Acoplamento magnético em temperaturas elevadas

Os acoplamentos magnéticos são usados ​​em muitas aplicações nas indústrias de bombas, química, farmacêutica, de processo e de segurança. Eles são normalmente usados ​​com a finalidade de reduzir o desgaste, vedação de líquidos do ambiente, necessidades de limpeza ou como fator de segurança para frear se o torque aumentar repentinamente.

Os acoplamentos magnéticos mais comuns são feitos com um acionamento externo e interno, ambos construídos com ímãs de neodímio para obter a maior densidade de torque possível. Ao otimizar o diâmetro, o entreferro, o tamanho do ímã, o número de pólos e a escolha do grau do ímã, é possível projetar um acoplamento magnético que se adapte a qualquer aplicação na faixa de alguns milinewton metros até várias centenas de newton metros.

Ao otimizar apenas para alto torque, os projetistas muitas vezes tendem a esquecer de considerar a influência da temperatura. Se o designer se referir ao ponto Curie dos ímãs individuais, ele alegará que um ímã de neodímio atenderia aos requisitos até mais de 300°C. Concomitantemente, é importante incluir as dependências da temperatura na remanência, que é vista como uma perda reversível - normalmente em torno de 0,11% por grau Celsius de aumento de temperatura.

Além disso, um ímã de neodímio está sob pressão durante a operação do acoplamento magnético. Isso significa que a desmagnetização irreversível ocorrerá muito antes de o ponto Curie ser atingido, o que normalmente limita o uso de acoplamento magnético baseado em neodímio a temperaturas abaixo de 150°C.

Se forem necessárias temperaturas mais altas, normalmente são usados ​​acoplamentos magnéticos feitos de ímãs de samário cobalto (SmCo). O SmCo não é tão forte quanto os ímãs de neodímio, mas pode trabalhar até 350°C. Além disso, o coeficiente de temperatura do SmCo é de apenas 0,04% por grau Celsius, o que significa que ele pode ser usado em aplicações onde a estabilidade de desempenho é necessária em um intervalo de temperatura maior.

Nova geraçãoEm colaboração com Copenhagen Atomics, Alfa Laval, Aalborg CSP e a Universidade Técnica da Dinamarca, uma nova geração de acoplamentos magnéticos foi desenvolvida pela Sintex com o apoio da Danish Innovation Foundation.

O objetivo do projeto era desenvolver um acoplamento magnético que pudesse expandir a área de temperatura de trabalho para atingir temperaturas de sais fundidos em torno de 600°C. Trocando a unidade interna por um material magnético contendo um ponto Curie mais alto e aumentando o campo magnético da unidade externa com designs magnéticos especiais; foi possível desenvolver um acoplamento magnético que partisse com um nível de torque menor em temperatura ambiente, mas tivesse apenas uma pequena redução no nível de torque em função da temperatura. Isso resultou em desempenho superior acima de 160°C, independentemente de o benchmark ser contra um sistema baseado em neodímio ou samário cobalto. Isso pode ser visto na Figura 1, onde é mostrado que o nível de torque dos drives High Hot foi testado até 590°C no drive interno e ainda realizado com uma redução quase linear no torque.

O gráfico também mostra que o coeficiente de temperatura do acoplamento High Hot é ainda menor do que para o sistema SmCo, que abre um mercado de temperatura mais baixa, onde a estabilidade do desempenho é importante em um intervalo de temperatura maior.

ConclusãoNa Sintex, o departamento de P&D ainda está desenvolvendo a tecnologia, mas eles precisam ser desafiados no nível de torque em diferentes temperaturas, dimensões do acoplamento magnético ou novas aplicações que não eram possíveis anteriormente com acoplamentos magnéticos padrão, a fim de colher todo o potencial da tecnologia High Hot.

O acoplamento High Hot não é visto como um produto de prateleira padronizado, mas sim como um produto customizado que é otimizado para aplicações específicas. Portanto, o desenvolvimento será feito em estreita colaboração com novos parceiros.