Accoppiamento magnetico a temperature elevate

I giunti magnetici sono utilizzati in molte applicazioni nell'industria delle pompe, chimica, farmaceutica, di processo e di sicurezza. Sono tipicamente utilizzati allo scopo di ridurre l'usura, sigillare i liquidi dall'ambiente, esigenze di pulizia o come fattore di sicurezza per frenare se la coppia aumenta improvvisamente.

I giunti magnetici più comuni sono realizzati con un azionamento esterno ed uno interno, entrambi realizzati con magneti al neodimio per ottenere la massima densità di coppia possibile. Ottimizzando il diametro, il traferro, le dimensioni del magnete, il numero di poli e la scelta del grado del magnete, è possibile progettare un accoppiamento magnetico adatto a qualsiasi applicazione nella gamma da pochi millinewton metri fino a diverse centinaia di newton metri.

Quando si ottimizza solo per una coppia elevata, i progettisti spesso tendono a dimenticare di considerare l'influenza della temperatura. Se il progettista fa riferimento al punto Curie dei singoli magneti, affermerà che un magnete al neodimio soddisferebbe i requisiti fino a oltre 300°C. Allo stesso tempo, è importante includere la dipendenza della temperatura dalla rimanenza, che è vista come una perdita reversibile - tipicamente intorno allo 0,11% per grado Celsius la temperatura aumenta.

Inoltre durante il funzionamento dell'accoppiamento magnetico un magnete al neodimio è sotto pressione. Ciò significa che la smagnetizzazione irreversibile avverrà molto prima che venga raggiunto il punto di Curie, che in genere limita l'uso dell'accoppiamento magnetico basato sul neodimio a temperature inferiori a 150°C.

Se sono necessarie temperature più elevate, vengono generalmente utilizzati accoppiamenti magnetici costituiti da magneti in samario-cobalto (SmCo). SmCo non è potente come i magneti al neodimio ma può funzionare fino a 350°C. Inoltre, il coefficiente di temperatura di SmCo è solo dello 0,04% per grado Celsius, il che significa che può essere utilizzato in applicazioni in cui è necessaria stabilità delle prestazioni su un intervallo di temperatura più ampio.

Nuova generazioneIn collaborazione con Copenhagen Atomics, Alfa Laval, Aalborg CSP e l'Università Tecnica della Danimarca, Sintex ha sviluppato una nuova generazione di giunti magnetici con il supporto della Fondazione danese per l'innovazione.

Lo scopo del progetto era quello di sviluppare un accoppiamento magnetico in grado di espandere l'area della temperatura di lavoro fino a raggiungere temperature dei sali fusi intorno ai 600°C. Scambiando l'azionamento interno con un materiale magnetico contenente un punto Curie più elevato e aumentando il campo magnetico dell'azionamento esterno con speciali design magnetici; è stato possibile sviluppare un accoppiamento magnetico che iniziava con un livello di coppia inferiore a temperatura ambiente, ma presentava solo una lieve riduzione del livello di coppia in funzione della temperatura. Ciò ha portato a prestazioni superiori sopra i 160°C, indipendentemente dal fatto che il benchmark fosse rispetto a un sistema basato su neodimio o samario cobalto. Ciò può essere visto nella Figura 1, dove viene mostrato che il livello di coppia degli azionamenti High Hot è stato testato fino a 590°C sull'azionamento interno ed è stato comunque eseguito con una riduzione quasi lineare della coppia.

Il grafico mostra anche che il coefficiente di temperatura dell'accoppiamento High Hot è addirittura inferiore a quello del sistema SmCo, il che apre un mercato a temperature più basse in cui la stabilità delle prestazioni è importante su un intervallo di temperature più ampio.

ConclusioneIn Sintex, il dipartimento di ricerca e sviluppo sta ancora sviluppando la tecnologia, ma è necessario metterli alla prova in termini di livello di coppia a diverse temperature, dimensioni dell'accoppiamento magnetico o nuove applicazioni che in precedenza non erano possibili con i giunti magnetici standard, al fine di ottenere tutto il potenziale della tecnologia High Hot.

L'accoppiamento High Hot non è visto come un prodotto standardizzato, ma piuttosto come un prodotto personalizzato ottimizzato per applicazioni specifiche. Pertanto, l’ulteriore sviluppo sarà effettuato in stretta collaborazione con nuovi partner.