Магнитные муфты — это бесконтактные муфты, которые используют магнитное поле для передачи крутящего момента, силы или движения от одного вращающегося элемента к другому. Передача происходит через немагнитный сдерживающий барьер без какого-либо физического соединения. Муфты представляют собой противоположные пары дисков или роторов со встроенными магнитами.
Использование магнитной связи восходит к успешным экспериментам Николы Теслы в конце 19 века. Лампы Теслы зажигались по беспроводной сети, используя резонансную индуктивную связь ближнего поля. Шотландский физик и инженер сэр Альфред Юинг в начале 20 века развил теорию магнитной индукции. Это привело к разработке ряда технологий с использованием магнитной связи. За последние полвека появились магнитные муфты в приложениях, требующих очень точной и более надежной работы. Это становится возможным благодаря зрелости передовых производственных процессов и увеличению доступности редкоземельных магнитных материалов.
Хотя все магнитные муфты используют одни и те же магнитные свойства и основные механические силы, существует два типа, которые различаются по конструкции.
К двум основным типам относятся:
- Муфты дискового типа, состоящие из двух обращенных друг к другу половин диска, в которые встроен ряд магнитов, в которых крутящий момент передается через зазор от одного диска к другому.
- Муфты синхронного типа, такие как муфты с постоянными магнитами, коаксиальные муфты и муфты ротора, в которых внутренний ротор вложен внутри внешнего ротора, а постоянные магниты передают крутящий момент от одного ротора к другому.
Помимо двух основных типов, магнитные муфты включают сферическую, эксцентриковую, спиральную и нелинейную конструкции. Эти альтернативы магнитной муфты помогают использовать крутящий момент и вибрацию, особенно используемые в биологии, химии, квантовой механике и гидравлике.
Проще говоря, магнитные муфты работают, используя фундаментальную концепцию притяжения противоположных магнитных полюсов. Притяжение магнитов передает крутящий момент от одной намагниченной ступицы к другой (от ведущего элемента муфты к ведомому). Крутящий момент описывает силу, которая вращает объект. Поскольку к одному магнитному концентратору прикладывается внешний угловой момент, он приводит в движение другой, передавая крутящий момент магнитным путем между пространствами или через немагнитный сдерживающий барьер, такой как разделительная стена.
Величина крутящего момента, создаваемого этим процессом, определяется такими переменными, как:
-Рабочая температура
-Среда, в которой происходит обработка
-Магнитная поляризация
-Количество пар полюсов
-Размеры пар полюсов, включая зазор, диаметр и высоту.
-Относительное угловое смещение пар
-Смена пар.
В зависимости от расположения магнитов и дисков или роторов магнитная поляризация бывает радиальной, тангенциальной или осевой. Затем крутящий момент передается на одну или несколько движущихся частей.
Магнитные муфты считаются превосходящими традиционные механические муфты по нескольким причинам.
Отсутствие контакта с движущимися частями:
-Уменьшает трение
- Выделяет меньше тепла
- Максимально использует вырабатываемую мощность.
-Приводит к меньшему износу
-Не производит шума
-Устраняет необходимость смазки.
Кроме того, закрытая конструкция, характерная для определенных типов синхронных устройств, позволяет изготавливать магнитные муфты пыленепроницаемыми, водонепроницаемыми и устойчивыми к коррозии. Устройства устойчивы к коррозии и разработаны для работы в экстремальных условиях эксплуатации. Еще одним преимуществом является функция магнитного отрыва, которая обеспечивает совместимость для использования в зонах с потенциальной опасностью ударов. Кроме того, устройства, использующие магнитные муфты, более экономичны, чем механические муфты, при расположении в местах с ограниченным доступом. Магнитные муфты являются популярным выбором для целей тестирования и временной установки.
Магнитные муфты высокоэффективны и эффективны для многочисленных наземных применений, включая:
-Робототехника
-Химическая инженерия
-Медицинские инструменты
-Установка машины
-Пищевая промышленность
-Роторные машины
В настоящее время магнитные муфты ценятся за свою эффективность при погружении в воду. Двигатели, заключенные в немагнитный барьер внутри жидкостных насосов и пропеллерных систем, позволяют магнитной силе управлять пропеллером или частями насоса, контактирующими с жидкостью. Повреждения водяного вала, вызванного попаданием воды в корпус двигателя, можно избежать, вращая набор магнитов в герметичном контейнере.
Подводные применения включают в себя:
- Водолазные двигательные аппараты
-Аквариумные насосы
- Дистанционно управляемые подводные аппараты
По мере совершенствования технологии магнитные муфты становятся все более распространенными в качестве замены приводов с регулируемой скоростью в насосах и двигателях вентиляторов. Примером значительного промышленного использования являются двигатели в больших ветряных турбинах.
Количество, размер и тип магнитов, используемых в системе сцепления, а также соответствующий крутящий момент являются важными характеристиками.
Другие характеристики включают в себя:
-Наличие барьера между магнитными парами, позволяющего погружать аппарат в воду.
-Магнитная поляризация
-Количество движущихся частей крутящий момент передается магнитно
Магниты, используемые в магнитных муфтах, состоят из редкоземельных материалов, таких как неодим, железо, бор или самарий-кобальт. Барьеры, существующие между магнитными парами, изготовлены из немагнитных материалов. Примерами материалов, не притягивающихся магнитами, являются нержавеющая сталь, титан, пластик, стекло и стекловолокно. Остальные компоненты, прикрепленные к обеим сторонам магнитных муфт, идентичны тем, которые используются в любой системе с традиционными механическими муфтами.
Правильная магнитная муфта должна соответствовать требуемому уровню крутящего момента, указанному для предполагаемой операции. В прошлом сила магнитов была ограничивающим фактором. Однако открытие и увеличение доступности специальных редкоземельных магнитов быстро расширяют возможности магнитных муфт.
Вторым соображением является необходимость частичного или полного погружения муфт в воду или другие формы жидкости. Производители магнитных муфт предоставляют услуги по индивидуальной настройке для удовлетворения уникальных и концентрированных потребностей.
