Magnetische Koppelingen: Functie, Ontwerp en Toepassingen

Een magnetische koppeling is een apparaat dat verbinding en ontkoppeling tussen twee coaxialeassen toestaat. In termen van werking, werkt een magnetische koppeling min of meer hetzelfde als een gewone koppeling, en beide items dienen ongeveer dezelfde functie in de meeste machines. Een motor of een motor drijft een vliegwiel en een koppelingsschijf, die gemaakt is van materiaal met een hoge wrijvingscoëfficiënt, wordt erbovenop geplaatst. Het verschil tussen magnetische koppelingen en standaardmodellen zit in hoe de drukplaat de in- en uitschakeling van de koppelingsschijf met het vliegwiel regelt. In normale koppelingen wordt een membraanveer gebruikt om de koppelingsschijf en het vliegwiel te koppelen, terwijl in magnetische koppelingen een elektromagnetisch veld wordt gebruikt.

Componenten

Er zijn vier hoofdcomponenten van een magnetische koppeling: een veld, of spoel; een rotor, die overeenkomt met het vliegwiel in een gewone koppeling; een ankker, die overeenkomt met de koppelingsschijf; en een naaf, ook bekend als de uitgang. Wanneer een stroom door de spoel wordt geleid, wordt een elektromagnetisch veld gegenereerd, de kracht van welke sterk genoeg moet zijn om de kracht van de veren die de rotor en de ankker scheiden, te overwinnen. Dit elektromagnetische veld trekt de ankker in contact met de rotor, waardoor de ankker beweegt. Verbonden met de ankker is de naaf, die verbonden is met de tweede as.

Prestaties en Optimalisatie

De functionaliteit en prestaties van een magnetische koppeling hangen af van een verscheidenheid aan factoren, en om oververhitting van de spoel te voorkomen, is een constante spanning essentieel. Initiële effecten van wrijving tussen de ankker en rotor zijn een probleem dat wordt aangepakt door de koppelingsschijf te brunituren om het oppervlak af te wrijven en zo glad mogelijk te maken. Om snelere reactietijden te bereiken, wordt een techniek bekend als over-excitatie geïmplementeerd; dit is waar de spoel kort een spanning ontvangt die meerdere malen hoger is dan de standaardwaarde. Bijvoorbeeld, het aanleggen van een initiële spanning van 15 keer de normale spoelspanning levert een reactietijd die drie keer sneller is dan de standaardreactietijd.

Toepassingen

Een typische auto gebruikt gewone koppelingen voor het schakelen van versnellingen en het overbrengen van koppel van de motor naar de krukas. Meeste auto's die airconditioningssystemen hebben, zullen echter een magnetische koppeling gebruiken om de aircompressor in staat te stellen vermogen van de motor te trekken wanneer de airconditioning vanaf het dashboard wordt aangezet. Dezelfde type technologie wordt ook uitgebreid gebruikt in hoog-prestatie remsystemen. Magnetische koppelingen worden ook gebruikt in talloze andere machines die dagelijks worden gebruikt, variërend van kopieermachines tot grasmaaiers.