ES1096380U - Alternador magnetico - Google Patents

Abstract

1. Alternador magnético de dos pares de polos cuyo rotor comprende dos imanes (4, 5) permanentes ubicados en un eje (3) alrededor del cual giran, estando dicho alternador caracterizado porque uno de los imanes (4, 5) es un imán fijo (4) al eje (3) y el otro imán (4, 5) es un imán móvil (5) que tiene capacidad de movimiento de rotación alrededor del eje (3), inmovilizándose mediante un dispositivo que fija el movimiento del imán móvil (5) respecto del eje (3). 2. Alternador magnético según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de fijación comprende: - una placa (7) unida al eje (3), - un pivote (8) unido al imán móvil (5), - un muelle (9) que une el pivote (8) a la placa (7), - un soporte (12) con capacidad de giro axial, unido por uno de sus extremos a una base (14) fija a la placa (7), - una varilla (11) unida, por un extremo, al pivote (8) mediante un acoplamiento (10) que le permite capacidad de rotación y, por el otro extremo, al soporte (12), al que atraviesa por un agujero a lo largo del cual tiene capacidad para deslizar, - un tornillo de fijación (13) que se rosca en el soporte (12) por un taladro axial que converge en el agujero por el que pasa la varilla (11), donde, al girar la placa (7) respecto del imán móvil (5), se tensa el muelle (9) y desliza la varilla (11) a lo largo del soporte (12), para fijar la posición del imán móvil (5) respecto del eje (3) mediante el apriete del tornillo de fijación (13) sobre la varilla (11), de forma que el imán móvil (5) queda en la posición relativa deseada respecto del imán fijo (4) para generar de esta forma una diferencia de potencial inducido en el estátor que es proporcional a la posición final del imán móvil (5). 3. Alternador magnético según la reivindicación 1, caracterizado porque la posición relativa del imán móvil (5) en el eje (3) respecto del imán fijo (4) varía entre 0º y 180°, correspondiendo a sendas situaciones en las que se genera un flujo magnético respectivamente entre 100% y 0% de su valor nominal, y generando una tensión inducida cuyo valor varía entre el 100% y el 50% de la nominal, correspondiente a la generada por la suma de ambos pares de polos (1) o por un solo par de polos (1).

Description

Alternador magnético

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un alternador magnético de imanes permanentes.

Encuentra especial aplicación en el ámbito de la industria relacionada con el sector de fabricación de motores eléctricos.

PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVER Y ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los alternadores son máquinas eléctricas capaces de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética.

Los alternadores eléctricos son, por tanto, generadores eléctricos que suelen ser accionados por motores que hacen girar su eje.

Un alternador está compuesto fundamentalmente por dos partes.

La primera parte es una pieza móvil denominada rotor que contiene el eje del alternador sobre el que gira. El rotor incorpora una serie de polos que se mueven solidariamente con el eje. Estos polos pueden estar formados por núcleos de material ferromagnético bobinados o bien por imanes. Por esta razón, los polos van siempre en número par. A través del eje de rotación recibe la energía mecánica exterior que, a través del giro, crea un campo magnético variable. Por esta razón, al rotor también se le denomina inductor. Es, en definitiva, el elemento giratorio del alternador que recibe la fuerza mecánica de rotación.

La segunda parte es una pieza fija que se denomina estátor. El rotor gira por el interior del estátor, en el que hay dispuestos una serie de polos ubicados en correspondencia con los polos de los imanes que incorpora el rotor. Así, el número de polos del estátor es igual al número de polos del rotor, y al definir un alternador se habla de número de pares de polos del alternador en lugar de referirnos al rotor o al estátor. Los polos del estátor están formados por un núcleo de material ferromagnético de característica blanda, normalmente hierro dulce, alrededor del cual se montan unas bobinas de inducción.

El estátor también se conoce como inducido, por ser en él donde se generan los campos electromagnéticos que generan la tensión.

