ES1327448U - Actuador magnético de desplazamiento controlado para generación eléctrica - Google Patents

Abstract

Actuador magnético de desplazamiento controlado para generación eléctrica, consistente en una máquina que transforma la acción mutua entre imanes permanentes en un movimiento rotacional, caracterizado por constar de una estructura portante, de un grupo deslizante, de un disco giratorio, de una pieza abatible de excitación, de un empujador y de un generador eléctrico, siendo la estructura portante una base soporte (1) en la que descansan dos columnas (2), con cartelas (2.1), unidas por arriba y por abajo mediante sendas guías (3), sobre las cuales se desplaza horizontalmente un grupo deslizante (4) que se compone de un módulo de arranque (4.3), con un arco abatible (4.4), soportado por un pivote (4.6) y de un módulo de freno (4.1) equipado con un arco ferromagnético (4.2), estando unidos ambos módulos por dos espárragos de unión (4.5), instalándose entre dichos módulos un disco giratorio (5), con aspas (5.1), que rota sobre el eje (5.2) sobre el que se monta un generador (9), con rotor (10) y estator (11), estando dotados tanto el disco giratorio (5) como el arco abatible (4.4), de una serie de imanes permanentes (6), equidistantes, repartidos de manera uniforme los del disco giratorio (5), con uno de sus polos próximo al borde externo de dicho disco quedando el otro polo más próximo al eje de giro y repartidos, también de manera uniforme, los del arco abatible (4.4) que, al estar inclinados, ocupan prácticamente toda la anchura de dicho arco.

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Actuador magnético de desplazamiento controlado para generación eléctrica

[0003] Objeto técnico de la invención

[0004] La presente invención se refiere a un actuador magnético que transforma la acción mutua entre imanes permanentes en un movimiento rotacional. Se enmarca en los sistemas de accionamiento aplicados a generadores eléctricos, en los que se aprovechan las propiedades de los campos magnéticos y la interacción con elementos ferromagnéticos para proporcionar un movimiento útil.

[0005] Sector de la técnica al que se refiere la invención

[0006] La invención que se presenta afecta a la sección de electricidad de la clasificación internacional de patentes (CIP), capítulo de producción; conversión o distribución de la energía eléctrica incidiendo, desde el punto de vista industrial, en la fabricación de motores y generadores que aprovechan energías magnéticas y electromagnéticas.

[0007] Antecedentes de la invención

[0008] En el campo de la fabricación de motores y generadores eléctricos, existe un sinnúmero de invenciones dado que, tanto los primeros como los segundos, tienen aplicaciones en la mayoría de las grandes empresas, en los medios de transporte y también en infinidad de artículos que se utilizan en la vida diaria.

[0009] Tanto los motores como los generadores eléctricos disponen de un elemento giratorio conocido como rotor y otro fijo, conocido como estator. Su funcionamiento se basa en la interacción entre corrientes que circulan por una serie de espiras y los campos magnéticos generados por imanes permanentes o por electroimanes. El resultado es que, en los motores, las corrientes que circulan por los bobinados del estator hacen girar al rotor, convirtiendo la energía eléctrica en energía mecánica. De igual manera, si se hace girar al rotor, aplicando fuerzas provenientes de un motor de combustión o de una corriente de agua o de una corriente de aire o cualquier otra, el resultado es que, en el estator, se genera una energía eléctrica.

[0010] Sería interminable describir los diferentes modelos de motores y generadores que han sido registrados en las oficinas de patentes pues no solo se pueden aplicar varias soluciones en la constitución del rotor y del estator, sino que también se pueden hacer intervenir corrientes continuas o alternas monofásicas o trifásicas. Por supuesto también existe una gran profusión de tamaños, desde los aparatos generadores existentes en centrales hidroeléctricas hasta los motores diminutos que se montan en las máquinas fotográficas, aunque el principio de funcionamiento es siempre el mismo o muy parecido pues se basa en las mismas leyes la física. El inventor propone una solución, en la que intervienen elementos electromagnéticos, imanes permanentes y conjuntos mecánicos deslizantes resultando un actuador giratorio aplicable a la producción de energía eléctrica, si se conecta a un generador, tratándose de una solución mixta de carácter novedoso en el actual estado de la técnica.

