ไดรฟ์แม่เหล็กและคัปปลิ้งแม่เหล็ก
การส่งผ่านแรงบิดแบบไม่สัมผัสผ่านคัปปลิ้งแม่เหล็กรั่วไหลเป็นศูนย์ — แม่เหล็ก NdFeB และ SmCo วงจรแม่เหล็กออกแบบตามสภาวะการทำงาน ประกอบและทดสอบเป็นชุดเดียว
ข้อต่อแม่เหล็กส่งผ่านแรงบิดผ่านผนัง ไม่มีเพลาที่ผ่านผนังhousing ดังนั้นจึงไม่มีpacking ไม่มีmechanical seal และไม่มีเส้นทางรั่วซึม ปั๊ม เครื่องกวน หรือห้องสุญญากาศยังคงปิดผนึกอยู่ขณะที่มอเตอร์ด้านนอกขับเคลื่อน
PinyiGear ผลิตmagetic driveและชุดประกอบตามแบบ drawing: วงจรแม่เหล็ก เรขาคณิตของhubและcarrier ปลอกกักเก็บ และชุดประกอบสำเร็จ หน้านี้อธิบายว่าชิ้นส่วนทำงานอย่างไร การออกแบบวงจรแม่เหล็กต้องตัดสินใจอะไรบ้าง และใบสอบถามต้องมีข้อมูลอะไรก่อนจะเสนอราคาได้
แรงบิดข้ามผนังได้อย่างไร
โรเตอร์สองตัวหันหน้าเข้าหากันโดยมีแผ่นกั้นอยู่ระหว่าง
- โรเตอร์ด้านใน อยู่ฝั่งกระบวนการ บนเพลาปั๊มหรือเพลากวน มีแม่เหล็กฝั่งถูกขับ
- โรเตอร์ด้านนอก อยู่ด้านนอก ขับเคลื่อนโดยมอเตอร์ มีแม่เหล็กฝั่งขับ
- ปลอกกักเก็บ คั่นกลาง เป็นผนังไม่เป็นแม่เหล็กและทนแรงดัน บางพอให้ช่องอากาศเล็ก และหนาพอรับแรงดันและคงความแข็งเกร็ง
เมื่อโรเตอร์ด้านนอกหมุน สนามแม่เหล็กจะดึงโรเตอร์ด้านในตามไป การลื่นมีน้อยภายใต้ภาระปกติและเพิ่มขึ้นเมื่อภาระสูงขึ้น เมื่อเกินแรงบิดสูงสุด ข้อต่อจะหลุด: โรเตอร์ด้านนอกหมุน โรเตอร์ด้านในหยุด พฤติกรรมนี้คือเหตุผลที่magetic driveปรากฏในงานเคมีและเภสัชกรรม — ภาวะเกินโหลดหยุดกระบวนการแทนที่จะทำลายซีล เพราะไม่มีซีลให้ทำลาย
สิ่งที่ข้อต่อทำไม่ได้คือแยกโรเตอร์ที่ติดขัดออกขณะที่มอเตอร์ยังดันต่อ แรงบิดหลุดเป็นค่าที่กำหนดในการออกแบบ และต้องอยู่เหนือแรงบิดใช้งานโดยมีmargin และต่ำกว่าสิ่งที่เพลาฝั่งถูกขับรับได้
เฟืองแม่เหล็ก
เฟืองแม่เหล็กทำงานเดียวกันแต่เปลี่ยนความเร็ว แทนที่จะเป็นโรเตอร์สองตัวต่อกันแบบหนึ่งต่อหนึ่ง ชิ้นpole pieceจะมอดูเลตสนามระหว่างโรเตอร์ความเร็วสูงที่มีpole pairน้อยกับโรเตอร์ความเร็วต่ำที่มีpole pairมาก ผลลัพธ์คืออัตราทดโดยไม่มีการสัมผัสฟัน: ไม่มีสารหล่อลื่น ไม่มีการสึกหรอของฟัน ไม่มีbacklashในความหมายปกติ และมีการป้องกันโหลดเกินโดยธรรมชาติ
สิ่งที่แลกมาคือความหนาแน่นแรงบิด สำหรับแรงบิดเท่ากัน เฟืองแม่เหล็กมีขนาดใหญ่กว่าคู่เฟืองกล ซึ่งเป็นเหตุผลที่มันปรากฏในงานปิดผนึกหรือสะอาดมากกว่าจะเป็นตัวแทนทั่วไปของgearbox ในกรณีที่ฝั่งกระบวนการหล่อลื่นหรือเปิดไม่ได้ การแลกเปลี่ยนนี้มักคุ้มค่า
การออกแบบวงจรแม่เหล็กต้องตัดสินใจอะไรบ้าง
แม่เหล็กเป็นส่วนที่น่าสนใจน้อยที่สุดของการออกแบบ สิ่งที่ตัดสินว่าข้อต่อทำงานได้หรือไม่คือวงจรรอบๆ แม่เหล็ก
ช่องอากาศ. แรงบิดลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อช่องกว้างขึ้น ช่องอากาศคือความหนาปลอกบวกclearanceการหมุน ดังนั้นวัสดุปลอกและความหนาผนังเป็นการตัดสินใจเรื่องแรงบิด ไม่ใช่แค่เรื่องแรงดัน
