دانش پایه و کاربردهای متعدد کوپلینگ مغناطیسی

کوپلینگ مغناطیسی (کوپلینگ شفت مغناطیسی / دستگاه انتقال مغناطیسی دائمی)

یک کوپلینگ مغناطیسی که به عنوان کوپلینگ شفت مغناطیسی یا دستگاه انتقال مغناطیسی دائمی نیز شناخته می شود، از سه جزء اصلی تشکیل شده است: روتور مسی، روتور آهنربای دائمی و کنترل کننده. روتور مسی به طور معمول به شفت موتور متصل می شود، در حالی که روتور آهنربای دائمی به شفت ماشین محرک متصل می شود. یکی از ویژگی های حیاتی شکاف هوا بین دو روتور است که به عنوان یک اتصال انعطاف پذیر عمل می کند و امکان تنظیم گشتاور و سرعت را بین موتور و دستگاه رانده می کند. با تنظیم اندازه شکاف هوا، کوپلینگ های مغناطیسی را می توان به انواع استاندارد، تاخیری، محدود کننده گشتاور و تنظیم سرعت دسته بندی کرد.

بر اساس گیگابایت/T 29026-2008 (اصطلاحات الکتروتکنیکی – موتورهای کنترل)، کوپلینگ مغناطیسی به عنوان وسیله ای تعریف می شود که گشتاور را از طریق نیروهای مغناطیسی از یک محرک اولیه به یک دستگاه رانده منتقل می کند. می توان آن را به انواع سنکرون و ناهمزمان طبقه بندی کرد. اصل کار آن از پیشرفت‌ها در فناوری انتقال، علم مواد و فرآیندهای تولید استفاده می‌کند. در قرن بیست و یکم، با پیشرفت تکنولوژی ساخت، کوپلینگ های مغناطیسی نه تنها در ماشین آلات معمولی اعمال می شوند، بلکه امکان کارکرد تجهیزات در محیط های شدید را نیز فراهم می کنند. فناوری انتقال جریان گردابی مغناطیس دائمی نمونه ای از این روند است که بهره وری انرژی، سازگاری با محیط زیست و همسویی با اصول توسعه پایدار را ارائه می دهد.

ساختار داخلی

کوپلینگ مغناطیسی شامل یک مجموعه آهنربای خارجی، مجموعه آهنربای داخلی و یک آستین جداسازی است.

هر دو مجموعه آهنربای داخلی و خارجی از آهنرباهای دائمی مغناطیسی شعاعی با قطبیت های متناوب تشکیل شده اند که به صورت محیطی بر روی حلقه های فولادی کم کربن مرتب شده اند و یک مجموعه مدار مغناطیسی را تشکیل می دهند.

آستین عایق از مواد غیر فرومغناطیسی با مقاومت بالا (به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ آستنیتی) ساخته شده است تا از عایق مغناطیسی اطمینان حاصل شود.

اصل کار

در حالت سکون، قطب N آهنربای بیرونی با قطب S آهنربای داخلی همسو می شود و در نتیجه گشتاور صفر ایجاد می شود. هنگامی که آهنربای بیرونی می چرخد ​​(که توسط موتور هدایت می شود)، اصطکاک و مقاومت در ابتدا آهنربای داخلی را ثابت نگه می دارد. با این حال، با ادامه چرخش، یک افست زاویه ای در شکاف هوا ایجاد می شود. این افست نیروی کششی روی آهنربای داخلی ایجاد می کند و باعث می شود که قطب N (یا قطب S) آن بچرخد. این انتقال غیر تماسی گشتاور از طریق نیروهای مغناطیسی مکانیسم اصلی کوپلینگ های مغناطیسی است.

مزایای کلیدی

1. انتقال بدون تماس

کوپلینگ های مغناطیسی نیرو را به جای تماس فیزیکی (به عنوان مثال، چرخ دنده ها یا یاتاقان ها) از طریق کوپلینگ مغناطیسی منتقل می کنند و سایش مکانیکی را از بین می برند و عمر مفید را به طور قابل توجهی افزایش می دهند.

2. کاهش نویز و لرزش

عدم وجود تماس فیزیکی باعث می شود که صدا و لرزش در حین کار تقریباً صفر باشد. این باعث می شود آنها برای محیط های حساس به سر و صدا مانند دستگاه های پزشکی و آزمایشگاه ها ایده آل باشند و در عین حال راحتی و ایمنی محل کار را نیز بهبود می بخشند.

3. راندمان انتقال بالا

کوپلینگ های مغناطیسی اتلاف انرژی و اصطکاک را در مقایسه با کوپلینگ های مکانیکی سنتی به حداقل می رساند و کارایی را افزایش می دهد. آنها به طور گسترده در خطوط تولید صنعتی، توربین های بادی و سایر کاربردهای پر تقاضا استفاده می شوند.

4. جلوگیری از نشت

هدف اصلی طراحی کوپلینگ های مغناطیسی حل مسائل مربوط به نشتی در انتقال سیال است. غلاف عایق به طور کامل روتور داخلی و اجزای محرکه را محصور می کند و آب بندی های دینامیک بدنه شفت را به مهر و موم های بدنه آستین ایستا تبدیل می کند. این امر اساساً خطرات نشت را از بین می برد و آنها را در کاربردهایی که نیاز به آب بندی دقیق دارند مانند صنایع شیمیایی و دارویی ضروری می کند.