자기 드라이브 및 자기 커플링

자기 커플링은 벽을 통해 토크를 전달한다. 하우징을 관통하는 축이 없으므로 패킹도, 기계적 시일도, 누설 경로도 없다. 외부의 모터가 구동하는 동안 펌프, 교반기 또는 진공 챔버는 밀봉된 상태를 유지한다.

PinyiGear는 도면에 따라 자기 드라이브와 어셈블리를 제작한다: 자기 회로, 허브와 캐리어 형상, 격리 슬리브, 그리고 조립된 유닛까지. 이 페이지에서는 부품이 어떻게 작동하는지, 자기 회로 설계가 무엇을 확정해야 하는지, 견적을 내기 전에 문의가 무엇을 담아야 하는지를 설명한다.

토크가 벽을 건너는 방식

두 로터가 고정 배리어를 사이에 두고 서로 마주 본다.

• 내부 로터는 공정 측, 즉 펌프 또는 교반기 축에 위치한다. 피동 자석을 탑재한다.
• 외부 로터는 외부에 위치하며 모터에 의해 구동된다. 구동 자석을 탑재한다.
• 격리 슬리브가 이들을 분리한다. 비자성의 압력 기밀 벽으로, 에어 갭을 작게 유지할 만큼 얇고 압력을 견디며 강성을 유지할 만큼 두껍다.

외부 로터가 회전하면 자기장이 내부 로터를 끌어당긴다. 정상 부하에서 슬립은 작으며 부하가 증가하면 커진다. 최대 토크를 넘으면 커플링이 분리된다: 외부 로터는 회전하고 내부 로터는 정지한다. 이러한 거동 때문에 자기 드라이브가 화학 및 제약 용도에 등장한다 — 과부하는 시일을 파괴하는 대신 공정을 정지시키는데, 파괴할 시일이 없기 때문이다.

커플링이 할 수 없는 것은 모터가 계속 밀어붙이는 동안 걸린 로터를 격리하는 것이다. 분리 토크는 설계 수치이며, 여유를 두고 작동 토크 위에 있어야 하고 피동 축이 견딜 수 있는 범위 아래에 있어야 한다.

자기 기어

자기 기어는 같은 역할을 하지만 속도를 변환한다. 1대1로 커플링된 두 로터 대신, 극편이 적은 고속 로터와 극편이 많은 저속 로터 사이에서 극편이 자기장을 변조한다. 그 결과 치면 접촉 없는 변속비가 얻어진다: 윤활제도, 치면 마모도, 통상적 의미의 백래시도 없으며, 본질적인 과부하 보호 기능이 있다.

그 대가는 토크 밀도다. 동일 토크에 대해 자기 기어는 기계식 한 쌍보다 물리적으로 크므로, 기어박스의 일반적 대체품이 아니라 밀봉 또는 청정 용도에 등장한다. 공정 측을 윤활하거나 개방할 수 없는 경우, 그 대가는 종종 치를 만하다.

자기 회로 설계가 확정해야 하는 것

자석은 설계에서 가장 흥미로운 부분이 아니다. 커플링의 작동 여부를 결정하는 것은 그 주위의 회로다.

에어 갭. 갭이 커지면 토크는 급격히 떨어진다. 갭은 슬리브 두께에 운전 간극을 더한 것이므로, 슬리브 재료와 벽 두께는 압력 결정일 뿐 아니라 토크 결정이다.

자석 등급과 체적. NdFeB는 높은 에너지 등급을 포괄하며 — N35에서 N52가 통상 범위다 — 주어진 토크에 대해 가장 작은 패키지를 제공한다. SmCo는 더 높은 온도에서 출력을 유지하고 코팅 없이도 내식성이 더 우수하다. 페라이트는 저토크와 온화한 조건을 위한 저비용 경로다. 등급 선정은 온도, 듀티 사이클, 주변 구조가 허용하는 범위를 따른다.

자석에서의 온도. 중요한 수치는 주위 온도가 아니라 자석 면의 온도이며, 여기에는 슬립에 의한 와전류 가열이 포함된다. NdFeB는 최대 작업 온도에 접근하면 출력이 감소하고 그 이상에서는 영구적으로 감자된다. 설계 작업 범위는 −40 °C에서 +150 °C이며, 실제 한계는 선택된 등급에 의해 정해진다.

슬리브의 와전류. 회전 자기장이 격리 슬리브에 전류를 유도하여 슬리브를 가열하고 토크를 낭비한다. 금속 슬리브는 얇게 하거나 저전도성 재료로 만들어야 하며, 복합재 슬리브는 손실을 피하지만 더 섬세하다.

