磁耦合用磁铁

用什么磁铁做磁性耦合?完整指南

磁力耦合器是一种巧妙的装置,可在驱动和被驱动部件之间传递扭矩,而无需物理接触。这样,泵送的液体和气体就可以保持密封,而动力则可以通过密封屏障传输。

磁耦合器的核心是极性相反的永久磁铁。磁铁旋转时会产生同步磁场,相互产生旋转力。这就通过磁力而非机械方式将驱动和被驱动部件耦合在一起。

但什么样的磁铁最适合用于磁力耦合器?为什么选择磁铁至关重要?

在这本完整的指南中,作为专业人士 磁耦合器制造商我们将为您介绍有关为磁性联轴器选择磁铁的所有知识,包括

  • 磁铁在磁耦合中的作用
  • 主要磁性和性能
  • 联轴器常用磁铁材料
  • 设计和工程考虑因素
  • 磁路测试与验证

还有更多。让我们开始吧!

磁耦合用磁铁

磁耦合中的磁铁为何重要

永磁体是磁耦合功能的核心。它们的特性从根本上决定了磁扭矩传输的性能和可靠性。

通过产生同步磁场,磁铁促进了旋转力从输入部件到输出部件的非接触式传递。

磁耦合器中的磁铁

用于磁性联轴器的磁铁必须具有稳定的强度和稳定性,即使在涉及热、腐蚀、振动或冲击负荷的苛刻环境中也是如此。

退磁会严重影响性能。因此,磁铁必须能够长期承受工作条件而不失磁。

通过选择最佳磁性材料和设计坚固的磁铁组件,制造商可以提高磁耦合系统的效率、耐用性和可靠性。

磁耦合用磁铁的关键特性

有几个关键因素决定了磁铁在磁耦合应用中的性能:

