ES2202815T3 - Acoplador magnetico ajustable. - Google Patents
Acoplador magnetico ajustable.Info
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Abstract
ACOPLADOR MAGNETICO AJUSTABLE QUE TIENE UN GRUPO DE ROTORES DE IMANES CON IMANES PERMANENTES SEPARADOS POR ENTREHIERROS FABRICADOS CON ELEMENTOS CONDUCTORES NO FERROSOS COMPRENDIDOS EN UN GRUPO DE ROTORES CONDUCTORES. LOS ENTREHIERROS SE AJUSTAN POR MOVIMIENTO AXIAL DE UNO DE LOS GRUPOS EN RELACION CON EL OTRO PARA VARIAR EL DESLIZAMIENTO DEL ACOPLADOR Y EL CONTROL DE LA VELOCIDAD DE CARGA BAJO CONDICIONES DE CARGA CAMBIANTES.
Description
Acoplador magnético ajustable.
La presente invención se refiere a acopladores de
imán permanente del tipo que tiene un rotor de imán montado en un
árbol y separado por un espacio de separación de aire, o
entrehierro, de un rotor de conductor montado en otro árbol,
teniendo el rotor de conductor un elemento conductor de la
electricidad dotado de un respaldo de hierro y situado en posición
opuesta a los imanes presentados por el rotor de imán. Más
particularmente, la invención se refiere al ajuste del espacio de
separación de aire o entrehierro.
Los motores de inducción se emplean, por ejemplo,
para accionar ventiladores, soplantes, bombas y compresores. Se ha
constatado que cuando estos motores se hacen funcionar a toda
velocidad, ofrecen normalmente un exceso de capacidad en
comparación con los requisitos de la carga, y este exceso de
capacidad es compuesto cuando la carga es variable. Se ha
constatado también que si la salida de los motores pudiera
ajustarse para proporcionar únicamente la potencia requerida, se
obtendría una reducción significativa del consumo de energía. En
consecuencia, se han desarrollado dispositivos impulsores de
velocidad variable (VSD - "Variable Speed Drives") con la
forma de dispositivos electrónicos que hacen coincidir la velocidad
del motor con la requerida para una aplicación dada. Un VSD típico
rectifica una tensión y una corriente entrantes en régimen de
corriente alterna (CA) convirtiéndolas en régimen de corriente
continua (CC), e invierte a continuación la corriente continua
pasándola de nuevo a corriente alterna a una tensión y una
frecuencia diferentes. La tensión y la frecuencia de salida vienen
determinadas por las necesidades reales de potencia, y se
establecen automáticamente por medio de un sistema de control o por
la intervención de un operario.
Hasta el presente, los VSD's han sido
generalmente tan caros que no se han utilizado de una forma
extensiva para propósitos de ahorro de energía. Se ha puesto de
manifiesto que los VSD's exigen la disponibilidad de personal de
mantenimiento altamente preparado y acortan la vida del motor.
La presente invención se propone proporcionar una
alternativa mecánica a los VSD's que sea, con creces, más
económica, que mantenga de forma automática la velocidad de la
carga en una velocidad preestablecida independientemente de que
varíen los requerimientos de carga, y que no requiera la
modificación del motor eléctrico o el ajuste de la tensión o de la
frecuencia de entrada. Un objeto adicional consiste en
proporcionar un acoplamiento de imán permanente que funcione en
lugar de los VSD's sin que se produzcan sobrecalentamientos.
En la Patente US 5.477.094, del presente
inventor, se muestra un acoplador magnético en el cual una unidad
de rotores de imán se monta en encabalgamiento bajo dos rotores de
conductor que se unen entre sí de manera que giren como una unidad
de rotores de conductor en un árbol, en tanto que la unidad de
rotores de imán se monta de manera que gire en un segundo árbol.
