Magnetiske koblinger er berøringsfri koblinger, der bruger et magnetfelt til at overføre drejningsmoment, kraft eller bevægelse fra et roterende element til et andet. Overførslen sker gennem en ikke-magnetisk indeslutningsbarriere uden nogen fysisk forbindelse. Koblingerne er modstående par af skiver eller rotorer indlejret med magneter.
Brugen af magnetisk kobling går tilbage til vellykkede eksperimenter af Nikola Tesla i slutningen af det 19. århundrede. Tesla trådløst tændte lamper ved hjælp af nærfeltsresonans induktiv kobling. Den skotske fysiker og ingeniør Sir Alfred Ewing fremmede teorien om magnetisk induktion yderligere i det tidlige 20. århundrede. Dette førte til udviklingen af en række teknologier ved hjælp af magnetisk kobling. Magnetiske koblinger i applikationer, der kræver meget præcis og mere robust drift, har fundet sted i det sidste halve århundrede. Modenheden af avancerede fremstillingsprocesser og den øgede tilgængelighed af sjældne jordarters magnetiske materialer gør dette muligt.
Mens alle magnetiske koblinger bruger de samme magnetiske egenskaber og grundlæggende mekaniske kræfter, er der to typer, der adskiller sig efter design.
De to hovedtyper omfatter:
-Disc-type koblinger med to face-to-face skivehalvdele indlejret med en række magneter, hvor drejningsmoment overføres hen over mellemrummet fra den ene skive til den anden
-Koblinger af synkron type såsom permanentmagnetkoblinger, koaksialkoblinger og rotorkoblinger, hvor en intern rotor er indlejret inde i en ekstern rotor, og permanente magneter overfører drejningsmoment fra den ene rotor til den anden.
Ud over de to hovedtyper omfatter magnetiske koblinger sfæriske, excentriske, spiralformede og ikke-lineære designs. Disse magnetiske koblingsalternativer hjælper med brugen af drejningsmoment og vibrationer, specifikt brugt i applikationer til biologi, kemi, kvantemekanik og hydraulik.
I de enkleste vendinger fungerer magnetiske koblinger ved hjælp af det grundlæggende koncept, som modsatte magnetiske poler tiltrækker. Tiltrækningen af magneterne overfører drejningsmoment fra et magnetiseret nav til et andet (fra koblingens drivelement til det drevne element). Drejningsmoment beskriver den kraft, der roterer en genstand. Da eksternt vinkelmoment påføres et magnetisk nav, driver det det andet ved at overføre drejningsmoment magnetisk mellem rummene eller gennem en ikke-magnetisk indeslutningsbarriere såsom en skillevæg.
Mængden af drejningsmoment, der genereres af denne proces, bestemmes af variabler som:
- Arbejdstemperatur
-Miljø, hvori forarbejdningen finder sted
- Magnetisk polarisering
-Antal stangpar
- Dimensioner af stangpar, inklusive spalte, diameter og højde
- Relativ vinkelforskydning af parrene
- Skift af parrene
Afhængig af justeringen af magneterne og skiverne eller rotorerne er den magnetiske polarisation radial, tangentiel eller aksial. Drejningsmoment overføres derefter til en eller flere bevægelige dele.
Magnetiske koblinger anses for at være overlegne i forhold til traditionelle mekaniske koblinger på flere måder.
Manglen på kontakt med bevægelige dele:
-Reducerer friktion
- Producerer mindre varme
- Udnytter maksimalt produceret strøm
- Resulterer i mindre slitage
- Producerer ingen støj
-Eliminerer behovet for smøring
Derudover gør det lukkede design forbundet med særlige synkrone typer det muligt at fremstille magnetiske koblinger som støv-, væske- og rustsikre. Enhederne er korrosionsbestandige og konstrueret til at håndtere ekstreme driftsmiljøer. En anden fordel er en magnetisk breakaway-funktion, der etablerer kompatibilitet til brug i områder med potentielle påvirkningsfarer. Derudover er enheder, der anvender magnetiske koblinger, mere omkostningseffektive end mekaniske koblinger, når de er placeret i områder med begrænset adgang. Magnetiske koblinger er et populært valg til testformål og midlertidig installation.
Magnetiske koblinger er yderst effektive og effektive til adskillige overjordiske applikationer, herunder:
-Robotik
- Kemiteknik
- Medicinske instrumenter
- Maskininstallation
-Fødevareforarbejdning
-Roterende maskiner
I øjeblikket er magnetiske koblinger værdsat for deres effektivitet, når de er nedsænket i vand. Motorer indkapslet i en ikke-magnetisk barriere i væskepumper og propelsystemer tillader den magnetiske kraft at drive propellen eller dele af pumpen i kontakt med væske. Vandakselfejl forårsaget af invasion af vand i et motorhus undgås ved at dreje et sæt magneter i en forseglet beholder.
Undervandsapplikationer inkluderer:
- Dykker fremdriftskøretøjer
-Akvariepumper
- Fjernbetjente undervandsfartøjer
Efterhånden som teknologien forbedres, bliver magnetiske koblinger mere udbredte som erstatninger for drev med variabel hastighed i pumper og ventilatormotorer. Et eksempel på betydelig industriel anvendelse er motorer i store vindmøller.
Antallet, størrelsen og typen af magneter, der anvendes i et koblingssystem, samt det tilsvarende producerede drejningsmoment er væsentlige specifikationer.
Andre specifikationer omfatter:
- Tilstedeværelsen af en barriere mellem de magnetiske par, der kvalificerer apparatet til nedsænkning i vand
- Den magnetiske polarisering
-Antallet af bevægelige deles drejningsmoment overføres magnetisk
De magneter, der bruges i magnetiske koblinger, består af sjældne jordarters materialer såsom neodymjernbor eller samariumkobolt. Barrierer, der eksisterer mellem de magnetiske par, er lavet af ikke-magnetiske materialer. Eksempler på materialer, der ikke tiltrækkes af magneter, er rustfrit stål, titanium, plast, glas og glasfiber. Resten af komponenterne, der er fastgjort til hver side af de magnetiske koblinger, er identiske med dem, der bruges i ethvert system med traditionelle mekaniske koblinger.
Den korrekte magnetiske kobling skal opfylde det krævede drejningsmomentniveau, der er specificeret for den tilsigtede drift. Tidligere var magneternes styrke en begrænsende faktor. Opdagelsen og den øgede tilgængelighed af specielle sjældne jordarters magneter vokser dog hurtigt magnetiske koblingers muligheder.
En anden overvejelse er nødvendigheden af, at koblingerne er delvist eller helt nedsænket i vand eller andre former for væske. Magnetiske koblingsproducenter leverer tilpasningstjenester til unikke og koncentrerede behov.