[0011] Descripción sumaria de la invención

[0012] La presente invención se refiere a un nuevo modelo de actuador que aprovecha la interacción entre imanes permanentes estando montado en una estructura con elementos deslizantes sobre carriles guía, con o sin rodamientos o cualquier otro sistema que minimice los rozamientos durante el deslizamiento.

[0014] Sus elementos más importantes son los siguientes:

[0016] - Una estructura portante

[0017] - Un grupo deslizante

[0018] - Un disco giratorio

[0019] - Una pieza abatible de excitación

[0020] - Un empujador

[0021] - Un generador

[0023] La estructura portante tiene dos columnas, apoyadas en la base soporte, unidas por un carril guía superior y otro inferior, estando las columnas reforzadas con cartelas.

[0025] El grupo deslizante consta de dos módulos enfrentados, uno de las cuales, el del lado izquierdo, está diseñado para poder acoplarse, en el proceso de puesta en marcha, con la pieza abatible de excitación. El módulo del lado derecho es una pieza con una zona de material ferromagnético que guarda cierta simetría a espejo con la del lado izquierdo. Ambos módulos son solidarios al estar unidos por arriba y por abajo con unas barras rigidizadoras. Están diseñados para poder deslizarse horizontalmente por las guías que unen las columnas.

[0027] El disco giratorio tiene su eje montado sobre apoyos unidos a la base portante estando equipado con una serie de imanes permanentes orientados en la misma posición y uniformemente repartidos cerca del perímetro exterior del disco.

[0029] La pieza abatible de excitación tiene forma semicircular y está equipada también con una serie de imanes permanentes repartidos de manera uniforme sobre ella.

[0031] Por último, el empujador es un elemento que sirve para movilizar, en su momento, al grupo deslizante. En principio se piensa en utilizar un solenoide, pero no se descarta cualquier otra que provoque dicha movilidad.

[0033] El resultado final es que el dispositivo, una vez en orden de marcha, ocasiona la rotación permanente del disco giratorio, sobre cuyo eje se puede acoplar el rotor de una dinamo, de un alternador o sencillamente, las aspas de un ventilador o elemento similar.

[0035] Los dibujos que se incluyen a continuación, como parte inseparable de este documento, facilitan la comprensión de la invención mostrando los detalles más significativos de la misma.

[0037] Dibujos

[0039] Se han incluido ocho figuras que se consideran suficientes para que se pueda comprender su funcionamiento y las ventajas que de ello se derivan.

[0041] Figura 1

[0043] En esta figura se representa el actuador, en una vista lateral de conjunto. El grupo deslizan está haciendo tope en el lado izquierdo. Se han señalado los siguientes elementos:

[0045] 1.- Base soporte

[0046] 2.- Columna

[0047] 2.1.- Cartela

[0048] 3.- Guía

[0049] 4.- Grupo deslizante

[0050] 4.1.- Módulo de freno

[0051] 4.2.- Arco ferromagnético

[0052] 4.3.- Módulo de arranque

[0053] 4.4.- Arco abatible

[0054] 4.5.- Espárrago de unión

[0055] 4.6.- Pivote

[0056] 5.- Disco giratorio

[0057] 5.1.- Aspa

[0058] 5.2.- Eje

[0059] 6.- Imán

[0060] 7.- Tope

[0061] 8.- Empujador

[0062] 8.1.- Solenoide

[0063] 8.2.- Barra férrica

[0065] Figura 2

[0067] En esta figura se representa el actuador con el grupo deslizante haciendo tope en el lado derecho. Se indican los ángulos de posicionamiento de los imanes.

