Über Magnetkupplungen

In der Magnetindustrie sind wir bei Dexter die führenden Anbieter von kundenspezifischen Magnetkupplungen. Wir bieten drei Arten von Kupplungen an: Synchron-, Wirbel- und Hysteresekupplungen.

Eine Magnetkupplung ist eine Vorrichtung, die in der Lage ist, Kräfte berührungslos durch den Raum zu übertragen. Sich anziehende und abstoßende magnetische Kräfte werden genutzt, um Arbeiten entweder linear oder rotierend auszuführen.

Suchen Sie einen angesehenen und zuverlässigen Kupplungshersteller und -lieferanten? Suchen Sie nicht weiter. Dexter Magnetic Technologies bieten unseren Kunden langlebige Magnetkupplungsprodukte in Premiumqualität. Unser Ruf als Hersteller von Kupplungen ist beispiellos. Unser erfahrenes Team konzentriert sich darauf, die besten Produkte zu wettbewerbsfähigsten Preisen zu liefern.

Wir bieten eine breite Palette zuverlässiger Produkte, um den unterschiedlichen Bedürfnissen verschiedener Kunden gerecht zu werden. Einige von ihnen sind Synchron- (Klasse 1), Wirbelstrom- (Klasse 2), Hysterese- (Klasse 3), Koaxial-, Paar-, Face-to-Face-, Rohr- und Planarkoppler. Sie können diejenige auswählen, die am besten zu Ihnen passt, basierend auf Ihren Bedürfnissen und Ihrem Budget.

Wir folgen den fortschrittlichsten und ethisch einwandfreien Herstellungsverfahren, um die beste Qualität und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Unsere Produktionsstandards für Magnetkupplungen entsprechen den besten internationalen Standards. Bei Dexter kombinieren wir ausgezeichnete Verarbeitung mit innovativem magnetischem Design, um unseren Kunden die beste Einkaufserfahrung zu bieten.

Schnelle Prototypenproduktion für Magnetkupplungen

Das Prototyping für Ihre Kupplung ist ein entscheidender Schritt, um sicherzustellen, dass die magnetische Lösung Ihren Bedürfnissen und Anforderungen entspricht. Bei Dexter kombiniert unser Rapid Prototyping Service tiefgreifendes Fachwissen und Einfallsreichtum mit spezieller Ausrüstung, um Ihnen das zu liefern, was Sie brauchen, wann Sie es brauchen.

Die Bestellungen für kundenspezifische Kupplungen durchlaufen zwei Phasen: die Realisierbarkeit und die Entwicklung.

In der Realisierbarkeitsphase besprechen wir mit Ihnen die notwendigen Konstruktions-/Fertigungsinformationen (wenn eine Geheimhaltungserklärung (NDA) für den Informationstransfer erforderlich ist, wird dies entsprechend in die Wege geleitet). Am Ende der Realisierbarkeitsphase haben Sie ein Verständnis für die technische Eignung und eine Kostenschätzung.

Wenn die in der Durchführbarkeitsstudie angegebenen Kostenvoranschläge geeignet sind, wird für Sie ein formelles Angebot erstellt, das die Ingenieurkosten beinhaltet (manchmal vor Beginn des Entwurfsprozesses bewertet).  Der Designprozess ist interaktiv und erfordert eine regelmäßige Kommunikation mit unseren Ingenieuren, um die Konformität mit Ihren Anforderungen sicherzustellen.

Nach dem Durchführbarkeitsprozess erstellen und testen wir Prototypen intern auf Übereinstimmung mit den Maßangaben und den Anforderungen an Kraft und Drehmoment.

Kontaktieren Sie uns, um mehr über Magnetkupplungen und unseren Quick-Turn-Prototyping-Service zu erfahren. 

Über Magnetkupplungen

In ihrer einfachsten Form besteht eine Magnetkupplung aus zwei Komponenten: einem Primär- und einem Sekundärteil.

Das Primärteil ist der Teil des Mechanismus, der mit dem Antriebsmotor (Motor) verbunden ist.  Durch magnetische Wechselwirkung reagiert das Sekundärteil auf die Bewegung des Primärteils, was zu einer berührungslosen Übertragung der mechanischen Energie führt. Diese berührungslose Kraftübertragung hat mehrere Vorteile:

•  Die Isolation von Bauteilen, wodurch mechanische Schwingungen durch magnetische Dämpfung minimiert oder beseitigt werden. Zusätzlich erlaubt es das Einfügen einer mechanischen Barriere zwischen Primär- und Sekundärteil, um den Betrieb unter Druckdifferenzen zu ermöglichen.
• Hohe Toleranz von Axial-, Radial- und Winkelversatz zwischen Antriebsmaschine und Last.
• Berücksichtigung von Geschwindigkeitsschwankungen und Regulierung zwischen Antriebsmaschine und Last.

