Magnetisk kobling er en av de viktige nedstrømsapplikasjonene for permanentmagnetiske materialer. I dag vil vi systematisk introdusere prinsippet, klassifiseringen og anvendelsen av magnetisk kobling, og også snakke om den permanente magneten i magnetisk kobling.
Hva er magnetisk kobling?
Kobling er en viktig komponent i mekanisk transmisjon, som overfører dreiemoment ved å koble sammen drivakselen og den drevne akselen. Følgende figur viser flere vanlige koblingsformer, som kan hjelpe deg med å forstå bedre hva kobling er.
|
|
|
Tradisjonelle koplinger er av kontakttype og har relativt komplekse strukturer. De vil slites ut under daglig drift. Hvis det oppstår overbelastning, vil andre mekaniske deler bli alvorlig utslitt, noe som er svært ugunstig for stabiliteten til mekanisk driftsutstyr. Hvis drivakselen og den drevne akselen til koblingen må fungere i to forskjellige medier isolert fra hverandre, må tetningselementer brukes for dynamisk tetning. På denne måten er det et problem med enten å øke rotasjonsmotstanden for å sikre pålitelig tetting eller lekkasje på grunn av dårlig tetning. I tillegg, ettersom tetningselementene slites og eldes, vil lekkasjen forverres, spesielt i systemer med skadelige gasser (skadelige væsker). Når den har lekket, vil den forurense miljøet og sette liv i fare.
Magnetiske koblinger er berøringsfrie koblinger, vanligvis sammensatt av to magneter, med et isolasjonsdeksel i midten for å skille de to magnetene. Den indre magneten er koblet til overføringsdelen, og den ytre magneten er effektivt koblet til kraftdelen, og overfører kraft gjennom samspillet mellom magnetfelt NS-polkobling. Magnetiske koblinger har funksjon av buffering og vibrasjonsabsorbering av elastiske koblinger. I tillegg bryter den den strukturelle formen til tradisjonelle koblinger og tar i bruk et nytt magnetisk koblingsprinsipp for å oppnå kraft- og dreiemomentoverføring mellom drivakselen og den drevne akselen uten direkte kontakt, og kan transformere dynamiske tetninger til statiske tetninger for å oppnå null lekkasje. Derfor er det mye brukt ved anledninger med spesielle krav til lekkasje.
Klassifisering av magnetiske koblinger
Vanlige magnetiske overføringer inkluderer synkron overføring, hystereseoverføring og virvelstrømoverføring. På grunn av deres respektive egenskaper brukes de i forskjellige felt. Synkron overføring refererer til synkronisering av utgang og inngang. Det er to vanlige synkrone koblingsstrukturer: plan magnetisk kobling og koaksial magnetisk kobling.
1. Plan magnetisk kobling
Struktur: Magneter er installert på to skiver med samme diameter på en måte som krysser NS-stolper. Når de er i bruk, er de to skivene installert på henholdsvis drivakselen og den drevne akselen, og etterlater en viss luftspalte i mellom.
Prinsipp: Siden N-polen til magnet A tiltrekker S-polen til magnet B på motsatt side og frastøter N-polene på begge sider av magnet B, er det sikret at innenfor et visst dreiemomentområde holder den drevne akselen og drivakselen roterer synkront.
Moment: Denne plane transmisjonen har en enkel struktur og krever ikke høy koaksialitet av de to akslene under installasjon. Siden den bruker prinsippet om planattraksjon, jo mindre luftgapet er, desto større dreiemoment. I tillegg, siden det overførte dreiemomentet er proporsjonalt med skiveområdet, kan ikke dreiemomentet til denne magnetiske koblingen være for stort, ellers vil det være for stort og vanskelig å installere.
2. Koaksial magnetisk kobling
Koaksial magnetisk kobling er den mest brukte synkrone overføringsenheten for tiden, og dens typiske anvendelse er magnetpumpen.
Struktur: Koaksial magnetisk kobling består av ytre rotor, indre rotor, isolasjonshylse og lagersystem. Magneter er installert på den ytre omkretsen av den indre rotoren og den indre omkretsen av den ytre rotoren. Magnetene er jevne poler og anordnet periferisk i NS kryssmodus. Juster arbeidsflatene til magnetene til indre og ytre rotorer, det vil si automatisk kobling. Isolasjonshylsen og lagersystemet brukes hovedsakelig i strukturen til den magnetiske overføringstetningen.
Luftspalte og isolasjon: Det er en viss luftspalte mellom indre og ytre rotorer, som brukes til å isolere aktive og drevne komponenter. Luftspalten er stort sett mellom 2 mm-8mm. Jo mindre luftgapet er, desto høyere er den effektive utnyttelsesgraden av magneten, men desto vanskeligere er isolasjonen; jo større luftgapet er, jo mer praktisk er isolasjonen, men desto mindre effektiv er utnyttelsen av magnetfeltet til magneten. Radiusposisjonen til luftgapet er arbeidsradiusen til denne magnetiske koblingen. Ved utforming kan dreiemomentet til den nødvendige transmisjonen oppnås ved å justere størrelsen på luftgapets radius.
