Magnetické spojky jsou bezkontaktní spojky, které využívají magnetické pole k přenosu točivého momentu, síly nebo pohybu z jednoho rotačního prvku na druhý. Přenos probíhá přes nemagnetickou bariéru bez fyzického spojení. Spojky jsou protilehlé páry disků nebo rotorů s vloženými magnety.
Použití magnetické vazby se datuje od úspěšných experimentů Nikoly Tesly na konci 19. století. Tesla bezdrátově rozsvítil lampy pomocí rezonanční indukční vazby v blízkém poli. Skotský fyzik a inženýr Sir Alfred Ewing dále pokročil v teorii magnetické indukce na počátku 20. století. To vedlo k vývoji řady technologií využívajících magnetickou vazbu. Magnetické spojky v aplikacích, které vyžadují vysoce přesný a robustnější provoz, se objevily v posledním půlstoletí. Vyspělost pokročilých výrobních procesů a zvýšená dostupnost magnetických materiálů vzácných zemin to umožňuje.
Zatímco všechny magnetické spojky využívají stejné magnetické vlastnosti a základní mechanické síly, existují dva typy, které se liší konstrukcí.
Mezi dva hlavní typy patří:
- Kotoučové spojky se dvěma protilehlými polovinami kotouče zapuštěnými sérií magnetů, kde se točivý moment přenáší přes mezeru z jednoho kotouče na druhý
-Spojky synchronního typu, jako jsou spojky s permanentními magnety, koaxiální spojky a spojky rotorů, kde je vnitřní rotor vnořen do vnějšího rotoru a permanentní magnety přenášejí točivý moment z jednoho rotoru na druhý.
Kromě dvou hlavních typů zahrnují magnetické spojky sférické, excentrické, spirálové a nelineární konstrukce. Tyto alternativy magnetické vazby pomáhají při použití točivého momentu a vibrací, konkrétně používaných v aplikacích pro biologii, chemii, kvantovou mechaniku a hydrauliku.
Zjednodušeně řečeno, magnetické spojky fungují na základě základního konceptu, že opačné magnetické póly se přitahují. Přitahování magnetů přenáší krouticí moment z jednoho magnetizovaného náboje na druhý (z hnacího členu spojky na hnaný člen). Kroutící moment popisuje sílu, která otáčí objektem. Když je na jeden magnetický náboj aplikován vnější moment hybnosti, pohání druhý magnetickým přenosem točivého momentu mezi prostory nebo přes nemagnetickou bariéru, jako je dělicí stěna.
Velikost točivého momentu generovaného tímto procesem je určena proměnnými, jako jsou:
- Pracovní teplota
-Prostředí, ve kterém dochází ke zpracování
- Magnetická polarizace
-Počet párů pólů
-Rozměry párů pólů, včetně mezery, průměru a výšky
-Relativní úhlové posunutí párů
-Posun párů
V závislosti na vyrovnání magnetů a kotoučů nebo rotorů je magnetická polarizace radiální, tangenciální nebo axiální. Kroutící moment se pak přenese na jednu nebo více pohyblivých částí.
Magnetické spojky jsou v několika ohledech považovány za lepší než tradiční mechanické spojky.
Nedostatek kontaktu s pohyblivými částmi:
-Snižuje tření
- Produkuje méně tepla
- Maximální využití vyrobené energie
- Výsledkem je menší opotřebení
-Neprodukuje žádný hluk
- Eliminuje potřebu mazání
Navíc uzavřená konstrukce spojená s konkrétními synchronními typy umožňuje vyrábět magnetické spojky jako prachotěsné, kapalinotěsné a nerezové. Zařízení jsou odolná proti korozi a navržena tak, aby zvládla extrémní provozní prostředí. Další výhodou je funkce magnetického odtržení, která zajišťuje kompatibilitu pro použití v oblastech s potenciálním nebezpečím nárazu. Zařízení využívající magnetické spojky jsou navíc cenově výhodnější než spojky mechanické, pokud jsou umístěny v oblastech s omezeným přístupem. Magnetické spojky jsou oblíbenou volbou pro testovací účely a dočasnou instalaci.
Magnetické spojky jsou vysoce účinné a účinné pro řadu nadzemních aplikací, včetně:
- Robotika
-Chemické inženýrství
-Lékařské nástroje
- Instalace stroje
-Zpracování potravin
- Rotační stroje
V současné době jsou magnetické spojky ceněny pro svou účinnost při ponoření do vody. Motory zapouzdřené v nemagnetické bariéře v kapalinových čerpadlech a systémech vrtule umožňují magnetické síle ovládat vrtuli nebo části čerpadla v kontaktu s kapalinou. Selhání vodní hřídele způsobené vniknutím vody do krytu motoru se zabrání otáčením sady magnetů v utěsněné nádobě.
Podvodní aplikace zahrnují:
-Potápěčská pohonná vozidla
- Akvarijní čerpadla
-Dálkově ovládaná podvodní vozidla
Jak se technologie zlepšuje, magnetické spojky se stávají více rozšířenými jako náhrada za pohony s proměnnými otáčkami v čerpadlech a motorech ventilátorů. Příkladem významného průmyslového využití jsou motory ve velkých větrných turbínách.
Počet, velikost a typ magnetů použitých ve spojovacím systému, stejně jako odpovídající točivý moment, jsou významnými specifikacemi.
Mezi další specifikace patří:
-Přítomnost bariéry mezi magnetickými páry, která opravňuje zařízení k ponoření do vody
- Magnetická polarizace
-Točivý moment počtu pohyblivých částí je přenášen magneticky
Magnety používané v magnetických spojkách se skládají z materiálů vzácných zemin, jako je neodym železo bór nebo samarium kobalt. Bariéry, které existují mezi magnetickými páry, jsou vyrobeny z nemagnetických materiálů. Příklady materiálů, které magnety nepřitahují, jsou nerezová ocel, titan, plast, sklo a sklolaminát. Zbývající součásti připojené na obě strany magnetických spojek jsou identické s těmi, které se používají v jakémkoli systému s tradičními mechanickými spojkami.
Správná magnetická spojka musí splňovat požadovanou úroveň točivého momentu specifikovanou pro zamýšlený provoz. V minulosti byla síla magnetů limitujícím faktorem. Nicméně, objev a zvýšená dostupnost speciálních magnetů vzácných zemin je rychle rostoucí schopnosti magnetických vazeb.
Druhým aspektem je nutnost, aby spojky byly částečně nebo zcela ponořeny ve vodě nebo jiných formách kapaliny. Výrobci magnetických spojek poskytují služby přizpůsobení pro jedinečné a koncentrované potřeby.