Synchron (Klasse 1):

Wie der Name schon sagt, ist diese Kupplung eine synchrone Version, die von Natur aus zu einer 1:1-Beziehung zwischen der Bewegung des Primärteils und des Sekundärteils führt.

Wie in der Grundschule gelehrt, stoßen sich magnetische Pole (Nord-Nord und Süd-Süd) gegenseitig ab, während sich entgegengesetzte Pole (Nord-Süd) anziehen. Synchronex Kupplungen nutzen diese “attraktiven” und “abstoßenden” Eigenschaften zur Erzeugung von Bewegung.

Durch Platzieren einer Anordnung von Wechselpol-Permanentmagneten (N-S-N-S) auf dem Primärteil und einer gleichwertigen Anordnung von Wechselpol-Permanentmagneten auf dem Sekundärteil wird ein “gekoppelter” Magnetkreis erzeugt, wobei jeder Nord- und Südpol im Primärteil mit jedem einzelnen Süd- und Nordpol des Sekundärteil verbunden ist.

Wenn sich das Primärteil in Bezug auf das Sekundärteil bewegt, beginnen sich die Magnetpole zu überlappen, was zu einem “Push-Pull”-Effekt und damit zu einer Bewegung führt.

Die Größe der resultierenden Kraft hängt nicht nur von der Überlappung ab, sondern auch von den Eigenschaften des gewählten magnetischen Materials und dem Trennungsabstand zwischen Primär- und Sekundärteil.

Bei einer gewissen Verschiebung werden jedoch die spitzenkrafterzeugenden Fähigkeiten der Kupplung erreicht.  Eine Verschiebung über diesen Punkt hinaus führt zu einer Entkopplung.

Diese Entkopplung manifestiert sich als fortschreitende Deformation, die sich aus ähnlichen Magnetpolen ergibt, bei denen sich Primär- und Sekundärteil gegenseitig abstoßen.

Im Gegensatz zu seinem mechanischen Äquivalent führt die Entkopplung jedoch im Allgemeinen nicht zu dauerhaften Schäden; und die Synchronisation wird am nächsten Magnetpol-Koppelpunkt wieder eingeleitet.

Pro: Höchste volumetrische Kraftdichte.

Contra: Begrenzt auf ein Übersetzungsverhältnis von 1:1

Einsatzmöglichkeiten: Geräte, die eine direkte Kopplung ohne Durchrutschen im laufenden Betrieb erfordern.

Beschriftung der einzelnen Magnete:

Wirbelstrom (Klasse 2)

Bei dieser Kupplung handelt es sich um eine asynchrone Version, die, um eine Kraft zu erzeugen, auf einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen Primär- und Sekundärteil basiert.

Eine Anordnung von Wechselpol-Permanentmagneten (N-S-N-S) wird entweder auf dem Primär-oder dem Sekundärteil  platziert, und ein elektrisch leitfähiges Material (typischerweise Aluminium oder Kupfer) wird auf das Gegenstück aufgebracht.

Wenn das Primärteil in Bezug auf das Sekundärteil übertragen wird, wird im leitenden Material ein elektrischer Strom induziert, was zu einem Magnetfeld führt, das den Permanentmagneten entgegenwirkt und die beiden Komponenten “koppelt”.

Das Ampere-Gesetz regelt die Beziehung zwischen den induzierten elektrischen und den resultierenden Magnetfeldern. Die Größe der resultierenden Kraft hängt direkt zusammen mit:

• Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Komponenten
• Magnetische Materialeigenschaften
• Widerstand der leitenden Medien
• Trennungsabstand zwischen Primär- und Sekundärteil.

Im Gegensatz zur Synchronkupplung (Klasse 1) ist diese asynchrone Ausführung ein “verlustbehaftetes” Gerät und anfällig für ohmsche Verlustwärme, die durch die induzierten elektrischen Felder entsteht.

Pro: Geschwindigkeitsabweichung zwischen Primär -oder dem Sekundärteil.

Contra: “verlustbehaftet” – kann aktive Kühlung erfordern, reduzierte volumetrische Kraftdichte.

Einsatzmöglichkeiten: Für asynchrone Bewegung oder Kraft-/Drehmomentänderungen in Abhängigkeit von der Drehzahl (Bremsgeräte).

Hysterese (Klasse 3)

Als Hybrid der Class 1- und Class 2-Technologien wird diese Kupplung typischerweise asynchron als Kraftbegrenzer eingesetzt, kann aber auch im synchronen Zustand eingesetzt werden.

