Ly hợp từ & Thắng từ
Ly hợp từ tính sử dụng nam châm điện được sản xuất để khóa hoặc mở khóa động cơ và trục đầu vào hộp số, tạo điều kiện hoặc chấm dứt dòng công suất. Phanh từ sử dụng nam châm điện để tăng tốc, giảm tốc hoặc dừng quay.
NỘI DUNG CHÍNH
Ly hợp từ (tên tiếng anh gọi là magnetic clutch) hoạt động bằng điện nhưng truyền mômen bằng cơ học. Đây là lý do tại sao chúng từng được gọi là ly hợp cơ điện. Qua nhiều năm, EM được gọi là điện từ so với cơ điện, đề cập nhiều hơn về phương pháp hoạt động của chúng so với hoạt động vật lý. Kể từ khi ly hợp bắt đầu trở nên phổ biến hơn 60 năm trước, sự đa dạng của các ứng dụng và thiết kế ly hợp đã tăng lên đáng kể, nhưng hoạt động cơ bản vẫn giống nhau cho đến ngày nay.
Ly hợp từ là một loại ly hợp ma sát sử dụng lực từ để gài và nhả ly hợp. Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng truyền lực như trong ô tô, máy công nghiệp và thậm chí cả trong máy bay để truyền lực từ động cơ đến hộp số. Ưu điểm chính của ly hợp từ tính là nó có thể hoạt động ở tốc độ rất cao, khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi phải gài và nhả ly hợp nhanh chóng.
Ly hợp điện từ thích hợp nhất cho hoạt động từ xa vì không cần liên kết cơ học để kiểm soát sự tham gia của chúng, mang lại hoạt động nhanh chóng, trơn tru. Tuy nhiên, do năng lượng kích hoạt tiêu tán dưới dạng nhiệt trong bộ truyền động điện từ khi ly hợp hoạt động, nên có nguy cơ quá nhiệt. Do đó, nhiệt độ hoạt động tối đa của ly hợp bị giới hạn bởi định mức nhiệt độ của lớp cách điện của nam châm điện. Đây là một hạn chế lớn. Một bất lợi khác là chi phí ban đầu cao hơn.
Ly hợp từ là dạng hoạt động qua thiết bị truyền động điện, nhưng chuyển đổi mô men cơ học. Khi có điện áp, năng lượng điện từ sẽ tạo ra một từ trường, cuộn coil điện từ tạo ra một nam châm từ, và hút nam châm bên trong ly hợp từ. Cuộn điện từ sẽ trở thành nam chậm điện và tạo ra từ trường trong rãnh. Rãnh này bình thường có khe hỡ so với mặt tiếp xúc của nam châm điện. Khi dòng điện đi qua rãnh cuộn điện sẽ tạo ra nam châm điện và hút rảnh vào. Chức năng chủ yếu là dừng thiết bị khi đang quay nhanh.
Trong hệ thống ly hợp từ, đĩa ly hợp được gắn trên trục đầu ra của động cơ và vỏ ly hợp được gắn vào trục đầu vào của hộp số hoặc hộp số. Khi khớp ly hợp, một từ trường được tạo ra làm cho đĩa ly hợp ăn khớp với bánh đà của động cơ, truyền lực đến hộp số. Khi ngắt ly hợp, từ trường sẽ bị loại bỏ và đĩa ly hợp nhả khỏi bánh đà, cho phép động cơ quay mà không cần điều khiển hộp số.
Ưu điểm chính của ly hợp từ tính là khả năng xử lý tốc độ cao và vào/nhả nhanh chóng. Nó cũng rất đáng tin cậy và yêu cầu bảo trì ít. Tuy nhiên, một nhược điểm của ly hợp từ là nó có thể tạo ra một lượng nhiệt đáng kể, có thể dẫn đến hư hỏng nếu không được quản lý đúng cách. Ngoài ra, chi phí ban đầu của hệ thống ly hợp từ có thể cao hơn các loại hệ thống ly hợp khác.
Có hai loại ly hợp từ chính: ly hợp điện từ và ly hợp nam châm. Ly hợp điện từ sử dụng một nam châm điện để tạo ra từ trường cần thiết để khớp ly hợp, trong khi ly hợp nam châm có một nam châm tích hợp cung cấp từ trường cần thiết. Cả hai loại ly hợp đều có ưu điểm và nhược điểm, và việc lựa chọn giữa chúng chủ yếu phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của ứng dụng.
Do những ưu điểm của nó so với các loại hệ thống ly hợp khác, ly hợp từ thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Trong ngành công nghiệp ô tô, chúng được sử dụng trong hộp số tự động, hệ thống điều hòa không khí và hệ thống lái trợ lực. Chúng cũng được sử dụng trong các máy công nghiệp như máy in, máy công cụ và thiết bị đóng gói, cũng như trong máy bay để truyền năng lượng từ động cơ đến cánh quạt.