Los alternadores están fundados en el principio de que en un conductor sometido a un campo magnético variable se crea una tensión eléctrica inducida cuyo valor es función del valor del flujo que lo atraviesa y cuya polaridad depende del sentido del campo.

Para generar corriente alterna, un alternador funciona cambiando constantemente la polaridad. Por esta razón los polos del rotor deben estar colocados de forma alterna, de forma que los campos inducidos en el estátor vayan cambiando de sentido cada cierto tiempo. Este tiempo marca la frecuencia del campo creado.

La rotación del inductor hace que el campo magnético generado por los imanes que incorpora, se haga variable en el tiempo. El paso de este campo variable por los polos del inducido genera una corriente alterna que circula por los terminales de la máquina a través de las bobinas que rodean los polos y una diferencia de potencial entre los extremos de dichas bobinas.

En los alternadores actuales el valor de la tensión generada es única, con lo que si se desea utilizar una tensión diferente, debe utilizarse un transformador.

El alternador de la presente invención dispone de un rotor con imanes permanentes, teniendo uno de estos imanes la posibilidad de movimiento relativo respecto del otro imán. De esta forma, pueden desfasarse los campos magnéticos generados por cada imán para, de esta forma, tener la posibilidad de obtener diferentes valores de tensión inducida de salida.

El alternador de la presente invención ofrece la posibilidad de obtener diferentes valores de tensión de salida en función del conexionado que se realice de los diferentes bobinados, pudiendo éstos estar conectados en serie o en paralelo. En serie funcionará para tareas normales de producción de electricidad, mientras que en paralelo podrá trabajar en funciones relacionadas con tareas de soldadura.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

En la presente invención se describe un alternador magnético de dos pares de polos cuyo rotor comprende dos imanes permanentes ubicados en un eje alrededor del cual giran. Uno de los imanes del alternador es un imán fijo al eje y el otro imán es un imán móvil con capacidad de movimiento de rotación alrededor del eje. El imán móvil se inmoviliza mediante un dispositivo que fija el movimiento del imán móvil respecto del eje.

Este dispositivo de fijación del imán móvil está compuesto por una placa que está fija al eje del alternador, un pivote que está unido al imán móvil, un muelle que une el pivote a la placa, un soporte con capacidad de giro axial, unido por uno de sus extremos a una base fija a la placa, una varilla que está unida, por un extremo, al pivote mediante un acoplamiento que le permite capacidad de rotación y, por el otro extremo, al soporte, al que atraviesa por un agujero a lo largo del cual tiene capacidad para deslizar y, para terminar, un tornillo de fijación que se rosca en el soporte por un taladro axial que converge en el agujero por el que pasa la varilla.

Al girar la placa respecto del imán móvil, el muelle se tensa y la varilla desliza a lo largo del soporte. La posición del imán móvil respecto del eje se fija mediante el apriete del tornillo de fijación sobre la varilla. De esta forma, el imán móvil queda en la posición relativa deseada respecto del imán fijo para generar de esta forma una diferencia de potencial inducido en el estátor que es proporcional a la posición final del imán móvil.

La posición relativa del imán móvil en el eje respecto del imán fijo varía entre 0º y 180º, correspondiendo a sendas situaciones en las que se genera un flujo magnético respectivamente entre 100% y 0% de su valor nominal, y generando una tensión inducida cuyo valor varía entre el 100% y el 50% de la nominal, correspondiente a la generada por la suma de ambos pares de polos o por un solo polo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Para completar la invención que se está describiendo y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización de la misma, se acompaña un conjunto de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se han representado las siguientes figuras:

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La figura 1 representa una vista en sección del alternador de la invención.

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La figura 2 representa una vista en perspectiva del imán del rotor habilitado para poder girar independiente del eje del rotor junto con una ampliación del pivote de fijación.

A continuación se facilita un listado de las referencias empleadas en las figuras:

1.