토크 여유. 분리 토크는 온도 감쇠, 갭 공차, 자석 노화를 고려한 여유만큼 작동 토크를 상회해야 한다. 작동 토크에 정확히 맞춰 사양된 커플링은 운전 중 슬립이 발생한다.

누설 자계. 커플링 외부의 자기장은 계기, 센서 또는 인근 장비를 방해하지 않을 만큼 낮아야 한다. 이는 차폐와 형상의 문제이며 설계 검토에 포함된다.

재료 및 구조

조립 및 시험

자기 조립체는 부품을 단순히 볼트로 체결한 것이 아닙니다. 순서는 다음과 같습니다:

1. 자기 회로 설계 검토 — 토크, 속도, 간극, 온도, 압력 등 사용 조건에 대하여.
2. 자석 검증 — 대체 등급은 분리 토크를 조용히 변화시키므로 등급과 코팅을 사양과 대조 확인.
3. 로터 제작 — 자석 접착 및 기계적 고정, 회전 조립체에서 밸런싱 확인.
4. 조립 — 커플링 조립 및 간극 설정·측정.
5. 분리 토크 시험 — 완성된 유닛에 대하여.
6. 길들이기 운전 및 온도 확인 — 사용 조건이 요구하는 경우.
7. 문서화 — 자석 등급, 측정된 분리 토크, 간극 설정값을 유닛과 함께 제공.

분리 토크 시험이 가장 중요합니다. 자석, 형상, 간극 등 전체 조립체가 설계대로 작동함을 확인하는 유일한 측정입니다. 당사가 출하하는 모든 유닛은 시험되며 측정값은 시리얼 넘버에 기록됩니다.

자기 드라이브의 적용 분야

• 화학 펌프 및 교반기 — 밀봉 없음, 누출 없음, 플러싱 계획 불필요
• 진공 장비 — 회전 피드스루 없이 챔버 내로 토크 전달
• 식품 및 제약 생산 — 세척 가능, 공정 구역에 윤활제 없음
• 정밀 기기 — 원활한 전동, 백래시 없음, 마모 분진 없음
• 고압 용기 및 해저 장비 — 동적 밀봉이 취약점인 경우

문의 시 필요한 정보

커플링의 경우 유용한 정보는 형상이 아니라 사용 조건입니다:

• 작업 토크 및 피크 토크, 또는 모터 출력 및 속도
• 양측 축 직경 및 장착 방식
• 공정 측 압력 및 온도
• 유체 또는 환경 — 접액 재료 선정을 위해
• 요구 분리 토크 (지정된 경우)
• 속도 및 듀티 사이클 — 와전류 발열 검토를 위해
• 누설 자계에 대한 제한 사항

위 정보를 보내주시면 자기 회로, 자석, 슬리브를 함께 설계하고 견적을 제출할 수 있습니다. “2.2 kW 펌프용 커플링"만 보내시면 첫 답변은 질문 목록이 될 것입니다.

자기 드라이브 문의 보내기

FAQ

자기 커플링이 정상 부하에서 슬립이 발생합니까? 부하에 비례하는 작은 슬립 각도로 운전됩니다. 내부 로터는 토크가 증가함에 따라 커지는 각도만큼 외부 로터보다 뒤처집니다. 분리 토크 이상에서는 완전히 분리됩니다.

피동 측이 걸리면 어떻게 됩니까? 커플링이 분리되어 동력 전달을 멈춥니다. 이는 밀봉과 공정을 보호하지만 모터는 계속 운전되므로, 제어 시스템은 공정 피드백 또는 외부 로터 부하로부터 정지를 감지할 수단이 필요합니다.

펌프를 교체하지 않고 기존 커플링을 대체할 수 있습니까? 대부분 가능합니다. 간극, 축 끼워맞춤, 슬리브 직경이 일치해야 합니다. 기존 부품 도면 또는 펌프 모델을 보내주시면 카탈로그가 아닌 인터페이스 기준으로 작업합니다.

어떤 자석 등급을 사용해야 합니까? 자석 면의 온도와 필요한 토크 밀도에 따릅니다. NdFeB는 부피당 토크가 가장 크고, SmCo는 온도에서 더 잘 견디며, 페라이트는 경부하용 저비용 방식입니다. 선택은 자기 회로 검토에서 이루어집니다.

조립체는 밸런싱됩니까? 회전 조립체는 고객과 합의된 속도 등급으로 밸런싱됩니다. 고속 커플링은 내부 및 외부 로터가 상호작용하므로 개별 부품이 아닌 조립체로 밸런싱됩니다.

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