1. 永久磁石結合 (PMC) の定義
永久磁石カップリング (PMC) は、駆動側と従動側の間に設置される機械装置です。永久磁場と誘導磁場の相互作用により、トルクと動きを柔軟に伝達します。
基本的な動作原理
これは基本的な磁気の法則に従います。つまり、同じ極は反発し、反対の極は引き付けられ、磁気エネルギーが機械エネルギーに変換されます。現代の磁気理論に基づき、永久磁石素材が発生する磁力を利用して力とトルクの伝達を実現します。
標準分類 (GB/T 38763-2020)
中国国家規格 GB/T 38763-2020 によれば、PMC は 6 つの主要カテゴリに分類されます。
- 標準永久磁石カップリング
- 遅延型永久磁石結合
- トルク制限永久磁石カップリング
- クラッチ式永久磁石カップリング
- プーリ式永久磁石カップリング
- 同期永久磁石カップリング
この記事では、同期永久磁気カップリングに焦点を当てます。同期永久磁気カップリングは、平面磁気伝送カップリングと同軸磁気伝送カップリングの 2 つのコア タイプにさらに分類されます。
(1) 平面磁気伝達カップリング
ここでの磁石は軸方向に沿って配置された結合磁極による軸着磁を採用しています。
トルク出力が必要ない場合、駆動ディスクと従動ディスクの N 極と S 極は完全に一致します。トルクが発生すると、2 つのディスク間に位相角が形成されます。変位後、駆動ディスクの N 極が従動ディスクの整列した N 極を押し、同時に隣接する S 極がそれを引っ張り、回転運動を駆動します。
(2) 同軸磁気伝送カップリング
磁石は、放射状に結合された極を備えた放射状着磁を特徴としています。アセンブリは主に外側磁石、内側磁石、絶縁スリーブで構成されます。
極性が交互に異なる磁極が低炭素鋼のリングに周方向に沿って固定されています。放射状に配置されたN極とS極の相互の押し引き力により回転を実現します。
2. 同期 PMC のコア設計のポイント
2.1 磁気トルクの計算
磁気トルクは、磁石の形状、磁石の配置、内側と外側の磁石の間の空隙距離、磁気偏向角などの複数の要因の影響を受けます。
PMC トルクの計算は非常に複雑であり、多くの設計プロセスは依然として経験的なデータと公式に依存しています。広く採用されている計算方法には、等価電流法、等価磁荷法、マクスウェル応力法、静磁気エネルギートルク解法、エアギャップ数値法、有限要素トルク計算法などがあります。
2.2 永久磁石材料の選択
カップリング用の磁性鋼は、次の 3 つの重要な基準を満たす必要があります。
- 高い残留磁束密度（Br）：強力な磁力と大きな伝達トルクを発生
- 高い固有保磁力 (Hcj): 優れた耐減磁性
- 安定した温度性能: 指定された動作温度範囲内で減磁なし
2.3 絶縁スリーブの設計
隔離スリーブは、PMC 装置内の媒体の漏れを排除するための中心的なコンポーネントです。設計者は、金属スリーブの渦電流電力損失を最小限に抑えながら、強度、変形抵抗、耐食性の要件を満たす適切な材料を選択する必要があります。
一般的な絶縁スリーブの材料は、金属と非金属のグループに分類されます。
- 金属: 0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti、ハステロイ-C4、00Cr17Ni14Mo2、TC4チタン合金
- セラミックおよびポリマー: ジルコニア (ZrO₂)、窒化ケイ素 (Si₃N₄)、PTFE、PEEK
3. 製品の主な利点
- 高い伝送効率
磁気カップリング技術は、トルク伝達時のエネルギー損失を最小限に抑えてパワーを供給します。
- 物理的接触禁止
回転部品は従来の機械的接触を使わずに磁力だけで接続され、機械的摩耗や腐食が根本的に排除されます。
- 長寿命&低メンテナンスコスト
物理的接触がゼロであるため、摩耗はほとんど発生せず、耐用年数が延長され、定期的なメンテナンス費用が大幅に削減されます。
- 強い環境適応力
高温、高圧、強力な腐食性媒体、高真空環境などの極端な作業条件下でも安定した動作を実現します。
4. 幅広い応用産業
- 化学工業
ポンプ、ファン、回転機器の駆動部品。特に腐食性、可燃性、爆発性の作業環境に適しています。
- 食品および製薬産業
完成した食品や医薬品の衛生と安全性を保証するために、相互汚染を避けてください。
- 航空宇宙
人工衛星や宇宙船などの精密機器の伝送システム。
- 半導体とエレクトロニクス
超高真空や超クリーンな作業場を必要とする生産ラインに最適です。
- 医療機器
MRIやCTスキャナーなどの精密医療機器のコア伝送構造をサポートします。