Tùy vào cách gọi quen thuộc của mỗi vùng miền hay tỉnh thành mà thắng từ còn được biết đến với các tên gọi: thắng điện từ, phanh từ và phanh điện từ. Thắng từ là một hệ thống thắng tích hợp trực tiếp vào động cơ. Nó được điều khiển bằng điện và tạo ra lực cản hoặc lực hãm để kiểm soát chuyển động của động cơ hoặc thiết bị được áp dụng. Phanh điện từ hoạt động bằng cách tạo ra lực ma sát hoặc điện từ để làm giảm tốc độ, ngừng hoặc duy trì động cơ một vị trí cụ thể.
Thắng từ cũng được hiểu là thiết bị điện dùng để giảm tốc cũng như dừng tốc độ quay của động cơ một cách nhanh chóng và an toàn.
Lắp thắng từ thường được sử dụng trong các trường hợp sau:
Thắng từ có cấu tạo gồm các thành phần sau:
Bộ từ: Đây là thành phần tạo ra lực từ để thắng. Bộ từ thường bao gồm một cuộn dây dẫn điện và một lõi từ có khả năng tạo ra lực hút hoặc lực đẩy khi dòng điện chạy qua.
Bộ lực cản: Bộ lực cản được sử dụng để tạo ra ma sát hoặc lực hãm. Nó có thể là một bộ phận bằng kim loại như tấm phanh hoặc là một bộ phận từ tính như dĩa từ tính. Khi bộ lực cản tiếp xúc với bộ từ, nó tạo ra lực ngăn cản chuyển động của motor.
Hệ thống điều khiển: Thắng từ motor điều khiển bằng một hệ thống điều khiển điện. Hệ thống này bao gồm các thiết bị như bộ điều khiển, công tắc, và mạch điện để kích hoạt và điều khiển hoạt động của thắng từ.
Hệ thống làm mát: Do việc thắng từ motor tạo ra lực ma sát và nhiệt độ có thể tăng lên, hệ thống làm mát được sử dụng để làm giảm nhiệt độ và đảm bảo hoạt động ổn định của thắng từ.
Cơ cấu cơ học: Thắng từ thường có một cơ cấu cơ học như bộ truyền động hoặc hộp số để truyền lực từ thắng từ đến motor hoặc thiết bị khác.
Thắng từ là dạng hoạt động qua thiết bị truyền động điện, nhưng chuyển đổi mô men cơ học. Khi có điện áp, năng lượng điện từ sẽ tạo ra một từ trường, cuộn coil điện từ tạo ra một nam châm từ, và hút nam châm bên trong thắng từ. Lớp võ bao quanh cuộn điện từ , Cốt, Hub bao quanh cốt đều được kết nối kiên cố giúp cho hoạt động của thắng được chắc chắn và dừng nhanh. Chức năng chính là dừng thiết bị khi còn quán tính.
Lắp thắng từ được kết nối trực tiếp với trục quay, khi động cơ hoạt động sẽ kéo phần ứng thắng từ quay theo, đây chính là nguyên lý hoạt động của thắng từ. Cụ thể như sau:
Trạng thái hoạt động:
– Nam châm điện hoạt động: Khi bộ phận này hoạt động, từ trường được sinh ra và tạo các lực hút lên phần đĩa quay.
– Tiếp đó, đĩa quay bị hút chặt vào nam châm điện, kết hợp với lực ma sát lớn tạo ra giữa bề mặt của đĩa quay và lớp vật liệu ma sát, nam châm điện sẽ làm giảm tốc cũng như dừng động cơ một cách nhanh chóng.
Lưu ý: Lúc này giữa các bộ phận không còn khoảng hở nữa, tức khoảng hở này bằng không.
Trạng thái không hoạt động:
– Ở trạng thái này, nam châm điện sẽ không hoạt động. Do đó khoảng hở giữa nam châm và phần ứng được duy trì ở một khoảng nhỏ là 1.5mm.
– Phần ứng cùng trục động cơ vẫn quay bình thường.
– Lúc này, cơ chế hồi mà phổ biến nhất là bằng lò xo trên phần ứng sẽ kéo đĩa quay trở lại vị trí ban đầu khi ngắt điện khỏi thắng từ.
Khi lấy cuộn điện từ ra khỏi thắng, các lớp võ bao quanh cuộn điện từ quay tự do, trong hầu hết các thiết kế của thắng từ lò xo giữ lớp võ cuộn từ có khe hở với thắng.
Thắng từ hoạt động khi có dòng điện đóng mở, quán tính của vòng quay bắt đầu giảm dần, lúc đó thắng điện từ sẽ họat động và nên dừng thắng khi thiết bị đã dừng hẳn.