A mágneses tengelykapcsolók olyan érintésmentes tengelykapcsolók, amelyek mágneses mező segítségével nyomatékot, erőt vagy mozgást visznek át egyik forgó elemről a másikra. Az átvitel nem mágneses elválasztó korláton keresztül történik, fizikai kapcsolat nélkül. A tengelykapcsolók egymással szemben lévő tárcsapárok vagy mágnesekkel beágyazott rotorok.
A mágneses csatolás alkalmazása Nikola Tesla sikeres kísérleteihez nyúlik vissza a 19. század végén. Tesla vezeték nélkül világító lámpák közeli rezonáns induktív csatolással. Sir Alfred Ewing skót fizikus és mérnök a 20. század elején továbbfejlesztette a mágneses indukció elméletét. Ez számos mágneses csatolást alkalmazó technológia kifejlesztéséhez vezetett. A rendkívül precíz és robusztusabb működést igénylő alkalmazások mágneses tengelykapcsolóira az elmúlt fél évszázadban került sor. A fejlett gyártási folyamatok érettsége és a ritkaföldfém-mágneses anyagok fokozott elérhetősége lehetővé teszi ezt.
Míg az összes mágneses csatolás ugyanazokat a mágneses tulajdonságokat és alapvető mechanikai erőket használja, két típusa különbözik egymástól.
A két fő típus a következők:
- Tárcsás csatlakozók, amelyek két egymás mellett elhelyezkedő tárcsafelet tartalmaznak, amelyek egy sor mágnessel vannak beágyazva, ahol a nyomaték a résen keresztül az egyik tárcsáról a másikra kerül átvitelre
- Szinkron típusú tengelykapcsolók, például állandó mágneses tengelykapcsolók, koaxiális tengelykapcsolók és rotorcsatlók, ahol a belső rotor egy külső rotor belsejébe van beágyazva, és az állandó mágnesek adják át a nyomatékot egyik rotorról a másikra.
A két fő típuson kívül a mágneses tengelykapcsolók gömb alakú, excenteres, spirális és nemlineáris kialakításúak. Ezek a mágneses csatolási alternatívák segítik a nyomaték és a vibráció használatát, különösen a biológia, a kémia, a kvantummechanika és a hidraulika területén.
A legegyszerűbb megfogalmazásban a mágneses csatolások azon az alapkoncepció alapján működnek, hogy az ellentétes mágneses pólusok vonzzák egymást. A mágnesek vonzása nyomatékot továbbít az egyik mágnesezett agyról a másikra (a tengelykapcsoló meghajtó elemétől a hajtott elemig). A nyomaték azt az erőt írja le, amely egy tárgyat elforgat. Mivel az egyik mágnesagyra külső szögimpulzus hat, az meghajtja a másikat azáltal, hogy a nyomatékot mágnesesen továbbítja a terek között, vagy egy nem mágneses elválasztó korláton, például elválasztó falon keresztül.
A folyamat által generált nyomaték mértékét olyan változók határozzák meg, mint például:
- Üzemi hőmérséklet
- Az a környezet, amelyben a feldolgozás megtörténik
- Mágneses polarizáció
-Póluspárok száma
- A póluspárok méretei, beleértve a hézagot, átmérőt és magasságot
-A párok relatív szögeltolása
- A párok váltása
A mágnesek és tárcsák vagy rotorok beállításától függően a mágneses polarizáció radiális, érintőleges vagy axiális. A nyomaték ezután egy vagy több mozgó alkatrészre kerül át.
A mágneses tengelykapcsolókat több szempontból is jobbnak tartják a hagyományos mechanikus tengelykapcsolóknál.
A mozgó alkatrészekkel való érintkezés hiánya:
- Csökkenti a súrlódást
- Kevesebb hőt termel
- Maximálisan kihasználja a megtermelt energiát
- Kevesebb kopást eredményez
- Nem termel zajt
- Megszünteti a kenés szükségességét
Ezenkívül az egyes szinkron típusokhoz kapcsolódó zárt kialakítás lehetővé teszi a mágneses tengelykapcsolók por-, folyadék- és rozsdamentesek gyártását. Az eszközök korrózióállóak és extrém működési környezetekre tervezték. Egy másik előny a mágneses kitörési funkció, amely lehetővé teszi a kompatibilitást a potenciális ütközési veszélyekkel járó területeken. Ezen túlmenően a mágneses tengelykapcsolót használó eszközök költséghatékonyabbak, mint a mechanikus tengelykapcsolók, ha korlátozott hozzáférésű területeken helyezkednek el. A mágneses tengelykapcsolók népszerű választások tesztelési célokra és ideiglenes telepítésre.
A mágneses tengelykapcsolók rendkívül hatékonyak és hatékonyak számos föld feletti alkalmazáshoz, beleértve:
-Robotika
- Vegyészet
- Orvosi műszerek
- Géptelepítés
- Élelmiszer feldolgozás
- Rotációs gépek
Jelenleg a mágneses tengelykapcsolókat nagyra értékelik a vízbe merített hatékonyságuk miatt. A folyadékszivattyúkban és propellerrendszerekben nem mágneses gátba burkolt motorok lehetővé teszik a mágneses erőnek a légcsavar vagy a szivattyú folyadékkal érintkező részei működtetését. A motorházba kerülő víz által okozott víztengely-meghibásodás elkerülhető, ha egy zárt tartályban mágneskészletet forgatnak.
A víz alatti alkalmazások a következők:
- Búvár meghajtású járművek
- Akváriumi szivattyúk
- Távirányított víz alatti járművek
A technológia fejlődésével a mágneses tengelykapcsolók egyre elterjedtebbek a változtatható fordulatszámú hajtások helyett a szivattyúkban és ventilátormotorokban. A jelentős ipari felhasználásra példa a nagy szélturbinák motorjai.
A csatolórendszerekben használt mágnesek száma, mérete és típusa, valamint a megfelelő előállított nyomaték jelentős specifikáció.
Az egyéb specifikációk a következők:
- gát jelenléte a mágneses párok között, amely alkalmassá teszi a készüléket vízbe merülésre
- A mágneses polarizáció
-A mozgó alkatrészek számát a nyomaték mágnesesen továbbítja
A mágneses csatolásokban használt mágnesek ritkaföldfém anyagokból állnak, például neodímium vasbórból vagy szamárium-kobaltból. A mágneses párok közötti korlátok nem mágneses anyagokból készülnek. Példák olyan anyagokra, amelyeket nem vonzanak a mágnesek: rozsdamentes acél, titán, műanyag, üveg és üvegszál. A mágneses tengelykapcsolók mindkét oldalára rögzített többi alkatrész megegyezik a hagyományos mechanikus csatolású rendszerekben használtakkal.
A megfelelő mágneses csatolásnak meg kell felelnie a tervezett működéshez előírt nyomatékszintnek. A múltban a mágnesek erőssége korlátozó tényező volt. A különleges ritkaföldfém-mágnesek felfedezése és megnövekedett elérhetősége azonban a mágneses csatolások gyorsan növekvő képességeit jelenti.
Egy másik szempont az, hogy a csatlakozókat részben vagy teljesen vízbe vagy más folyadékba kell meríteni. A mágneses tengelykapcsoló-gyártók testreszabási szolgáltatásokat nyújtanak egyedi és koncentrált igényekhez.
