Магнетна спрега је једна од важних низводних примена трајних магнетних материјала. Данас ћемо систематски упознати принцип, класификацију и примену магнетне спреге, а такође ћемо говорити о трајном магнету у магнетној спрези.
Шта је магнетна спрега?
Спојница је важна компонента у механичком преносу, која преноси обртни момент повезивањем погонског и погонског вратила. Следећа слика приказује неколико уобичајених облика спајања, који вам могу помоћи да боље разумете шта је спрега.
|
|
|
Традиционалне спојнице су контактног типа и имају релативно сложену структуру. Они ће се истрошити током свакодневних операција. Ако дође до преоптерећења, остали механички делови ће бити озбиљно истрошени, што је веома неповољно за стабилност механичке опреме за рад. Ако погонско вратило и погонско вратило спојнице морају да раде у два различита медија изолована један од другог, за динамичко заптивање се морају користити заптивни елементи. На овај начин постоји проблем или повећања отпора ротације да би се обезбедило поуздано заптивање или цурења услед лошег заптивања. Поред тога, како се заптивни елементи троше и старе, цурење ће бити појачано, посебно у системима са штетним гасовима (штетним течностима). Када процури, загадиће животну средину и угрозити живот.
Магнетне спојнице су бесконтактне спојнице, углавном састављене од два магнета, са изолационим поклопцем у средини за раздвајање два магнета. Унутрашњи магнет је повезан са трансмисионим делом, а спољни магнет је ефикасно повезан са делом за напајање, преносећи снагу кроз интеракцију магнетног поља НС полова спојнице. Магнетне спојнице имају функцију пуферовања и апсорпције вибрација еластичних спојница. Поред тога, он разбија структурни облик традиционалних спојница и усваја нови принцип магнетне спојнице за постизање преноса силе и обртног момента између погонског вратила и погонског вратила без директног контакта, и може трансформисати динамичке заптивке у статичке заптивке како би се постигло нулто цурење. Због тога се широко користи у случајевима са посебним захтевима за цурење.
Класификација магнетних спојница
Уобичајени магнетни преноси укључују синхрони пренос, пренос хистерезе и пренос вртложне струје. Због својих карактеристика, користе се у различитим областима. Синхрони пренос се односи на синхронизацију излаза и улаза. Постоје две уобичајене структуре синхроне спреге: планарна магнетна спрега и коаксијална магнетна спрега.
1. Планарна магнетна спрега
Структура: Магнети су постављени на два диска истог пречника на начин укрштања НС полова. Када су у употреби, два диска се постављају на погонско вратило, односно на погонско вратило, остављајући између њих одређени ваздушни размак.
Принцип: Пошто Н пол магнета А привлачи С пол магнета Б на супротној страни и одбија Н полове са обе стране магнета Б, обезбеђено је да у одређеном опсегу обртног момента, погонско вратило и погонско вратило остану ротирајући синхроно.
Обртни момент: Овај планарни пренос има једноставну структуру и не захтева високу коаксијалност две осовине током инсталације. Пошто користи принцип привлачења у равни, што је мањи ваздушни зазор, то је већи обртни момент. Поред тога, пошто је обртни момент који се преноси пропорционалан површини диска, обртни момент ове магнетне спојнице не може бити превелик, иначе ће бити превелик и тежак за уградњу.
2. Коаксијална магнетна спојница
Коаксијална магнетна спојница је тренутно најраспрострањенији уређај за синхрони пренос, а његова типична примена је магнетна пумпа.
Структура: Коаксијална магнетна спојница се састоји од спољашњег ротора, унутрашњег ротора, изолационе чауре и система лежајева. Магнети се постављају на спољашњи обим унутрашњег ротора и унутрашњи обим спољашњег ротора. Магнети су равномерни полови и распоређени по ободу у НС унакрсном режиму. Поравнајте радне површине магнета унутрашњег и спољашњег ротора, односно аутоматско спајање. Изолациони рукав и систем лежаја се углавном користе у структури заптивке магнетног преноса.
Ваздушни зазор и изолација: Постоји одређени ваздушни јаз између унутрашњег и спољашњег ротора, који се користи за изоловање активних и погонских компоненти. Ваздушни зазор је углавном између 2 мм-8мм. Што је ваздушни зазор мањи, то је већа ефективна стопа коришћења магнета, али је изолација тежа; што је ваздушни зазор већи, изолација је погоднија, али је мање ефикасно коришћење магнетног поља магнета. Положај полупречника ваздушног распора је радни радијус ове магнетне спојнице. Приликом пројектовања, обртни момент потребног преноса може се добити подешавањем величине радијуса ваздушног зазора.
