Mae cyplu magnetig yn un o'r cymwysiadau pwysig i lawr yr afon o ddeunyddiau magnetig parhaol. Heddiw, byddwn yn cyflwyno egwyddor, dosbarthiad a chymhwysiad cyplydd magnetig yn systematig, a byddwn hefyd yn siarad am y magnet parhaol mewn cyplu magnetig.
Beth yw cyplu magnetig?
Mae cyplu yn elfen bwysig mewn trosglwyddiad mecanyddol, sy'n trosglwyddo torque trwy gysylltu'r siafft yrru a'r siafft yrru. Mae'r ffigur canlynol yn dangos sawl ffurf gyplu gyffredin, a all eich helpu i ddeall yn well beth yw cyplu.
|
|
|
Mae cyplyddion traddodiadol yn fath o gyswllt ac mae ganddynt strwythurau cymharol gymhleth. Byddant yn gwisgo allan yn ystod llawdriniaethau dyddiol. Os bydd gorlwytho yn digwydd, bydd rhannau mecanyddol eraill yn cael eu gwisgo'n ddifrifol, sy'n anffafriol iawn i sefydlogrwydd offer gweithredu mecanyddol. Os oes angen i siafft yrru a siafft yrru'r cyplydd weithio mewn dau gyfrwng gwahanol wedi'u hynysu oddi wrth ei gilydd, rhaid defnyddio elfennau selio ar gyfer selio deinamig. Yn y modd hwn, mae problem naill ai o gynyddu'r ymwrthedd cylchdro i sicrhau selio dibynadwy neu ollwng oherwydd selio gwael. Yn ogystal, wrth i'r elfennau selio wisgo ac heneiddio, bydd gollyngiadau'n cael eu gwaethygu, yn enwedig mewn systemau â nwyon niweidiol (hylifau niweidiol). Unwaith y bydd yn gollwng, bydd yn llygru'r amgylchedd ac yn peryglu bywyd.
Mae cyplyddion magnetig yn gyplyddion digyswllt, sy'n cynnwys dau fagnet yn gyffredinol, gyda gorchudd ynysu yn y canol i wahanu'r ddau fagnet. Mae'r magnet mewnol wedi'i gysylltu â'r rhan drosglwyddo, ac mae'r magnet allanol wedi'i gysylltu'n effeithiol â'r rhan bŵer, gan drosglwyddo pŵer trwy ryngweithio cyplu polyn maes magnetig NS. Mae gan gyplyddion magnetig swyddogaeth byffro ac amsugno dirgryniad cyplyddion elastig. Yn ogystal, mae'n torri ffurf strwythurol cyplyddion traddodiadol ac yn mabwysiadu egwyddor gyplu magnetig newydd i gyflawni trosglwyddiad grym a torque rhwng y siafft gyrru a'r siafft yrru heb gyswllt uniongyrchol, a gall drawsnewid morloi deinamig yn seliau statig i gyflawni dim gollyngiad. Felly, fe'i defnyddir yn eang ar adegau gyda gofynion arbennig ar gyfer gollyngiadau.
Dosbarthiad cyplyddion magnetig
Mae trosglwyddiadau magnetig cyffredin yn cynnwys trosglwyddiad cydamserol, trosglwyddiad hysteresis, a thrawsyriant cerrynt trolif. Oherwydd eu priod nodweddion, fe'u defnyddir mewn gwahanol feysydd. Mae trosglwyddo cydamserol yn cyfeirio at gydamseru allbwn a mewnbwn. Mae dau strwythur cyplu cydamserol cyffredin: cyplu magnetig planar a chyplu magnetig cyfechelog.
1. cyplydd magnetig planar
Strwythur: Mae magnetau'n cael eu gosod ar ddau ddisg o'r un diamedr mewn modd o groesi polion NS. Pan fyddant yn cael eu defnyddio, gosodir y ddwy ddisg ar y siafft yrru a'r siafft yrru yn y drefn honno, gan adael bwlch aer penodol rhyngddynt.
Egwyddor: Gan fod polyn N magnet A yn denu polyn S magnet B ar yr ochr arall ac yn gwrthyrru'r polion N ar ddwy ochr magnet B, sicrheir bod y siafft yrru a'r siafft yrru yn cadw o fewn ystod torque penodol. cylchdroi synchronously.
