الوصلات المغناطيسية هي أدوات توصيل غير متصلة تستخدم مجالًا مغناطيسيًا لنقل عزم الدوران أو القوة أو الحركة من عضو دوار إلى آخر. ويتم النقل من خلال حاجز احتواء غير مغناطيسي دون أي اتصال مادي. أدوات التوصيل عبارة عن أزواج متعارضة من الأقراص أو الدوارات المضمنة بالمغناطيس.
يعود استخدام الاقتران المغناطيسي إلى التجارب الناجحة التي أجراها نيكولا تيسلا في أواخر القرن التاسع عشر. مصابيح تسلا مضاءة لاسلكيًا باستخدام الاقتران الحثي الرنيني للمجال القريب. قام الفيزيائي والمهندس الاسكتلندي السير ألفريد إوينج بتطوير نظرية الحث المغناطيسي في أوائل القرن العشرين. وأدى ذلك إلى تطوير عدد من التقنيات التي تستخدم الاقتران المغناطيسي. ظهرت أدوات التوصيل المغناطيسي في التطبيقات التي تتطلب تشغيلًا عالي الدقة وأكثر قوة في نصف القرن الماضي. إن نضج عمليات التصنيع المتقدمة وزيادة توافر المواد المغناطيسية الأرضية النادرة يجعل ذلك ممكنًا.
في حين أن جميع أدوات التوصيل المغناطيسية تستخدم نفس الخصائص المغناطيسية والقوى الميكانيكية الأساسية، إلا أن هناك نوعين يختلفان حسب التصميم.
النوعان الرئيسيان يشملان:
-وصلات من النوع القرصي تتميز بنصفي قرص وجهًا لوجه مدمجين بسلسلة من المغناطيسات حيث يتم نقل عزم الدوران عبر الفجوة من قرص إلى آخر
- أدوات التوصيل المتزامنة مثل أدوات التوصيل ذات المغناطيس الدائم والوصلات المحورية وأدوات التوصيل الدوار حيث يتم تداخل الدوار الداخلي داخل الدوار الخارجي ويقوم المغناطيس الدائم بنقل عزم الدوران من دوار إلى آخر.
بالإضافة إلى النوعين الرئيسيين، تشتمل الوصلات المغناطيسية على تصميمات كروية وغريبة الأطوار وحلزونية وغير خطية. تساعد بدائل الاقتران المغناطيسي هذه في استخدام عزم الدوران والاهتزاز، وتستخدم خصيصًا في تطبيقات البيولوجيا والكيمياء وميكانيكا الكم والهيدروليكا.
في أبسط العبارات، تعمل أدوات التوصيل المغناطيسية باستخدام المفهوم الأساسي الذي يتجاذب الأقطاب المغناطيسية المعاكسة. ينقل جاذبية المغناطيس عزم الدوران من محور ممغنط إلى آخر (من العضو الدافع في أداة التوصيل إلى العضو المتحرك). يصف عزم الدوران القوة التي تدور الجسم. عندما يتم تطبيق الزخم الزاوي الخارجي على محور مغناطيسي واحد، فإنه يدفع الآخر عن طريق نقل عزم الدوران مغناطيسيًا بين الفراغات أو من خلال حاجز احتواء غير مغناطيسي مثل جدار فاصل.
يتم تحديد مقدار عزم الدوران الناتج عن هذه العملية بواسطة متغيرات مثل:
-درجة حرارة العمل
- البيئة التي تتم فيها المعالجة
-الاستقطاب المغناطيسي
-عدد أزواج القطب
-أبعاد أزواج القطب، بما في ذلك الفجوة والقطر والارتفاع
- الإزاحة الزاويّة النسبيّة للأزواج
-التحول بين الأزواج
اعتمادًا على محاذاة المغناطيس والأقراص أو الدوارات، يكون الاستقطاب المغناطيسي شعاعيًا أو عرضيًا أو محوريًا. يتم بعد ذلك نقل عزم الدوران إلى جزء متحرك واحد أو أكثر.
تعتبر أدوات التوصيل المغناطيسية متفوقة على أدوات التوصيل الميكانيكية التقليدية بعدة طرق.