La unidad de rotores de imán tiene un conjunto de imanes
permanentes dispuestos con sus polos opuestos separados por espacios
de aire, o
entrehierros, de anillos conductores de la electricidad y provistos de un respaldo de hierro, que están montados, cada uno de ellos, en uno respectivo de los rotores de conductor. La rotación de uno de los dos árboles produce la rotación del otro árbol por efecto magnético, sin que exista conexión mecánica directa alguna entre los árboles.
entrehierros, de anillos conductores de la electricidad y provistos de un respaldo de hierro, que están montados, cada uno de ellos, en uno respectivo de los rotores de conductor. La rotación de uno de los dos árboles produce la rotación del otro árbol por efecto magnético, sin que exista conexión mecánica directa alguna entre los árboles.
La Patente previa del mismo inventor describe
también el concepto consistente en disponer dos rotores de imán en
lugar de una única unidad de rotores de imán, teniendo cada rotor
de imán un conjunto respectivo de imanes permanentes separados por
un entrehierro de uno de los elementos conductores de la
electricidad presentados por los rotores de conductor. Los dos
rotores de imán son susceptibles de desplazarse axialmente uno con
respecto al otro y están cargados elásticamente en el sentido de
separación entre sí. Por la presente invención, y de acuerdo con la
reivindicación 1, los rotores de imán están situados positivamente
uno con respecto al otro de modo que varíen sus posiciones axiales
automáticamente a voluntad según se dicte desde una ubicación de
control a distancia, a fin de proporcionar, por el ajuste de un
espacio de separación de aire o entrehierro, un par variable desde
un motor de velocidad constante a una carga de par variable que
opera a una velocidad inferior que se mantiene constante.
En lugar de cargar elásticamente los dos rotores
de imán como se ha explicado en lo anterior, de acuerdo con la
presente invención, las posiciones de los rotores de imán se
controlan desde un mecanismo de control estacionario que está en
comunicación con un mecanismo de ajuste que opera sobre los rotores
de imán con el fin de desplazarlos selectivamente acercándolos
entre sí, a fin de ensanchar los entrehierros, o con el fin de
desplazarlos alejándolos adicionalmente uno de otro, al objeto de
estrechar los entrehierros. El ajuste del entrehierro modifica el
deslizamiento rotacional entre las unidades de rotores de imán y
las unidades de rotores de conductor para una carga de par dado, y,
por tanto, afecta a la velocidad de la carga. Para una carga de par
dado, los entrehierros pueden ajustarse de manera que proporcionen
el par a un diferencial de velocidad de rotación preestablecido
por debajo de la velocidad del motor. Suponiendo que la salida de
par del motor a la velocidad de funcionamiento establecida para el
motor es la adecuada en relación con la carga, se ha encontrado
que, puesto que la salida de potencia del motor se ajusta
automáticamente al requerimiento de potencia de la carga, se produce
un ahorro substancial de energía. Por otra parte, gracias a la
presente invención, el diferencial de velocidad (deslizamiento)
normal entre los rotores de imán y los rotores de conductor no da
lugar a un sobrecalentamiento.
Los medios de ajuste de la presente invención
pueden adoptar, por ejemplo, una forma en la que uno de los
rotores de imán sea desplazado axialmente por un dispositivo tal
como, por ejemplo, un servomotor reversible, y el otro rotor de
imán sea hecho desplazarse, en consecuencia, axialmente en una
cantidad similar, en respuesta a un mecanismo que opera entre los
rotores de imán. Este mecanismo puede incluir un miembro de rotor
central montado en el árbol de salida y que tiene unidades de brazo
basculante montadas en basculamiento y en posición central en el
miembro de rotor central, y montadas en deslizamiento con respecto
a los rotores de imán en los extremos de los brazos basculantes,
de tal forma que los rotores de imán se desplacen en la misma
cantidad y en direcciones axialmente opuestas siempre que uno de
los rotores de imán sea desplazado axialmente. Se prefiere que los
rotores de imán estén montados en deslizamiento sobre pasadores
que sobresalen desde el miembro de rotor central en orientación
paralela con respecto al árbol de salida, si bien los rotores de
imán pueden montarse también de forma deslizante directamente en
el árbol de salida.
