ความรู้พื้นฐานและการประยุกต์ใช้งานต่างๆ ของการเชื่อมต่อแม่เหล็ก

ข้อต่อแม่เหล็ก (ข้อต่อเพลาแม่เหล็ก / อุปกรณ์ส่งผ่านแม่เหล็กถาวร)

คัปปลิ้งแม่เหล็ก หรือที่เรียกอีกอย่างว่าคัปปลิ้งเพลาแม่เหล็ก หรืออุปกรณ์ส่งผ่านแม่เหล็กถาวร ประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก 3 ส่วน ได้แก่ โรเตอร์ทองแดง โรเตอร์แม่เหล็กถาวร และตัวควบคุม โดยทั่วไป โรเตอร์ทองแดงจะเชื่อมต่อกับเพลาของมอเตอร์ ในขณะที่โรเตอร์แม่เหล็กถาวรจะเชื่อมต่อกับเพลาของเครื่องจักรที่ขับเคลื่อน คุณลักษณะที่สำคัญคือช่องว่างอากาศระหว่างโรเตอร์ทั้งสอง ซึ่งทำหน้าที่เป็นการเชื่อมต่อที่ยืดหยุ่น ช่วยให้สามารถปรับแรงบิดและความเร็วระหว่างมอเตอร์และเครื่องจักรที่ขับเคลื่อนได้ โดยการปรับขนาดช่องว่างอากาศ คัปปลิ้งแม่เหล็กสามารถแบ่งประเภทได้เป็นประเภทมาตรฐาน ประเภทล่าช้า ประเภทจำกัดแรงบิด และประเภทควบคุมความเร็ว

ตาม อังกฤษ/T 29026-2008 (คำศัพท์ทางไฟฟ้า – มอเตอร์ควบคุม) การเชื่อมต่อแบบแม่เหล็กถูกกำหนดให้เป็นอุปกรณ์ที่ถ่ายโอนแรงบิดจากเครื่องยนต์หลักไปยังอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยแรงแม่เหล็ก สามารถจำแนกได้เป็นประเภทซิงโครนัสและอะซิงโครนัส หลักการทำงานของอุปกรณ์นี้ใช้ประโยชน์จากความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการส่งสัญญาณ วิทยาศาสตร์วัสดุ และกระบวนการผลิต ในศตวรรษที่ 21 ขณะที่เทคโนโลยีการผลิตมีการพัฒนา การเชื่อมต่อแบบแม่เหล็กไม่เพียงแต่ถูกนำไปใช้กับเครื่องจักรทั่วไปเท่านั้น แต่ยังทำให้เครื่องจักรสามารถทำงานได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงอีกด้วย เทคโนโลยีการส่งสัญญาณกระแสวนแม่เหล็กถาวรเป็นตัวอย่างของแนวโน้มนี้ โดยนำเสนอประสิทธิภาพด้านพลังงาน ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และสอดคล้องกับหลักการพัฒนาอย่างยั่งยืน

โครงสร้างภายใน

การเชื่อมต่อแม่เหล็กประกอบด้วยชุดแม่เหล็กภายนอก ชุดแม่เหล็กภายใน และปลอกแยก

ชุดแม่เหล็กทั้งด้านในและด้านนอกประกอบด้วยแม่เหล็กถาวรที่มีแม่เหล็กในแนวรัศมีซึ่งมีขั้วสลับกันจัดเรียงเป็นวงกลมรอบวงแหวนเหล็กคาร์บอนต่ำ ซึ่งประกอบเป็นชุดวงจรแม่เหล็ก

ปลอกแยกทำจากวัสดุที่ไม่เป็นแม่เหล็กและมีความต้านทานสูง (เช่น สเตนเลสออสเทนนิติก) เพื่อให้มั่นใจถึงการแยกแม่เหล็ก

หลักการทำงาน

เมื่อหยุดนิ่ง ขั้ว N ของแม่เหล็กด้านนอกจะเรียงตัวกับขั้ว S ของแม่เหล็กด้านใน ส่งผลให้แรงบิดเป็นศูนย์ เมื่อแม่เหล็กด้านนอกหมุน (ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์) แรงเสียดทานและความต้านทานจะทำให้แม่เหล็กด้านในนิ่งในตอนแรก อย่างไรก็ตาม เมื่อการหมุนดำเนินต่อไป จะเกิดการชดเชยเชิงมุมในช่องว่างอากาศ การชดเชยนี้จะสร้างแรงดึงบนแม่เหล็กด้านใน ทำให้ขั้ว N (หรือขั้ว S) ของแม่เหล็กหมุน การส่งแรงบิดแบบไม่สัมผัสผ่านแรงแม่เหล็กเป็นกลไกหลักของการเชื่อมต่อแม่เหล็ก

ข้อดีหลัก

1. การส่งข้อมูลแบบไม่ต้องสัมผัส

การเชื่อมต่อแบบแม่เหล็กจะส่งพลังงานผ่านการเชื่อมต่อแบบแม่เหล็กแทนการสัมผัสทางกายภาพ (เช่น เฟืองหรือตลับลูกปืน) จึงช่วยลดการสึกหรอทางกลไกและยืดอายุการใช้งานได้อย่างมาก

2. การลดเสียงและการสั่นสะเทือน

การไม่มีการสัมผัสทางกายภาพทำให้แทบไม่มีเสียงและการสั่นสะเทือนระหว่างการทำงาน จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่ไวต่อเสียง เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์และห้องปฏิบัติการ ขณะเดียวกันก็ช่วยเพิ่มความสะดวกสบายและความปลอดภัยในสถานที่ทำงานอีกด้วย

3. ประสิทธิภาพการส่งข้อมูลสูง

ข้อต่อแม่เหล็กช่วยลดการสูญเสียพลังงานและแรงเสียดทานเมื่อเปรียบเทียบกับข้อต่อเชิงกลแบบดั้งเดิม ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ ข้อต่อแม่เหล็กใช้กันอย่างแพร่หลายในสายการผลิตอุตสาหกรรม กังหันลม และการใช้งานอื่นๆ ที่มีความต้องการสูง

4. การป้องกันการรั่วไหล

เป้าหมายหลักในการออกแบบของข้อต่อแม่เหล็กคือการแก้ไขปัญหาการรั่วไหลในระบบส่งของไหล ปลอกหุ้มจะหุ้มโรเตอร์ด้านในและส่วนประกอบที่ขับเคลื่อนอย่างสมบูรณ์ โดยเปลี่ยนซีลเพลาแบบไดนามิกให้เป็นซีลปลอกหุ้มแบบคงที่ วิธีนี้จะช่วยขจัดความเสี่ยงในการรั่วไหลได้ในระดับพื้นฐาน ทำให้มีความจำเป็นอย่างยิ่งในการใช้งานที่ต้องปิดผนึกอย่างเข้มงวด เช่น อุตสาหกรรมเคมีและเภสัชกรรม