Els acoblaments magnètics són acoblaments sense contacte que utilitzen un camp magnètic per transferir parell, força o moviment d'un membre giratori a un altre. La transferència es realitza mitjançant una barrera de contenció no magnètica sense cap connexió física. Els acoblaments són parells oposats de discos o rotors incrustats amb imants.
L'ús de l'acoblament magnètic es remunta als experiments reeixits de Nikola Tesla a finals del segle XIX. Làmpades Tesla il·luminades sense fil mitjançant acoblament inductiu ressonant de camp proper. El físic i enginyer escocès Sir Alfred Ewing va avançar encara més la teoria de la inducció magnètica a principis del segle XX. Això va conduir al desenvolupament d'una sèrie de tecnologies que utilitzaven l'acoblament magnètic. En l'últim mig segle s'han produït acoblaments magnètics en aplicacions que requereixen un funcionament molt precís i més robust. La maduresa dels processos de fabricació avançats i la major disponibilitat de materials magnètics de terres rares ho fan possible.
Tot i que tots els acoblaments magnètics utilitzen les mateixes propietats magnètiques i forces mecàniques bàsiques, hi ha dos tipus que es diferencien pel disseny.
Els dos tipus principals inclouen:
- Acoblaments de tipus disc amb dues meitats de disc cara a cara incrustades amb una sèrie d'imants on el parell es transfereix a través del buit d'un disc a l'altre
- Acoblaments de tipus síncron, com ara acoblaments d'imants permanents, acoblaments coaxials i acoblaments de rotor on un rotor intern està niat dins d'un rotor extern i els imants permanents transfereixen el parell d'un rotor a l'altre.
A més dels dos tipus principals, els acoblaments magnètics inclouen dissenys esfèrics, excèntrics, espirals i no lineals. Aquestes alternatives d'acoblament magnètic ajuden a utilitzar el parell i la vibració, que s'utilitzen específicament en aplicacions de biologia, química, mecànica quàntica i hidràulica.
En els termes més senzills, els acoblaments magnètics funcionen utilitzant el concepte fonamental que els pols magnètics oposats s'atrauen. L'atracció dels imants transmet el parell d'un cub magnetitzat a un altre (des de l'element conductor de l'acoblament fins a l'element impulsat). El parell descriu la força que fa girar un objecte. A mesura que s'aplica el moment angular extern a un centre magnètic, impulsa l'altre transmetent un parell magnètic entre els espais o a través d'una barrera de contenció no magnètica, com ara una paret divisoria.
La quantitat de parell generat per aquest procés ve determinada per variables com ara:
-Temperatura de treball
-Entorn en què es produeix el processament
- Polarització magnètica
-Nombre de parells de pols
-Dimensions dels parells de pals, incloent buit, diàmetre i alçada
-Desplaçament angular relatiu dels parells
-Desplaçament de les parelles
Segons l'alineació dels imants i discs o rotors, la polarització magnètica és radial, tangencial o axial. Aleshores, el parell es transfereix a una o més parts mòbils.
Els acoblaments magnètics es consideren superiors als acoblaments mecànics tradicionals de diverses maneres.
La manca de contacte amb les parts mòbils:
- Redueix la fricció
-Produeix menys calor
-Aprofita al màxim la potència produïda
-Redueix el desgast
-No produeix soroll
-Elimina la necessitat de lubricació
A més, el disseny tancat associat a tipus sincrònics particulars permet fabricar acoblaments magnètics com a resistents a la pols, als fluids i a l'oxidació. Els dispositius són resistents a la corrosió i estan dissenyats per gestionar entorns operatius extrems. Un altre avantatge és una funció de ruptura magnètica que estableix la compatibilitat per al seu ús en zones amb possibles perills d'impacte. A més, els dispositius que utilitzen acoblaments magnètics són més rendibles que els acoblaments mecànics quan es troben en zones d'accés limitat. Els acoblaments magnètics són una opció popular per a proves i instal·lacions temporals.
Els acoblaments magnètics són altament eficients i efectius per a nombroses aplicacions sobre el sòl, com ara:
-Robòtica
-Enginyeria química
- Instruments mèdics
- Instal·lació de la màquina
-Processament d'aliments
-Màquines rotatives
Actualment, els acoblaments magnètics són apreciats per la seva eficàcia quan estan submergits a l'aigua. Els motors encastats en una barrera no magnètica dins de bombes de líquids i sistemes d'hèlix permeten que la força magnètica accioni l'hèlix o parts de la bomba en contacte amb el líquid. La fallada de l'eix d'aigua causada per la invasió d'aigua a la carcassa d'un motor s'evita fent girar un conjunt d'imants en un recipient segellat.
Les aplicacions submarines inclouen:
-Vehicles de propulsió submarinista
-Bombes d'aquari
-Vehicles submarins operats a distància
A mesura que millora la tecnologia, els acoblaments magnètics es tornen més freqüents com a reemplaçaments dels accionaments de velocitat variable en bombes i motors de ventilador. Un exemple d'ús industrial important són els motors dins de grans aerogeneradors.
El nombre, la mida i el tipus d'imants utilitzats en un sistema d'acoblament, així com el parell corresponent produït són especificacions significatives.
Altres especificacions inclouen:
-La presència d'una barrera entre els parells magnètics, qualificant l'aparell per a la submersió a l'aigua
- La polarització magnètica
- El parell de torsió del nombre de peces mòbils es transfereix magnèticament
Els imants utilitzats en els acoblaments magnètics es componen de materials de terres rares com el ferro de neodimi, el bor o el cobalt de samari. Les barreres que hi ha entre els parells magnètics estan fetes de materials no magnètics. Exemples de materials que no són atrets pels imants són l'acer inoxidable, el titani, el plàstic, el vidre i la fibra de vidre. La resta de components connectats a banda i banda dels acoblaments magnètics són idèntics als utilitzats en qualsevol sistema amb acoblaments mecànics tradicionals.
L'acoblament magnètic correcte ha de complir el nivell de parell requerit especificat per a l'operació prevista. En el passat, la força dels imants era un factor limitant. Tanmateix, el descobriment i l'augment de la disponibilitat d'imants especials de terres rares està augmentant ràpidament les capacitats dels acoblaments magnètics.
Una segona consideració és la necessitat que els acoblaments estiguin parcialment o totalment submergits en aigua o altres formes de líquid. Els fabricants d'acoblaments magnètics ofereixen serveis de personalització per a necessitats úniques i concentrades.
