चुंबकीय युग्मन और स्थायी चुंबक

चुंबकीय युग्मन स्थायी चुंबकीय सामग्री के महत्वपूर्ण डाउनस्ट्रीम अनुप्रयोगों में से एक है। आज, हम व्यवस्थित रूप से चुंबकीय युग्मन के सिद्धांत, वर्गीकरण और अनुप्रयोग का परिचय देंगे, और चुंबकीय युग्मन में स्थायी चुंबक के बारे में भी बात करेंगे।

चुंबकीय युग्मन क्या है?

मैकेनिकल ट्रांसमिशन में कपलिंग एक महत्वपूर्ण घटक है, जो ड्राइविंग शाफ्ट और संचालित शाफ्ट को जोड़कर टॉर्क संचारित करता है। निम्नलिखित आंकड़ा कई सामान्य युग्मन रूपों को दिखाता है, जो आपको बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकता है कि युग्मन क्या है।

पारंपरिक कपलिंग संपर्क-प्रकार के होते हैं और इनमें अपेक्षाकृत जटिल संरचना होती है। वे दैनिक कार्यों के दौरान ख़राब हो जायेंगे। यदि अधिभार होता है, तो अन्य यांत्रिक भाग गंभीर रूप से खराब हो जाएंगे, जो यांत्रिक संचालन उपकरण की स्थिरता के लिए बहुत प्रतिकूल है। यदि युग्मन के ड्राइविंग शाफ्ट और संचालित शाफ्ट को एक दूसरे से पृथक दो अलग-अलग मीडिया में काम करने की आवश्यकता होती है, तो गतिशील सीलिंग के लिए सीलिंग तत्वों का उपयोग किया जाना चाहिए। इस तरह, विश्वसनीय सीलिंग सुनिश्चित करने के लिए या तो घूर्णी प्रतिरोध को बढ़ाने या खराब सीलिंग के कारण लीक होने की समस्या है। इसके अलावा, जैसे-जैसे सीलिंग तत्व घिसते और पुराने होते जाते हैं, रिसाव बढ़ता जाएगा, खासकर हानिकारक गैसों (हानिकारक तरल पदार्थ) वाले सिस्टम में। एक बार लीक होने के बाद, यह पर्यावरण को प्रदूषित करेगा और जीवन को खतरे में डाल देगा।
चुंबकीय कपलिंग गैर-संपर्क कपलिंग हैं, जो आम तौर पर दो चुंबकों से बने होते हैं, दोनों चुंबकों को अलग करने के लिए बीच में एक अलगाव कवर होता है। आंतरिक चुंबक ट्रांसमिशन भाग से जुड़ा होता है, और बाहरी चुंबक प्रभावी रूप से बिजली वाले हिस्से से जुड़ा होता है, जो चुंबकीय क्षेत्र एनएस ध्रुव युग्मन की बातचीत के माध्यम से शक्ति संचारित करता है। चुंबकीय कपलिंग में लोचदार कपलिंग के बफरिंग और कंपन अवशोषण का कार्य होता है। इसके अलावा, यह पारंपरिक कपलिंग के संरचनात्मक रूप को तोड़ता है और सीधे संपर्क के बिना ड्राइविंग शाफ्ट और संचालित शाफ्ट के बीच बल और टोक़ संचरण प्राप्त करने के लिए एक नया चुंबकीय युग्मन सिद्धांत अपनाता है, और शून्य रिसाव प्राप्त करने के लिए गतिशील सील को स्थिर सील में बदल सकता है। इसलिए, रिसाव के लिए विशेष आवश्यकताओं वाले अवसरों पर इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