Polos del estator.

2.

Bobinas.

3.

Eje rotor.

4.

Imán permanente fijo del rotor.

5.

Imán permanente móvil del rotor.

6.

Cojinetes

7.

Placa de fijación al eje.

8.

Pivote fijo al rotor.

9.

Muelle.

10.

Acoplamiento.

11.

Varilla.

12.

Soporte.

13.

Tornillo de fijación.

14.

Cojinete.

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un alternador eléctrico cuyo rotor está compuesto por imanes permanentes (4, 5) en lugar de estar formado por polos imantados mediante bobinados eléctricos que crean el campo magnético necesario para inducir la corriente eléctrica en los polos (1) del estátor.

Como puede verse en la figura 1, el alternador de la invención está formado por un estátor de dos pares de polos (1), cada uno de ellos envolviendo a un imán (4, 5) ubicado en el rotor.

Cada uno de los polos (1) del estátor se encuentra bobinado con una bobina (2) continua cuyos dos extremos dan la tensión de salida del alternador. De esta forma, el bobinado abraza a los dos pares de polos (1) del estátor de forma continua. Con un extremo del bobinado se comienza a arrollar el primer polo (1) del primer par para posteriormente pasar a arrollar el primer polo (1) del segundo par. Luego se continúa arrollando el segundo polo (1) del segundo par y se termina arrollando el segundo polo (1) del primer par para obtener el otro extremo del bobinado. Estos dos extremos son los que nos van a dar la tensión de salida del alternador.

En cuanto al rotor, puede verse en esta figura 1 como está compuesto por un eje (3) a través del cual se transmite la energía mecánica, sobre el que están ubicados dos imanes permanentes (4, 5), cada uno de ellos en correspondencia con cada uno de los pares de polos (1) del estátor.

Los imanes permanentes (4, 5), al girar, inducen un campo magnético variable en el estátor, a través de los polos (1) correspondientes, que crea una intensidad de corriente y genera una diferencia de potencial entre los dos extremos de la bobina (2) existente sobre el polo (1) del estátor.

Tal y como se representa en la figura 1 y con más detalle en la figura 2, el rotor incorpora un imán móvil (5) montado en el eje (3) sobre un cojinete (6).

El imán móvil (5) representa el núcleo de la invención, basado en el principio de que los imanes (4, 5) del rotor deben estar ubicados en la misma posición relativa para que los campos magnéticos inducidos en los polos (1) del estátor tengan la misma dirección y vayan variando sincronizadamente para sumarse y generar la tensión de salida del alternador.

De esta forma, posicionando el imán móvil (5) en una posición relativa desfasada respecto del imán fijo (4), se conseguirán crear campos magnéticos desfasados en los que no se sumarán sus valores máximos, y obteniendo, por lo tanto, tensiones de salida inferiores. En un caso extremo, al situar el imán móvil (5) girado 90º respecto del imán fijo, cuando uno de ellos esté generando el campo máximo, el otro generará un campo nulo, al encontrarse en posición perpendicular a los polos del estátor, creándose una situación de cortocircuito en la que la tensión generada en este par de polos es nula y siendo la tensión de salida la inducida en únicamente uno de los pares de polos (1) del alternador.

En la figura 2 se representa con más detalle el mecanismo de funcionamiento para posicionar el imán móvil (5).

Sobre el eje (3) del alternador se encuentra fija una placa (7) de geometría alargada. Sobre uno de los extremos de la placa se encuentra un muelle (9) fijo por uno de sus extremos y cuyo otro extremo se encuentra fijo a un pivote (8) solidario al imán móvil (5). El pivote (8) dispone de un acoplamiento (10) al que está unida una varilla (11) por uno de sus extremos y que le permite el movimiento de rotación de la varilla (10) respecto del pivote (8).

