Magnetühendused on kontaktivabad ühendused, mis kasutavad magnetvälja pöördemomendi, jõu või liikumise ülekandmiseks ühelt pöörlevalt elemendilt teisele. Ülekanne toimub läbi mittemagnetilise kaitsetõkke ilma füüsilise ühenduseta. Ühendused on üksteise vastas olevad ketta- või rootoripaarid, mis on varustatud magnetiga.
Magnetühenduse kasutamine pärineb Nikola Tesla edukatest katsetest 19. sajandi lõpus. Tesla juhtmevabalt valgustatud lambid, mis kasutavad lähivälja resonantsühendust. Šoti füüsik ja insener Sir Alfred Ewing arendas 20. sajandi alguses magnetinduktsiooni teooriat edasi. See tõi kaasa mitmete magnetühendust kasutavate tehnoloogiate väljatöötamise. Magnetühendused rakendustes, mis nõuavad ülitäpset ja tugevamat tööd, on toimunud viimase poole sajandi jooksul. Täiustatud tootmisprotsesside küpsus ja haruldaste muldmetallide magnetiliste materjalide suurem kättesaadavus teevad selle võimalikuks.
Kuigi kõik magnetühendused kasutavad samu magnetilisi omadusi ja põhilisi mehaanilisi jõude, on kahte tüüpi, mis erinevad konstruktsiooni poolest.
Kaks peamist tüüpi hõlmavad järgmist:
- ketastüüpi ühendused, millel on kaks vastamisi asetsevat kettapoolt, mis on sisseehitatud mitme magnetiga, kus pöördemoment kantakse üle pilu ühelt kettalt teisele
-Sünkroonset tüüpi ühendusmuhvid, nagu püsimagnetühendused, koaksiaalmuhvid ja rootori ühendused, kus sisemine rootor on pesastatud välise rootori sees ja püsimagnetid kannavad pöördemomenti ühelt rootorilt teisele.
Lisaks kahele põhitüübile hõlmavad magnetühendused sfäärilisi, ekstsentrilisi, spiraalseid ja mittelineaarseid konstruktsioone. Need magnetühenduse alternatiivid aitavad kasutada pöördemomenti ja vibratsiooni, mida kasutatakse spetsiaalselt bioloogia, keemia, kvantmehaanika ja hüdraulika rakendustes.
Lihtsamalt öeldes töötavad magnetühendused põhimõttel, et vastassuunalised magnetpoolused tõmbavad ligi. Magnetite külgetõmbejõud edastab pöördemomendi ühelt magnetiseeritud rummult teisele (siduri käitavast osast juhitavale elemendile). Pöördemoment kirjeldab jõudu, mis objekti pöörab. Kuna ühele magnetrummule rakendatakse väline nurkimpulss, juhib see teist, edastades pöördemomendi magnetiliselt ruumide vahel või läbi mittemagnetilise tõkke, näiteks vaheseina.
Selle protsessi tekitatud pöördemomendi suuruse määravad sellised muutujad nagu:
-Töötemperatuur
-Keskkond, kus töötlemine toimub
- Magnetiline polarisatsioon
-Postipaaride arv
-Postipaaride mõõtmed, sealhulgas vahe, läbimõõt ja kõrgus
- Paaride suhteline nurknihe
- Paaride vahetus
Sõltuvalt magnetite ja ketaste või rootorite asetusest on magnetiline polarisatsioon radiaalne, tangentsiaalne või aksiaalne. Seejärel kantakse pöördemoment üle ühele või mitmele liikuvale osale.
Magnetühendusi peetakse traditsioonilistest mehaanilistest haakeseadistest mitmel viisil paremaks.
Liikuvate osadega kokkupuute puudumine:
- Vähendab hõõrdumist
-Toodab vähem soojust
-Kasutab toodetud võimsust maksimaalselt ära
- Tulemuseks on väiksem kulumine
- Ei tekita müra
-Kaob määrimisvajadus
Lisaks võimaldab teatud sünkroontüüpidega seotud suletud disain valmistada magnetühendusi tolmu-, vedeliku- ja roostekindlatena. Seadmed on korrosioonikindlad ja konstrueeritud töötama ekstreemsetes töökeskkondades. Teiseks eeliseks on magnetiline katkestusfunktsioon, mis tagab ühilduvuse kasutamiseks piirkondades, kus on võimalik kokkupõrge. Lisaks on magnetühendusi kasutavad seadmed kuluefektiivsemad kui mehaanilised ühendused, kui need asuvad piiratud juurdepääsuga piirkondades. Magnetmuhvid on populaarne valik testimiseks ja ajutiseks paigaldamiseks.
Magnetühendused on väga tõhusad ja tõhusad paljude maapealsete rakenduste jaoks, sealhulgas:
- Robootika
- Keemiatehnika
- Meditsiiniinstrumendid
- Masina paigaldus
- Toidu töötlemine
- Roteerivad masinad
Praegu hinnatakse magnetühendusi nende tõhususe pärast vette sukeldumisel. Vedelikupumpade ja propellersüsteemide mittemagnetilise tõkkega ümbritsetud mootorid võimaldavad magnetjõul juhtida propellerit või pumba osi, mis puutuvad kokku vedelikuga. Veevõlli riket, mis on põhjustatud vee sissetungimisest mootori korpusesse, välditakse magnetide komplekti keerutades suletud anumas.
Veealused rakendused hõlmavad järgmist:
-Tuukrite mootorsõidukid
- Akvaariumi pumbad
-Kaugjuhitavad allveesõidukid
Tehnoloogia paranedes muutuvad magnetühendused muutuva kiirusega ajamite asenduseks pumpades ja ventilaatorimootorites üha levinumaks. Olulise tööstusliku kasutuse näide on suurte tuuleturbiinide mootorid.
Ühendussüsteemis kasutatavate magnetite arv, suurus ja tüüp ning vastav toodetav pöördemoment on olulised spetsifikatsioonid.
Muud spetsifikatsioonid hõlmavad järgmist:
- Magnetpaaride vahelise barjääri olemasolu, mis võimaldab seadet vette sukeldamiseks
- Magnetiline polarisatsioon
-Liikuvate osade arv pöördemomenti kantakse üle magnetiliselt
Magnetühendustes kasutatavad magnetid koosnevad haruldastest muldmetallidest, nagu neodüüm-raudboor või samariumkoobalt. Magnetpaaride vahel olevad tõkked on valmistatud mittemagnetilistest materjalidest. Materjalid, mida magnetid ei tõmba, on näiteks roostevaba teras, titaan, plast, klaas ja klaaskiud. Ülejäänud komponendid, mis on kinnitatud mõlemale poole magnetliidest, on identsed nendega, mida kasutatakse traditsiooniliste mehaaniliste siduritega süsteemides.
Õige magnetühendus peab vastama kavandatud toimingu jaoks ettenähtud nõutavale pöördemomendi tasemele. Varem oli piiravaks teguriks magnetite tugevus. Spetsiaalsete haruldaste muldmetallide magnetite avastamine ja suurenenud kättesaadavus suurendab aga kiiresti magnetühenduste võimalusi.
Teiseks kaalutluseks on vajadus, et ühendused oleksid osaliselt või täielikult sukeldatud vette või muusse vedelikku. Magnetliitmike tootjad pakuvad kohandamisteenuseid ainulaadsete ja kontsentreeritud vajaduste jaoks.