Torque: Mae gan y trosglwyddiad planar hwn strwythur syml ac nid oes angen cyfecheledd uchel y ddwy siafft yn ystod y gosodiad. Gan ei fod yn defnyddio'r egwyddor o atyniad awyren, y lleiaf yw'r bwlch aer, y mwyaf yw'r trorym. Yn ogystal, gan fod y torque a drosglwyddir yn gymesur â'r ardal ddisg, ni all torque y cyplydd magnetig hwn fod yn rhy fawr, fel arall bydd yn rhy fawr ac yn anodd ei osod.
2. Coaxial cyplydd magnetig
Cyplu magnetig cyfechelog yw'r ddyfais trawsyrru cydamserol a ddefnyddir fwyaf eang ar hyn o bryd, a'i gymhwysiad nodweddiadol yw'r pwmp magnetig.
Strwythur: Mae cyplydd magnetig cyfechelog yn cynnwys y rotor allanol, y rotor mewnol, y llawes ynysu, a'r system dwyn. Mae magnetau'n cael eu gosod ar gylchedd allanol y rotor mewnol a chylchedd mewnol y rotor allanol. Mae'r magnetau hyd yn oed yn bolion ac wedi'u trefnu'n gylchol yn y modd traws NS. Alinio arwynebau gweithio magnetau rotorau mewnol ac allanol, hynny yw, cyplu awtomatig. Defnyddir y system llawes ynysu a dwyn yn bennaf yn strwythur y sêl drosglwyddo magnetig.
Bwlch aer ac ynysu: Mae yna fwlch aer penodol rhwng rotorau mewnol ac allanol, a ddefnyddir i ynysu cydrannau gweithredol ac wedi'u gyrru. Mae'r bwlch aer yn bennaf rhwng 2mm-8mm. Po leiaf yw'r bwlch aer, yr uchaf yw cyfradd defnyddio'r magnet yn effeithiol, ond mwyaf anodd yw'r ynysu; po fwyaf yw'r bwlch aer, y mwyaf cyfleus yw'r unigedd, ond y lleiaf effeithiol yw'r defnydd o faes magnetig y magnet. Safle radiws y bwlch aer yw radiws gweithio'r cyplydd magnetig hwn. Wrth ddylunio, gellir cael trorym y trosglwyddiad gofynnol trwy addasu maint y radiws bwlch aer.
Pan fydd y llwyth yn fwy na'r torque uchaf, mae'r trosglwyddiad yn dechrau "llithro", hynny yw, mae'r magnetau'n neidio o'r cyflwr cyplu presennol i'r cyflwr cyplu nesaf trwy ddadleoli cylchlythyr. Yn ystod y broses lithro hon, mae'r maes magnetig yn y bwlch aer yn newid yn gyflym, ac mae magnetau'r rotorau mewnol ac allanol yn cael eu dadmagneteiddio gan ei gilydd ar yr un pryd, gan gynhyrchu gwres. Mewn cyfnod byr, gall y tymheredd godi'n gyflym i fwy na 100 gradd Celsius, gan achosi i'r magnetau ddadfagneteiddio a dileu'r trosglwyddiad. Felly, er y gall y math hwn o drosglwyddiad chwarae rôl amddiffyn gorlwytho, yn gyffredinol ni chaiff ei ddefnyddio fel dyfais amddiffyn gorlwytho.
3. Trawsyriant Hysteresis
Mae trawsyrru hysteresis yn ddull trosglwyddo sy'n cymhwyso'r egwyddor hysteresis. Yn gyffredinol, mae trosglwyddiadau hysteresis cyffredin yn strwythurau cyfechelog tebyg i drosglwyddiadau cydamserol. Y gwahaniaeth yw bod y rotorau mewnol ac allanol yn defnyddio gwahanol ddeunyddiau magnetig. A siarad yn gyffredinol, mae'r rotor mewnol (siafft gweithredol) yn defnyddio deunyddiau â gorfodaeth uchel a remanence uchel, megis boron haearn neodymium. Mae'r rotor allanol (siafft wedi'i yrru) yn defnyddio deunyddiau magnetig â gorfodaeth isel, megis cobalt nicel alwminiwm. Mae'r magnetau ar y siafft weithredol yn cael eu trefnu'n groesffordd yn ôl y polion NS. Pan nad yw'r llwyth yn fwy na'r torque graddedig, mae'r siafft yrru yn cylchdroi yn gydamserol â'r siafft weithredol; pan fydd y llwyth yn fwy na'r gwerth graddedig, mae'r rotorau mewnol ac allanol yn llithro, a dim ond y torque graddedig sy'n cael ei drosglwyddo i'r siafft sy'n cael ei yrru. Mae'r egni gormodol yn cael ei ryddhau ar ffurf gwres yn ystod y broses o godi tâl ar y magnet mewnol a dadmagneteiddio'r magnet allanol.
