المعرفة الأساسية والتطبيقات المتعددة للاقتران المغناطيسي

اقتران مغناطيسي (اقتران عمود مغناطيسي / جهاز نقل مغناطيسي دائم)

يتكون الوصل المغناطيسي، المعروف أيضًا باسم وصلة عمود مغناطيسي أو جهاز نقل مغناطيسي دائم، من ثلاثة مكونات أساسية: دوار نحاسي، ودوار مغناطيسي دائم، ووحدة تحكم. عادةً ما يكون الدوار النحاسي متصلاً بعمود المحرك، بينما يكون الدوار المغناطيسي الدائم متصلاً بعمود الآلة المُدارة. ومن أهم مميزاته وجود فجوة هوائية بين الدوارين، تعمل كوصلة مرنة تُمكّن من ضبط عزم الدوران والسرعة بين المحرك والآلة المُدارة. ومن خلال ضبط حجم الفجوة الهوائية، يمكن تصنيف الوصلات المغناطيسية إلى أنواع قياسية، ومؤجلة، ومحددة لعزم الدوران، ومُنظمة للسرعة.

وفقًا للمعيار بريطانيا العظمى/T 29026-2008 (المصطلحات الكهروتقنية - محركات التحكم)، يُعرّف الاقتران المغناطيسي بأنه جهاز ينقل عزم الدوران من المحرك الرئيسي إلى جهاز مُدار عبر قوى مغناطيسية. ويمكن تصنيفه إلى نوعين: متزامن وغير متزامن. ويعتمد مبدأ عمله على التطورات في تكنولوجيا النقل، وعلوم المواد، وعمليات التصنيع. في القرن الحادي والعشرين، ومع تطور تكنولوجيا التصنيع، لا تقتصر تطبيقات الاقتران المغناطيسي على الآلات التقليدية فحسب، بل تُمكّن أيضًا من تشغيل المعدات في البيئات القاسية. وتُجسّد تقنية نقل التيار الدوامي بالمغناطيس الدائم هذا التوجه، حيث تُوفّر كفاءة في استخدام الطاقة، وصديقة للبيئة، ومتوافقة مع مبادئ التنمية المستدامة.

الهيكل الداخلي

يتكون الاقتران المغناطيسي من مجموعة مغناطيسية خارجية، ومجموعة مغناطيسية داخلية، وأكمام عزل.

تتكون كل من مجموعات المغناطيس الداخلية والخارجية من مغناطيسات دائمة ممغنطة شعاعيًا ذات أقطاب متناوبة مرتبة محيطيًا على حلقات فولاذية منخفضة الكربون، مما يشكل مجموعة دائرة مغناطيسية.

يتم تصنيع غلاف العزل من مواد غير مغناطيسية عالية المقاومة (على سبيل المثال، الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي) لضمان العزل المغناطيسي.

مبدأ العمل

في حالة السكون، يصطف القطب الشمالي للمغناطيس الخارجي مع القطب الجنوبي للمغناطيس الداخلي، مما ينتج عنه عزم دوران صفري. عندما يدور المغناطيس الخارجي (بسبب دوران المحرك)، يُبقي الاحتكاك والمقاومة المغناطيس الداخلي ثابتًا في البداية. ومع ذلك، مع استمرار الدوران، ينشأ انحراف زاوي في الفجوة الهوائية. يُولّد هذا الانحراف قوة جذب على المغناطيس الداخلي، مما يُؤدي إلى دوران قطبه الشمالي (أو القطب الجنوبي). يُعدّ انتقال عزم الدوران غير التلامسي هذا عبر القوى المغناطيسية الآلية الأساسية للوصلات المغناطيسية.

المزايا الرئيسية

1. انتقال العدوى بدون تلامس

تنقل الوصلات المغناطيسية الطاقة من خلال الوصلات المغناطيسية بدلاً من الاتصال المادي (على سبيل المثال، التروس أو المحامل)، مما يزيل التآكل الميكانيكي ويطيل عمر الخدمة بشكل كبير.

2. تقليل الضوضاء والاهتزازات

يضمن عدم وجود أي تلامس جسدي انخفاضًا شبه تام في مستوى الضوضاء والاهتزاز أثناء التشغيل. وهذا يجعلها مثالية للبيئات الحساسة للضوضاء، مثل الأجهزة الطبية والمختبرات، مع تحسين راحة وسلامة مكان العمل.

3. كفاءة نقل عالية

تُقلّل الوصلات المغناطيسية من فقدان الطاقة والاحتكاك مقارنةً بالوصلات الميكانيكية التقليدية، مما يُحسّن الكفاءة. وتُستخدم على نطاق واسع في خطوط الإنتاج الصناعية، وتوربينات الرياح، وغيرها من التطبيقات عالية الطلب.

4. منع التسرب

من الأهداف الرئيسية لتصميم الوصلات المغناطيسية حل مشاكل التسرب في نقل السوائل. يُغلّف غلاف العزل الدوار الداخلي والمكونات المُدارة بالكامل، مُحوّلاً بذلك أختام جسم العمود الديناميكية إلى أختام جسم غلاف ثابتة. هذا يُجنّب مخاطر التسرب بشكل جذري، ويجعلها ضرورية في التطبيقات التي تتطلب إحكامًا صارمًا، مثل الصناعات الكيميائية والدوائية.