In Lagerhallen und Produktionsumgebungen sind Permanentmagnete normalerweise Teil der Elektromotoren, die zum Antrieb von Fördersystemen verwendet werden. Zunehmend werden Magnete auch für Magnetkupplungen in anspruchsvollen Teilen von Transport- und Produktionslinien eingesetzt. Zum Beispiel bei hohen Temperaturen, Druck, Vakuum oder bei der Verarbeitung von Flüssigkeiten und Chemikalien. Der Vorteil? Eine Magnetkupplung arbeitet berührungslos. Dies eröffnet allerlei interessante und überraschende Möglichkeiten.
Berührungslose Technik mit Magnetkupplungen in Produktionslinien
Magnetische Kupplungen
“Der Vorteil? Eine Magnetkupplung arbeitet berührungslos. Dies eröffnet allerlei interessante und überraschende Möglichkeiten”
Jeroen MandersSales Engineer
Berührungslose Magnetkupplungen in Förder- und Produktionslinien
Bakker Magnetics im Science Park Eindhoven hat sich seit 50 Jahren auf die Entwicklung und Herstellung von Magnetbaugruppen für elektrische Antriebe spezialisiert. Elektromotoren mit Magnetbaugruppen werden auf der ganzen Welt in unzähligen Lagerhäusern und Produktionslinien eingesetzt. Weniger bekannt ist der Einsatz der Magnetkupplungen von Bakkers in diesen automatisierten Umgebungen. Aber das wird sich jetzt ändern", sagt Jeroen Manders, Sales Engineer bei Bakker Magnetics. Die berührungslose Technologie bedeutet, dass Kräfte unter kritischen Bedingungen übertragen werden können, ohne dass eine Wandöffnung erforderlich ist, wodurch das Risiko von Leckagen oder Druckverlusten neutralisiert wird. Darüber hinaus sind Magnetkupplungen wartungsfrei und halten extrem hohen Temperaturen stand, wenn die richtigen Magnete verwendet werden.
“Eine kontaktlose Magnetkupplung in der Mitte der Welle löst diese Ausrichtungsprobleme in einem Arbeitsgang“
Technik mit Magnetkupplungen
Eine Magnetkupplung besteht im Wesentlichen aus zwei einander gegenüberliegenden Magneten - in der Regel eine Mehrfachmagnetanordnung -, die durch einen Luftspalt getrennt sind. Wenn sich ein Magnet dreht, dreht sich auch der zweite. Es gibt keinen Kontakt zwischen den beiden Magneten, und die Magnetfelder wirken sogar durch eine feste Wand hindurch. Obwohl es die Magnetkupplung schon lange gibt, hat ihre industrielle Nutzung erst in den letzten Jahren zugenommen. Davor waren Magnetkupplungen für die meisten Entwickler und Installateure von Transport- und Produktionsanlagen nicht einmal ein Begriff. Erst jetzt entdecken sie die Fülle der Möglichkeiten", sagt Jeroen. Neue Magnetqualitäten und Befestigungsmethoden haben dazu geführt, dass wir immer größere Anforderungen erfüllen können, was wiederum die Anwendungsbereiche erweitert. Bakker Magnetics entwickelt und produziert die Magnetkupplungen in den Niederlanden. Die Magnete und bestimmte Serienbaugruppen werden in China in einem Joint Venture mit einer der größten und modernsten Magnetfabriken des Landes hergestellt. Wir behalten dennoch die Verantwortung. Jeder Magnet, der aus China an Bakker Magnetics in den Niederlanden geliefert wird, wird daher in unserem Qualitätslabor mit hochpräzisen Messgeräten geprüft. Ob Dauermagnete, Hartferritmagnete, Neodym-Magnete, Samarium-Kobalt-Magnete oder ALNiCO-Magnete, kein einziger fehlerhafter Magnet wird an den Kunden weitergegeben. Für Bakker Magnetics steht die höchste Qualität immer an erster Stelle", fügt Jeroen hinzu.