Mae'r strwythur trawsyrru hysteresis hwn i'w gael yn gyffredin mewn peiriannau capio magnetig, a all sicrhau bod gan y capiau potel ddigon o rym tynhau heb niweidio'r capiau potel.
4. Eddy Gyriant Cyfredol
Gall disodli deunydd magnet parhaol y rhan a yrrir o unrhyw un o'r cyplyddion magnetig uchod â deunyddiau anfferromagnetig â dargludedd da, megis copr ac alwminiwm, gyflawni trosglwyddiad cerrynt eddy, er efallai na fydd yr effeithlonrwydd trawsyrru yn uchel iawn. Dangosir strwythur trawsyrru cerrynt eddy disg syml yn y ffigur:
Ar y disg gweithredol, gosodir magnetau perfformiad uchel yn y modd traws NS. Mae'r disg gyrru wedi'i wneud o gopr gyda dargludedd da. Mae'r llinellau magnetig grym yn mynd trwy'r ddisg gopr. Mae'r disg gweithredol yn cylchdroi, ac mae'r cerrynt eddy yn gyrru'r disg copr wedi'i yrru i ddilyn y cylchdro.
Gall trosglwyddiad cerrynt Eddy fod yn gydamserol neu'n asyncronig. I fod yn fanwl gywir, yn gyffredinol mae gan drosglwyddiad cerrynt eddy cydamserol swm bach (5%) o asyncroni. Er enghraifft, y mewnbwn yw 1000rpm a'r allbwn yw 950rpm. Gellir derbyn yr asynchrony hwn fel colled trawsyrru. Cymhwysiad nodweddiadol trawsyrru cerrynt eddy asyncronig yw system rheoli tensiwn y llinell ôl-dynadwy. Trwy reolaeth arbennig, gellir cyflawni'r swyddogaeth rheoleiddio cyflymder o fewn ystod benodol hefyd trwy drosglwyddiad cerrynt eddy.
Magnetau parhaol a ddefnyddir mewn cyplyddion magnetig
Mae cysylltiad agos rhwng dyfeisio a datblygu cyplyddion magnetig â chynnydd parhaus deunyddiau magnetig parhaol. Yn wreiddiol, gwnaed cyplyddion magnetig o ddeunyddiau ferrite, ond oherwydd eu priodweddau magnetig isel, dim ond torques llai y gallant eu trosglwyddo yn yr un cyfaint â chyplyddion traddodiadol, sy'n cyfyngu ar ddatblygiad cyplyddion magnetig.
Mae priodweddau magnetig deunyddiau magnetig parhaol ail genhedlaeth samarium cobalt a magnetau cobalt nicel alwminiwm (AlNiCo) yn llawer uwch na rhai deunyddiau ferrite, felly gall y cyplyddion magnetig a weithgynhyrchir drosglwyddo torques mwy. Fodd bynnag, mae prisiau uchel cobalt samarium a chobalt nicel alwminiwm yn cyfyngu'n ddifrifol ar ddatblygiad cyplyddion trosglwyddo magnetig.
Uchafswm y cynnyrch ynni magnetig (BH) o ddeunydd magnetig parhaol boron haearn neodymium (NdFeB) yw 428kJ/m3, sy'n golygu mai hwn yw'r drydedd genhedlaeth o ddeunydd magnetig parhaol ar ôl cobalt samarium. Mae gan NdFeB nid yn unig briodweddau magnetig gwell ond mae ganddo gystadleurwydd cryfach yn y farchnad hefyd. Mae gan NdFeB gynnyrch ynni magnetig uchel, mae angen llai, mae ganddo berfformiad prosesu da, gellir ei dorri a'i ddrilio, ac mae ganddo gyfradd cynnyrch uchel. Felly, gall leihau nifer y cyplyddion magnetig, lleihau costau, a gwella effeithlonrwydd. Fe'i defnyddiwyd yn helaeth mewn cyplyddion trosglwyddo magnetig.