La Figura 1 es una vista en sección longitudinal
de una primera realización de la invención que se muestra en una
posición de espacio de aire o entrehierro ancho y que se ha tomado
según se indica por la línea 1-1 de la Figura 5;
La Figura 2 es una vista en perspectiva de la
primera realización desprovista de los rotores de conductor y que
muestra el mecanismo de ajuste del entrehierro en posición
extendida, de tal forma que los rotores de imán se encuentran en una
posición de entrehierro estrecha;
La Figura 3 es una vista en planta
correspondiente a la Figura 2;
La Figura 4 es una vista en planta similar a la
Figura 3, pero en la que el mecanismo de ajuste del entrehierro
está retraído, de tal forma que los rotores de imán se encuentran
en una posición de entrehierro ancho;
La Figura 5 es una vista en sección transversal
tomada según se indica por la línea 4-4 de la
Figura 4;
La Figura 6 es una vista desde un extremo del
rotor de imán del lado izquierdo, según se observa mirando hacia la
derecha en la Figura 1, y en la que se han retirado los
imanes;
La Figura 7 es una vista en perspectiva que
muestra el mecanismo de leva de tambor y la horquilla
asociada;
La Figura 8 es una vista en sección longitudinal
de una segunda realización que se muestra con una posición de
entrehierro ancho; y
La Figura 9 es una vista en perspectiva de uno de
los anillos de ventilador.
Haciendo referencia a los dibujos, los árboles de
entrada y de salida coaxiales 20-21 tienen,
montados en ellos, una unidad de rotores de conductor 22 y un par
de rotores de imán 24-25. La unidad de rotores de
conductor está compuesta por dos rotores de conductor
26-27 separados axialmente y que tienen anillos de
conductor respectivos 28-29 que están situados
enfrentados entre sí y que se han formado a partir de un material
no ferroso y con una elevada conductividad eléctrica, tal como el
cobre. Estos anillos de conductor 28-29 están
montados con la ayuda de elementos tales como tornillos, sobre
anillos de respaldo respectivos 32-33, que son,
preferiblemente, de acero suave o de bajo contenido en carbono. La
unidad de rotores de conductor 22 incluye también un disco de
rotor 34 montado por medio de pernos 35 sobre un cubo o rodete 36 y
separado axialmente del rotor de conductor 28 por un espacio de
separación de ventilación 37. Los anillos de respaldo
32-33 están unidos entre sí y al disco 34 en una
relación de separación axial, por medio de conjuntos de pernos 38,
38' roscados dentro de manguitos separadores 39-39'
situados hacia fuera con respecto de las órbitas de los rotores de
imán
24-25. El rotor de conductor 27 se encuentra separado del árbol de salida 21 por medio de un espacio vacío anular 40. El cubo 36 está montado en el árbol de entrada 20 con la ayuda de un elemento tal como un acoplamiento del tipo de cuña o una unión de chaveta.
24-25. El rotor de conductor 27 se encuentra separado del árbol de salida 21 por medio de un espacio vacío anular 40. El cubo 36 está montado en el árbol de entrada 20 con la ayuda de un elemento tal como un acoplamiento del tipo de cuña o una unión de chaveta.
Cada uno de los rotores de imán
24-25 tiene un disco de montaje no ferroso 24
respaldado por un disco de respaldo de hierro 43, preferiblemente de
acero con bajo contenido en carbono. Los discos de montaje 42
pueden ser de aluminio o de un compuesto no magnético adecuado, y
cada uno de ellos se ha formado con un conjunto de recortes
rectangulares 44 equidistantes, que están dispuestos en un círculo y
que reciben un conjunto respectivo de imanes permanentes 46 que se
asientan contra el respectivo disco de respaldo 43. Los imanes
adyacentes tienen sus polaridades invertidas. Los imanes 46 están
separados de los anillos de conductor 28-29 de la
unidad de rotores de conductor 22 por espacios de separación de
aire, o entrehierros, 48-48'.
