Grundläggande kunskaper och flera tillämpningar av magnetisk koppling

Magnetisk koppling (magnetisk axelkoppling/permanent magnetisk transmissionsenhet)

En magnetisk koppling, även känd som en magnetisk axelkoppling eller permanent magnetisk transmissionsanordning, består av tre kärnkomponenter: en kopparrotor, en permanentmagnetrotor och en styrenhet. Kopparrotorn är vanligtvis kopplad till motoraxeln, medan permanentmagnetrotorn är kopplad till den drivna maskinens axel. En kritisk egenskap är luftgapet mellan de två rotorerna, som fungerar som en flexibel anslutning, vilket möjliggör vridmoment och hastighetsjustering mellan motorn och den drivna maskinen. Genom att justera storleken på luftgapet kan magnetkopplingar kategoriseras i standard, fördröjd, vridmomentbegränsande och hastighetsreglerande typer.

Enligt GB/T 29026-2008 (Electrotechnical Terminology – Control Motors) definieras en magnetisk koppling som en anordning som överför vridmoment från en drivmotor till en driven apparat via magnetiska krafter. Det kan klassificeras i synkrona och asynkrona typer. Dess arbetsprincip utnyttjar framsteg inom transmissionsteknik, materialvetenskap och tillverkningsprocesser. Under 2000-talet, i takt med att tillverkningstekniken utvecklas, används magnetiska kopplingar inte bara på konventionella maskiner utan möjliggör även utrustningsdrift i extrema miljöer. Permanent magnet virvelströmsöverföringsteknik exemplifierar denna trend och erbjuder energieffektivitet, miljövänlighet och anpassning till principer för hållbar utveckling.

Inre struktur

Den magnetiska kopplingen innefattar en yttre magnetenhet, inre magnetenhet och en isoleringshylsa.

Både inre och yttre magnetenheter består av radiellt magnetiserade permanentmagneter med alternerande polariteter anordnade i omkretsled på lågkolhaltiga stålringar, som bildar en magnetisk kretsenhet.

Isoleringshylsan är gjord av icke-ferromagnetiska material med hög resistivitet (t.ex. austenitiskt rostfritt stål) för att säkerställa magnetisk isolering.

Arbetsprincip

I vila ligger den yttre magnetens N-pol i linje med den inre magnetens S-pol, vilket resulterar i noll vridmoment. När den yttre magneten roterar (driven av motorn), håller friktion och motstånd initialt den inre magneten stationär. Men när rotationen fortsätter utvecklas en vinkelförskjutning i luftgapet. Denna förskjutning genererar en dragkraft på den inre magneten, vilket gör att dess N-pol (eller S-pol) roterar. Denna beröringsfria vridmomentöverföring via magnetiska krafter är kärnmekanismen i magnetiska kopplingar.

Viktiga fördelar

1. Beröringsfri överföring

Magnetiska kopplingar överför kraft genom magnetisk koppling istället för fysisk kontakt (t.ex. växlar eller lager), vilket eliminerar mekaniskt slitage och förlänger livslängden avsevärt.

2. Brus- och vibrationsreducering

Frånvaron av fysisk kontakt säkerställer nästan noll ljud och vibrationer under drift. Detta gör dem idealiska för bullerkänsliga miljöer som medicinsk utrustning och laboratorier, samtidigt som de förbättrar arbetsplatsens komfort och säkerhet.

3. Hög överföringseffektivitet

Magnetiska kopplingar minimerar energiförluster och friktion jämfört med traditionella mekaniska kopplingar, vilket ökar effektiviteten. De används i stor utsträckning i industriella produktionslinjer, vindkraftverk och andra applikationer med hög efterfrågan.

4. Förebyggande av läckage

Ett viktigt designmål för magnetiska kopplingar är att lösa läckageproblem i vätsketransmission. Isoleringshylsan omsluter helt den inre rotorn och de drivna komponenterna, och omvandlar dynamiska axeltätningar till statiska hylstätningar. Detta eliminerar i grunden läckagerisker, vilket gör dem oumbärliga i applikationer som kräver strikt tätning, såsom kemisk och läkemedelsindustri.