Eine Reihe von Wechselpol-Permanentmagneten (N-S-N-S) wird entweder auf dem Primär-oder dem Sekundärteil platziert, und ein leicht magnetisierbares/entmagnetisiertes Material, bekannt als Hysterloy, wird auf das Gegenstück aufgebracht.

Im Ruhezustand ist die Permanentmagnetanordnung so ausgelegt, dass sie die Hysterloy magnetisiert, was zu einem synchron gekoppelten Magnetkreis führt*.

Sollten diese Kräfte für die Anwendung ausreichen, arbeitet diese Kupplung synchron.

*Die volumetrische Kraftdichte kann aufgrund der magnetischen Eigenschaften des Hysterloy um Größenordnungen niedriger sein als die der Kupplung der Klasse 1.

Sollte die Antriebsmaschine jedoch Kräfte induzieren, die über diesen synchronisierten Betriebszustand hinausgehen, entkoppelt sich das Primärteil von dem Sekundärteil und beginnt sich in Bezug darauf zu bewegen.

Diese Bewegung bewirkt, dass der Hysterloy durch seine Magnetisierungsschleife (magnetisieren-entmagnetisieren-magnetisieren) über die Permanentmagnete auf dem Gegenbauteil, welches sich nun in Bezug auf den Hysterloy verschiebt.

Wie bei der Wirbelstromkupplung der Klasse 2 wird das Magnetfeld der Permanentmagnete genutzt und umgewandelt.

Im Gegensatz zur Wirbelstromkupplung, bei der die Energie aus dem Magnetfeld in einen fließenden elektrischen Strom (und Wärme) umgewandelt wird, nutzt der zyklische Verlauf um die Magnetisierungsschleife (Hystereseschleife) des Hysterloy jedoch die magnetische Energie, um den Magnetisierungszustand des Hysterloy-Materials von einem Nordpol in einen Südpol umzuwandeln.

Durch diese Variante des Energieumwandlungsmechanismus ist die Hysteresekupplung wesentlich weniger anfällig (wenn auch nicht vollständig ausgeschlossen) für ohmsche Erwärmung.

Im Gegensatz zur vollsynchronen Kupplung, die beim Überschreiten ihres synchronen Kraftschwellenwerts einen “Deformationseffekt” erfährt, arbeitet diese Kupplung bei asynchronen Drehzahlen unter Beibehaltung des Kraftschwellenwerts weiterhin reibungslos.

Dies geschieht ohne die ohmsche Erwärmung, die der Klasse-2-Kupplung eigen ist. Somit stellt diese Kupplung der Klasse 3 eine synchrone Lösung dar, die entkoppelt und im asynchronen Zustand betrieben werden kann.

Pro: Keine Deformation im asynchronen Betriebszustand und minimale Erwärmung im asynchronen Betrieb.

Contra: Niedrige volumetrische Kraftdichte. Begrenzte Größen der Hysterloy-Materialien.

Einsatzmöglichkeiten: Für asynchrone Bewegungen oder Kraft-/Drehmomentbegrenzungen wie Flaschen-Verschließmaschinen und Spannvorrichtungen.

Arten von Kupplungen:

Magnetische Kupplungen sind in der Lage, Kräfte sowohl linear als auch rotierend zu übertragen. Daher muss neben der Auswahl der gewünschten Kupplungsklasse (Synchron, Wirbelstrom oder Hysterese) auch der Kupplungstyp angegeben werden.

Es gibt zwei Arten von Kupplungen- Drehmoment und Linear. Wie ihre Namen schon andeuten, werden Drehmomentkupplungen zur Übertragung von Kräften in Rotation und Linearkupplungen zur linearen Übertragung von Kräften verwendet. Wie zu erwarten ist, verfügt jeder Kupplungstyp auch über eine Vielzahl von geometrischen Topologien, die zur Erfüllung der Designabsicht verwendet werden können. Die Details zu diesen Konfigurationen finden Sie weiter unten.

Drehmomentkupplungen –koaxial

Koaxiale Magnetkupplungen sind so konfiguriert, dass ein Element der Kupplung vollständig in den Innendurchmesser des zweiten Elements verschachtelt ist. Die beiden Komponenten teilen sich eine gemeinsame Achse, um die sich beide drehen.

Axiale Fehlausrichtung – Sehr tolerant. Tatsächlich kann er bei Bedarf leicht für sehr große axiale Versätze ausgelegt werden.

