Chez Dexter, nous sommes le principal fournisseur de couplages magnétiques personnalisés de l'industrie des aimants. Nous proposons trois types de couplages : synchrone, tourbillonnaire et à hystérésis.
Un couplage magnétique est un dispositif capable de transmettre une force dans l'espace sans contact physique. Des forces magnétiques attractives et répulsives sont exploitées pour effectuer un travail de manière linéaire ou rotative.
À propos des couplages magnétiques
Dans sa forme la plus simple, un accouplement magnétique est composé de deux composants : un conducteur et un suiveur.
Le conducteur est la partie du mécanisme reliée au moteur principal (moteur). Grâce à l'interaction magnétique, le suiveur réagit au mouvement du conducteur, ce qui entraîne une transmission sans contact de l'énergie mécanique. Cette transmission de puissance sans contact présente de multiples avantages :
- Isolement des composants, qui minimise ou élimine les vibrations mécaniques grâce à l'amortissement magnétique et permet l'insertion d'une barrière mécanique entre le conducteur et le suiveur pour séparer les environnements et permettre un fonctionnement sous des différentiels de pression.
- Haute tolérance de désalignement axial, radial et angulaire entre le moteur principal et la charge.
- Allocation de variation de vitesse et régulation entre le moteur principal et la charge.
Prototypage rapide pour accouplements magnétiques
Le prototypage de votre accouplement est une étape critique pour s'assurer que la solution magnétique répond à vos besoins et exigences. Chez Dexter, notre service de prototypage rapide combine une expertise et une ingéniosité approfondies avec un équipement dédié pour vous fournir ce dont vous avez besoin dans les délais dont vous avez besoin.
Les commandes d'accouplements personnalisés passent par deux étapes : faisabilité et ingénierie.
Au stade de la faisabilité, nous travaillons avec vous pour discuter des informations de conception/fabrication nécessaires (si une NDA est requise pour le transfert d'informations, une sera initiée). A l'issue de la phase de faisabilité, vous aurez une compréhension de l'adéquation technique et une estimation des coûts.
Si les estimations fournies dans l'étude de faisabilité conviennent, un devis formel sera créé pour vous qui comprend les frais d'ingénierie (parfois évalués avant de commencer le processus de conception). Le processus de conception est interactif et impliquera une communication régulière avec nos ingénieurs pour assurer la conformité à vos besoins.
Après le processus de faisabilité, nous créerons et testerons en interne des prototypes pour la conformité aux spécifications dimensionnelles et aux exigences de force/couple.
Synchrone (Classe 1)
Comme son nom l'indique, ce couplage est une version synchrone qui se traduit par une relation 1:1 entre le mouvement du conducteur et du suiveur. Comme enseigné dans les écoles primaires, comme les pôles magnétiques (Nord-Nord et Sud-Sud) se repoussent tandis que les pôles opposés (Nord-Sud) s'attirent, les couplages synchrones exploitent ces caractéristiques "attractives" et "répulsives" pour produire du mouvement. En plaçant un réseau d'aimants permanents à pôles alternatifs (NSNS) sur le pilote et un réseau équivalent d'aimants permanents à pôles alternatifs sur le suiveur, un circuit magnétique "couplé" est produit avec chaque pôle Nord et Sud dans le pilote lié à chaque pôle Sud respectif. et le pôle Nord du suiveur.
Au fur et à mesure que le conducteur se déplace par rapport au suiveur, les pôles magnétiques commencent à se chevaucher, entraînant un effet «push-pull» et un mouvement conséquent. L'amplitude de la force résultante dépend non seulement de la quantité de chevauchement, mais également des caractéristiques du matériau magnétique choisi et de la distance de séparation entre le conducteur et le suiveur.
A un certain déplacement, cependant, les capacités maximales de production de force de l'accouplement sont atteintes. Un déplacement au-delà de ce point entraîne un découplage. Ce découplage se manifeste par une action d'encliquetage résultant de pôles magnétiques similaires, le conducteur et le suiveur se repoussant. Contrairement à son équivalent mécanique, cependant, le découplage n'entraîne généralement pas de dommages permanents ; et la synchronisation est réinitialisée au point de couplage de pôle magnétique suivant.
Avantages : La plus grande densité de force volumétrique.
Inconvénients : Limité à un rapport de mouvement de 1:1
Utilisation : Appareils nécessitant un accouplement direct sans glissement pendant le fonctionnement.
