（2）最终时所需制动器转矩（TB）和回转数（NE）
TB = Fmax×Dmin × 10-3 (kgfm) ……………………………………………………… ( 8 )
--------------------------------------------------------------------------------
2
NE = Vmax × 103 (rpm) ……………………………………………………… ( 9 )
--------------------------------------------------------------------------------
π×Dmin
（3）最大回转数(Nmax) Nmax = Vmax × 103 (rpm) ……………………………………………………… ( 10 )
--------------------------------------------------------------------------------
π×Dmin
（4）最小回转速(Nmin) Nmin = Vmin × 103 (rpm) …………………………………………………… ( 11 )
--------------------------------------------------------------------------------
π×Dmax
（5）最小制动转矩(TB min)
TB min = Fmin×Dmin × 10-3 (kgfm) ………………………………………………………… ( 12 )
--------------------------------------------------------------------------------
2
（6）最大制动转矩(TB max)
TB max = Fmax×Dmax × 10-3 (kgfm) ……………………………………………………… ( 13 )
--------------------------------------------------------------------------------
2
（7）最大滑动功率(Pmax)和平均滑动功率(Pave)
Pmax = Pave = 0.164×Fmax×Vmax (W) ……………………………………………………… ( 14 )
● 卷取离合器时
用电磁磁粉式离合器作卷取张力控制时，必须讨以下各点：
（1）启动时所需离合器转矩(Tc)和出力轴的回转数(Ns)
Tc = Fmax×Dmax × 10-3 (kgfm) ……………………………………………………… ( 15 )
-------------------------------------------------------------------------------
2
Ns = Vmax × 103 (rpm) ……………………………………………………… ( 16 )
-------------------------------------------------------------------------------
π×Dmax

（2）最终时所需离合器转矩（Tc）和回转数（NE）

TB = Fmax×Dmax × 10-3 (kgfm) ……………………………………………………… ( 17 )
--------------------------------------------------------------------------------
2
NE = Vmax × 103 (rpm) ……………………………………………………… ( 18 )
--------------------------------------------------------------------------------
π×Dmax
（3）离合器出力轴的最高回转数(Nmax) ………………………………………………… 依(10)式
（4）离合器出力轴的最小回转数(Nmin) ………………………………………………… 依(11)式
（5）最小离合器转矩 (Tc min) ………………………………………………… 依(12)式
但是 TB min → Tc min
（6）最大离合器转矩 (Tc max) ………………………………………………… 依(13)式
但是 TB min → Tc min
（7）最大滑动功率 (Pmax)
Pmax = 0.164×Vmax×Fmax×( No × Dmax -1 ) (W)
--------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------
Nmax Dmin
（8）平均滑动功率(Pave)
Pave = 0.164×V×F×( 2 × No × i+i+1 - 1 ) (W)
--------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------
3 Nmax i+1

V：运转总轴速度(m/min)
F：运转张力(kgf)
i：Dmax/Dmin

5、转矩限制时
利用电磁磁粉式离合器的定转矩特性，为了防止电动机，驱动机构负荷，以防止机械，制品破损，一量超过设定转矩以上时，利用离合器的
滑动，消除超出的转矩。以滑动转矩和离合器的设定转矩相等而成一定值，滑动回转数(Ni)也一定时，滑动功率(Es)如下所示：

Es = 2π ×ni×Tc×ro×N (kgfm/min)

--------------------------------------------------------------------------------

60

● 选定上的注意事项
在各种使用情形，都需在容许值的范围内使用，请依以上之计算选定最适当的机各及规格。冷却方式请充分考虑使用场所，选定能适应的形
式。随冷却方式的各类，及回转数的不同，容许功率及容许滑动功率而异。
在某些使用条件下，依从转矩面的检讨结果与从容许功率或滑动功率的检讨结果，选定不同的大小，但最终决定时必须选择能满足全部检讨
项目的机种规格。
使用强制通风式，空气冷却式等压缩空气作冷却时，请用空气过滤器除去废气，供给清净的空气。使用风扇型辅助冷却，请加装保护用继电
器或温度开关，风扇损坏时请考虑制动器不动作，并请定期清理风扇及护盖上的附着物。
● 容许轴端荷重
磁粉离合/制动器轴心承受荷重时，请在以下所示的容许值内使用。（含链条、条带等的张力）且入出力轴的容许轴端荷重都相同。

操作注意事项
使用前请注意：
（1）搬运时请勿猛力冲击。
（2）正插入的磁粉，在使用前会向不定位置偏析，驱动侧与被动侧若回转有困难时，可上下倾倒，轻敲轭架外周，即可恢复原状。
（3）请勿长期置于湿气多的地方。
安装时请注意
（1）安装时入出力轴请角敲击。
（2）请将入力轴与驱动轴，出入力与负荷轴相连结，请注意入出力轴不可相反。且入出力轴的连结必须使用弹性连轴器，并须注意连轴器的
同心度与直角度，请在连轴器的误差容许值以内使用。
（3）请注意导线不可接触到回转部份。
（4）安装时安装板支架请勿遮信通气窗。
（5）空气冷却时，给气压须在规定值以上。
（6）正式运转前或装置移动后，必须作均匀运转才作正式操作。如此可产生平滑安定之转矩，均匀运转方式如下：
在无激磁状态下，驱动侧尽可能高速（1800rpm以下）回转约1分钟后，设定激磁电流在额定的1/4-1/5，一方面回转驱动侧，一方面5秒
间开，10秒间关，间竭激磁约20次。
（7）连续滑动运转时，请注意离合/制动器的表面温度限制，轭架外周之表面最高温度，自然冷却型勿超过°C，轴流扇及强制空冷型请勿超
过70°C以上，一旦温升超过界限温度，将降低离合/制动器使用的耐久性。
保养检查
（1）磁粉弄湿了会影响性能，所以请注意水及油份不可进入离合/制动器内部。尤其是齿轮箱请用油封完全封住油份。
（2）离合器或制动器由于长时间使用，而使转矩降低，像这种情形更换磁粉即可恢复性能，欲更换磁粉请与本公司联络。
（3）使用中若发生：a. 回转重
b. 每回转转矩变动
c. 发生噪音等异状
请检查轴承，若确定已损坏，请更新离合器/制动器或送厂维修。
立轴使用注意事项
电磁磁粉离合器/制动器性能设计上为水平轴安装状态，若万不得已安装标准型式于垂直轴（立轴）使用时，性能当然各型录记载数值不同。
若转矩大约为额定转矩的50%，使用转速在100-750rpm，容许滑动工率为型录表示值（自然冷却式）的1/2以下范围内的话，可以使用，但是
在运转开始时，为了转矩的安定化，必须连续ON/OFF约200次，且开始作预备运转后，必须继续供应额定电流20%以上的保持电流，磁粉的分
布才能保持原状，且入力轴请务必装在上侧。帮当立轴使用时，请与本公司洽谈。