Inspirierende Beispiele
Um mehr über das volle Potenzial von Magnetkupplungen zu erfahren, nennt Jeroen einige Beispiele für den Einsatz dieser Technologie in anspruchsvollen Situationen: Stellen Sie sich vor, ein Produkt muss in einem Ofen einen bestimmten Prozess durchlaufen, der unter extremem Druck und bei extremer Temperatur stattfindet. Aufgrund der Hitze kann das Produkt nur auf speziellen Rollen durch den Ofen bewegt werden. Jede Rolle wird von einer berührungslosen Magnetkupplung angetrieben, die außerhalb des Ofens angebracht ist, wodurch kein Druck- oder Temperaturverlust entsteht und das System wartungsfrei ist. Bei den Magneten in der Magnetkupplung könnten wir uns für hochwertige Neodym-Magnete oder sogar Samarium-Kobalt-Magnete (SmCo) entscheiden, die Temperaturen von bis zu 300 °C standhalten und dabei ihre magnetischen Eigenschaften beibehalten. Eine Produktionslinie mit einem großen Mischer, in dem ätzende Chemikalien oder gefährliche Flüssigkeiten gemischt werden, ist ein weiteres Beispiel, bei dem keine Leckagen erwünscht sind, vorzugsweise bei minimalem Wartungsaufwand. Der Rotor des Mischers wird berührungslos angetrieben, ohne eine Wandöffnung, was in einer Umgebung mit bis zu 65 bar möglich ist. Eine besondere Ausführung der Magnetkupplung ist die Hysteresekupplung, bei der eine der beiden Magnetkonfigurationen durch Aluminium oder Kupfer ersetzt wird. Dabei handelt es sich um Nichteisenwerkstoffe, die kein ferromagnetisches Verhalten zeigen, so dass die Kupplung gleiten kann. Auf diese Weise lässt sich das Drehmoment einstellen, eine maximale Kraft, die den Vorgang ausführt; ideal z. B. für eine Produktionslinie zur Herstellung von Schraubflaschenverschlüssen.
“Ein weiteres Merkmal von Hysterese-Magnetkupplungen ist, dass man mit ihnen Bewegungen verlangsamen kann“
Unerwartete Anwendungen der magnetischen Kopplung
Ein weiteres Merkmal von Hysterese-Magnetkupplungen ist ihre Verwendung zum Abbremsen von Bewegungen", sagt Jeroen: "Hysterese-Kupplungen werden in Achterbahnen verwendet: eine lineare Magnetbremse und eine Aluminiumplatte. Das funktioniert jedes Mal, auch bei Stromausfall. Dasselbe Prinzip eignet sich auch zum Abbremsen von Gegenständen mit überhöhter Geschwindigkeit an bestimmten Stellen auf einem Lagerförderband. Magnetkupplungen können auch als Produktkomponenten eingesetzt werden, z. B. in einem großen Industrieantrieb für einen Ventilator. Vibrationen, Geräusche und Ausfälle entstehen, weil die Ausrichtung von Welle und Lagern in einem solchen Ventilator in der Regel nicht perfekt ist und weil er im Laufe der Zeit einem ständigen Verschleiß unterliegt. Eine berührungslose Magnetkupplung in der Mitte der Welle löst diese Ausrichtungsprobleme auf einen Schlag. Wir können eine solche Kupplung für eine extrem hohe Drehzahl von bis zu 3500 U/min herstellen. Die Lösung bedeutet auch, dass Wartungstechniker nicht den ganzen Tag mit dem Austausch von Lagern verbringen müssen.
Technologische Entwicklung mit Magnetkupplungen
Jeroen glaubt, dass die Magnetkupplung immer beliebter wird. Es ist eine fantastische, zukunftsorientierte Technologie mit vielen Vorteilen in Bezug auf Sicherheit, Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit. Außerdem handelt es sich um eine saubere, nachhaltige und berührungslose Technologie. Dennoch muss sie bekannter gemacht werden, und Ingenieure, Installateure und Produktentwickler müssen wissen, dass es diese Technologie gibt. Erst dann werden sie nach uns suchen". Jeroen lädt daher jeden, der eine gute Idee mit Magnetkupplungen hat, ein, sich mit ihm in Verbindung zu setzen. Außerdem bietet er ihnen etwas, was viele andere nicht können: "Wir liefern kein Standardsortiment, sondern bieten maßgeschneiderte Lösungen, so dass sich die Magnetkupplung dem Design des Kunden anpasst und nicht umgekehrt. Abmessungen, Kraft, Drehmoment, hohe Anforderungen... Was auch immer Sie wünschen, wir können es erfüllen. Selbst eine Magnetkupplung mit einem Meter Durchmesser oder einem Drehmoment von bis zu 550 Nm: Diese Technik ist unsere Spezialität. Wir rechnen, führen Simulationen durch und sind von Anfang bis Ende ein wissensbasierter Systempartner: So liefern wir unsere maßgeschneiderte Gesamtlösung für Kunden, die etwas Neues, Ungewöhnliches und vor allem Besseres schaffen wollen. Die wahre Definition von Co-Kreation. Das ist intelligente Magnettechnik von Bakker Magnetics.'
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