Магнітні муфти — це безконтактні муфти, які використовують магнітне поле для передачі крутного моменту, сили або руху від одного обертового елемента до іншого. Передача відбувається через немагнітний захисний бар’єр без будь-якого фізичного з’єднання. Муфти являють собою протилежні пари дисків або роторів, вбудованих у магніти.
Використання магнітного зв’язку бере свій початок з успішних експериментів Ніколи Тесла в кінці 19 століття. Тесла бездротово запалював лампи за допомогою резонансного індуктивного зв’язку ближнього поля. Шотландський фізик та інженер сер Альфред Юїнг на початку 20 століття розвинув теорію магнітної індукції. Це призвело до розробки низки технологій з використанням магнітного зв’язку. Магнітні муфти в програмах, які вимагають високоточної та більш надійної роботи, мали місце в останні півстоліття. Зрілість передових виробничих процесів і підвищена доступність рідкоземельних магнітних матеріалів робить це можливим.
Хоча всі магнітні муфти використовують однакові магнітні властивості та основні механічні сили, є два типи, які відрізняються конструкцією.
До двох основних типів належать:
- Муфти дискового типу з двома половинками диска, розташованими обличчям до обличчя, вбудованими в ряд магнітів, де крутний момент передається через зазор від одного диска до іншого
- Муфти синхронного типу, такі як муфти з постійними магнітами, коаксіальні муфти та роторні муфти, де внутрішній ротор вкладено всередину зовнішнього ротора, а постійні магніти передають крутний момент від одного ротора до іншого.
Крім двох основних типів, магнітні муфти включають сферичні, ексцентричні, спіральні та нелінійні конструкції. Ці альтернативи магнітного з’єднання допомагають використовувати крутний момент і вібрацію, зокрема в біології, хімії, квантовій механіці та гідравліці.
Найпростіше кажучи, магнітні зв’язки працюють з використанням фундаментальної концепції, що протилежні магнітні полюси притягуються. Притягання магнітів передає крутний момент від однієї намагніченої втулки до іншої (від ведучого елемента муфти до веденого). Крутний момент описує силу, яка обертає об’єкт. Коли зовнішній кутовий момент прикладається до одного магнітного концентратора, він приводить в рух інший, передаючи крутний момент магнітно між просторами або через немагнітний бар’єр, який утримує, наприклад, розділову стіну.
Величина крутного моменту, створюваного цим процесом, визначається такими змінними, як:
-Робоча температура
- Середовище, в якому відбувається обробка
- Магнітна поляризація
-Кількість пар полюсів
- Розміри пар полюсів, включаючи зазор, діаметр і висоту
-Відносне кутове зміщення пар
- Зсув пар
Залежно від розташування магнітів і дисків або роторів магнітна поляризація буває радіальною, тангенціальною або осьовою. Крутний момент потім передається до однієї або кількох рухомих частин.
Магнітні муфти вважаються кращими за традиційні механічні муфти в кількох аспектах.
Відсутність контакту з рухомими частинами:
-Зменшує тертя
- Виробляє менше тепла
- Максимально використовує вироблену потужність
- Призводить до меншого зносу
- Не виробляє шуму
- Усуває потребу в мастилі
Крім того, закрита конструкція, пов’язана з окремими синхронними типами, дозволяє виготовляти магнітні муфти як пилонепроникні, водонепроникні та нержавіючі. Пристрої стійкі до корозії та розроблені для роботи в екстремальних умовах експлуатації. Ще однією перевагою є функція магнітного відриву, яка забезпечує сумісність для використання в зонах з потенційною небезпекою удару. Крім того, пристрої, що використовують магнітні муфти, є більш економічно ефективними, ніж механічні муфти, якщо розташовані в місцях з обмеженим доступом. Магнітні муфти є популярним вибором для тестування та тимчасового встановлення.
Магнітні муфти є високоефективними та ефективними для багатьох надземних застосувань, включаючи:
-Робототехніка
-Хімічна інженерія
-Медичні інструменти
-Встановлення машини
- Переробка харчових продуктів
- Роторні машини
В даний час магнітні муфти цінуються за їх ефективність при зануренні у воду. Двигуни, закріплені в немагнітному бар’єрі в рідинних насосах і пропелерних системах, дозволяють магнітній силі керувати пропелером або частинами насоса, які контактують з рідиною. Пошкодження водяного вала, спричинене проникненням води в корпус двигуна, можна уникнути, обертаючи набір магнітів у герметичному контейнері.
Підводні програми включають:
- Водолазна тяга
-Акваріумні насоси
- Підводні апарати з дистанційним керуванням
З удосконаленням технології магнітні муфти стають все більш поширеними як заміна приводів із змінною швидкістю в насосах і двигунах вентиляторів. Прикладом значного промислового використання є двигуни у великих вітрових турбінах.
Кількість, розмір і тип магнітів, що використовуються в системі зчеплення, а також відповідний створюваний крутний момент є важливими характеристиками.
Інші характеристики включають:
- Наявність бар'єру між магнітними парами, що кваліфікує апарат для занурення у воду
- магнітна поляризація
- Крутний момент кількості рухомих частин передається магнітним шляхом
Магніти, які використовуються в магнітних з’єднаннях, складаються з рідкоземельних матеріалів, таких як неодим, залізо, бор або самарій-кобальт. Бар'єри, які існують між магнітними парами, виготовлені з немагнітних матеріалів. Прикладами матеріалів, які не притягуються магнітами, є нержавіюча сталь, титан, пластик, скло та скловолокно. Решта компонентів, прикріплених до будь-якої сторони магнітних муфт, ідентичні тим, що використовуються в будь-якій системі з традиційними механічними муфтами.
Правильна магнітна муфта повинна відповідати необхідному рівню крутного моменту, зазначеному для передбачуваної роботи. У минулому сила магнітів була обмежуючим фактором. Однак відкриття та збільшення доступності спеціальних рідкісноземельних магнітів стрімко зростають можливості магнітних з’єднань.
Друге міркування полягає в тому, що муфти повинні бути частково або повністю занурені у воду або інші форми рідини. Виробники магнітних муфт надають послуги з налаштування для унікальних і зосереджених потреб.
