长期以来，在化工和炼油企业中，许多流程泵、搅拌机和风机都利用电磁离合器来进行气密性密封。严格的有害物质排放规定和相对较低的维护保养费用使得这一密封技术有着很好的发展前景。在寻找更高的效率、在扩展这一密封方式的应用领域时，高精度的离合器铁芯型材逐渐成为人们的首选材料。因此，原材料选择的正确与否在这里起着关键作用。

电磁离合器能够严密地把流程设备中的产品介质与周围环境隔离起来。在密封隔离的同时，旋转的磁场也经缝隙式离合器片传递到了流程泵的轴上。若这些离合器片是由导电的金属材料制成的，则会因旋转的磁场在离合器片中感应形成涡流电流。这些涡流电流最后都转换成热能，当所传递的功率较大、转速较高时，它所带来的损失是不可小视的，可达15%。影响涡流损失的其他因素还有铁芯的厚度和离合器铁芯材料的导电性能。

与效率较低直接关联的是很高的能源消耗，轻轻松松就能超过10kW或者更多。由于涡流电流产生的热能传入，使得位于内部的电磁铁温度会更高；而在轴承处，则要采用更加有力的降温措施；因为标准的电磁铁在温度高于250℃时就会失去磁性。另外，随着温度的提高，轴承的使用寿命也随之降低。同时，由于温度的升高还有可能使得流程介质也被加热到沸点温度以上从而引起系统的压力波动，直至破坏了轴承处的润滑油膜引起失油运行。一般情况下，涡流电流引起的热能可以被流程介质散发出去，但是对于一些使用位置较高的流程泵，例如搅拌机或者通风机中的流程泵，则很难由流程介质把这些热量带走。

涡流损失不仅是一个增加运行成本的重要因素，而且也是一个安全隐患。另外，随着涡流损失带来的温度提高也限制了它在易燃易爆危险场合（Atex）中使用的可能性。

陶瓷材料或塑料材料

为了降低或者避免涡流损失可以采用一些替代方案，例如：利用导电性能很低的材料，如陶瓷或者塑料；或者使用分片的、有缝隙的铁芯（Nova电磁铁），从而明显地降低涡流损失。

在工程陶瓷领域中，优先选用的是氧化锆。由于它极低的导电性，将会避免涡流损失。这种材料有着很好的耐腐蚀性能和温度稳定性，允许使用的温度范围可达300℃。其热膨胀几乎和金属材料相同，与碳化硅材料相比较它的脆性要大一些。尽管如此，在装配时还经常出现铁芯损坏的现象。与金属材料能够承受的16bar压力相比氧化锆材料所能承受的压力较低。

使用塑料材料制造的铁芯同样可以避免涡流损失。限制塑料铁芯使用的重要原因还在于它所能承受的最高压力（达16bar）较低。因此，在塑料铁芯中常常用纤维来提高它的性能，例如碳纤维增强的PEFK聚醚醚酮材料。这样它能够在工作压力40bar，工作温度120℃时仍然有很好的密封性能。塑料铁芯在装配过程中还有一个优点：不怕磕碰，不易破碎。

陶瓷材料或者PEFK聚醚醚酮增强材料的铁芯通常用于高转速和大扭矩的情况下，所传递的扭矩可达400Nm。尤其是在没有流程介质帮助散热时，例如在上置式工作的搅拌机或者通风机中使用时，它们都是不错的铁芯替代材料。

高要求下的选择

若因要求太高，既不能使用陶瓷铁芯也不能使用塑料铁芯时，则Nova结构的电磁铁铁芯是最佳的选择。这种结构的铁芯被分成了两体：内芯承受径向力，利用PTFE聚四氟乙烯材料对一片片铁芯进行电气隔离和密封；外芯带有槽型缝隙，并承受轴向力（图1）。为了避免电动机工作时各个缝隙格栅之间按自振频率震动，在设计时采取了相应的措施。由于采用了这种申请了专利的格栅结构设计，涡流损耗比哈斯特洛合金结构减少了80%（参见图2）。这种特殊结构设计的制造成本比前两种代用材料要高一些。由于采用的是金属材料，因此它的抗压强度很好，可以在标准的工作压力45bar的范围内正常工作；在非标准工况时可在100bar压力的环境中工作。在特殊情况下，甚至可以在高达1000bar的压力环境中使用。用户特殊要求的、适合于在危险场合中使用的结构设计、使用传感器监控的特殊设计也都可以实现。在陶瓷材料或者塑料材料的铁芯解决方案中则不易实现在这样高的压力下工作，否则因特殊材料而带来的费用将会太高。

计算实例

在本例中，除了这种铁芯替代方案有着很高的安全可靠性和效率之外，用户自然会问其经济性如何。图3和图4所示就是两个经济性计算的实例：计算时假设低涡流损失以及无涡流损失铁芯的采购成本较高，计算得出的投资回收期通常不到一年。

计算时的费用都考虑了铁芯方面的投资和涡流损失所占用的能源费用。

利用本文介绍的金属铁芯的替代材料，使得电磁离合器的应用又有了新的活力。而这一方案还有进一步研发的潜力——集成式轴承。大多数情况下在切断驱动轴的动力传递之后，使用电磁离合器流程泵的碳化硅滑动轴承都是由过程介质进行润滑的。将来，这种碳化硅滑动轴承的失油运行性能、在含有固体颗粒材料介质中的使用性能和受到强轴向力、径向力作用时的性能都有待于改进。

可以设想利用纤维增强材料，例如碳化硅合成材料或者接触面涂有金刚砂涂层。还可以进行结构设计方面的改进，例如：改善从碳化硅轴承传导到金属连接件的能量传递状态；把轴承分为两个，单独承受轴向力和径向力；尽可能地提高轴承的承载能力。