Embrague electromagnético

Acoplamientos magnéticos: izquierda, con dos salidas controlables independientemente (engranajes rectos); y desmontado a la derecha para que el revestimiento del embrague sea visible

Los embragues electromagnéticos funcionan eléctricamente, pero transmiten el par del motor mecánicamente.​ Por eso solían denominarse embragues electromecánicos. Sin embargo, posteriormente pasó a ser conocido como embrague electromagnético, haciendo referencia a su método de accionamiento. Desde que comenzaron a ser populares en la década de 1960, la variedad de aplicaciones y diseños de estos embragues ha aumentado enormemente, pero sus principios básicos de operación básica siguen siendo los mismos, de forma que los modelos monodisco representan aproximadamente el 90% de todas las ventas.

Son los más adecuados para ser controlados remotamente, ya que no se requieren conexiones mecánicas para activar su acoplamiento, lo que proporciona un funcionamiento rápido y suave. Sin embargo, debido a que la energía de activación se disipa en forma de calor en el actuador electromagnético cuando se acopla el embrague, existe el riesgo de sobrecalentamiento. En consecuencia, la temperatura de funcionamiento máxima del embrague está limitada por la resistencia térmica del aislamiento del electroimán, una limitación importante.​ Otra desventaja es el costo inicial más alto.

Embrague de disco de fricción

Véase también: Embragues y frenos electromagnéticos

Un embrague de disco de fricción utiliza una única superficie dotada de un elevado coeficiente de rozamiento para acoplar los miembros de entrada y salida del embrague.

Cómo funciona

Acoplamiento

Cuando se acciona el embrague, la corriente fluye a través del electroimán produciendo un campo magnético. La parte del rotor del embrague se magnetiza y crea un bucle magnético que atrae la armadura. La armadura se tira contra el rotor y se genera una fuerza de fricción en el contacto. En un tiempo relativamente corto, la carga se acelera para igualar la velocidad del rotor, enganchando así el inducido y el cubo de salida del embrague. En la mayoría de los casos, el rotor gira constantemente con la entrada todo el tiempo.

Desacoplamiento

Cuando se elimina la corriente del embrague, el inducido puede girar libremente con el eje. En la mayoría de los diseños, los resortes mantienen la armadura alejada de la superficie del rotor cuando se libera energía, creando un pequeño espacio de aire.

Ciclo

El ciclo se logra interrumpiendo la corriente a través del electroimán. El deslizamiento ocurre normalmente solo durante la aceleración. Cuando el embrague está completamente acoplado, no hay deslizamiento relativo, asumiendo que el embrague tiene el tamaño adecuado y, por lo tanto, la transferencia de par es 100% eficiente.

Aplicaciones

Maquinaria

Este tipo de embrague se utiliza en algunas cortadoras de césped, fotocopiadoras y transmisores de cinta transportadora. Otras aplicaciones incluyen maquinaria de envasado, maquinaria de impresión, maquinaria de procesamiento de alimentos y automatización de fábricas.

Vehículos

Cuando se usa el embrague electromagnético en automóvil, puede haber un interruptor de liberación del embrague dentro de la palanca de cambios. El conductor acciona el interruptor sosteniendo la palanca de cambios para cambiar de marcha, cortando así la corriente al electroimán y desacoplando el embrague. Con este mecanismo, no es necesario pisar el pedal del embrague. Alternativamente, el interruptor puede ser reemplazado por un touch sensor o sensor de proximidad que detecta la presencia de la mano cerca de la palanca y corta la corriente. Las ventajas de usar este tipo de embrague para automóviles son que no se requieren conexiones complicadas para accionar el embrague, y el conductor necesita aplicar una fuerza considerablemente reducida para operar el embrague. Es un tipo de transmisión semiautomática.

Los embragues electromagnéticos también se encuentran a menudo en los sistemas AWD y se utilizan para variar la cantidad de potencia enviada a ruedas o ejes individuales.

La mayoría de los sistemas climatización en vehículos, pero no todos, se encienden y apagan mediante un embrague electromagnético. Para activar el compresor se activa el embrague. Esto conecta el extremo del eje del compresor de aire acondicionado a una polea impulsada por el cigüeñal del motor a través de un belt.

Se han utilizado embragues electromagnéticos en locomotora diésel, p. Ej. por Hohenzollern Locomotive Works.

Otros tipos de embragues electromagnéticos

Embragues de discos múltiples

Multiple disk clutch

Introducción - Los embragues de discos múltiples se utilizan para ofrecer un par de torsión extremadamente alto en un espacio relativamente pequeño. Estos embragues se pueden utilizar secos o húmedos (baño de aceite). Hacer funcionar los embragues en un baño de aceite también aumenta en gran medida la capacidad de disipación de calor, lo que los hace ideales para cajas de engranajes de múltiples velocidades y aplicaciones de máquinas herramienta.

Cómo funciona : los embragues de discos múltiples funcionan mediante un accionamiento eléctrico, pero transmiten el par de forma mecánica. Cuando se aplica corriente a través de la bobina del embrague, la bobina se convierte en un electroimán y produce líneas de flujo magnéticas. Estas líneas de flujo se transfieren a través del pequeño espacio de aire entre el campo y el rotor. La parte del rotor del embrague se magnetiza y crea un bucle magnético que atrae tanto la armadura como los discos de fricción. La atracción de la armadura comprime (aprieta) los discos de fricción, transfiriendo el par del motor interno a los discos externos. Los discos de salida están conectados a un engranaje, acoplamiento o polea a través de la copa de transmisión. El embrague se desliza hasta que las RPM de entrada y salida coinciden. Esto sucede con relativa rápidez, por lo general entre 0,2 y 2 segundos.

