H A M U L C E    M A G N E T Y C Z N E

Specyficznym rodzajem sprzęgieł magnetycznych są hamulce magnetyczne. W przeciwieństwie do magnetycznych sprzęgieł synchronicznych, gdzie system magnetyczny jest wykonany w wariancie lustrzanym (w przypadku wersji tarczowej - symetrycznym), hamulce magnetyczne są pod względem konstrukcyjnym asymetryczne. Tylko jedna część urządzenia jest magnetyczna. Druga natomiast część, w zależności od rodzaju hamulca, jest wykonana z materiału magnetycznego o wąskiej pętli histerezy lub z przewodnika elektrycznego. Hamulce magnetyczne pozwalają na bezkontaktowe wytracanie energii mechanicznej, która to funkcjonalność jest bardzo często wykorzystywana w różnych urządzeniach przemysłowych.

Najpopularniejszym wariantem konstrukcyjnym są rotacyjne hamulce magnetyczne. Wykorzystując ruch obrotowy można w kompaktowym gabarycie zrealizować uniwersalny hamulec przeznaczony do pracy ciągłej, mogący funkcjonować w dużym zakresie prędkości liniowych. Oprócz opisanego wariantu istnieją jeszcze hamulce stricte liniowe. Są one głównie wykorzystywane w systemach bezpieczeństwa dźwigów osobowych lub w układach hamulcowych pojazdów mag-lev.

Najłatwiej można zobrazować zasadę działania hamulca magnetycznego na jego wariancie rotacyjnym. Urządzenie to cechuje fakt, że permanentny poślizg jest jego stanem pracy normalnej. Poślizg oznacza, że istnieje różnica w prędkości obrotowej pomiędzy dwoma jego częściami. Energia mechaniczna wytracana w poślizgu jest zamieniana na ciepło. Mimo, że nie występuje zjawisko tarcia mechanicznego pomiędzy częściami hamulca, jeden jego element się mocno grzeje. Za wzrostem temperatury stoi energia magnetyczna, odpowiedzialna za proces hamowania bezkontaktowego, czyli tylko i wyłącznie za pomocą linii sił pola magnetycznego i generowanych za ich pomocą zjawisk. Element, w którym dochodzi do wytracania energii i tym samym do jego grzania to dysk lub pierścień histerezowy albo jego odpowiednik z materiału przewodzącego prąd: dysk lub pierścień wiroprądowy.

Praca ciągła hamulca magnetycznego jest jak najbardziej możliwa lecz wymaga starannego zaprojektowania wszystkich elementów pod kątem sumarycznej pojemności cieplnej. Gdy pojemność cieplna hamulca, rozumiana jako pojemność cieplna całego urządzenia, jest mniejsza niż generowane w nim ciepło, należy, celem skutecznego jego odprowadzania, zapewnić aktywne chłodzenie gazem lub cieczą.

Pod względem konstrukcyjnym, hamulce magnetyczne, będące specjalną wersją sprzęgła, można także podzielić na wykonania:

W przypadku hamulców magnetycznych, wariantów konstrukcyjnych jest tutaj zdecydowanie więcej. Mnogość wersji i sposobów realizacji wynika z faktu, że w wielu przypadkach można wykluczyć całkowicie ruch jednej, zwykle magnetycznej części sprzęgła. Dzięki temu hamulce magnetyczne są wykonywane jako magnetopermanentne (bezzasileniowe) lub zasilane elektromagnesem. Każda z wymienionych konstrukcji ma swoje poważne zalety, które bywają niezastąpione przez inne, podobne im rozwiązania.

Budowę hamulca magnetycznego można przeanalizować na przykładzie wykonania tarczowego. Wytworzony w tym wariancie hamulec histerezowy składa się z pojedynczej tarczy magnetycznej oraz umieszczonego współosiowo i niezależnie dysku o wąskiej pętli histerezy. Tarcza magnetyczna jest podobna lub wręcz taka sama, jakiej używa się do budowy magnetycznego sprzęgła synchronicznego. Pole magnetyczne generowane przez tarczę magnetyczną oddziałuje na dysk histerezowy, który w obecności pola magnetycznego odpowiada za wytwarzanie stałej wartości momentu hamującego, w dużej mierze niezależnej od ilości obrotów. Ta cecha jest szczególnie istotna przy wyborze i eksploatacji hamulców histerezowych.

Sposób wykonania tarczowego hamulca magnetycznego w wariancie wiroprądowym jest prawie identyczny jak w przypadku hamulca histerezowego. Hamulec wiroprądowy także składa się z pojedynczej tarczy magnetycznej oraz umieszczonego współosiowo i niezależnie dysku wiroprądowego. Także i w tym przypadku tarcza magnetyczna jest podobna lub wręcz taka sama, jakiej używa się do budowy magnetycznego sprzęgła synchronicznego. Pole magnetyczne generowane przez tarczę magnetyczną oddziałuje warunkowo na dysk wiroprądowy, który tylko w obecności zmiennego pola magnetycznego odpowiada za wytwarzanie określonej wartości momentu hamującego, bezpośrednio zależnej od ilości obrotów. Ta cecha jest szczególnie istotna przy wyborze i eksploatacji hamulców wiroprądowych.