Courant de Foucault (Classe 2)
Ce couplage est une version asynchrone qui repose sur une inadéquation de la vitesse entre le conducteur et le suiveur pour produire une force. Un réseau d'aimants permanents à pôles alternatifs (NSNS) est placé sur le pilote ou le suiveur, et un matériau électriquement conducteur (généralement de l'aluminium ou du cuivre) est placé sur le composant d'accouplement.
Lorsque le conducteur est translaté par rapport au suiveur, un courant électrique est induit dans le matériau conducteur, ce qui se traduit par un champ magnétique qui s'oppose aux aimants permanents et « couple » les deux composants. La loi des ampères régit la relation entre les champs électriques induits et magnétiques résultants. L'amplitude de la force résultante est directement liée à :
- Différentiel de vitesse entre les deux composants
- Caractéristiques des matériaux magnétiques
- Résistivité du milieu conducteur
- Distance de séparation entre le conducteur et le suiveur.
Contrairement au couplage synchrone (classe 1), cette version asynchrone est un dispositif "avec perte" et sujet à l'échauffement par perte ohmique résultant des champs électriques induits.
Avantages : Inadéquation de la vitesse entre le conducteur et le suiveur.
Inconvénients : "Lossy" - peut nécessiter un refroidissement actif, une densité de force volumétrique réduite
Utilisation : Pour les mouvements asynchrones ou les variations de force/couple en fonction de la vitesse (dispositifs de freinage)
Hystérésis (Classe 3)
En tant qu'hybride des technologies de classe 1 et de classe 2, ce couplage est généralement utilisé de manière asynchrone comme limiteur de force, mais peut être utilisé dans un état synchrone. Un réseau d'aimants permanents à pôles alternés (NSNS) est placé sur le conducteur ou le suiveur, et un matériau facilement magnétisé/démagnétisé connu sous le nom d'Hysterloy est placé sur le composant d'accouplement. Au repos, le réseau d'aimants permanents est conçu pour magnétiser l'Hysterloy, ce qui donne un circuit magnétique à couplage synchrone*. Si ces forces sont suffisantes pour l'application, cet accouplement fonctionnera en état synchrone.
*La densité de force volumétrique peut être inférieure d'un ordre de grandeur à celle de l'accouplement de classe 1 en raison des caractéristiques magnétiques de l'Hysterloy.
Cependant, si le moteur principal induisait des forces supérieures à cet état de fonctionnement synchronisé, le conducteur se découplait et commençait à se déplacer par rapport au suiveur. Ce mouvement amène l'Hysterloy à parcourir sa boucle de magnétisation (magnétiser-démagnétiser-magnétiser) via les aimants permanents sur le composant d'accouplement qui se traduisent maintenant par rapport à lui. Comme le couplage par courants de Foucault de classe 2, le champ magnétique des aimants permanents est utilisé et converti. Cependant, contrairement au couplage par courants de Foucault où l'énergie du champ magnétique est convertie en un courant électrique circulant (et en chaleur), la progression cyclique autour de la boucle d'aimantation de l'Hysterloy (boucle d'hystérésis) utilise l'énergie magnétique pour convertir l'état d'aimantation de l'Hysterloy. matériau d'un pôle Nord à un pôle Sud. En raison de cette variante du mécanisme de conversion d'énergie, le couplage par hystérésis est beaucoup moins sujet au chauffage ohmique (bien qu'il ne soit pas complètement exclu).
Contrairement à l'accouplement totalement synchrone qui subit un « effet cliquet » lorsqu'il dépasse son seuil d'effort synchrone, cet accouplement continue à fonctionner sans à-coups à des vitesses asynchrones tout en maintenant le seuil d'effort. Ceci est accompli sans le chauffage ohmique inhérent au couplage de classe 2. Par conséquent, ce couplage de classe 3 fournit une solution synchrone qui peut être découplée et fonctionner dans un état asynchrone.
Avantages : Pas de cliquetis en mode de fonctionnement asynchrone et échauffement minimal en mode asynchrone.
Inconvénients : faible densité de force volumétrique. Tailles limitées des matériaux Hysterloy.
Utilisation : pour les mouvements asynchrones ou les limitations de force/couple telles que les bouchons de bouteilles et les dispositifs de tension.
Types d'accouplements
Les accouplements magnétiques sont capables de transmettre des forces à la fois linéairement et en rotation. Par conséquent, en plus de sélectionner la classe de couplage requise (synchrone, courants de Foucault ou hystérésis), le type de couplage doit également être spécifié.