Cuando se quita la corriente del embrague, el inducido puede girar libremente con el eje. Los resortes mantienen los discos de fricción alejados entre sí, por lo que no hay contacto cuando el embrague no está acoplado, creando una cantidad mínima de resistencia.

Embragues de dientes electromagnéticos

Electromagnetic tooth clutch

Introducción - De todos los embragues electromagnéticos, los embragues de dientes proporcionan la mayor cantidad de torque en el tamaño total más pequeño. Debido a que el par se transmite sin ningún deslizamiento, los embragues son ideales para máquinas de etapas múltiples donde la sincronización es crítica, como las imprenta de etapas múltiples. A veces, es necesario mantener la sincronización exacta, por lo que los embragues de dientes se pueden hacer con una opción de posición única, lo que significa que solo se engancharán en una marca de grado específica. Se pueden usar en aplicaciones secas o húmedas (baño de aceite), por lo que son muy adecuadas para transmisiones de tipo caja de engranajes.

No deben usarse en aplicaciones de alta velocidad o aplicaciones que tienen velocidades de acoplamiento superiores a 50 rpm, de lo contrario se dañarían los dientes del embrague al intentar activar el embrague.

Cómo funciona - Los embragues de dientes electromagnéticos funcionan mediante un accionamiento eléctrico pero transmiten el par de forma mecánica. Cuando la corriente fluye a través de la bobina del embrague, la bobina se convierte en un electroimán y produce líneas de flujo magnéticas. Este flujo luego se transfiere a través del pequeño espacio entre el campo y el rotor. La parte del rotor del embrague se magnetiza y crea un bucle magnético que atrae los dientes del inducido a los dientes del rotor. En la mayoría de los casos, el rotor gira constantemente con la entrada (controlador). Tan pronto como la armadura del embrague y el rotor estén acoplados, el bloqueo es del 100%.

Cuando se elimina la corriente del campo del embrague, el inducido puede girar libremente con el eje. Los resortes mantienen la armadura alejada de la superficie del rotor cuando se libera la energía, creando un pequeño espacio de aire y proporcionando una desconexión completa de la entrada a la salida.

Embragues de partículas electromagnéticas

Electromagnetic particle clutch

Introducción - Los embragues de partículas magnéticas son únicos en su diseño, de otros embragues electromecánicos debido al amplio rango de par de operación disponible. Al igual que un embrague de una cara estándar, el par a voltaje es casi lineal. Sin embargo, en un embrague de partículas magnéticas, el par se puede controlar con mucha precisión. Esto hace que estas unidades sean ideales para aplicaciones de control de tensión, como control de tensión de bobinado de alambre, papel de aluminio, película y cinta. Debido a su rápida respuesta, también se pueden utilizar en aplicaciones de ciclo alto, como lectores de tarjetas, máquinas clasificadoras y equipos de etiquetado.

Cómo funciona - Las partículas magnéticas (muy similares a las limaduras de hierro) se encuentran en la cavidad del polvo. Cuando la corriente fluye a través de la bobina, el flujo magnético que se crea intenta unir las partículas, casi como un fango de partículas magnéticas. A medida que aumenta la corriente, se forma el campo magnético, lo que refuerza la unión de las partículas. El rotor del embrague atraviesa las partículas unidas, provocando un arrastre entre la entrada y la salida durante la rotación. Dependiendo del requisito de par de salida, la salida y la entrada pueden bloquearse al 100% de transferencia.

Cuando se elimina la corriente del embrague, la entrada es casi libre para girar con el eje. Debido a que las partículas magnéticas permanecen en la cavidad, todos los embragues de partículas magnéticas tienen un arrastre mínimo.

Embrague accionado por histéresis

Hysteresis powered clutch

Las unidades de histéresis eléctrica tienen un rango de par extremadamente alto. Dado que estas unidades se pueden controlar de forma remota, son ideales para aplicaciones de prueba en las que se requiere un par variable. Dado que el par de arrastre es mínimo, estas unidades ofrecen el rango de par más amplio disponible de cualquier producto electromagnético. La mayoría de las aplicaciones que involucran unidades de histéresis alimentadas se encuentran en los requisitos del banco de pruebas. Dado que todo el par se transmite magnéticamente, no hay contacto, por lo que no se produce desgaste en ninguno de los componentes de transferencia de par, lo que proporciona una vida útil extremadamente larga.

Cuando se aplica la corriente, crea un flujo magnético. Esto pasa a la parte del rotor del campo. El disco de histéresis atraviesa físicamente el rotor, sin tocarlo. Estos discos tienen la capacidad de magnetizarse dependiendo de la fuerza del flujo (esto se disipa a medida que se elimina el flujo). Esto significa que, a medida que gira el rotor, se produce un arrastre magnético entre el rotor y el disco de histéresis que provoca la rotación. En cierto sentido, el disco de histéresis se tira detrás del rotor. Dependiendo del par de salida requerido, este tirón eventualmente puede igualar la velocidad de entrada, dando un bloqueo del 100%.

Cuando se elimina la corriente del embrague, el inducido puede girar libremente y no se transmite ninguna fuerza relativa entre ninguno de los miembros. Por lo tanto, el único par que se ve entre la entrada y la salida es la resistencia del rodamiento.

Véase también

• Freno electromagnético
• Acoplamiento magnético

Bibliografía

• W. Pelczewski: SPRZEGLA ELEKTROMAGNETYCZNE (edición original polaca); Edición en alemán: Elektromagnetische Kupplung, Kapitel: Elektromagnetische Induktionskuppling; Vieweg 1971, ISBN 3 528 04906 5

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Embrague electromagnético.

• Datos: Q9340680
• Multimedia: Electromagnetic clutches / Q9340680