Када оптерећење пређе максимални обртни момент, пренос почиње да „клизи“, односно магнети скачу из тренутног стања спреге у следеће стање спреге кружним померањем. Током овог процеса клизања, магнетно поље у ваздушном зазору се брзо мења, а магнети унутрашњег и спољашњег ротора се истовремено демагнетишу један од другог, стварајући топлоту. У кратком периоду, температура може брзо да порасте на више од 100 степени Целзијуса, узрокујући демагнетизацију магнета и раскидање преноса. Стога, иако овај тип преноса може играти улогу заштите од преоптерећења, генерално се не користи као уређај за заштиту од преоптерећења.
3. Пренос хистерезе
Пренос хистерезе је метода преноса која примењује принцип хистерезе. Уобичајени хистерезисни преноси су генерално коаксијалне структуре сличне синхроним преносима. Разлика је у томе што унутрашњи и спољашњи ротори користе различите магнетне материјале. Уопштено говорећи, унутрашњи ротор (активна осовина) користи материјале са високом коерцитивношћу и великом реманентношћу, као што је неодимијум гвожђе бор. Спољни ротор (погоњена осовина) користи магнетне материјале са ниском коерцитивношћу, као што је алуминијум никл кобалт. Магнети на активној осовини су распоређени попречно према НС половима. Када оптерећење није веће од номиналног обртног момента, погоњено вратило се ротира синхроно са активним вратилом; када оптерећење пређе номиналну вредност, унутрашњи и спољашњи ротор проклизавају, а на погоњено вратило се преноси само називни обртни момент. Вишак енергије се ослобађа у облику топлоте током процеса пуњења унутрашњег магнета и демагнетизације спољашњег магнета.
Ова структура преноса хистерезе се обично налази у машинама за магнетно затварање, које могу осигурати да чепови боца имају довољну силу затезања без оштећења чепова боца.
4. Погон вртложне струје
Заменом трајног магнетног материјала погоњеног дела било које од горе наведених магнетних спојница са неферомагнетним материјалима са добром проводљивошћу, као што су бакар и алуминијум, може се постићи пренос вртложна струја, иако ефикасност преноса можда неће бити веома висока. Једноставна структура преноса вртложне струје диска је приказана на слици:
На активном диску, магнети високих перформанси су инсталирани у НС цросс моду. Погонски диск је направљен од бакра са добром проводљивошћу. Магнетне линије силе пролазе кроз бакарни диск. Активни диск се ротира, а вртложна струја покреће погонски бакарни диск да прати ротацију.
Пренос вртложна струја може бити синхрони и асинхрони. Да будемо прецизни, синхрони пренос вртложна струја генерално има малу количину (5%) асинхроније. На пример, улаз је 1000 о/мин, а излаз је 950 о/мин. Ова асинхронија се може прихватити као губитак преноса. Типична примена асинхроног преноса вртложним струјама је систем контроле напетости увлачивог вода. Кроз специјалну контролу, функција регулације брзине у одређеном опсегу може се постићи и кроз пренос вртложне струје.
Трајни магнети који се користе у магнетним спојницама
Проналазак и развој магнетних спојница уско су повезани са континуираним напретком трајних магнетних материјала. Магнетне спојнице су првобитно биле направљене од феритних материјала, али због својих ниских магнетних својстава могу да преносе само мање обртне моменте у истој запремини као и традиционалне спојнице, што ограничава развој магнетних спојница.
Магнетна својства друге генерације трајних магнетних материјала самаријум кобалт и алуминијум никл кобалт магнети (АлНиЦо) су много већа од оних феритних материјала, тако да произведене магнетне спојнице могу да преносе веће обртне моменте. Међутим, високе цене самаријум кобалта и алуминијум никл кобалта озбиљно ограничавају развој магнетних преносних спојница.
Максимални производ магнетне енергије (БХ) трајног магнетног материјала неодимијум гвожђе бора (НдФеБ) је 428кЈ/м3, што га чини трећом генерацијом трајног магнетног материјала након самаријум кобалта. НдФеБ не само да има боља магнетна својства, већ има и јачу тржишну конкурентност. НдФеБ има висок производ магнетне енергије, захтева мање, има добре перформансе обраде, може се сећи и бушити и има високу стопу приноса. Због тога може смањити запремину магнетних спојница, смањити трошкове и побољшати ефикасност. Широко се користи у магнетним спојницама за пренос.