เกรดและปริมาตรแม่เหล็ก. NdFeB ครอบคลุมเกรดพลังงานสูง — N35 ถึง N52 คือช่วงปกติ — และให้ชุดที่เล็กที่สุดสำหรับแรงบิดที่กำหนด SmCo รักษาเอาต์พุตที่อุณหภูมิสูงกว่าและต้านการกัดกร่อนได้ดีกว่าโดยไม่ต้องเคลือบ Ferrite เป็นเส้นทางต้นทุนต่ำสำหรับแรงบิดต่ำและสภาวะที่ไม่รุนแรง การเลือกเกรดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ duty cycle และสิ่งที่โครงสร้างรอบข้างทนได้
อุณหภูมิที่แม่เหล็ก. ค่าที่สำคัญไม่ใช่อุณหภูมิแวดล้อมแต่เป็นอุณหภูมิที่ผิวแม่เหล็ก ซึ่งรวมถึงความร้อนจากeddy currentจากการลื่น NdFeB สูญเสียเอาต์พุตเมื่อเข้าใกล้maximum working temperatureและdemagnetiseอย่างถาวรเมื่อเกิน ช่วงการทำงานที่เราออกแบบคือ −40 °C ถึง +150 °C โดยขีดจำกัดจริงกำหนดโดยเกรดที่เลือก
Eddy currentในปลอก. สนามที่หมุนเหนี่ยวนำกระแสในปลอกกักเก็บ ซึ่งทำให้ร้อนและสูญเสียแรงบิด ปลอกโลหะต้องบางหรือทำจากวัสดุconductivityต่ำ ปลอกคอมโพสิตหลีกเลี่ยงการสูญเสียนี้แต่บอบบางกว่า
Marginแรงบิด. แรงบิดหลุดต้องเกินแรงบิดใช้งานโดยมีmarginที่คำนึงถึงtemperature derating, toleranceช่องอากาศ และการเสื่อมของแม่เหล็กตามอายุ ข้อต่อที่กำหนดที่แรงบิดใช้งานพอดีจะลื่นในการใช้งาน
สนามรั่ว. ภายนอกข้อต่อ สนามต้องต่ำพอที่จะไม่รบกวนinstrument sensor หรืออุปกรณ์ใกล้เคียง นั่นเป็นคำถามเรื่องการป้องกันและเรขาคณิต และควรอยู่ในdesign review
วัสดุและการประกอบ
| รายการ | ตัวเลือก |
|---|---|
| วัสดุแม่เหล็กถาวร | NdFeB (N35–N52), SmCo, เฟอร์ไรต์ |
| การยึดแม่เหล็ก | ยึดด้วยกาวและยึดเชิงกล; หุ้ม encapsulated เมื่อด้านกระบวนการต้องการ |
| โรเตอร์ในและดุม | สแตนเลสออสเทนนิติกหรือโลหะผสมที่เหมาะสมสำหรับด้านกระบวนการ |
| ปลอกกั้น (containment sleeve) | ผนังบางโลหะหรือคอมโพสิต เลือกตามแรงดันและ Eddy-current loss |
| ตัวยึดโรเตอร์นอก | เหล็กหรืออะลูมิเนียม ปรับสมดุลตามความเร็วรอบการทำงาน |
| อุณหภูมิการทำงาน | −40 °C ถึง +150 °C จำกัดโดยเกรดแม่เหล็ก |
| ลักษณะการซีล | ซีลสถิตที่ปลอกกั้น — ไม่มีซีลไดนามิกในเส้นทางการขับ |
การประกอบและการทดสอบ
ชุดแม่เหล็กไม่ใช่แค่ชิ้นส่วนที่ขันสกรูเข้าด้วยกัน ลำดับขั้นตอนมีดังนี้:
- ทบทวนการออกแบบวงจรแม่เหล็ก เทียบกับภาระงาน — ทอร์ก ความเร็ว ช่องว่าง อุณหภูมิ แรงดัน
- ตรวจสอบแม่เหล็ก — ตรวจเกรดและสารเคลือบเทียบกับข้อกำหนด เพราะการเปลี่ยนเกรดจะเปลี่ยน breakaway torque อย่างเงียบ ๆ
- ประกอบโรเตอร์ — ยึดแม่เหล็กด้วยกาวและเชิงกล ตรวจสมดุลบนชุดหมุน
- ประกอบ คัปปลิ้งโดยตั้งและวัดช่องว่าง
- ทดสอบ breakaway torque บนชุดที่ประกอบเสร็จ
- รันอินและตรวจอุณหภูมิ เมื่อภาระงานกำหนด