Radiale Fehlausrichtung – Tolerant. Die Höhe der Toleranz richtet sich nach dem Abstand zwischen Primär-undSekundärteil.  Je größer der Abstand, desto größer ist die Toleranz gegenüber radialer Fehlausrichtung.  Große Radialversätze in eng beieinander liegenden Kupplungen können zu überhöhten Radialbelastungen der Lager führen.

Winkel Fehlausrichtung – Tolerant. Die Höhe der Toleranz richtet sich nach dem Abstand zwischen Primär-undSekundärteil.  Je größer der Abstand, desto größer ist die Toleranz gegenüber Winkelversatz.

Drehmomentkupplungen – Face to Face

Die Magnetkupplungen sind so konfiguriert, dass der Magnetfluss über die flachen Stirnseiten der zylindrischen Bauteile übertragen wird.  Die beiden Komponenten werden axial voneinander angezogen und erfordern typischerweise eine zusätzliche Axiallagerabstützung für eine korrekte Integration.

Axiale Fehlausrichtung – Leicht tolerant. Die Höhe der Drehmomentübertragung ist direkt proportional zum Achsabstand und zur Anzahl der bei der Konstruktion verwendeten Magnete. Kleine Abweichungen im Luftspalt können zu großen Drehmomentänderungen führen.

Radiale Fehlausrichtung – sehr tolerant

Winkel Fehlausrichtung – Tolerant. Aufgrund des Verhältnisses zwischen Drehmomentabgabe und Achsabstand können hohe Winkelverlagerungen zu unerwarteten Drehmomentabnahmen führen.

Linearkupplungen – Rohrförmig

Rohrmagnetkupplungen sind so konfiguriert, dass ein Element der Kupplung vollständig mit dem Innendurchmesser des zweiten Elements verschachtelt ist. Die beiden Komponenten teilen sich eine gemeinsame Achse, um die sich beide verschieben.

Axiale Fehlausrichtung – Tolerant. Linearkupplungen sind von Natur aus axial ausgerichtet. Daher führt jede Fehlausrichtung dazu, dass das Primärteil das Sekundärteil in Position bringt.

Radiale Fehlausrichtung – Tolerant. Die Höhe der Toleranz richtet sich nach dem Abstand zwischen Primär-und Sekundärteil. Je größer der Abstand, desto größer ist die Toleranz gegenüber radialer Fehlausrichtung.Große Radialversätze in eng beieinander liegenden Kupplungen können zu überhöhten Radialbelastungen von Lagern oder Wellen führen.

Winkel Fehlausrichtung – Tolerant. Die Höhe der Toleranz richtet sich nach dem Abstand zwischen Primär-undSekundärteil.Je größer der Abstand, desto größer ist die Toleranz gegenüber Winkelversatz.

Linearkupplungen – Planar

Planare Magnetkupplungen sind so konfiguriert, dass der Magnetfluss über die flachen Stirnseiten der Magnetanordnung übertragen wird. Die beiden Komponenten werden von einander angezogen und erfordern typischerweise eine zusätzliche Axiallagerabstützung für eine einwandfreie Integration.

Planare (Bewegungsrichtung) Fehlausrichtung – Tolerant. Linearkupplungen sind von Natur aus axial ausgerichtet.  Daher führt jede Fehlausrichtung dazu, dass das Primärteil das Sekundärteil in Position bringt.

Planare (senkrecht zur Bewegungsrichtung) Fehlausrichtung – Sehr tolerant. Designs können bei Bedarf erstellt werden um 2-DOF einzuschränken.

Winkel Fehlausrichtung – Tolerant. Die Höhe der Winkelverlagerung hängt vom Luftspalt zwischen den beiden Elementen ab. 

Hilfe beim Design:

1. Welche Kupplungs-Art wird benötigt?

• Linear
• Drehmoment

2. An welche Topologie denken Sie?

• Face to Face (Drehmomentkupplung)
• Koaxial (Drehmomentkupplung)
• Rohrförmig (lineare Kupplung)
• Planar (lineare Kupplung)

3. Wie viel Kraft oder Drehmoment möchten Sie übertragen?
4. Welche Klasse von Kupplungen ziehen sie in Betracht?

• Klasse I – Synchrone
• Klasse II – Wirbelstrom (Eddy Current)
• Klasse III – Hysterese

5. Welche Geschwindigkeit wird die Kupplung fahren? (Geschwindigkeit oder U/min)
6. Ist eine Barriere zwischen Primärteil und Sekundärteil erforderlich? Wenn ja, welche Druckdifferenz soll die Konstruktion aufnehmen?
7. Über welchen Temperaturbereich wird diese Kupplung arbeiten?
8. Gibt es korrosive Elemente oder Flüssigkeiten, die berücksichtigt werden müssen? Wenn ja, welcher Art sind sie?
9. Geometrische Anforderungen:

• Primärteil

1. Wellengröße
2. Befestigungsart

• Stellschraube und Schlüssel
• Verdichtung (Gewindeschaftende)
• Kegelverschluss (nicht bei allen Größen erhältlich)

3. Maximaler Außendurchmesser (Max. OD)
4. Maximale Länge

• Sekundärteil

1. Wellengröße
2. Befestigungsart

• Stellschraube und Schlüssel
• Verdichtung (Gewindeschaftende)
• Kegelverschluss (nicht bei allen Größen erhältlich)

3. Maximale Länge
4. Die Lagerabstützung (radial und axial) ist typischerweise außerhalb des Kupplungssystems vorgesehen, kann aber in der Konstruktion aufgenommen werden. Muss die Lagerabstützung in die Kupplung integriert werden?
5. Ist dynamisches Auswuchten erforderlich (bei rotierenden Systemen)?

Materialien

Magnetische Materialien – anwendungsabhängig. Typischerweise basierend auf den Anforderungen an die Wärme- und Korrosionsbeständigkeit.

NdFeB – Temperaturen bis zu 150°C. Korrosionsschutz erforderlich.

SmCo – Temperaturen bis zu 350°C. Korrosionsschutz optional.

Keramik – Temperaturen bis zu 250°C. Korrosionsschutz nicht erforderlich.

Hysterlloy (Typ III – Hysteresekupplungen) – Temperatur bis 350C. Korrosionsschutz nicht erforderlich. 

ELEKTRISCH LEITFÄHIGE MATERIALIEN – Typischerweise basierend auf Kosten- und Größenbeschränkungen.

Aluminium – Niedrige Kosten. Mittlere bis hohe Leitfähigkeit.

Kupfer – Mäßige Kosten. Hohe Leitfähigkeit.

Struktur der Primär- und Sekundärteile – anwendungsabhängig. Typischerweise basierend auf Korrosionsbeständigkeit und Kosteneinschränkungen.

Kaltgewalzte Stähle (1018, 1045, etc.) – Kostengünstige magnetische Materialien. Korrosionsschutz empfohlen. Niedrige bis mäßige Festigkeit.

Nichtmagnetische nichtrostende Stähle (316, 304, etc.) – Moderate Kosten. Korrosionsschutz nicht erforderlich. Wird typischerweise für hermetisch geschlossene Einheiten verwendet. Geringe Festigkeit.

Magnetische rostfreie Stähle (416, 430, 17-4PH, etc.) – Mäßig bis teuer. Korrosionsschutz optional. Niedrige bis hohe Festigkeit in Abhängigkeit von der Wärmebehandlung.

Nickel-Superlegierungen (Inconel, Hastelloy, Monel, etc.) – Sehr hohe Kosten. Sehr hohe Festigkeit. Korrosionsschutz nicht erforderlich.

Berylliumkupfer – Sehr hohe Kosten. Sehr hohe Festigkeit. Korrosionsschutz nicht erforderlich.

Aluminium – Sehr preiswert. Geringe Festigkeit. Korrosionsschutz nicht erforderlich. 

Sperrvorrichtung – Typischerweise basierend auf Druck- und Geschwindigkeitsanforderungen. 

Nichtmagnetische nichtrostende Stähle für Anwendungen mit mittlerem Druck und mittlerer Geschwindigkeit. – Mäßige Kosten. Korrosionsschutz nicht erforderlich. Geringe Festigkeit. Geringe elektrische Leitfähigkeit.

Nickel-Superlegierungen (Inconel, Hastelloy, Monel, etc.) für Hochdruck- und Hochgeschwindigkeitsanwendungen. – Sehr hohe Kosten, sehr hohe Festigkeit. Korrosionsschutz nicht erforderlich. Sehr geringe elektrische Leitfähigkeit.

Kunststoffe (Nylon, Teflon, Delrin, Superkunststoffe, etc.) Hochgeschwindigkeits-, Niederdruck- und präzise Kraftanwendungen. Niedrige bis hohe Kosten. Geringe Festigkeit. Korrosionsschutz nicht erforderlich. Nicht leitfähig.

Bearbeitbare Keramik mit hoher Geschwindigkeit, mittlerem Druck und präzisen Kraftanwendungen. Mäßige bis hohe Kosten. Niedrige bis mittlere Festigkeit. Korrosionsschutz nicht erforderlich. Nicht leitfähig.

Häufig gestellte Fragen

Bitte beachten Sie unsere „Häufig gestellte Fragen“ zu Magnetkupplungen in unserem Resource Center.