चुंबकीय कपलिंग का वर्गीकरण

सामान्य चुंबकीय प्रसारण में सिंक्रोनस ट्रांसमिशन, हिस्टैरिसीस ट्रांसमिशन और एड़ी करंट ट्रांसमिशन शामिल हैं। अपनी-अपनी विशेषताओं के कारण इनका उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है। सिंक्रोनस ट्रांसमिशन आउटपुट और इनपुट के सिंक्रोनाइजेशन को संदर्भित करता है। दो सामान्य तुल्यकालिक युग्मन संरचनाएं हैं: समतल चुंबकीय युग्मन और समाक्षीय चुंबकीय युग्मन।

1. तलीय चुंबकीय युग्मन

संरचना: मैग्नेट को एनएस ध्रुवों को पार करने के तरीके से एक ही व्यास की दो डिस्क पर स्थापित किया जाता है। उपयोग में होने पर, दो डिस्क को क्रमशः ड्राइविंग शाफ्ट और संचालित शाफ्ट पर स्थापित किया जाता है, जिससे बीच में एक निश्चित वायु अंतर रह जाता है।
सिद्धांत: चूँकि चुम्बक A का N ध्रुव विपरीत दिशा में चुम्बक B के S ध्रुव को आकर्षित करता है और चुम्बक B के दोनों ओर के N ध्रुवों को प्रतिकर्षित करता है, इसलिए यह सुनिश्चित किया जाता है कि एक निश्चित टॉर्क सीमा के भीतर, संचालित शाफ्ट और ड्राइविंग शाफ्ट चलते रहें समकालिक रूप से घूमना।

टॉर्क: इस समतलीय ट्रांसमिशन की संरचना सरल है और इसे इंस्टालेशन के दौरान दो शाफ्टों की उच्च समाक्षीयता की आवश्यकता नहीं होती है। चूँकि यह समतल आकर्षण के सिद्धांत का उपयोग करता है, वायु अंतराल जितना छोटा होगा, बलाघूर्ण उतना अधिक होगा। इसके अलावा, चूंकि प्रेषित टॉर्क डिस्क क्षेत्र के समानुपाती होता है, इसलिए इस चुंबकीय युग्मन का टॉर्क बहुत बड़ा नहीं हो सकता है, अन्यथा यह बहुत बड़ा होगा और इसे स्थापित करना मुश्किल होगा।

2. समाक्षीय चुंबकीय युग्मन

समाक्षीय चुंबकीय युग्मन वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला सिंक्रोनस ट्रांसमिशन उपकरण है, और इसका विशिष्ट अनुप्रयोग चुंबकीय पंप है।
संरचना: समाक्षीय चुंबकीय युग्मन में बाहरी रोटर, आंतरिक रोटर, अलगाव आस्तीन और असर प्रणाली शामिल होती है। मैग्नेट को आंतरिक रोटर की बाहरी परिधि और बाहरी रोटर की आंतरिक परिधि पर स्थापित किया जाता है। चुम्बक सम ध्रुव हैं और एनएस क्रॉस मोड में परिधिगत रूप से व्यवस्थित हैं। आंतरिक और बाहरी रोटार के चुम्बकों की कार्यशील सतहों को संरेखित करें, अर्थात स्वचालित युग्मन। अलगाव आस्तीन और असर प्रणाली का उपयोग मुख्य रूप से चुंबकीय संचरण सील की संरचना में किया जाता है।

वायु अंतर और अलगाव: आंतरिक और बाहरी रोटार के बीच एक निश्चित वायु अंतर होता है, जिसका उपयोग सक्रिय और संचालित घटकों को अलग करने के लिए किया जाता है। हवा का अंतर अधिकतर 2मिमी-8मिमी के बीच होता है। हवा का अंतर जितना छोटा होगा, चुंबक की प्रभावी उपयोग दर उतनी ही अधिक होगी, लेकिन अलगाव उतना ही कठिन होगा; हवा का अंतराल जितना बड़ा होगा, अलगाव उतना ही अधिक सुविधाजनक होगा, लेकिन चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग उतना ही कम प्रभावी होगा। वायु अंतराल की त्रिज्या स्थिति इस चुंबकीय युग्मन की कार्यशील त्रिज्या है। डिज़ाइन करते समय, एयर गैप त्रिज्या के आकार को समायोजित करके आवश्यक ट्रांसमिशन का टॉर्क प्राप्त किया जा सकता है।