Sobre el otro extremo de la placa (7) se encuentra fija una base (14) que incorpora un soporte (12) de forma cilíndrica que está unido a la base (14) pero con capacidad de rotación alrededor de su eje. El soporte (12) tiene un taladro axial por su extremo libre hasta una altura en la que converge en otro taladro pasante, formando ambos taladros una forma de T. La varilla (11) atraviesa el soporte (12) a lo largo del mencionado taladro pasante, de forma que el movimiento relativo del imán móvil (5) respecto al eje (3) del rotor queda reflejado en el desplazamiento de la varilla a lo largo del taladro pasante. La varilla (11) se fija mediante un tornillo de fijación (13) que se introduce por el taladro axial del soporte (12) y cuya presión sobre la varilla (11) hace que quede inmovilizada.

De esta forma, es posible posicionar el imán móvil (5) en la posición relativa deseada, de forma que la tensión inducida de salida sea la buscada.

El muelle (9) tiene la misión de ajustar la posición del imán móvil (5) del rotor a la posición de mínima de producción eléctrica que se desee. Este desplazamiento lo hace en el sentido que gira el eje (3) porque, de esta manera, cuando el alternador tenga carga o consuma electricidad, el rotor tenderá a ser frenado y el muelle (9) se alargará e irá acercándose de forma automática a la posición de mayor producción eléctrica, es decir, que el alternador funciona regulando la tensión automáticamente a las necesidades de consumo de cada momento.

La presente invención no debe verse limitada a la forma de realización aquí descrita. Otras configuraciones pueden ser realizadas por los expertos en la materia a la vista de la presente descripción. En consecuencia, el ámbito de la invención queda definido por las siguientes reivindicaciones.

Claims (3)

1. REIVINDICACIONES

   1.- Alternador magnético de dos pares de polos cuyo rotor comprende dos imanes (4, 5) permanentes ubicados en un eje (3) alrededor del cual giran, estando dicho alternador caracterizado por que uno de los imanes (4, 5) es un imán fijo

   (4) al eje (3) y el otro imán (4, 5) es un imán móvil (5) que tiene capacidad de movimiento de rotación alrededor del eje (3), inmovilizándose mediante un dispositivo que fija el movimiento del imán móvil (5) respecto del eje (3).
2. 2.- Alternador magnético según la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo de fijación comprende:

   -una placa (7) unida al eje (3), -un pivote (8) unido al imán móvil (5), -un muelle (9) que une el pivote (8) a la placa (7), -un soporte (12) con capacidad de giro axial, unido por uno de sus extremos a una base (14) fija a la placa (7), -una varilla (11) unida, por un extremo, al pivote (8) mediante un acoplamiento (10) que le permite capacidad de

   rotación y, por el otro extremo, al soporte (12), al que atraviesa por un agujero a lo largo del cual tiene capacidad para deslizar, -un tornillo de fijación (13) que se rosca en el soporte (12) por un taladro axial que converge en el agujero por el que pasa la varilla (11),

   donde, al girar la placa (7) respecto del imán móvil (5), se tensa el muelle (9) y desliza la varilla (11) a lo largo del soporte (12), para fijar la posición del imán móvil (5) respecto del eje (3) mediante el apriete del tornillo de fijación (13) sobre la varilla (11), de forma que el imán móvil (5) queda en la posición relativa deseada respecto del imán fijo (4) para generar de esta forma una diferencia de potencial inducido en el estátor que es proporcional a la posición final del imán móvil (5).
3. 3.- Alternador magnético según la reivindicación 1, caracterizado por que la posición relativa del imán móvil (5) en el eje (3) respecto del imán fijo (4) varía entre 0º y 180º, correspondiendo a sendas situaciones en las que se genera un flujo magnético respectivamente entre 100% y 0% de su valor nominal, y generando una tensión inducida cuyo valor varía entre el 100% y el 50% de la nominal, correspondiente a la generada por la suma de ambos pares de polos (1) o por un solo par de polos (1).