Manyetik kaplinler, torku, kuvveti veya hareketi bir dönen elemandan diğerine aktarmak için manyetik alan kullanan temassız kaplinlerdir. Aktarım, herhangi bir fiziksel bağlantı olmadan, manyetik olmayan bir koruma bariyeri aracılığıyla gerçekleşir. Kaplinler, mıknatıslarla gömülü karşılıklı disk veya rotor çiftleridir.
Manyetik bağlantının kullanımı, 19. yüzyılın sonlarında Nikola Tesla'nın başarılı deneylerine kadar uzanıyor. Tesla, yakın alan rezonans endüktif kuplajını kullanarak lambaları kablosuz olarak yaktı. İskoç fizikçi ve mühendis Sir Alfred Ewing, 20. yüzyılın başlarında manyetik indüksiyon teorisini daha da geliştirdi. Bu, manyetik bağlantı kullanan bir dizi teknolojinin geliştirilmesine yol açtı. Oldukça hassas ve daha sağlam çalışma gerektiren uygulamalarda manyetik kaplinler son yarım yüzyılda yerini almıştır. Gelişmiş üretim süreçlerinin olgunluğu ve nadir toprak manyetik malzemelerin artan bulunabilirliği bunu mümkün kılmaktadır.
Tüm manyetik kaplinler aynı manyetik özellikleri ve temel mekanik kuvvetleri kullanırken, tasarım açısından farklılık gösteren iki tip vardır.
İki ana tür şunları içerir:
- Torkun boşluk boyunca bir diskten diğerine aktarıldığı bir dizi mıknatısla gömülü iki yüz yüze disk yarımına sahip disk tipi kaplinler
-Daimi mıknatıslı kaplinler, koaksiyel kaplinler ve dahili bir rotorun harici bir rotorun içine yerleştirildiği ve kalıcı mıknatısların torku bir rotordan diğerine aktardığı rotor kaplinleri gibi senkron tip kaplinler.
Manyetik kaplinler iki ana tipe ek olarak küresel, eksantrik, spiral ve doğrusal olmayan tasarımları da içerir. Bu manyetik bağlantı alternatifleri, özellikle biyoloji, kimya, kuantum mekaniği ve hidrolik uygulamalarında kullanılan tork ve titreşim kullanımına yardımcı olur.
En basit ifadeyle manyetik kaplinler, zıt manyetik kutupların birbirini çekmesi temel konsepti kullanılarak çalışır. Mıknatısların çekiciliği, torku mıknatıslanmış bir göbekten diğerine (kaplinin tahrik elemanından tahrik edilen elemana) iletir. Tork, bir nesneyi döndüren kuvveti tanımlar. Bir manyetik göbeğe harici açısal momentum uygulandığında, boşluklar arasında veya bölme duvarı gibi manyetik olmayan bir koruma bariyeri aracılığıyla torku manyetik olarak ileterek diğerini tahrik eder.
Bu işlem tarafından üretilen tork miktarı aşağıdaki gibi değişkenler tarafından belirlenir:
-Çalışma sıcaklığı
-İşlemenin gerçekleştiği ortam
-Manyetik polarizasyon
- Kutup çifti sayısı
-Boşluk, çap ve yükseklik dahil olmak üzere kutup çiftlerinin boyutları
-Çiftlerin göreceli açısal kayması
-Çiftlerin kayması
Mıknatısların ve disklerin veya rotorların hizalanmasına bağlı olarak manyetik polarizasyon radyal, teğetsel veya ekseneldir. Tork daha sonra bir veya daha fazla hareketli parçaya aktarılır.
Manyetik kaplinlerin geleneksel mekanik kaplinlere göre çeşitli yönlerden üstün olduğu düşünülmektedir.