जब भार अधिकतम टॉर्क से अधिक हो जाता है, तो ट्रांसमिशन "फिसलना" शुरू हो जाता है, यानी, चुंबक गोलाकार विस्थापन द्वारा वर्तमान युग्मन स्थिति से अगली युग्मन स्थिति में कूद जाते हैं। इस फिसलने की प्रक्रिया के दौरान, वायु अंतराल में चुंबकीय क्षेत्र तेजी से बदलता है, और आंतरिक और बाहरी रोटार के चुंबक एक ही समय में एक दूसरे द्वारा विचुंबकित हो जाते हैं, जिससे गर्मी पैदा होती है। थोड़े समय में, तापमान तेजी से 100 डिग्री सेल्सियस से अधिक बढ़ सकता है, जिससे चुम्बक विचुम्बकीय हो जाते हैं और संचरण नष्ट हो जाता है। इसलिए, हालांकि इस प्रकार का ट्रांसमिशन अधिभार संरक्षण की भूमिका निभा सकता है, इसे आमतौर पर अधिभार संरक्षण उपकरण के रूप में उपयोग नहीं किया जाता है।

3. हिस्टैरिसीस ट्रांसमिशन

हिस्टैरिसीस ट्रांसमिशन एक ट्रांसमिशन विधि है जो हिस्टैरिसीस सिद्धांत को लागू करती है। सामान्य हिस्टैरिसीस ट्रांसमिशन आम तौर पर सिंक्रोनस ट्रांसमिशन के समान समाक्षीय संरचनाएं होती हैं। अंतर यह है कि आंतरिक और बाहरी रोटर विभिन्न चुंबकीय सामग्रियों का उपयोग करते हैं। सामान्यतया, आंतरिक रोटर (सक्रिय शाफ्ट) उच्च जबरदस्ती और उच्च अवशेष वाली सामग्री का उपयोग करता है, जैसे कि नियोडिमियम आयरन बोरान। बाहरी रोटर (संचालित शाफ्ट) एल्यूमीनियम निकल कोबाल्ट जैसे कम दबाव वाली चुंबकीय सामग्री का उपयोग करता है। सक्रिय शाफ्ट पर चुम्बकों को एनएस ध्रुवों के अनुसार क्रॉसवाइज व्यवस्थित किया जाता है। जब भार रेटेड टॉर्क से अधिक नहीं होता है, तो संचालित शाफ्ट सक्रिय शाफ्ट के साथ समकालिक रूप से घूमता है; जब लोड रेटेड मूल्य से अधिक हो जाता है, तो आंतरिक और बाहरी रोटर फिसल जाते हैं, और केवल रेटेड टॉर्क संचालित शाफ्ट में संचारित होता है। आंतरिक चुंबक को चार्ज करने और बाहरी चुंबक को विचुंबकित करने की प्रक्रिया के दौरान अतिरिक्त ऊर्जा गर्मी के रूप में निकलती है।

यह हिस्टैरिसीस ट्रांसमिशन संरचना आमतौर पर चुंबकीय कैपिंग मशीनों में पाई जाती है, जो यह सुनिश्चित कर सकती है कि बोतल के ढक्कन को नुकसान पहुंचाए बिना बोतल के ढक्कन में पर्याप्त कसने वाला बल हो।

