高温での磁気結合

磁気カップリングは、ポンプ、化学、製薬、プロセスおよび安全産業内の多くの用途で使用されています。 これらは通常、摩耗の軽減、環境からの液体の密閉、清潔さの必要性、またはトルクが突然上昇した場合にブレーキをかけるための安全要素として使用されます。

最も一般的な磁気カップリングは外側と内側のドライブで作られており、可能な限り最高のトルク密度を得るために両方ともネオジム磁石で構築されています。 直径、エアギャップ、磁石のサイズ、極数、磁石のグレードの選択を最適化することで、数ミリニュートンメートルから数百ニュートンメートルまでの範囲であらゆる用途に適した磁気カップリングを設計することができます。

高トルクのみを最適化する場合、設計者は温度の影響を考慮することを忘れがちです。 設計者が個々の磁石のキュリー点に言及すると、ネオジム磁石は 300°C を超える温度までの要件を満たすと主張するでしょう。 同時に、残留磁束密度の温度依存性を考慮することが重要です。残留磁束密度は可逆的な損失として見られます。通常、温度上昇ごとに摂氏 1 度あたり約 0.11% が発生します。

さらに、ネオジム磁石は磁気カップリングの動作中に圧力を受けます。 これは、キュリー点に達するずっと前に不可逆減磁が発生することを意味しており、通常、ネオジムベースの磁気カップリングの使用は 150°C 未満の温度に制限されます。

より高い温度が必要な場合は、通常、サマリウム コバルト磁石 (SmCo) で作られた磁気カップリングが使用されます。 SmCo はネオジム磁石ほど強力ではありませんが、350°C まで動作します。 さらに、SmCo の温度係数は摂氏 1 度あたりわずか 0.04% であり、これは、より広い温度範囲にわたって性能の安定性が必要な用途に使用できることを意味します。

新しい世代Copenhagen Atomics、Alfa Laval、Aalborg CSP、デンマーク工科大学との協力により、Sintex がデンマーク イノベーション財団の支援を受けて新世代の磁気カップリングを開発しました。

このプロジェクトの目的は、動作温度領域を拡大して約 600℃の溶融塩温度に到達できる磁気カップリングを開発することでした。 内側のドライブをより高いキュリー点を含む磁性材料と交換し、特別な磁気設計で外側のドライブの磁場を強化することで、 室温ではより低いトルクレベルで開始する磁気カップリングを開発することは可能でしたが、温度の関数としてのトルクレベルの低下はわずかでした。 これにより、ベンチマークがネオジムまたはサマリウム コバルト ベースのシステムのどちらに対するものであっても、160°C 以上で優れたパフォーマンスが得られました。 これは図 1 で見ることができます。図 1 では、High Hot ドライブのトルク レベルが内側ドライブで 590°C までテストされ、依然としてトルクがほぼ線形に減少していることが示されています。

このグラフは、High Hot カップリングの温度係数が SmCo システムよりもさらに低いことも示しており、これにより、より長い温度範囲にわたって性能の安定性が重要となる低温市場が開かれます。

結論Sintex では、研究開発部門がまだこの技術を開発中ですが、成果を得るには、異なる温度、磁気カップリングの寸法、または標準的な磁気カップリングでは不可能だった新しい用途でのトルク レベルに挑戦する必要があります。ハイホットテクノロジーの可能性を最大限に発揮します。

High Hot カップリングは、標準化された棚製品として見なされず、特定の用途に最適化されたカスタムビルドとして見なされます。 したがって、さらなる開発は新しいパートナーと緊密に協力して行われます。