Магнитното свързване е едно от важните приложения на постоянните магнитни материали надолу по веригата. Днес систематично ще представим принципа, класификацията и приложението на магнитното свързване и ще говорим за постоянния магнит в магнитното свързване.
Какво е магнитно свързване?
Съединителят е важен компонент в механичната трансмисия, който предава въртящ момент чрез свързване на задвижващия и задвижвания вал. Следващата фигура показва няколко често срещани форми на свързване, които могат да ви помогнат да разберете по-добре какво е свързване.
|
|
|
Традиционните съединители са от контактен тип и имат относително сложни структури. Те ще се износват по време на ежедневните операции. Ако възникне претоварване, други механични части ще бъдат сериозно износени, което е много неблагоприятно за стабилността на механичното работно оборудване. Ако задвижващият вал и задвижваният вал на съединителя трябва да работят в две различни среди, изолирани една от друга, трябва да се използват уплътнителни елементи за динамично уплътняване. По този начин има проблем или с увеличаване на съпротивлението на въртене, за да се осигури надеждно уплътняване, или с изтичане поради лошо уплътняване. Освен това, тъй като уплътнителните елементи се износват и стареят, изтичането ще се влоши, особено в системи с вредни газове (вредни течности). Веднъж изтекъл, той ще замърси околната среда и ще застраши живота.
Магнитните съединители са безконтактни съединители, обикновено съставени от два магнита, с изолиращ капак в средата за разделяне на двата магнита. Вътрешният магнит е свързан към предавателната част, а външният магнит е ефективно свързан към силовата част, предавайки мощност чрез взаимодействието на магнитното поле NS полюсно свързване. Магнитните съединители имат функцията на буфериране и абсорбиране на вибрации на еластични съединители. В допълнение, той нарушава структурната форма на традиционните съединители и възприема нов принцип на магнитно съединяване, за да постигне предаване на сила и въртящ момент между задвижващия вал и задвижвания вал без пряк контакт и може да трансформира динамичните уплътнения в статични уплътнения, за да постигне нулево изтичане. Поради това се използва широко в случаи със специални изисквания за течове.
Класификация на магнитните съединители
Общите магнитни предавания включват синхронно предаване, хистерезисно предаване и предаване на вихрови токове. Поради съответните им характеристики, те се използват в различни области. Синхронното предаване се отнася до синхронизирането на изхода и входа. Има две често срещани структури за синхронно свързване: планарно магнитно свързване и коаксиално магнитно свързване.
1. Планарно магнитно свързване
Структура: Магнитите са монтирани на два диска с еднакъв диаметър по начин на пресичане на NS полюсите. Когато се използват, двата диска се монтират съответно на задвижващия вал и на задвижвания вал, оставяйки определена въздушна междина между тях.
Принцип: Тъй като N полюсът на магнит A привлича S полюса на магнит B от противоположната страна и отблъсква N полюсите от двете страни на магнит B, се гарантира, че в рамките на определен диапазон на въртящ момент, задвижваният вал и задвижващият вал поддържат въртящи се синхронно.
Въртящ момент: Тази планарна трансмисия има проста структура и не изисква висока коаксиалност на двата вала по време на монтажа. Тъй като използва принципа на привличане на равнината, колкото по-малка е въздушната междина, толкова по-голям е въртящият момент. Освен това, тъй като предаваният въртящ момент е пропорционален на площта на диска, въртящият момент на този магнитен съединител не може да бъде твърде голям, в противен случай той ще бъде твърде голям и труден за инсталиране.
2. Коаксиален магнитен съединител
Коаксиалното магнитно свързване е най-широко използваното устройство за синхронно предаване в момента и типичното му приложение е магнитната помпа.
Структура: Коаксиалният магнитен съединител се състои от външен ротор, вътрешен ротор, изолираща втулка и лагерна система. Магнитите са монтирани по външната обиколка на вътрешния ротор и вътрешната обиколка на външния ротор. Магнитите са равномерни полюси и са подредени по периферията в NS напречен режим. Подравнете работните повърхности на магнитите на вътрешния и външния ротор, тоест автоматично свързване. Изолационната втулка и лагерната система се използват главно в структурата на уплътнението за магнитно предаване.
Въздушна междина и изолация: Между вътрешните и външните ротори има определена въздушна междина, която се използва за изолиране на активни и задвижвани компоненти. Въздушната междина е предимно между 2 mm-8 mm. Колкото по-малка е въздушната междина, толкова по-висока е ефективната степен на използване на магнита, но толкова по-трудна е изолацията; колкото по-голяма е въздушната междина, толкова по-удобна е изолацията, но толкова по-малко ефективно е използването на магнитното поле на магнита. Позицията на радиуса на въздушната междина е работният радиус на този магнитен съединител. При проектирането въртящият момент на необходимата трансмисия може да се получи чрез регулиране на размера на радиуса на въздушната междина.