[0069] 6.1.- Ángulo "α"

[0070] 6.2.- Ángulo "β"

[0072] Figura 3

[0074] Se muestra la misma vista de la figura 2 haciendo notar que, en esta posición del dispositivo, el rotor está girando.

[0076] Figura 4

[0078] Muestra la vista parcial (m-m) para ver el detalle del asiento del pivote sobre la base soporte.

[0079] Figura 5

[0081] Esta figura representa una vista de perfil del actuador de la invención para mostrar que en el eje se ha montado un generador.

[0083] 9.- Generador

[0084] 10.- Rotor

[0085] 11.- Estator

[0087] Figuras 6, 7 y 8

[0089] Estas figuras nos muestran varias soluciones para el guiado del grupo deslizante.

[0091] Descripción detallada de un modo de realización preferida

[0093] Actuador magnético, de desplazamiento controlado, para generación eléctrica (Figs.1 a 8), que transforma la acción mutua entre imanes permanentes en un movimiento rotacional aplicable a generadores eléctricos que, en un modo de realización preferido por su inventor, consta de una estructura portante, de un grupo deslizante, de un disco giratorio, de una pieza abatible de excitación y de un empujador, que se complementan con el generador eléctrico final.

[0095] El conjunto del dispositivo está instalado sobre una base soporte (1) (Fig.1), donde se apoyan dos columnas (2), con sus cartelas (2.1), unidas por guías (3), superior e inferior, por donde se mueve en sentido horizontal un grupo deslizante (4), en el que se distinguen un módulo de freno (4.1), dotado de un arco ferromagnético (4.2), un módulo de arranque (4.3), con una forma diseñada para permitir un acoplamiento ajustado del arco abatible (4.4), formando ambos módulos un bloque solidario gracias a la existencia de los espárragos de unión (4.5).

[0097] En la base soporte (1), está anclado el pivote (4.6) según el detalle que se muestra en la (Fig.4), en cuyo extremo superior existe un punto de giro que sirve para el movimiento del arco abatible (4.4).

[0099] Los movimientos máximos, a derecha e izquierda, del grupo deslizante (4) están limitados por los topes (7), solidarios con las guías (3).

[0101] En el lado izquierdo del dispositivo, existe un elemento, que hemos denominado empujador (8), cuya función es realizar el desplazamiento del grupo deslizante (4). Aunque esta función se puede efectuar de varias formas, lo representado en la (Fig. 1) responde al conjunto de un solenoide (8.1) y una barra férrica (8.2).

[0103] En la parte central del grupo deslizante (4), está situado el disco giratorio (5), que rota sobre el eje (5.2) y está equipado de un aspa (5.1) que, como aplicación primera del dispositivo, hace las veces de un ventilador, siendo la aplicación principal, la de actuar como generador eléctrico (9) con su rotor (10) y estator (11), una vez que estos se han montado sobre el eje (5.2), tal como se representa en la (Fig.5).

[0105] Tanto el disco giratorio (5) como el arco abatible (4.4), están equipados con una serie de imanes permanentes (6), que se encuentran equidistantes y uniformemente distribuidos en sentido circular con una orientación concreta determinada por el proyecto del inventor que más adelante se detalla. Estos imanes son todos iguales, preferiblemente de neodimio, en forma prismática de base circular o cuadrada.

[0107] En la (Fig.1), donde el grupo deslizante (4) está posicionado en el lado izquierdo, en contacto con los correspondientes topes (7), el arco abatible (4.4) está caído, apoyado en el módulo de arranque (4.3). A medida que el grupo deslizante (4) se va desplazando hacia la derecha, el arco abatible sufre el empuje y se va levantando hasta que llega a la posición final, limitada por los topes (7) de ese lado, según queda representado en la (Fig.2).