عدم الاتصال بالأجزاء المتحركة:
- يقلل الاحتكاك
-تنتج حرارة أقل
-يحقق أقصى استفادة من الطاقة المنتجة
- يؤدي إلى تآكل أقل
-لا يصدر أي ضوضاء
-يلغي الحاجة إلى التشحيم
بالإضافة إلى ذلك، فإن التصميم المغلق المرتبط بأنواع متزامنة معينة يسمح بتصنيع أدوات التوصيل المغناطيسية كمقاومة للغبار، ومقاومة للسوائل، ومقاومة للصدأ. تتميز الأجهزة بأنها مقاومة للتآكل ومصممة للتعامل مع بيئات التشغيل القاسية. فائدة أخرى هي ميزة الانفصال المغناطيسي التي تحدد التوافق للاستخدام في المناطق التي تنطوي على مخاطر تأثير محتملة. بالإضافة إلى ذلك، تعد الأجهزة التي تستخدم أدوات التوصيل المغناطيسية أكثر فعالية من حيث التكلفة من أدوات التوصيل الميكانيكية عندما تكون موجودة في مناطق ذات وصول محدود. تعتبر أدوات التوصيل المغناطيسية خيارًا شائعًا لأغراض الاختبار والتركيب المؤقت.
تتميز الوصلات المغناطيسية بالكفاءة والفعالية العالية للعديد من التطبيقات فوق الأرض بما في ذلك:
-الروبوتات
- الهندسة الكيميائية
-الأدوات الطبية
-تركيب الآلة
- تجهيز الأغذية
- الآلات الدوارة
في الوقت الحالي، تحظى الوصلات المغناطيسية بتقدير كبير لفعاليتها عند غمرها في الماء. تسمح المحركات المغطاة بحاجز غير مغناطيسي داخل مضخات السائل وأنظمة المروحة للقوة المغناطيسية بتشغيل المروحة أو أجزاء المضخة الملامسة للسائل. يتم تجنب فشل عمود الماء الناتج عن غزو الماء في مبيت المحرك عن طريق تدوير مجموعة من المغناطيسات في حاوية مغلقة.
تشمل التطبيقات تحت الماء ما يلي:
-مركبات الدفع الغواصة
-مضخات حوض السمك
- المركبات تحت الماء التي يتم تشغيلها عن بعد
مع تحسن التكنولوجيا، أصبحت أدوات التوصيل المغناطيسي أكثر انتشارًا كبدائل لمحركات السرعة المتغيرة في المضخات ومحركات المروحة. ومن الأمثلة على الاستخدام الصناعي الكبير المحركات الموجودة داخل توربينات الرياح الكبيرة.
يعد عدد وحجم ونوع المغناطيسات المستخدمة في نظام التوصيل بالإضافة إلى عزم الدوران المقابل الناتج من المواصفات المهمة.
المواصفات الأخرى تشمل:
- وجود حاجز بين الأزواج المغناطيسية مما يؤهل الجهاز للغمر في الماء
- الاستقطاب المغناطيسي
-يتم نقل عدد عزم دوران الأجزاء المتحركة مغناطيسيا
تتكون المغناطيسات المستخدمة في أدوات التوصيل المغناطيسية من مواد أرضية نادرة مثل بورون حديد النيوديميوم أو كوبالت السماريوم. الحواجز الموجودة بين الأزواج المغناطيسية مصنوعة من مواد غير مغناطيسية. ومن أمثلة المواد التي لا يجذبها المغناطيس الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والبلاستيك والزجاج والألياف الزجاجية. أما باقي المكونات الملحقة بكلا جانبي أدوات التوصيل المغناطيسي فهي مطابقة لتلك المستخدمة في أي نظام يحتوي على أدوات توصيل ميكانيكية تقليدية.
يجب أن يفي الاقتران المغناطيسي الصحيح بالمستوى المطلوب من عزم الدوران المحدد للتشغيل المقصود. في الماضي، كانت قوة المغناطيس عاملاً مقيدًا. ومع ذلك، فإن اكتشاف وزيادة توافر المغناطيسات الأرضية النادرة الخاصة يؤدي إلى نمو سريع في قدرات أدوات التوصيل المغناطيسية.
الاعتبار الثاني هو ضرورة غمر أدوات التوصيل جزئيًا أو كليًا في الماء أو في أشكال أخرى من السوائل. توفر الشركات المصنعة للوصلات المغناطيسية خدمات التخصيص لتلبية الاحتياجات الفريدة والمركزة.