Hareketli parçalarla temasın olmaması:
-Sürtünmeyi azaltır
-Daha az ısı üretir
-Üretilen gücün maksimum kullanımını sağlar
-Daha az aşınma ve yıpranmayla sonuçlanır
-Gürültü üretmez
-Yağlama ihtiyacını ortadan kaldırır
Ek olarak, belirli senkron tiplerle ilişkili kapalı tasarım, manyetik kaplinlerin toz geçirmez, sıvı geçirmez ve paslanmaya karşı dayanıklı olarak üretilmesine olanak tanır. Cihazlar korozyona dayanıklıdır ve zorlu çalışma ortamlarına dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Diğer bir fayda ise potansiyel darbe tehlikesi olan alanlarda kullanım için uyumluluk sağlayan manyetik ayrılma özelliğidir. Ayrıca, manyetik kaplin kullanan cihazlar, sınırlı erişime sahip alanlara yerleştirildiğinde, mekanik kaplinlere göre daha uygun maliyetlidir. Manyetik kaplinler test amaçlı ve geçici kurulum için popüler bir seçimdir.
Manyetik kaplinler aşağıdakiler de dahil olmak üzere çok sayıda yer üstü uygulama için oldukça verimli ve etkilidir:
-Robotik
-Kimya mühendisliği
-Tıbbi aletler
-Makine kurulumu
-Gıda işleme
-Döner makineler
Şu anda, manyetik kaplinler suya batırıldığındaki etkinlikleri nedeniyle ödüllendirilmektedir. Sıvı pompaları ve pervane sistemleri içinde manyetik olmayan bir bariyerle kaplanmış motorlar, manyetik kuvvetin pervaneyi veya pompanın sıvıyla temas eden kısımlarını çalıştırmasına izin verir. Motor mahfazasına su girmesinin neden olduğu su şaftı arızası, kapalı bir kap içinde bir dizi mıknatısın döndürülmesiyle önlenir.
Sualtı uygulamaları şunları içerir:
- Dalgıç tahrik araçları
-Akvaryum pompaları
-Uzaktan kumandalı su altı araçları
Teknoloji geliştikçe, pompalarda ve fan motorlarında değişken hızlı sürücülerin yerine manyetik kaplinler daha yaygın hale geliyor. Önemli endüstriyel kullanıma bir örnek, büyük rüzgar türbinlerindeki motorlardır.
Bir kaplin sisteminde kullanılan mıknatısların sayısı, boyutu ve tipinin yanı sıra üretilen ilgili tork da önemli özelliklerdir.
Diğer özellikler şunları içerir:
-Manyetik çiftler arasında aparatın suya batırılmaya uygun olmasını sağlayan bir bariyerin varlığı
-Manyetik polarizasyon
-Hareketli parça sayısı torku manyetik olarak aktarılır
Manyetik bağlantılarda kullanılan mıknatıslar, neodim demir bor veya samaryum kobalt gibi nadir toprak malzemelerinden oluşur. Manyetik çiftler arasında bulunan bariyerler manyetik olmayan malzemelerden yapılmıştır. Mıknatıslar tarafından çekilmeyen malzemelere örnek olarak paslanmaz çelik, titanyum, plastik, cam ve fiberglas verilebilir. Manyetik bağlantıların her iki tarafına bağlanan bileşenlerin geri kalanı, geleneksel mekanik bağlantılara sahip herhangi bir sistemde kullanılanlarla aynıdır.
Doğru manyetik kaplin, amaçlanan çalışma için belirtilen gerekli tork seviyesini karşılamalıdır. Geçmişte mıknatısların gücü sınırlayıcı bir faktördü. Bununla birlikte, özel nadir toprak mıknatıslarının keşfi ve artan kullanılabilirliği, manyetik bağlantıların yeteneklerinin hızla artmasına neden olmuştur.
İkinci bir husus, kaplinlerin kısmen veya tamamen suya veya diğer sıvı formlarına batırılmasının gerekliliğidir. Manyetik kaplin üreticileri, benzersiz ve yoğun ihtiyaçlar için özelleştirme hizmetleri sağlar.