Когато натоварването надвиши максималния въртящ момент, трансмисията започва да "приплъзва", т.е. магнитите скачат от текущото състояние на свързване към следващото състояние на свързване чрез кръгово изместване. По време на този процес на приплъзване, магнитното поле във въздушната междина се променя бързо и магнитите на вътрешния и външния ротор се размагнитват един от друг едновременно, генерирайки топлина. За кратък период от време температурата може бързо да се повиши до повече от 100 градуса по Целзий, което води до демагнетизиране на магнитите и предаване на скрап. Следователно, въпреки че този тип предаване може да играе ролята на защита от претоварване, той обикновено не се използва като устройство за защита от претоварване.
3. Хистерезисно предаване
Хистерезисното предаване е метод на предаване, който прилага принципа на хистерезис. Обичайните хистерезисни предавания обикновено са коаксиални структури, подобни на синхронните предавания. Разликата е, че вътрешният и външният ротор използват различни магнитни материали. Най-общо казано, вътрешният ротор (активен вал) използва материали с висока коерцитивност и висока остатъчна устойчивост, като неодимов желязо бор. Външният ротор (задвижван вал) използва магнитни материали с ниска коерцитивност, като алуминий никел кобалт. Магнитите на активния вал са разположени напречно според NS полюсите. Когато товарът не е по-голям от номиналния въртящ момент, задвижваният вал се върти синхронно с активния вал; когато товарът надвиши номиналната стойност, вътрешният и външният ротор се плъзгат и само номиналният въртящ момент се предава на задвижвания вал. Излишната енергия се освобождава под формата на топлина по време на процеса на зареждане на вътрешния магнит и демагнетизиране на външния магнит.
Тази структура на предаване на хистерезис обикновено се среща в машините за магнитно затваряне, които могат да гарантират, че капачките на бутилките имат достатъчна сила на затягане, без да повредят капачките на бутилките.
4. Вихрово токово задвижване
Замяната на материала с постоянен магнит на задвижваната част на който и да е от гореспоменатите магнитни съединители с неферомагнитни материали с добра проводимост, като мед и алуминий, може да постигне предаване на вихрови токове, въпреки че ефективността на предаване може да не е много висока. Простата дискова структура за предаване на вихрови токове е показана на фигурата:
На активния диск са монтирани високопроизводителни магнити в кръстосан режим NS. Задвижваният диск е изработен от мед с добра проводимост. Магнитните силови линии преминават през медния диск. Активният диск се върти и вихровият ток кара задвижвания меден диск да следва въртенето.
Предаването на вихрови токове може да бъде синхронно или асинхронно. За да бъдем точни, синхронното предаване на вихрови токове обикновено има малко количество (5%) асинхронност. Например входът е 1000rpm, а изходът е 950rpm. Тази асинхронност може да се приеме като загуба на предаване. Типичното приложение на асинхронното предаване на вихрови токове е системата за контрол на напрежението на прибиращата се линия. Чрез специално управление функцията за регулиране на скоростта в определен диапазон може да бъде постигната и чрез предаване на вихрови токове.
Постоянни магнити, използвани в магнитни съединители
Изобретяването и развитието на магнитните съединители са тясно свързани с непрекъснатия напредък на постоянните магнитни материали. Магнитните съединители първоначално са били направени от феритни материали, но поради техните ниски магнитни свойства, те могат да предават само по-малки въртящи моменти в същия обем като традиционните съединители, което ограничава развитието на магнитните съединители.
Магнитните свойства на постоянните магнитни материали от второ поколение самариев кобалт и алуминиево-никелови кобалтови магнити (AlNiCo) са много по-високи от тези на феритните материали, така че произведените магнитни съединители могат да предават по-големи въртящи моменти. Високите цени на самариевия кобалт и алуминиево-никеловия кобалт обаче сериозно ограничават развитието на съединителите за магнитно предаване.
Максималният магнитен енергиен продукт (BH) на неодимов железен бор (NdFeB) постоянен магнитен материал е 428kJ/m3, което го прави третото поколение постоянен магнитен материал след самариевия кобалт. NdFeB не само има по-добри магнитни свойства, но и има по-силна пазарна конкурентоспособност. NdFeB има продукт с висока магнитна енергия, изисква по-малко, има добра производителност на обработка, може да се реже и пробива и има висок процент на добив. Следователно, той може да намали обема на магнитните съединители, да намали разходите и да подобри ефективността. Той се използва широко в съединители за магнитно предаване.