Preferiblemente, el disco 34 se ha formado con
orificios de ventilación 47 que contribuyen a la circulación del
aire a través del espacio de separación de ventilación 37 y del
entrehierro 48, a fin de refrigerar el anillo de conductor 29. El
aire de refrigeración para el anillo de conductor 28 es libre de
entrar en el entrehierro 48 desde el espacio vacío 40. Los rotores
de conductor pueden estar provistos también de un anillo de
ventilador 49 montado con la ayuda de tornillos (Figura 9) y que
presenta múltiples elementos de álabe 49a destinados a incrementar
el flujo de aire adyacentemente a los anillos de conductor
27-28 para su refrigeración. Debe comprenderse que
el hecho de proporcionar una ventilación añadida para la
refrigeración del anillo de conductor 28 a través del espacio de
ventilación 37 y/o de los orificios de ventilación 47 o de los
álabes de ventilador 49a puede no ser necesario para todas las
aplicaciones, en cuyo caso el anillo de respaldo 32, que estaría
montado en el disco 34 del anillo de conductor 28, podría montarse
directamente en el disco 34, el cual, en consecuencia, podría
hacer las veces de respaldo de hierro para el anillo de conductor
28, en el lugar del anillo de respaldo 32.
De acuerdo con la presente invención, los rotores
de imán 24-25 están montados de tal manera que
giran al unísono con el árbol de salida 21, y también de tal
manera que puedan ser desplazados axialmente uno con respecto del
otro en sentidos axialmente opuestos para el ajuste de los
entrehierros 48-48'. Con este fin, los rotores de
imán 24-25 se encuentran, preferiblemente, montados
en deslizamiento por medio de cojinetes 50 situados en porciones
de extremo axialmente opuestas de los pasadores de combinación de
soporte y de guía 51. Estos pasadores sobresalen en direcciones
axialmente opuestas desde un quinto rotor 52 que está montado en el
árbol de salida 21, en un punto intermedio entre los anillos de
conductor 28-29. Como disposición alternativa, los
rotores de imán 24-25 podrían montarse de forma
deslizante en el árbol de salida 21, en lugar de en los pasadores
51.
Se han dispuesto medios de
empuje-tracción destinados a desplazar los rotores
de imán 24-25 axialmente al unísono a lo largo del
eje de rotación del árbol de salida estriado o ranurado 21, en
direcciones opuestas, a fin de variar la anchura de los
entrehierros 48-48'. Los medios de
empuje-tracción pueden comprender un primer
mecanismo de empuje-tracción, que se extiende a
través de la abertura 40 y que está destinado a desplazar
axialmente el rotor de imán 25, y un segundo mecanismo de
empuje-tracción, que se extiende entre los rotores
de imán con el fin de desplazar el rotor de imán 24 en respuesta
al desplazamiento del rotor de imán 25 por el primer mecanismo. En
la realización que se ilustra, el segundo mecanismo incluye el
quinto rotor 52 así como los pasadores asociados 51.
El quinto rotor 52 puede tener generalmente una
forma cuadrada en alzado, lo que le proporciona cuatro caras de
borde exterior 52a, cada una de las cuales tiene una orejeta
central 53 que sobresale radialmente de la misma. Estas orejetas 53
están formadas con taladros radiales roscados que se extienden
hacia el árbol 21 desde sus extremos exteriores, a fin de recibir
pernos 54 escalonados o dotados de cabeza, sobre los cuales se
insertan cojinetes 55. Los cojinetes 55 reciben las porciones de
cubo central de las unidades basculantes 56, cada una de las
cuales tiene un par de brazos pivotantes provistos de ranuras de
leva 57 formadas en posición adyacente a sus extremos exteriores.
Cada una de estas ranuras de leva recibe un rodillo seguidor de
leva 58 cuya función es ser guiado dentro de la misma. Cada uno de
los rodillos 58 sobresale hacia fuera desde una varilla de montaje
59, la cual se asegura a un bloque respectivo 60 que sobresale en
dirección al quinto rotor 52 desde el disco de montaje 42 del
rotor de imán respectivo. Los bloques 60 pueden estar montados en
los discos 42 por medio de un par de tornillos de cabeza 60a. Cuando
los rotores de imán se retraen o retiran hasta la distancia axial
máxima desde los rotores de conductor 26-27, tal
como se muestra en la Figura 1, un par respectivo de los bloques 61
se extiende en lados opuestos de cada una de las orejetas 53 del
quinto rotor 52, de tal forma que las unidades basculantes 56
quedarán entonces coplanarias con el quinto rotor 52, tal como se
muestra en las Figuras 4-5. Esta disposición
compacta contribuye a reducir al mínimo la longitud del
acoplador.