Deux types d'accouplements existent, couple et linéaire. Comme leur nom l'indique, les accouplements de couple sont utilisés pour transmettre les forces en rotation tandis que les accouplements linéaires sont utilisés pour transmettre les forces de manière linéaire. Comme on pouvait s'y attendre, chaque type de couplage possède également une variété de topologies géométriques qui peuvent être utilisées pour répondre à l'intention de conception. Les détails de ces configurations se trouvent ci-dessous.
Accouplements de couple – Coaxiaux
Des couplages magnétiques coaxiaux sont configurés de sorte qu'un élément du couplage est entièrement emboîté dans l'ID du second élément. Les deux composants partagent un axe commun autour duquel ils tournent tous les deux.
Désalignement axial – Très tolérant. En fait, il peut facilement être conçu pour s'adapter à un désalignement axial très important si nécessaire.
Désalignement radial - Tolérant. Le degré de tolérance est basé sur l'espacement entre le conducteur et le suiveur. Plus l'espacement est grand, plus la tolérance au désalignement radial est grande. De grands décalages radiaux dans des accouplements peu espacés peuvent entraîner des charges radiales excessives sur les roulements.
Désalignement angulaire - Tolérant. Le degré de tolérance est basé sur l'espacement entre le conducteur et le suiveur. Plus l'espacement est grand, plus la tolérance au désalignement angulaire est grande.
Accouplements de couple – Face à face
Les couplages magnétiques face à face sont configurés de manière à ce que le flux magnétique soit transféré autour des faces d'extrémité plates de les ensembles cylindriques. Les deux composants sont attirés l'un vers l'autre axialement et nécessitent généralement un support de palier de butée supplémentaire pour une intégration correcte.
Désalignement axial – Légèrement tolérant. La quantité de transmission de couple est directement proportionnelle à l'espacement axial et au nombre d'aimants utilisés dans la conception. De petites variations de l'entrefer peuvent entraîner de grandes variations de couple
Désalignement radial – Très tolérant.
Désalignement angulaire - Tolérant. En raison de la relation entre la sortie de couple et l'espacement axial, des désalignements angulaires élevés peuvent entraîner des réductions inattendues du couple
Accouplements linéaires – Tubulaires
Des accouplements magnétiques tubulaires sont configurés de telle sorte qu'un élément de l'accouplement est entièrement emboîté dans l'ID du second élément. Les deux composants partagent un axe commun autour duquel ils se traduisent tous les deux.
Désalignement axial - Tolérant. Par nature, les accouplements linéaires s'alignent axialement. En tant que tel, tout désalignement conduira le conducteur à tirer le suiveur en position.
Désalignement radial - Tolérant. Le degré de tolérance est basé sur l'espacement entre le conducteur et le suiveur. Plus l'espacement est grand, plus la tolérance au désalignement radial est grande. De grands décalages radiaux dans des accouplements peu espacés peuvent entraîner des charges radiales excessives sur les roulements ou les arbres.
Désalignement angulaire - Tolérant. JLe degré de tolérance est basé sur l'espacement entre le conducteur et le suiveur. Plus l'espacement est grand, plus la tolérance au désalignement angulaire est grande.
Accouplements linéaires – Planaires
Des couplages magnétiques plans sont configurés de telle sorte que le flux magnétique est transféré autour des faces d'extrémité plates de l'ensemble magnétique. Les deux composants sont attirés l'un vers l'autre et nécessitent généralement un support de palier de butée supplémentaire pour une intégration correcte.
Désalignement planaire (direction du mouvement) - Tolérant. Par nature, les accouplements linéaires s'alignent axialement. En tant que tel, tout désalignement conduira le conducteur à tirer le suiveur en position.
Désalignement planaire (perpendiculaire à la direction du mouvement) – Très tolérant. Des conceptions peuvent être produites pour contraindre 2-DOF si nécessaire.
Désalignement angulaire -Tolérant. La quantité de désalignement angulaire dépend de l'entrefer entre les deux éléments.
AIDE À LA CONCEPTION
- Quel type d'accouplement est requis ?
- luminaires Néon Del
- torque
- Quelle topologie envisagez-vous ?
- Face à face (couplage de couple)
- Coaxial (couplage de couple)
- Tubulaire (couplage linéaire)
- Planaire (couplage linéaire)
- Quelle force ou quel couple souhaitez-vous transmettre ?
- Quelle classe d'accouplement envisagez-vous ?