Når belastningen overstiger det maksimale dreiemomentet, begynner overføringen å "glide", det vil si at magnetene hopper fra gjeldende koblingstilstand til neste koblingstilstand ved sirkulær forskyvning. Under denne glideprosessen endres magnetfeltet i luftgapet raskt, og magnetene til de indre og ytre rotorene avmagnetiseres av hverandre samtidig, og genererer varme. I løpet av kort tid kan temperaturen raskt stige til mer enn 100 grader celsius, noe som gjør at magnetene avmagnetiseres og overføringen skrotes. Derfor, selv om denne typen overføring kan spille rollen som overbelastningsbeskyttelse, brukes den vanligvis ikke som en overbelastningsbeskyttelsesenhet.
3. Hysterese girkasse
Hystereseoverføring er en overføringsmetode som anvender hystereseprinsippet. Vanlige hysteresetransmisjoner er generelt koaksiale strukturer som ligner på synkrone transmisjoner. Forskjellen er at de indre og ytre rotorene bruker forskjellige magnetiske materialer. Generelt sett bruker den indre rotoren (aktiv aksel) materialer med høy koercitivitet og høy remanens, som neodymjernbor. Den ytre rotoren (drevet aksel) bruker magnetiske materialer med lav koersivitet, for eksempel aluminium nikkel kobolt. Magnetene på den aktive akselen er anordnet på tvers i henhold til NS-polene. Når belastningen ikke er større enn det nominelle dreiemomentet, roterer den drevne akselen synkront med den aktive akselen; når belastningen overstiger merkeverdien, sklir de indre og ytre rotorene, og kun det nominelle dreiemomentet overføres til den drevne akselen. Overskuddsenergien frigjøres i form av varme under prosessen med at den indre magneten lader og avmagnetiserer den ytre magneten.
Denne hysteresetransmisjonsstrukturen finnes ofte i magnetiske lokkemaskiner, som kan sikre at flaskekorkene har tilstrekkelig strammekraft uten å skade flaskekorkene.
4. Eddy Current Drive
Å erstatte permanentmagnetmaterialet til den drevne delen av noen av de ovennevnte magnetiske koblingene med ikke-ferromagnetiske materialer med god ledningsevne, som kobber og aluminium, kan oppnå virvelstrømoverføring, selv om overføringseffektiviteten kanskje ikke er veldig høy. Den enkle overføringsstrukturen for virvelstrøm er vist i figuren:
På den aktive platen er det installert høyytelsesmagneter i NS kryssmodus. Den drevne skiven er laget av kobber med god ledningsevne. De magnetiske kraftlinjene går gjennom kobberskiven. Den aktive skiven roterer, og virvelstrømmen driver den drevne kobberskiven til å følge rotasjonen.
Virvelstrømoverføring kan være synkron eller asynkron. For å være presis har synkron virvelstrømoverføring generelt en liten mengde (5 %) asynkroni. For eksempel er inngangen 1000rpm og utgangen er 950rpm. Denne asynkronen kan aksepteres som overføringstap. Den typiske anvendelsen av asynkron virvelstrømoverføring er spenningskontrollsystemet til den uttrekkbare linjen. Gjennom spesiell styring kan hastighetsreguleringsfunksjonen innenfor et visst område også oppnås gjennom virvelstrømoverføring.
Permanente magneter brukt i magnetiske koblinger
Oppfinnelsen og utviklingen av magnetiske koblinger er nært knyttet til den kontinuerlige utviklingen av permanente magnetiske materialer. Magnetiske koblinger ble opprinnelig laget av ferrittmaterialer, men på grunn av deres lave magnetiske egenskaper kan de bare overføre mindre dreiemomenter i samme volum som tradisjonelle koblinger, noe som begrenser utviklingen av magnetiske koblinger.
De magnetiske egenskapene til andregenerasjons permanentmagnetiske materialer samariumkobolt og aluminiumnikkelkoboltmagneter (AlNiCo) er mye høyere enn de til ferrittmaterialer, så de produserte magnetiske koblingene kan overføre større dreiemoment. Imidlertid begrenser de høye prisene på samarium-kobolt og aluminium-nikkel-kobolt alvorlig utviklingen av magnetiske transmisjonskoblinger.
Det maksimale magnetiske energiproduktet (BH) av neodymjernbor (NdFeB) permanent magnetisk materiale er 428kJ/m3, noe som gjør det til den tredje generasjonen permanent magnetisk materiale etter samariumkobolt. NdFeB har ikke bare bedre magnetiske egenskaper, men har også sterkere markedskonkurranseevne. NdFeB har et produkt med høy magnetisk energi, krever mindre, har god prosessytelse, kan skjæres og bores, og har høy yield rate. Derfor kan det redusere volumet av magnetiske koblinger, redusere kostnadene og forbedre effektiviteten. Det har vært mye brukt i magnetiske overføringskoblinger.