Magnetiska kopplingar är beröringsfria kopplingar som använder ett magnetfält för att överföra vridmoment, kraft eller rörelse från en roterande del till en annan. Överföringen sker genom en icke-magnetisk inneslutningsbarriär utan någon fysisk anslutning. Kopplingarna är motsatta par av skivor eller rotorer inbäddade med magneter.
Användningen av magnetisk koppling går tillbaka till framgångsrika experiment av Nikola Tesla i slutet av 1800-talet. Teslas trådlöst tända lampor som använder närfältsresonansinduktiv koppling. Den skotske fysikern och ingenjören Sir Alfred Ewing utvecklade teorin om magnetisk induktion ytterligare i början av 1900-talet. Detta ledde till utvecklingen av ett antal tekniker som använder magnetisk koppling. Magnetiska kopplingar i applikationer som kräver mycket exakt och mer robust drift har skett under det senaste halvseklet. Mognad av avancerade tillverkningsprocesser och den ökade tillgängligheten av magnetiska material för sällsynta jordartsmetaller gör detta möjligt.
Medan alla magnetiska kopplingar använder samma magnetiska egenskaper och grundläggande mekaniska krafter, finns det två typer som skiljer sig åt genom design.
De två huvudtyperna inkluderar:
-Kopplingar av skivtyp med två vända skivhalvor inbäddade med en serie magneter där vridmoment överförs över gapet från en skiva till den andra
-Synkrona kopplingar såsom permanentmagnetkopplingar, koaxialkopplingar och rotorkopplingar där en intern rötor är kapslad inuti en extern rötor och permanentmagneter överför vridmoment från en rötor till den andra.
Förutom de två huvudtyperna inkluderar magnetiska kopplingar sfäriska, excentriska, spiralformiga och olinjära konstruktioner. Dessa magnetiska kopplingsalternativ hjälper till vid användningen av vridmoment och vibrationer, som specifikt används i applikationer för biologi, kemi, kvantmekanik och hydraulik.
I enklaste termer fungerar magnetiska kopplingar med det grundläggande konceptet som motsatta magnetiska poler attraherar. Attraktionen av magneterna överför vridmoment från ett magnetiserat nav till ett annat (från kopplingens drivande del till det drivna organet). Vridmoment beskriver kraften som roterar ett föremål. När yttre vinkelmoment appliceras på ett magnetiskt nav, driver det det andra genom att överföra vridmoment magnetiskt mellan utrymmena eller genom en icke-magnetisk inneslutningsbarriär såsom en skiljevägg.
Mängden vridmoment som genereras av denna process bestäms av variabler som:
- Arbetstemperatur
-Miljö där bearbetning sker
-Magnetisk polarisering
-Antal stolppar
- Mått på stolppar, inklusive gap, diameter och höjd
- Relativ vinkelförskjutning av paren
-Skift av paren
Beroende på inriktningen av magneterna och skivorna eller rotorerna är den magnetiska polarisationen radiell, tangentiell eller axiell. Vridmoment överförs sedan till en eller flera rörliga delar.
Magnetiska kopplingar anses vara överlägsna traditionella mekaniska kopplingar på flera sätt.
Bristen på kontakt med rörliga delar:
-Minskar friktionen
- Producerar mindre värme
- Utnyttjar den producerade kraften maximalt
-Det ger mindre slitage
- Producerar inget ljud
-Eliminerar behovet av smörjning
Dessutom tillåter den inneslutna designen som är förknippad med särskilda synkrona typer att magnetiska kopplingar kan tillverkas som dammsäkra, vätskesäkra och rostsäkra. Enheterna är korrosionsbeständiga och konstruerade för att hantera extrema driftsmiljöer. En annan fördel är en magnetisk utbrytningsfunktion som etablerar kompatibilitet för användning i områden med potentiella påverkan. Dessutom är enheter som använder magnetiska kopplingar mer kostnadseffektiva än mekaniska kopplingar när de är placerade i områden med begränsad åtkomst. Magnetiska kopplingar är ett populärt val för teständamål och tillfällig installation.
Magnetiska kopplingar är mycket effektiva och effektiva för många applikationer ovan jord inklusive:
-Robotik
-Kemiteknik
- Medicinska instrument
-Maskininstallation
- Livsmedelsbearbetning
-Roterande maskiner
För närvarande är magnetiska kopplingar uppskattade för sin effektivitet när de är nedsänkta i vatten. Motorer inkapslade i en icke-magnetisk barriär i vätskepumpar och propellersystem tillåter den magnetiska kraften att driva propellern eller delar av pumpen i kontakt med vätska. Vattenaxelbrott orsakat av invasion av vatten i ett motorhus undviks genom att snurra en uppsättning magneter i en förseglad behållare.
Undervattensapplikationer inkluderar:
- Dykare framdrivningsfordon
-Akvariepumpar
-Fjärrstyrda undervattensfarkoster
I takt med att tekniken förbättras blir magnetiska kopplingar vanligare som ersättningar för frekvensomriktare i pumpar och fläktmotorer. Ett exempel på betydande industriell användning är motorer i stora vindkraftverk.
Antalet, storleken och typen av magneter som används i ett kopplingssystem samt motsvarande producerade vridmoment är betydande specifikationer.
Andra specifikationer inkluderar:
- Förekomsten av en barriär mellan de magnetiska paren, som kvalificerar apparaten för nedsänkning i vatten
-Den magnetiska polariseringen
-Antalet rörliga delars vridmoment överförs magnetiskt
Magneterna som används i magnetiska kopplingar består av sällsynta jordartsmetaller som neodymjärnbor eller samariumkobolt. Barriärer som finns mellan de magnetiska paren är gjorda av icke-magnetiska material. Exempel på material som inte attraheras av magneter är rostfritt stål, titan, plast, glas och glasfiber. Resten av komponenterna som är fästa på vardera sidan av magnetkopplingarna är identiska med de som används i alla system med traditionella mekaniska kopplingar.
Den korrekta magnetiska kopplingen måste uppfylla den erforderliga vridmomentnivån som anges för den avsedda driften. Förr var magneternas styrka en begränsande faktor. Upptäckten och den ökade tillgängligheten av speciella magneter för sällsynta jordartsmetaller ökar dock snabbt förmågan hos magnetiska kopplingar.
Ett andra övervägande är nödvändigheten av att kopplingarna är helt eller delvis nedsänkta i vatten eller andra former av vätska. Tillverkare av magnetiska kopplingar tillhandahåller kundanpassningstjänster för unika och koncentrerade behov.