- Classe I – Synchrone
- Classe II – Courant de Foucault
- Classe III – Hystérésis
- À quelle vitesse l'accouplement se déplacera-t-il ? (vitesse ou RPM)
- Une barrière entre le conducteur et le suiveur est-elle nécessaire ? Si oui, quel différentiel de pression aimeriez-vous que la conception tienne compte ?
- Dans quelle plage de température ce couplage fonctionnera-t-il ?
- Y a-t-il des éléments ou fluides corrosifs à prendre en compte ? Si oui, de quel type sont-ils ?
- Exigences géométriques :
- Chauffeur
- Taille de l'arbre
- Type de montage
- Vis de réglage et clé
- Compression (bout d'arbre fileté)
- Taper Lock (non disponible sur toutes les tailles)
- Max. DO
- Max. Longueur
- Disciple
- Taille de l'arbre
- Type de montage
- Vis de réglage et clé
- Compression (bout d'arbre fileté)
- Taper Lock (non disponible sur toutes les tailles)
- Max. Longueur
- Chauffeur
- Le support de roulement (radial et axial) est généralement fourni à l'extérieur du système d'accouplement, mais peut être adapté à la conception. Le support de palier doit-il être conçu dans l'accouplement ?
- L'équilibrage dynamique est-il nécessaire (pour les systèmes rotatifs) ?
MATÉRIAUX
MATÉRIAUX MAGNÉTIQUES – Dépend de l'application. Généralement basé sur les exigences de résistance thermique et à la corrosion.
NdFeB – Températures jusqu'à 150°C. Protection contre la corrosion requise.
SmCo – Températures jusqu'à 350°C. Protection contre la corrosion en option.
Céramique – Températures jusqu'à 250°C. Protection contre la corrosion pas nécessaire.
Hysterloy (Type III – couplages à hystérésis) – Température jusqu'à 350C. Protection contre la corrosion pas nécessaire.
MATÉRIAUX ÉLECTRIQUEMENT CONDUCTEURS – Généralement basés sur des contraintes de coût et de taille.
Aluminium - Faible coût. Conductivité modérée à élevée.
Copper – Coût modéré. Haute conductivité.
STRUCTURE DE CONDUCTEUR ET SUIVEUR – Dépend de l'application. Généralement basé sur la résistance à la corrosion et les contraintes de coût.
Aciers laminés à froid (1018, 1045, etc.) – Matériaux magnétiques à faible coût. Protection contre la corrosion recommandée. Force faible à modérée.
Aciers alliés (4140, 4340, etc.) – Matériau magnétique à coût faible à modéré. Protection contre la corrosion en option. Haute résistance.
Aciers inoxydables non magnétiques (316, 304, etc.) – Coût modéré. Protection contre la corrosion pas requis. Généralement utilisé pour les unités scellées hermétiquement. Faible résistance.
Aciers inoxydables magnétiques (416, 430, 17-4PH, etc.) – Coût modéré à élevé. Protection contre la corrosion en option. Résistance faible à élevée en fonction du traitement thermique.
Super alliages de nickel (Inconel, Hastelloy, Monel, etc.) – Coût très élevé. Très haute résistance. Protection contre la corrosion pas nécessaire.
Cuivre beryllium – Coût très élevé. Très haute résistance. Protection contre la corrosion pas nécessaire.
Aluminium – Très faible coût. Faible résistance. Protection contre la corrosion non requise.
BARRIÈRE – Généralement basé sur les exigences de pression et de vitesse.
Aciers inoxydables non magnétiques pour les applications à pression modérée et à vitesse modérée. – Coût modéré. Protection contre la corrosion pas requis. Faible résistance. Faible conductivité électrique.
Super alliages de nickel (Inconel, Hastelloy, Monel, etc.) applications à haute pression et à grande vitesse. – Coût très élevé, très haute résistance. Protection contre la corrosion pas requis. Très faible conductivité électrique.
Plastiques (Nylon, Téflon, Delrin, super plastiques, etc.) applications à haute vitesse, basse pression et force précise. Coût faible à élevé. Faible résistance. Protection contre la corrosion pas requis. Non conductrice.
Céramique usinable applications à haute vitesse, à pression modérée et à force précise. Coûts modérés à élevés. Force faible à modérée. Protection contre la corrosion pas requis. Non conductrice.
FAQS
Veuillez consulter notre FAQ sur les accouplements magnétiques dans notre centre de ressources.