4. एडी करंट ड्राइव

उपर्युक्त चुंबकीय कपलिंगों में से किसी के संचालित भाग की स्थायी चुंबक सामग्री को तांबे और एल्यूमीनियम जैसी अच्छी चालकता वाली गैर-लौहचुंबकीय सामग्री से बदलने से एड़ी वर्तमान संचरण प्राप्त किया जा सकता है, हालांकि ट्रांसमिशन दक्षता बहुत अधिक नहीं हो सकती है। सरल डिस्क एड़ी वर्तमान ट्रांसमिशन संरचना चित्र में दिखाई गई है:
सक्रिय डिस्क पर, एनएस क्रॉस मोड में उच्च-प्रदर्शन वाले मैग्नेट स्थापित किए जाते हैं। चालित डिस्क अच्छी चालकता वाले तांबे से बनी है। बल की चुंबकीय रेखाएँ तांबे की डिस्क से होकर गुजरती हैं। सक्रिय डिस्क घूमती है, और एड़ी धारा घूर्णन का अनुसरण करने के लिए संचालित तांबे की डिस्क को चलाती है।
एड़ी धारा संचरण समकालिक या अतुल्यकालिक हो सकता है। सटीक होने के लिए, सिंक्रोनस एडी करंट ट्रांसमिशन में आमतौर पर एसिंक्रोनस की एक छोटी मात्रा (5%) होती है। उदाहरण के लिए, इनपुट 1000rpm है और आउटपुट 950rpm है। इस अतुल्यकालिकता को संचरण हानि के रूप में स्वीकार किया जा सकता है। अतुल्यकालिक एड़ी वर्तमान संचरण का विशिष्ट अनुप्रयोग वापस लेने योग्य लाइन की तनाव नियंत्रण प्रणाली है। विशेष नियंत्रण के माध्यम से, एक निश्चित सीमा के भीतर गति विनियमन कार्य को एड़ी वर्तमान संचरण के माध्यम से भी प्राप्त किया जा सकता है।

चुंबकीय कपलिंग में उपयोग किए जाने वाले स्थायी चुंबक
चुंबकीय कपलिंग का आविष्कार और विकास स्थायी चुंबकीय सामग्री की निरंतर प्रगति से निकटता से संबंधित है। चुंबकीय कपलिंग मूल रूप से फेराइट सामग्री से बने होते थे, लेकिन उनके कम चुंबकीय गुणों के कारण, वे केवल पारंपरिक कपलिंग के समान मात्रा में छोटे टॉर्क संचारित कर सकते हैं, जो चुंबकीय कपलिंग के विकास को सीमित करता है।
दूसरी पीढ़ी की स्थायी चुंबकीय सामग्री समैरियम कोबाल्ट और एल्यूमीनियम निकल कोबाल्ट मैग्नेट (AlNiCo) के चुंबकीय गुण फेराइट सामग्री की तुलना में बहुत अधिक हैं, इसलिए निर्मित चुंबकीय कपलिंग बड़े टॉर्क संचारित कर सकते हैं। हालाँकि, समैरियम कोबाल्ट और एल्यूमीनियम निकल कोबाल्ट की ऊंची कीमतें चुंबकीय ट्रांसमिशन कपलिंग के विकास को गंभीर रूप से प्रतिबंधित करती हैं।
नियोडिमियम आयरन बोरॉन (एनडीएफईबी) स्थायी चुंबकीय सामग्री का अधिकतम चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद (बीएच) 428kJ/m3 है, जो इसे समैरियम कोबाल्ट के बाद स्थायी चुंबकीय सामग्री की तीसरी पीढ़ी बनाता है। एनडीएफईबी में न केवल बेहतर चुंबकीय गुण हैं बल्कि बाजार में प्रतिस्पर्धात्मकता भी मजबूत है। एनडीएफईबी में एक उच्च चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद है, इसके लिए कम आवश्यकता होती है, इसमें अच्छा प्रसंस्करण प्रदर्शन होता है, इसे काटा और ड्रिल किया जा सकता है, और इसकी उपज दर उच्च होती है। इसलिए, यह चुंबकीय कपलिंग की मात्रा को कम कर सकता है, लागत कम कर सकता है और दक्षता में सुधार कर सकता है। चुंबकीय संचरण कपलिंग में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।