[0109] En esa posición final, puede observarse que el arco abatible (4.4) ha quedado acoplado, perfectamente ajustado en el módulo de arranque (4.3) y a muy poca distancia del disco giratorio (5), con un espacio entre ambos elementos, que corresponde a lo que se denomina entrehierro en los motores eléctricos. Al estar dotados dichos elementos de sus correspondientes imanes (6), puede pensarse que la atracción mutua entre ellos, bloquea el movimiento del disco giratorio (5); sin embargo, lo que ocurre es que, a medida que el arco abatible (4.4) se va levantando, se produce un primer efecto de repulsión entre el imán (6) inferior del arco abatible (4.4) y los más próximos del disco giratorio (5), que es suficiente para que este se ponga en movimiento superando, por inercia, el correspondiente efecto de atracción que también se produce entre los polos de distinto signo de los imanes (6), de arco abatible (4.4) y disco (5), que van pasando en proximidad.

[0110] El resultado es que, a medida que se levanta el arco abatible (4.4), se va afianzando la rotación del disco giratorio (5), por repulsión continuada entre polos próximos, hasta que se llega a una fase final muy estable, representada en la (Fig.3), en la que se alcanza una velocidad de giro constante y permanente. El mantenimiento de esta posición de marcha uniforme, en la que el grupo deslizante (4) debe estar en el lado derecho, se consigue gracias a la acción del empujador (8) que, en este modo de realización, se ejecuta mediante la acción electromagnética entre el solenoide (8.1) y la barra férrica (8.2).

[0112] En cuanto cesa esa acción electromagnética, el grupo deslizante tiende a recuperar su posición inicial, en el lado izquierdo, donde se produce la parada del disco giratorio (5) como consecuencia del efecto de atracción entre los imanes (6) del disco giratorio (5) y el arco ferromagnético (4.2) existente en el módulo de freno (4.1). Aunque no queda reflejado en los dibujos, se puede favorecer el efecto de retirada del grupo deslizante (4), hacia el lado izquierdo, mediante la instalación de un resorte.

[0114] En otro modo de realización se consigue el movimiento del grupo deslizante mediante un pequeño motor con piñón y cremallera teniendo en cuenta que el arranque del disco giratorio (5) requiere una velocidad de aproximación determinada que es bastante crítica.

[0116] El movimiento del grupo deslizante (4) a lo largo de las guías (3), requiere poca potencia pues se aplican soluciones de mínimo rozamiento, tal como se ha representado en las (Fig.5, 6 y 7). Sobre ello, no se profundiza pues se trata de soluciones sobradamente conocidas en el actual estado de la técnica.

[0118] El disco giratorio (5) y el arco abatible (4.4), equipados con los imanes permanentes (6), constituyen la parte más importante de la invención que se caracteriza por tener la orientación de los imanes (6) del disco giratorio (5) formando un ángulo "α" (6.1) de 70 grados sexagesimales con el diámetro correspondiente, según se indica en la (Fig.2). En cuanto a los imanes (6) del arco abatible (4.4) forman un ángulo "β" (6.2) de 40 grados con su correspondiente diámetro. En esas condiciones, hay momentos repetitivos, durante la rotación del disco giratorio, en que uno de los imanes de este disco y otro del arco, quedan en alineación, lo cual genera buena repulsión entre polos del mismo signo, asegurando la rotación.

[0120] Al ser un dispositivo que se mueve permanentemente sin aportación aparente de energía, se puede pensar que se trata del tan buscado movimiento continuo. No obstante, ya se sabe que esto iría contra las leyes elementales de la física siendo la explicación el hecho de que se registra la aportación de una energía oculta, gratuita y de larga vida útil, que es la que proporcionan los imanes permanentes.

[0122] En esta invención se pueden utilizar imanes de gran potencia para conseguir gran potencia de salida en el eje (5.2). Sin embargo, el dispositivo, sea cual sea la potencia de los imanes (6), es una maquina rotativa de velocidad constante.

