Los embragues electromagnéticos funcionan eléctricamente pero transmiten el par mecánicamente. Por eso antiguamente se les llamaba embragues electromecánicos. Con el paso de los años, los EM se conocieron como electromagnéticos versus electromecánicos, refiriéndose más a su método de actuación que a su operación física. Desde que los embragues comenzaron a hacerse populares hace más de 60 años, la variedad de aplicaciones y diseños de embrague ha aumentado dramáticamente, pero el funcionamiento básico sigue siendo el mismo hoy.
Los embragues de una sola cara representan aproximadamente el 90% de todas las ventas de embragues electromagnéticos.
Los embragues electromagnéticos son los más adecuados para el funcionamiento remoto , ya que no se requieren enlaces mecánicos para controlar 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 riesgo de sobrecalentamiento. En consecuencia, la temperatura máxima de funcionamiento del embrague está limitada por la temperatura nominal del aislamiento del electroimán. Ésta es una limitación importante. Otra desventaja es el mayor costo inicial.
Un embrague de placa de fricción utiliza una superficie de fricción de placa única para acoplar los miembros de entrada y salida del embrague.
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 establece un bucle magnético que atrae la armadura. La armadura se empuja 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, acoplando así la armadura y el cubo de salida del embrague. En la mayoría de los casos, el rotor gira constantemente con la entrada todo el tiempo.
Cuando se elimina la corriente del embrague, la armadura 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 entrehierro.
El ciclo se logra interrumpiendo la corriente a través del electroimán. El deslizamiento normalmente ocurre sólo durante la aceleración. Cuando el embrague está completamente acoplado, no hay deslizamiento relativo, suponiendo que el embrague tenga el tamaño adecuado y, por lo tanto, la transferencia de torque sea 100% eficiente.
Este tipo de embrague se utiliza en algunas cortadoras de césped, fotocopiadoras y transmisiones de cintas transportadoras. Otras aplicaciones incluyen maquinaria de embalaje, maquinaria de impresión, maquinaria de procesamiento de alimentos y automatización de fábricas.
Cuando se utiliza el embrague electromagnético en automóviles , puede haber un interruptor de liberación del embrague dentro de la palanca de cambios. El conductor opera 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 reemplazarse por un sensor táctil o un sensor de proximidad que detecta la presencia de la mano cerca de la palanca y corta la corriente. Las ventajas de utilizar este tipo de embrague para automóviles son que no se requieren varillajes complicados para accionar el embrague y el conductor necesita aplicar una fuerza considerablemente reducida para accionar 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. [1]
La mayoría, pero no todos, los sistemas de aire acondicionado de los automóviles se encienden y apagan mediante un embrague electromagnético. Para activar el compresor se activa el embrague. Este conecta el extremo del eje del compresor del aire acondicionado a una polea impulsada por el cigüeñal del motor a través de una correa .
Los embragues electromagnéticos se utilizan en locomotoras diésel , por ejemplo en Hohenzollern Locomotive Works .
Introducción : se utilizan embragues de discos múltiples para entregar un par 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 cambios de múltiples velocidades y aplicaciones de máquinas herramienta.
Cómo funciona : los embragues de discos múltiples funcionan mediante un accionamiento eléctrico pero transmiten el par mecánicamente. 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 establece 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 impulsor interior a los discos exteriores. Los discos de salida están conectados a un engranaje, acoplamiento o polea mediante una copa impulsora. El embrague patina hasta que las RPM de entrada y salida coinciden. Por lo general, esto sucede relativamente rápido (0,2 - 2 segundos).
Cuando se elimina la corriente del embrague, la armadura puede girar libremente con el eje. Los resortes mantienen los discos de fricción separados entre sí, por lo que no hay contacto cuando el embrague no está acoplado, lo que crea una cantidad mínima de resistencia.
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 múltiples etapas donde la sincronización es crítica, como las prensas de impresión de múltiples etapas . A veces, es necesario mantener la sincronización exacta, por lo que los embragues de dientes se pueden fabricar con una opción de posición única, lo que significa que solo se engranarán en una marca de grado específica. Se pueden utilizar en aplicaciones secas o húmedas (baño de aceite), por lo que son muy adecuados para transmisiones tipo caja de engranajes.
No deben usarse en aplicaciones de alta velocidad o aplicaciones que tengan velocidades de enganche superiores a 50 rpm, de lo contrario se producirían daños en los dientes del embrague al intentar engranar el embrague.
Cómo funciona : los embragues de dientes electromagnéticos funcionan mediante un accionamiento eléctrico pero transmiten el par mecánicamente. Cuando la corriente fluye a través de la bobina del embrague, la bobina se convierte en un electroimán y produce líneas de flujo magnéticas. Luego, este flujo se transfiere a través del pequeño espacio entre el campo y el rotor. La parte del rotor del embrague se magnetiza y establece un bucle magnético que atrae los dientes de la armadura hacia los dientes del rotor. En la mayoría de los casos, el rotor gira constantemente con la entrada (controlador). Tan pronto como se acoplan la armadura y el rotor del embrague, el bloqueo es del 100%.
Cuando se elimina la corriente del campo del embrague, la armadura puede girar libremente con el eje. Los resortes mantienen la armadura alejada de la superficie del rotor cuando se libera energía, creando un pequeño espacio de aire y proporcionando una desconexión completa desde la entrada hasta la salida.
Introducción : los embragues de partículas magnéticas son únicos en su diseño, respecto a otros embragues electromecánicos, debido al amplio rango de par operativo disponible. Al igual que un embrague estándar de una sola cara, el par de torsión al 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, láminas, películas y cintas. 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 lodo de partículas magnéticas. A medida que aumenta la corriente, se crea el campo magnético, fortaleciendo la unión de las partículas. El rotor del embrague pasa a través de las partículas unidas, provocando 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 queda casi libre para girar con el eje. Debido a que las partículas magnéticas permanecen en la cavidad, todos los embragues de partículas magnéticas tienen una resistencia mínima.
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 donde 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 motorizadas 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, se 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 (este se disipa a medida que se elimina el flujo). Esto significa que, a medida que el rotor gira, se produce un arrastre magnético entre el rotor y el disco de histéresis, lo que provoca la rotación. En cierto sentido, el disco de histéresis se desplaza 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, la armadura 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 el arrastre del rodamiento.
W. Pelczewski: SPRZEGLA ELEKTROMAGNETYCZNE (edición original polaca); Edición alemana: Elektromagnetische Kupplung, Kapitel: Elektromagnetische Induktionskuppling; Vieweg 1971, ISBN 3 528 04906 5