Con la disposición descrita de balancín ranurado
y rodillo seguidor, es evidente que, cuando el rotor de imán 25 es
empujado haciendo que se aleje del rotor de conductor 27, con el
fin de incrementar la anchura del entrehierro 48', las unidades
basculantes 56 pivotarán de forma correspondiente en los pernos
centrales 54, de tal manera que sus extremos bascularán en
dirección al quinto rotor 52. Durante este movimiento de
basculamiento, los rodillos 58 son guiados dentro de las ranuras 57
hacia su extremo inferior, y, como consecuencia de ello, el rotor
de imán 24 es arrastrado en dirección al quinto rotor 52,
incrementando con ello la anchura del entrehierro 48 en la misma
medida en que es incrementada la anchura del entrehierro 48' por el
empuje sobre el rotor de imán 25. De la misma forma, cuando se
tira del rotor de imán 25 hacia el rotor de conductor 27 para
estrechar la anchura del entrehierro 48', las unidades basculantes
56 bascularán de forma correspondiente en los pernos 54, de tal
manera que sus extremos se alejarán basculando del quinto rotor
52, provocando con ello que el rotor de imán 25 sea empujado hacia
el rotor de conductor 26 y se estreche el entrehierro 48 en
correspondencia con el estrechamiento del entrehierro 48'.
El empuje y tracción sobre el rotor de imán 25
con el fin de modificar la anchura de los entrehierros
48-48' se lleva a cabo preferiblemente utilizando
una leva de tambor 61 que tiene un elemento de tambor interior 62
al que se superpone un elemento de tambor exterior 63. El elemento
interior 62 está montado, con la ayuda de una unidad de cojinete
64, en el árbol de salida 21, y el elemento exterior 63 tiene una
porción de cuello 63a que está separada por un espacio vacío del
árbol de salida 21 y porta un cojinete de empuje 65 que tiene su
carrera o pista de rodamientos exterior apoyada en el extremo
radial interior del rotor de imán 25. Una tapa de cojinete 66,
fijada por medio de tornillos 67 al disco del rotor de imán 25,
sujeta el cojinete de empuje 65 y un cierre hermético 68 en su
posición. El tambor interior 62 tiene un conjunto de rodillos de
leva 70 que sobresalen radialmente hacia fuera para introducirse
en ranuras de leva curvas 71 dispuestas en el tambor exterior 63.
El giro del tambor exterior 63 se evita por medio de un estribo 72
(Figura 7) que tiene sus brazos 72a unidos de forma pivotante, en
posición adyacente a sus extremos exteriores, por medio de
rodillos que se extienden dentro de orificios 73 existentes en el
tambor exterior, desde varillas 74 montadas en los brazos de
estribo. El estribo 72 está provisto de patas de fondo 72b que se
han formado con orificios sobredimensionados 75 que reciben
rodillos de leva 76 montados en varillas que sobresalen hacia
fuera desde un bloque de montaje estático 77.
Un brazo de accionamiento 78 sobresale hacia
fuera desde el tambor interior 62 y se hace girar de cualquier
forma adecuada para controlar los entrehierros 48, 48'. El giro
del tambor interior 62 por la acción del dispositivo de
accionamiento en una dirección provoca el movimiento limitado del
tambor exterior 63 en respuesta al movimiento de los rodillos de
leva 70 dentro de las ranuras de leva 71, a las cuales se les ha
conferido un contorno adecuado para proporcionar este resultado.
Los orificios 75 situados en las patas de estribo 72b están
sobredimensionados con respecto a los rodillos 76 de forma
suficiente como para permitir el movimiento limitado requerido para
el tambor exterior 63 conforme el estribo 72 bascula en respuesta
a dicho movimiento.