[0124] No se considera necesario hacer más extenso el contenido de esta descripción para que un experto en la materia pueda comprender el alcance y las ventajas derivadas de la invención, así como desarrollar y llevar a la práctica el objeto de la misma. Sin embargo, debe entenderse que la invención ha sido descrita según realizaciones preferidas de la misma pudiendo ser susceptible de modificaciones sin que ello repercuta o suponga alteración alguna del fundamento de dicha invención. Es decir, los términos en que ha quedado expuesta esta descripción preferida de la invención, deberán ser tomados siempre con carácter amplio y no limitativo.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES

1. Actuador magnético de desplazamiento controlado para generación eléctrica, consistente en una máquina que transforma la acción mutua entre imanes permanentes en un movimiento rotacional,caracterizadopor constar de una estructura portante, de un grupo deslizante, de un disco giratorio, de una pieza abatible de excitación, de un empujador y de un generador eléctrico, siendo la estructura portante una base soporte (1) en la que descansan dos columnas (2), con cartelas (2.1), unidas por arriba y por abajo mediante sendas guías (3), sobre las cuales se desplaza horizontalmente un grupo deslizante (4) que se compone de un módulo de arranque (4.3), con un arco abatible (4.4), soportado por un pivote (4.6) y de un módulo de freno (4.1) equipado con un arco ferromagnético (4.2), estando unidos ambos módulos por dos espárragos de unión (4.5), instalándose entre dichos módulos un disco giratorio (5), con aspas (5.1), que rota sobre el eje (5.2) sobre el que se monta un generador (9), con rotor (10) y estator (11), estando dotados tanto el disco giratorio (5) como el arco abatible (4.4), de una serie de imanes permanentes (6), equidistantes, repartidos de manera uniforme los del disco giratorio (5), con uno de sus polos próximo al borde externo de dicho disco quedando el otro polo más próximo al eje de giro y repartidos, también de manera uniforme, los del arco abatible (4.4) que, al estar inclinados, ocupan prácticamente toda la anchura de dicho arco.

2. Actuador magnético de desplazamiento controlado para generación eléctrica, según la reivindicación primera,caracterizadopor ser de neodimio los imanes (6) permanentes.

3. Actuador magnético de desplazamiento controlado para generación eléctrica, según las reivindicaciones primera y segunda,caracterizadopor tener los imanes (6) una forma prismática de base circular.

4. Actuador magnético de desplazamiento controlado para generación eléctrica, según las reivindicaciones primera y segunda,caracterizadopor tener los imanes (6) una forma prismática de base cuadrada.

5. Actuador magnético de desplazamiento controlado para generación eléctrica, según la reivindicación primera,caracterizadoporque el ángulo a (6.1) que forma el eje longitudinal de cada imán (6) del disco giratorio (5), con la línea correspondiente al diámetro del disco que pasa por la mitad de su longitud es de 70 grados.

6. Actuador magnético de desplazamiento controlado para generación eléctrica, según la reivindicación primera,caracterizadoporque el ángulo B (6.2) que forma el eje longitudinal de cada imán (6) del arco abatible (4.4), en posición de trabajo, con la línea correspondiente al diámetro del disco, que pasa por la mitad de su longitud es de 40 grados.

7. Actuador magnético de desplazamiento controlado para generación eléctrica, según la reivindicación primera,caracterizadopor ser el empujador un solenoide.

8. Actuador magnético de desplazamiento controlado para generación eléctrica, según la reivindicación primera,caracterizadopor ser el empujador un motor con mecanismo piñón y cremallera.

9. Actuador magnético de desplazamiento controlado para generación eléctrica, según la reivindicación primera,caracterizadopor tener como generador un alternador.

10. Actuador magnético de desplazamiento controlado para generación eléctrica, según la reivindicación primera,caracterizadopor tener como generador una dinamo.