磁気カップリングの基礎知識と多様な応用

磁気カップリング（磁気軸継手・永久磁石伝動装置）

磁気カップリングは、磁気シャフト カップリングまたは永久磁石伝動装置とも呼ばれ、銅製ローター、永久磁石ローター、コントローラーの 3 つのコア コンポーネントで構成されています。銅製ローターは通常、モーター シャフトに接続され、永久磁石ローターは駆動機械のシャフトにリンクされます。重要な特徴は、2 つのローター間のエアギャップです。このエアギャップは柔軟な接続として機能し、モーターと駆動機械間のトルクと速度を調整できます。エアギャップのサイズを調整することで、磁気カップリングは標準、遅延、トルク制限、速度調整の各タイプに分類できます。

イギリス/T 29026-2008 (電気技術用語 - 制御モーター) によると、磁気カップリングは、磁力を介して原動機から駆動装置にトルクを伝達するデバイスと定義されています。同期型と非同期型に分類できます。その動作原理は、伝送技術、材料科学、製造プロセスの進歩を活用しています。21 世紀には、製造技術が進化するにつれて、磁気カップリングは従来の機械に適用されるだけでなく、過酷な環境での機器の動作も可能にします。永久磁石渦電流伝送技術はこの傾向の典型であり、エネルギー効率、環境への配慮、持続可能な開発原則との整合性を提供します。

内部構造

磁気カップリングは、外側の磁石アセンブリ、内側の磁石アセンブリ、および絶縁スリーブで構成されます。

内側と外側の磁石アセンブリは両方とも、低炭素鋼リング上に円周方向に配置された極性が交互になった放射状に磁化された永久磁石で構成され、磁気回路アセンブリを形成します。

絶縁スリーブは、磁気絶縁を確保するために、非強磁性の高抵抗材料（オーステナイト系ステンレス鋼など）で作られています。

動作原理

静止状態では、外側の磁石の N 極が内側の磁石の S 極と一列に並んでおり、トルクはゼロです。外側の磁石が回転すると (モーター駆動)、摩擦と抵抗により、最初は内側の磁石は静止しています。しかし、回転が続くと、エアギャップに角度のオフセットが生じます。このオフセットにより、内側の磁石に引っ張る力が生じ、N 極 (または S 極) が回転します。この磁力による非接触トルク伝達は、磁気カップリングのコア メカニズムです。

主な利点

1. 非接触伝送

磁気カップリングは、物理的な接触（ギアやベアリングなど）ではなく磁気カップリングを介して電力を伝達するため、機械的な摩耗がなくなり、耐用年数が大幅に延長されます。

2. 騒音と振動の低減

物理的な接触がないため、動作中の騒音や振動はほぼゼロです。医療機器や研究室など、騒音に敏感な環境に最適で、職場の快適性と安全性も向上します。

3. 高い伝送効率

磁気カップリングは、従来の機械式カップリングに比べてエネルギー損失と摩擦を最小限に抑え、効率を高めます。産業生産ライン、風力タービン、その他の需要の高いアプリケーションで広く使用されています。

4. 漏れ防止

磁気カップリングの主な設計目標は、流体伝達における漏れの問題を解決することです。絶縁スリーブは内部ローターと駆動部品を完全に囲み、動的なシャフトボディシールを静的なスリーブボディシールに変換します。これにより漏れのリスクが根本的に排除され、化学業界や製薬業界など、厳密な密閉が求められる用途では不可欠なものになります。