磁気カップリングは、磁場を使用してトルク、力、または動きをある回転部材から別の回転部材に伝達する非接触カップリングです。転送は、物理的な接続を行わずに、非磁性の封じ込めバリアを介して行われます。カップリングは、磁石が埋め込まれたディスクまたはローターの対向するペアです。
磁気結合の使用は、19 世紀後半のニコラ テスラによる実験の成功に遡ります。テスラは、近接場共鳴誘導結合を使用してランプをワイヤレスで点灯しました。スコットランドの物理学者で技術者のアルフレッド・ユーイング卿は、20 世紀初頭に磁気誘導理論をさらに発展させました。これにより、磁気結合を使用する多くの技術が開発されました。高精度でより堅牢な動作を必要とするアプリケーションにおける磁気結合は、過去半世紀にわたって行われてきました。高度な製造プロセスの成熟と希土類磁性材料の入手可能性の増加により、これが可能になります。
すべての磁気カップリングは同じ磁気特性と基本的な機械力を使用しますが、設計が異なる 2 つのタイプがあります。
主なタイプには次の 2 つがあります。
-ディスク型カップリングは、一連の磁石が埋め込まれた2つの向かい合ったディスク半分を特徴とし、一方のディスクからもう一方のディスクへギャップを介してトルクが伝達されます。
-永久磁石カップリング、同軸カップリング、ローターカップリングなどの同期タイプのカップリング。内部ローターが外部ローターの内側に組み込まれ、永久磁石が一方のローターからもう一方のローターにトルクを伝達します。
磁気カップリングには、2 つの主要なタイプに加えて、球面、偏心、スパイラル、および非線形の設計が含まれます。これらの磁気結合の代替手段は、特に生物学、化学、量子力学、水力学などのアプリケーションで使用されるトルクと振動の利用に役立ちます。
最も簡単に言うと、磁気結合は、反対の磁極が引き合うという基本概念を使用して機能します。磁石の吸引力により、磁化されたハブから別の磁化ハブへ（カップリングの駆動部材から被駆動部材へ）トルクが伝達されます。トルクは、物体を回転させる力を表します。外部角運動量が一方の磁気ハブに加わると、空間間または隔壁などの非磁性封じ込めバリアを介して磁気的にトルクを伝達することによって、もう一方の磁気ハブを駆動します。
このプロセスによって生成されるトルクの量は、次のような変数によって決まります。
-使用温度
・処理が行われる環境
-磁気分極
-極対の数
- ギャップ、直径、高さを含む極対の寸法
- ペアの相対角度オフセット
・ペアのシフト
磁石とディスクまたはローターの配置に応じて、磁気分極は半径方向、接線方向、または軸方向になります。その後、トルクが 1 つ以上の可動部品に伝達されます。
磁気カップリングは、いくつかの点で従来の機械カップリングよりも優れていると考えられています。
可動部品との接触がない場合:
-摩擦を軽減します
- 熱の発生が少ない
・生み出される電力を最大限に活用
- 磨耗が少なくなります
-ノイズを発生しません
-潤滑の必要性を排除します。
さらに、特定の同期タイプに関連する密閉設計により、磁気カップリングを防塵、耐流体、防錆として製造することができます。このデバイスは耐腐食性があり、極端な動作環境に対応できるように設計されています。もう 1 つの利点は、潜在的な衝撃の危険がある領域での使用に対する互換性を確立する磁気分離機能です。さらに、磁気カップリングを使用するデバイスは、アクセスが制限されているエリアに設置される場合、機械的カップリングよりもコスト効率が高くなります。磁気カップリングは、テスト目的や一時的な設置によく使用されます。
磁気カップリングは、以下を含む数多くの地上用途で非常に効率的かつ効果的です。
-ロボット工学
-化学工学
-医療機器
-機械の設置
-食品加工
-回転機械
現在、磁気カップリングは水に浸したときの効果が高く評価されています。液体ポンプおよびプロペラ システム内の非磁性バリアに収められたモーターにより、液体と接触するプロペラやポンプの部品を磁力で動作させることができます。モーターハウジング内への水の浸入による水軸の故障は、密閉容器内で一組の磁石を回転させることにより回避されます。
水中での用途には次のようなものがあります。
-ダイバー推進車両
-水族館ポンプ
-遠隔操作水中車両
技術が向上するにつれて、磁気カップリングはポンプやファン モーターの可変速ドライブの代替品としてさらに普及してきました。重要な産業用途の例としては、大型風力タービン内のモーターが挙げられます。
カップリング システムで使用される磁石の数、サイズ、種類、およびそれに対応して生成されるトルクは、重要な仕様です。
その他の仕様は次のとおりです。
- 磁気ペア間に障壁が存在し、装置を水に浸すことができる。
-磁気分極
- 可動部品の数は磁気的に伝達されます
磁気カップリングに使用される磁石は、ネオジム鉄ボロンやサマリウムコバルトなどの希土類材料で構成されています。磁気ペア間に存在する障壁は非磁性材料でできています。磁石に引き寄せられない材料の例としては、ステンレス鋼、チタン、プラスチック、ガラス、グラスファイバーなどがあります。磁気カップリングの両側に取り付けられるコンポーネントの残りの部分は、従来の機械式カップリングを備えたシステムで使用されるものと同じです。
正しい磁気カップリングは、目的の操作に指定された必要なレベルのトルクを満たさなければなりません。以前は、磁石の強さが制限要因でした。しかし、特殊な希土類磁石の発見と利用可能性の向上により、磁気結合の能力は急速に成長しています。
2 番目の考慮事項は、カップリングを部分的または全体的に水または他の形態の液体に浸す必要があることです。磁気カップリングのメーカーは、独自の集中的なニーズに合わせてカスタマイズ サービスを提供しています。