1.磁强度和稳定性

这表示永磁体产生磁场的强度。与较弱的磁铁相比,磁通强度较大的高强度磁铁能在气隙中传递更大的扭矩。

磁稳定性是指在高温、振动、腐蚀等工作条件下的抗退磁能力。在产品使用寿命期间,稳定的磁性可确保稳定的磁耦合性能。

2.额定温度

这决定了工作温度范围。磁铁在超过其最大工作点时就会失去强度。因此,较高的温度额定值为涉及热量的应用提供了更广阔的空间,而不会产生退磁问题。

3.耐腐蚀性

磁铁必须能够承受工作环境而不降低性能。泵联轴器经常会接触到湿气、酸或其他化学物质。适当的涂层或耐腐蚀材料有助于实现这一目标。

4.机械强度

陶瓷等脆性材料磁性强度高,但机械耐久性低。它们需要支撑结构才能在机械应力下保持坚固。高机械强度的磁路设计可防止断裂问题。

通过适当的材料选择和工程设计来优化这些参数,磁体可以在磁耦合产品的使用寿命内提供出色的性能。

磁耦合用磁铁:几种类型

根据操作要求和成本考虑,在磁性耦合组件中使用了各种永磁材料。

1.铁氧体磁铁

这些陶瓷磁铁由氧化铁和碳酸锶或碳酸钡制成,对于不涉及 250°C 以上高温的中低能量应用来说,具有很高的价值。

主要特性

  • 磁通密度适中,最高可达 0.4 特斯拉
  • 处理温度低于 250°C
  • 低成本
  • 需要在潮湿环境中提供防腐蚀保护

常见的配置包括组装成磁路的棒状、盘状、块状或环状。

2.钐钴磁铁

钐钴具有较高的抗退磁能力和高达 350°C 的热稳定性,在极端环境下的可靠性优于铁氧体和铝镍钴磁体。

主要特性

  • 高磁强度
  • 额定温度高达 350°C
  • 卓越的耐腐蚀性
  • 可承受振动和冲击负荷

1:5 和 2:17 等级的钴含量较高。但钴含量较低的 5:3 牌号适合对成本更敏感的应用。

3.钕铁硼磁铁

钕磁铁是目前市场上强度最高的永久磁铁,可实现小型化的磁力耦合,提供更高的扭矩密度。其出色的性价比使其广受欢迎。

主要特性

  • 超过 1.4 特斯拉的超高磁通密度
  • 额定温度约为 180°C(可通过工程技术升级)
  • 除非有涂层,否则容易腐蚀
  • 需要结构支撑的脆性材料

钕磁铁通常带有镍铜铌或环氧树脂涂层,以防止腐蚀。不锈钢外壳还能保护磁体组件在潮湿环境中不发生退化。

4.铝镍钴磁铁

铝镍钴磁铁具有很强的抗退磁能力,在高达 500°C 的温度下仍能保持稳定的性能,适合高温应用,包括航空航天用磁力耦合器。事实证明,铝镍钴磁铁无需外部涂层即可工作,这对于承受极端高温非常有价值。

主要特性

  • 处理温度最高可达 550°C
  • 抗退磁
  • 成本高于陶瓷或铁氧体磁铁
  • 0.7 特斯拉左右的低磁通密度

铝镍钴磁铁被铸造成所需的形状,并组装成磁铁组,为联轴器的扭矩传输提供必要的磁通密度。

5.柔性磁铁

柔性磁体材料由结合在乙烯基或塑料等柔性树脂基体中的铁氧体粉末或钕粉末组成,可使微型耦合器的装配更容易,磁体层更薄。

主要特性

  • 可提供板材或挤压型材
  • 机械坚固
  • 磁强度相对较低
  • 在没有强化的情况下容易消磁

柔性粘结磁体的能量密度有限,因此不适合高要求的应用,除非增加厚度或采用结构支撑。

磁耦合设计考虑因素

工程师在设计磁力耦合器时要考虑多个参数,包括

工作条件 这包括磁体将遇到的预期温度、湿度、振动级别、冲击负荷和接触化学品的情况。磁路中会相应地内置保护机制。

扭矩要求: 负载特性决定了扭矩传输需求。更高的负载需要更强的磁场和磁极蹄之类的放大机构来提供足够的旋转力。

气隙尺寸: 空间限制决定了磁体厚度和磁极尺寸等方面。气隙最小化可提高磁耦合效率。但事实证明,最小间隙对于机械间隙是强制性的。

涡流最小化 传统的密封罐由导电金属元件制成,在旋转磁场作用下容易产生涡流,从而加热接头。合适的非导电材料可以防止这种能量浪费。

磁路优化 这些因素包括 渗透率 在给定的空间、材料和成本限制条件下,对系数和漏磁通量进行微调,以最大限度地提高磁耦合效率。

测试磁铁性能

磁铁供应商和磁性联轴器制造商在产品开发和质量保证过程中会进行各种测试:

计算机模拟 有限元分析软件有助于实现磁场分布和磁通泄漏的可视化,以确定磁体几何形状或装配方法中需要改进的地方。

磁强度测试: 高斯计测量磁体的表面磁通密度,以确保一致性和符合规格要求。

温度测试: 磁铁在整个工作温度范围内接受测试,包括在必要时长期暴露在高温下,以验证热稳定性。

扭矩测量: 试验台的布置有助于确定扭矩输出、刚度和其他参数在室温和跨工作温度带的特性,以量化预期的现场性能。

这种表征和改进可确保磁力耦合器中的磁体组件在产品使用寿命内提供出色的磁场性能。

总之

在本指南中,我们探讨了磁性联轴器的常见磁体选项、需要注意的基本特性、设计注意事项以及测试方面的问题。随着效率和可靠性的不断提高,基于钕磁铁的联轴器在工业自动化系统中的地位日益突出。

要确定与您的特定要求相匹配的最佳磁耦合解决方案,请在设计阶段尽早咨询专家工程团队,以获得合适的建议和定制支持。

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