Magnetiese koppelings is nie-kontakkoppelings wat 'n magnetiese veld gebruik om wringkrag, krag of beweging van een roterende lid na 'n ander oor te dra. Die oordrag vind plaas deur 'n nie-magnetiese inperkingsversperring sonder enige fisiese verbinding. Die koppelings is opponerende pare skywe of rotors wat met magnete ingebed is.
Die gebruik van magnetiese koppeling dateer terug na suksesvolle eksperimente deur Nikola Tesla in die laat 19de eeu. Tesla koordlose verligte lampe met behulp van naby-veld resonante induktiewe koppeling. Die Skotse fisikus en ingenieur sir Alfred Ewing het die teorie van magnetiese induksie in die vroeë 20ste eeu verder gevorder. Dit het gelei tot die ontwikkeling van 'n aantal tegnologieë wat magnetiese koppeling gebruik. Magnetiese koppelings in toepassings wat hoogs presiese en meer robuuste werking vereis, het in die laaste halfeeu plaasgevind. Die volwassenheid van gevorderde vervaardigingsprosesse en die verhoogde beskikbaarheid van seldsame aardmagnetiese materiale maak dit moontlik.
Terwyl alle magnetiese koppelings dieselfde magnetiese eienskappe en basiese meganiese kragte gebruik, is daar twee tipes wat volgens ontwerp verskil.
Die twee hooftipes sluit in:
- Skyftipe koppelings met twee gesig-tot-aangesig skyfhelftes ingebed met 'n reeks magnete waar wringkrag oor die gaping van een skyf na die ander oorgedra word
-Sinchroniese-tipe koppelings soos permanente magneet koppelings, koaksiale koppelings en rotor koppelings waar 'n interne rotor geneste is binne 'n eksterne rotor en permanente magnete dra wringkrag van een rotor na die ander oor.
Benewens die twee hooftipes, sluit magnetiese koppelings sferiese, eksentriese, spiraalvormige en nie-lineêre ontwerpe in. Hierdie magnetiese koppelingsalternatiewe help met die gebruik van wringkrag en vibrasie, spesifiek gebruik in toepassings vir biologie, chemie, kwantummeganika en hidroulika.
In die eenvoudigste terme werk magnetiese koppelings met behulp van die fundamentele konsep wat teenoorgestelde magnetiese pole aantrek. Die aantrekkingskrag van die magnete dra wringkrag van een gemagnetiseerde naaf na 'n ander oor (van die dryflid van die koppeling na die aangedrewe lid). Wringkrag beskryf die krag wat 'n voorwerp roteer. Aangesien eksterne hoekmomentum op een magnetiese spilpunt toegepas word, dryf dit die ander aan deur wringkrag magneties tussen die spasies of deur 'n nie-magnetiese inperkingsversperring soos 'n skeidingsmuur oor te dra.
Die hoeveelheid wringkrag wat deur hierdie proses gegenereer word, word bepaal deur veranderlikes soos:
- Werk temperatuur
-Omgewing waarin verwerking plaasvind
- Magnetiese polarisasie
-Aantal paalpare
-Dimensies van paalpare, insluitend gaping, deursnee en hoogte
-Relatiewe hoekverskuiwing van die pare
- Verskuiwing van die pare
Afhangende van die belyning van die magnete en skywe of rotors, is die magnetiese polarisasie radiaal, tangensiaal of aksiaal. Wringkrag word dan na een of meer bewegende dele oorgedra.
Magnetiese koppelings word op verskeie maniere as beter beskou as tradisionele meganiese koppelings.
Die gebrek aan kontak met bewegende dele:
-Verminder wrywing
-Produseer minder hitte
-Maak maksimum gebruik van krag wat geproduseer word
- Lei tot minder slytasie
- Produseer geen geraas nie
- Elimineer die behoefte aan smering
Boonop laat die ingeslote ontwerp wat met bepaalde sinchroniese tipes geassosieer word, magnetiese koppelings toe om as stofdig, vloeistofdig en roesbestand vervaardig te word. Die toestelle is korrosiebestand en ontwerp om uiterste bedryfsomgewings te hanteer. Nog 'n voordeel is 'n magnetiese wegbreek-eienskap wat verenigbaarheid vestig vir gebruik in gebiede met potensiële impakgevare. Daarbenewens is toestelle wat magnetiese koppelings gebruik meer koste-effektief as meganiese koppelings wanneer dit in gebiede met beperkte toegang geleë is. Magnetiese koppelings is 'n gewilde keuse vir toetsdoeleindes en tydelike installasie.
Magnetiese koppelings is hoogs doeltreffend en effektief vir talle bogrondse toepassings, insluitend:
- Robotika
- Chemiese ingenieurswese
-Mediese instrumente
- Masjien installasie
- Voedselverwerking
-Roterende masjiene
Tans word magnetiese koppelings geprys vir hul doeltreffendheid wanneer dit in water ondergedompel word. Motors omhul in 'n nie-magnetiese versperring binne vloeistofpompe en skroefstelsels laat die magnetiese krag toe om die skroef of dele van die pomp in kontak met vloeistof te laat werk. Waterskagfaling wat veroorsaak word deur die inval van water in 'n motorhuis word vermy deur 'n stel magnete in 'n verseëlde houer te draai.
Onderwater toepassings sluit in:
-Duiker aandryfvoertuie
- Akwarium pompe
-Op afstand bestuurde onderwatervoertuie
Soos die tegnologie verbeter, word magnetiese koppelings meer algemeen as vervangings vir veranderlike spoedaandrywings in pompe en waaiermotors. 'n Voorbeeld van beduidende industriële gebruik is motors binne groot windturbines.
Die aantal, grootte en tipe magnete wat in 'n koppelstelsel gebruik word, sowel as die ooreenstemmende wringkrag wat geproduseer word, is beduidende spesifikasies.
Ander spesifikasies sluit in:
-Die teenwoordigheid van 'n versperring tussen die magnetiese pare, wat die apparaat kwalifiseer vir onderdompeling in water
-Die magnetiese polarisasie
-Die aantal bewegende dele wringkrag word magneties oorgedra
Die magnete wat in magnetiese koppelings gebruik word, bestaan uit seldsame aardmateriale soos neodymium-ysterboor of samariumkobalt. Versperrings wat tussen die magnetiese pare bestaan, is gemaak van nie-magnetiese materiale. Voorbeelde van materiale wat nie deur magnete aangetrek word nie, is vlekvrye staal, titanium, plastiek, glas en veselglas. Die res van die komponente wat aan weerskante van die magnetiese koppelings geheg is, is identies aan dié wat in enige stelsel met tradisionele meganiese koppelings gebruik word.
Die korrekte magnetiese koppeling moet voldoen aan die vereiste vlak van wringkrag gespesifiseer vir die beoogde werking. In die verlede was die sterkte van die magnete 'n beperkende faktor. Die ontdekking en verhoogde beskikbaarheid van spesiale seldsame aardmagnete is egter vinnig groeiende vermoëns van magnetiese koppelings.
'n Tweede oorweging is die noodsaaklikheid van die koppelings om gedeeltelik of heeltemal in water of ander vorme van vloeistof onder te dompel. Vervaardigers van magnetiese koppelstukke verskaf pasmaakdienste vir unieke en gekonsentreerde behoeftes.
