Conoscenze di base e molteplici applicazioni dell'accoppiamento magnetico

Giunto magnetico (giunto magnetico dell'albero / dispositivo di trasmissione magnetica permanente)

Un giunto magnetico, noto anche come giunto magnetico ad albero o dispositivo di trasmissione magnetico permanente, è costituito da tre componenti principali: un rotore in rame, un rotore a magnete permanente e un controller. Il rotore in rame è in genere collegato all'albero motore, mentre il rotore a magnete permanente è collegato all'albero della macchina condotta. Una caratteristica critica è il traferro tra i due rotori, che funge da collegamento flessibile, consentendo la regolazione della coppia e della velocità tra il motore e la macchina condotta. Regolando la dimensione del traferro, i giunti magnetici possono essere classificati in tipi standard, ritardati, a limitazione di coppia e a regolazione di velocità.

Secondo GB/T 29026-2008 (Terminologia elettrotecnica – Motori di controllo), un giunto magnetico è definito come un dispositivo che trasferisce la coppia da un motore primario a un apparato azionato tramite forze magnetiche. Può essere classificato in tipi sincroni e asincroni. Il suo principio di funzionamento sfrutta i progressi nella tecnologia di trasmissione, nella scienza dei materiali e nei processi di produzione. Nel 21° secolo, con l'evoluzione della tecnologia di produzione, i giunti magnetici non vengono applicati solo ai macchinari convenzionali, ma consentono anche il funzionamento delle apparecchiature in ambienti estremi. La tecnologia di trasmissione a correnti parassite a magnete permanente esemplifica questa tendenza, offrendo efficienza energetica, rispetto dell'ambiente e allineamento con i principi di sviluppo sostenibile.

Struttura interna

L'accoppiamento magnetico è costituito da un gruppo magnetico esterno, un gruppo magnetico interno e un manicotto isolante.

Sia i gruppi magnetici interni che quelli esterni sono costituiti da magneti permanenti magnetizzati radialmente con polarità alternate, disposti circonferenzialmente su anelli in acciaio a basso tenore di carbonio, formando un gruppo di circuiti magnetici.

Il manicotto isolante è realizzato con materiali non ferromagnetici ad alta resistività (ad esempio acciaio inossidabile austenitico) per garantire l'isolamento magnetico.

Principio di funzionamento

A riposo, il polo N del magnete esterno si allinea con il polo S del magnete interno, con conseguente coppia zero. Quando il magnete esterno ruota (azionato dal motore), inizialmente l'attrito e la resistenza mantengono fermo il magnete interno. Tuttavia, man mano che la rotazione continua, si sviluppa uno scostamento angolare nel traferro. Questo scostamento genera una forza di trazione sul magnete interno, causando la rotazione del suo polo N (o polo S). Questa trasmissione di coppia senza contatto tramite forze magnetiche è il meccanismo centrale degli accoppiamenti magnetici.

Vantaggi principali

1. Trasmissione senza contatto

I giunti magnetici trasmettono la potenza tramite accoppiamento magnetico anziché tramite contatto fisico (ad esempio tramite ingranaggi o cuscinetti), eliminando l'usura meccanica e prolungando notevolmente la durata utile.

2. Riduzione del rumore e delle vibrazioni

L'assenza di contatto fisico garantisce rumore e vibrazioni quasi pari a zero durante il funzionamento. Ciò li rende ideali per ambienti sensibili al rumore come dispositivi medici e laboratori, migliorando al contempo il comfort e la sicurezza sul posto di lavoro.

3. Elevata efficienza di trasmissione

Gli accoppiamenti magnetici riducono al minimo la perdita di energia e l'attrito rispetto agli accoppiamenti meccanici tradizionali, migliorando l'efficienza. Sono ampiamente utilizzati nelle linee di produzione industriale, nelle turbine eoliche e in altre applicazioni ad alta richiesta.

4. Prevenzione delle perdite

Un obiettivo progettuale fondamentale degli accoppiamenti magnetici è risolvere i problemi di perdite nella trasmissione dei fluidi. Il manicotto di isolamento racchiude completamente il rotore interno e i componenti azionati, convertendo le tenute dinamiche albero-corpo in tenute statiche manicotto-corpo. Ciò elimina fondamentalmente i rischi di perdite, rendendoli indispensabili in applicazioni che richiedono una tenuta rigorosa, come l'industria chimica e farmaceutica.