- เอกสาร — เกรดแม่เหล็ก ค่า breakaway torque ที่วัดได้ และค่าตั้งช่องว่าง ไปพร้อมกับชุดสินค้า
การทดสอบ breakaway คือสิ่งที่สำคัญที่สุด เป็นการวัดเดียวที่ยืนยันว่าชุดประกอบทั้งหมด — แม่เหล็ก รูปทรง ช่องว่าง — ทำงานตามที่ออกแบบ ทุกชุดที่จัดส่งได้รับการทดสอบและบันทึกค่าที่วัดได้เทียบกับหมายเลขซีเรียล
การใช้งานของแมกเนติกไดรฟ์
- ปั๊มเคมีและเครื่องกวน — ไม่มีซีล ไม่มีรอยรั่ว ไม่ต้องมีแผนฟลัช
- อุปกรณ์สุญญากาศ — ส่งทอร์กเข้าห้องโดยไม่ต้องมี rotary feedthrough
- การผลิตอาหารและยา — ทำความสะอาดได้ ไม่มีสารหล่อลื่นในโซนกระบวนการ
- เครื่องมือวัดความละเอียด — ส่งกำลังนุ่มนวล ไม่มีแบ็คแลช ไม่มีเศษสึกหรอ
- ถังแรงดันสูงและอุปกรณ์ใต้ทะเล — ที่ซึ่งซีลไดนามิกเป็นจุดอ่อน
สิ่งที่ต้องใช้ในการสอบถาม
สำหรับคัปปลิ้ง ข้อมูลที่เป็นประโยชน์คือภาระงานมากกว่ารูปทรง:
- ทอร์กทำงานและทอร์กสูงสุด หรือกำลังมอเตอร์และความเร็ว
- เส้นผ่านศูนย์กลางเพลาทั้งสองด้านและรูปแบบการติดตั้ง
- แรงดันและอุณหภูมิด้านกระบวนการ
- ของเหลวหรือสภาพแวดล้อม เพื่อเลือกวัสดุที่สัมผัสของเหลว
- breakaway torque ที่ต้องการ หากระบุไว้
- ความเร็วและ duty cycle เพื่อตรวจสอบความร้อนจาก Eddy current
- ข้อจำกัดใด ๆ เกี่ยวกับสนามแม่เหล็กรั่วไหล
ส่งข้อมูลเหล่านี้มา แล้ววงจรแม่เหล็ก แม่เหล็ก และปลอกกั้นจะถูกออกแบบและเสนอราคาไปพร้อมกัน หากส่งมาเพียง “คัปปลิ้งสำหรับปั๊ม 2.2 kW” คำตอบแรกจะเป็นชุดคำถาม
ส่งคำถามเกี่ยวกับแมกเนติกไดรฟ์
คำถามที่พบบ่อย
คัปปลิ้งแม่เหล็กจะลื่นภายใต้ภาระปกติหรือไม่? ทำงานด้วยมุมลื่นเล็กน้อยตามสัดส่วนของภาระ โรเตอร์ในจะตามหลังโรเตอร์นอกด้วยมุมที่เพิ่มขึ้นตามทอร์ก เมื่อเกิน breakaway torque จะหลุดการเชื่อมต่อทั้งหมด
เกิดอะไรขึ้นเมื่อด้านที่ถูกขับติดขัด? คัปปลิ้งจะหลุดและหยุดส่งกำลัง ซึ่งปกป้องซีลและกระบวนการ แต่มอเตอร์ยังคงหมุน — ดังนั้นระบบควบคุมจึงต้องมีวิธีตรวจจับการหยุด จากฟีดแบ็กกระบวนการหรือจากภาระโรเตอร์นอก
สามารถเปลี่ยนคัปปลิ้งที่มีอยู่โดยไม่เปลี่ยนปั๊มได้หรือไม่? โดยปกติได้ ช่องว่าง พอดีเพลา และเส้นผ่านศูนย์กลางปลอกกั้นคือสิ่งที่ต้องตรงกัน ส่งแบบชิ้นส่วนเดิมหรือรุ่นปั๊มมา เราทำงานจากอินเทอร์เฟซมากกว่าจากแคตตาล็อก
ควรใช้แม่เหล็กเกรดใด? ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่ผิวแม่เหล็กและความหนาแน่นทอร์กที่ต้องการ NdFeB ให้ทอร์กต่อปริมาตรมากที่สุด SmCo ทนอุณหภูมิได้ดีกว่า เฟอร์ไรต์เป็นทางเลือกต้นทุนต่ำสำหรับภาระเบา การเลือกทำในการทบทวนวงจรแม่เหล็ก
ชุดประกอบได้รับการปรับสมดุลหรือไม่? ชุดหมุนได้รับการปรับสมดุลตามระดับความเร็วที่ตกลงกับลูกค้า คัปปลิ้งความเร็วสูงปรับสมดุลเป็นชุดประกอบ ไม่ใช่แยกชิ้นส่วน เพราะโรเตอร์ในและนอกมีปฏิสัมพันธ์กัน