Magnetne sklopke so brezkontaktne sklopke, ki uporabljajo magnetno polje za prenos navora, sile ali gibanja z enega vrtečega se elementa na drugega. Prenos poteka skozi nemagnetno zadrževalno pregrado brez fizične povezave. Sklopke so nasprotni pari diskov ali rotorjev, vgrajenih z magneti.
Uporaba magnetne sklopke sega v uspešne poskuse Nikole Tesle v poznem 19. stoletju. Tesla je brezžično prižgala svetilke z uporabo resonančne induktivne sklopke bližnjega polja. Škotski fizik in inženir Sir Alfred Ewing je v začetku 20. stoletja še naprej razvijal teorijo magnetne indukcije. To je privedlo do razvoja številnih tehnologij z uporabo magnetne sklopke. Magnetne sklopke v aplikacijah, ki zahtevajo zelo natančno in bolj robustno delovanje, so se pojavile v zadnjega pol stoletja. To omogočata zrelost naprednih proizvodnih procesov in večja razpoložljivost magnetnih materialov redkih zemelj.
Čeprav vse magnetne sklopke uporabljajo enake magnetne lastnosti in osnovne mehanske sile, obstajata dve vrsti, ki se razlikujeta po zasnovi.
Dve glavni vrsti vključujeta:
-Sklopke v obliki diska z dvema polovicama diska, ki sta si obrnjeni iz oči v oči in sta vdelani z nizom magnetov, kjer se navor prenaša čez režo z enega diska na drugega
- Sklopke sinhronega tipa, kot so sklopke s trajnimi magneti, koaksialne sklopke in sklopke rotorja, kjer je notranji rotor vgnezden znotraj zunanjega rotorja, trajni magneti pa prenašajo navor z enega rotorja na drugega.
Poleg dveh glavnih vrst magnetne sklopke vključujejo sferične, ekscentrične, spiralne in nelinearne izvedbe. Te alternative magnetne sklopke pomagajo pri uporabi navora in vibracij, ki se posebej uporabljajo v aplikacijah za biologijo, kemijo, kvantno mehaniko in hidravliko.
Najenostavneje povedano, magnetne sklopke delujejo z uporabo temeljnega koncepta, da se nasprotni magnetni poli privlačijo. Privlačnost magnetov prenaša navor od enega magnetiziranega pesta do drugega (od pogonskega člena sklopke do gnanega). Navor opisuje silo, ki vrti predmet. Ko se zunanji kotni moment uporabi za eno magnetno pesto, poganja drugo z magnetnim prenosom navora med prostori ali skozi nemagnetno zadrževalno pregrado, kot je pregradna stena.
Količina navora, ki ga ustvari ta proces, je določena s spremenljivkami, kot so:
- Delovna temperatura
- Okolje, v katerem poteka obdelava
- Magnetna polarizacija
-Število parov polov
- Mere parov polov, vključno z režo, premerom in višino
-Relativni kotni odmik parov
- Zamenjava parov
Odvisno od poravnave magnetov in diskov ali rotorjev je magnetna polarizacija radialna, tangencialna ali aksialna. Navor se nato prenese na enega ali več gibljivih delov.
Magnetne sklopke veljajo za boljše od tradicionalnih mehanskih sklopk na več načinov.
Pomanjkanje stika z gibljivimi deli:
- Zmanjšuje trenje
- Proizvaja manj toplote
-Maksimalno izkoristi proizvedeno moč
- Posledica manjše obrabe
- Ne proizvaja hrupa
- Odpravlja potrebo po mazanju
Poleg tega zaprta zasnova, povezana z določenimi sinhronimi tipi, omogoča izdelavo magnetnih sklopk, ki so odporne proti prahu, tekočinam in rji. Naprave so odporne proti koroziji in izdelane za uporabo v ekstremnih delovnih okoljih. Druga prednost je funkcija magnetnega ločevanja, ki omogoča združljivost za uporabo na območjih s potencialno nevarnostjo udarca. Poleg tega so naprave, ki uporabljajo magnetne sklopke, stroškovno učinkovitejše od mehanskih sklopk, če so nameščene na območjih z omejenim dostopom. Magnetne sklopke so priljubljena izbira za namene testiranja in začasne namestitve.
Magnetne sklopke so zelo učinkovite in učinkovite za številne nadzemne aplikacije, vključno z:
-Robotika
-Kemijsko inženirstvo
- Medicinski instrumenti
- Strojna montaža
-Predelava hrane
- Rotacijski stroji
Trenutno so magnetne sklopke cenjene zaradi njihove učinkovitosti, ko so potopljene v vodo. Motorji, obdani z nemagnetno pregrado znotraj tekočih črpalk in propelerskih sistemov, omogočajo magnetni sili, da upravlja propeler ali dele črpalke v stiku s tekočino. Okvara vodne gredi, ki jo povzroči vdor vode v ohišje motorja, se prepreči z vrtenjem niza magnetov v zaprti posodi.
Podvodne aplikacije vključujejo:
- Potapljaška pogonska vozila
-Črpalke za akvarije
- Daljinsko vodena podvodna vozila
Ko se tehnologija izboljšuje, postanejo magnetne sklopke bolj razširjene kot zamenjava za pogone s spremenljivo hitrostjo v črpalkah in motorjih ventilatorjev. Primer pomembne industrijske uporabe so motorji v velikih vetrnih turbinah.
Število, velikost in vrsta magnetov, uporabljenih v sistemu sklopke, ter ustrezen proizvedeni navor so pomembne specifikacije.
Druge specifikacije vključujejo:
- Prisotnost pregrade med magnetnimi pari, ki omogoča, da je naprava potopljena v vodo
- Magnetna polarizacija
- Navor števila gibljivih delov se prenaša magnetno
Magneti, ki se uporabljajo v magnetnih sklopkah, so sestavljeni iz redkih zemeljskih materialov, kot sta neodim železo bor ali samarij kobalt. Pregrade, ki obstajajo med magnetnimi pari, so izdelane iz nemagnetnih materialov. Primeri materialov, ki jih magneti ne privlačijo, so nerjavno jeklo, titan, plastika, steklo in steklena vlakna. Preostale komponente, pritrjene na obe strani magnetnih sklopk, so enake tistim, ki se uporabljajo v katerem koli sistemu s tradicionalnimi mehanskimi sklopkami.
Pravilna magnetna sklopka mora izpolnjevati zahtevano raven navora, določenega za predvideno delovanje. V preteklosti je bila moč magnetov omejevalni dejavnik. Vendar odkritje in povečana razpoložljivost posebnih magnetov redkih zemelj hitro povečuje zmogljivosti magnetnih sklopk.
Drugi dejavnik je nujnost, da so sklopke delno ali v celoti potopljene v vodo ali druge oblike tekočine. Proizvajalci magnetnih spojk nudijo storitve prilagajanja za edinstvene in koncentrirane potrebe.