El movimiento limitado del tambor exterior 63
actúa a través del cojinete de empuje 65 para empujar o tirar de
forma correspondiente del rotor de imán 25. Como se ha descrito
anteriormente, esto da lugar a un movimiento limitado igual del
otro rotor de imán 25 en el sentido opuesto, gracias al
funcionamiento de respuesta de las unidades de brazo de balancín
57 y de los rodillos seguidores 59. De esta forma, el movimiento
selectivo del brazo de accionamiento 78 da lugar a la variación de
los entrehierros 48, 48', y, en consecuencia, produce la variación
de la velocidad de salida del acoplador magnético. El brazo de
accionamiento 78 puede, por ejemplo, unirse por medio de una junta o
unión 78a a un dispositivo de posicionamiento de rotación
eléctrico y estacionario que es controlado por medio de un
controlador de proceso. Si, por ejemplo, la carga es una bomba
cuyo flujo de salida se ha de controlar, un dispositivo de medición
dispuesto en la corriente de salida suministra los datos de
entrada al controlador de proceso, el cual envía entonces una
señal al dispositivo de posicionamiento de rotación para que se
produzca el movimiento rotativo requerido del brazo de
accionamiento 78, a fin de ajustar adecuadamente la velocidad de
salida del acoplador magnético.
Preferiblemente, el árbol de salida 21, en lugar
de ser el árbol de entrada real de la carga, constituye un tramo o
sección de árbol añadida, tal como se muestra en la Figura 1. Esta
sección añadida 21 está unida por una porción de extremo en forma
de cuello o estrechada 21a al quinto rotor 52, a través de una
placa de extremo redonda 80 que cubre la cara de extremo interior
de la sección añadida 21 y una porción de cubo 52a del quinto
rotor 52. Unos conjuntos de pernos 82, 83 unen la placa de extremo
80 al árbol 21 y al cubo 52a del quinto rotor.
El árbol 21 se extiende desde la porción en
cuello o estrechada 21a hasta una porción cilíndrica intermedia
que recibe el cojinete 64, y, a continuación, se le ha dotado de
un hombro o escalón anular 21c contra el cual se asienta el extremo
exterior de la carrera o pista de rodamientos interna del cojinete
64. Limitada por el hombro 21c, el árbol de salida 21 tiene una
porción de terminal cilíndrico exterior 21d que recibe un cierre
hermético de cojinete 84 y un componente de cubo 86a del acoplador
86. El acoplador tiene un componente de cubo adaptador
complementario 86b que está provisto de un estrechamiento o cuello
86c dimensionado para recibir el árbol real de salida 21' de la
carga. Una unidad 87 de apriete del tipo de cuña está montada
enfundada en el cuello de acoplador 86c con el fin de ajustar por
presión el acoplador 86 en el árbol 21' en respuesta al apriete de
los tornillos 89. Los componentes de cubo 86a, 86b del acoplador 86
se aseguran entre sí por medio de pernos 88, y el acoplador se fija
a la sección de árbol 21 por medio de una placa de extremo anular
90, fijada a su vez, por medio de conjuntos 91, 92 de pernos, a la
cara de extremo exterior de la sección de árbol y al componente de
cubo 86a. Es posible utilizar también una unidad de apriete 87 en
combinación con el cubo 36, a fin de asegurar éste al árbol
20.
La disposición descrita, que incorpora la sección
de árbol 21 y el acoplador 86, hace posible instalar o retirar
fácilmente el acoplamiento magnético de la presente invención sin
mover la carga y su árbol de entrada asociado 21, ni el dispositivo
de accionamiento primario y su árbol 20.
En algunas aplicaciones de la invención se
presenta la necesidad de proporcionar la transmisión del par
requerido desde el árbol de entrada 20 al árbol de salida 21
utilizando rotores que tienen un diámetro más pequeño que el que es
posible utilizar con pares únicos de rotores de imán y de rotores
de conductor. Como se muestra en la Figura 8, esta necesidad puede
ser satisfecha proporcionando un segundo par de rotores de imán en
el árbol de salida, prolongando la unidad de rotores de conductor de
manera que presente un par adicional de rotores de conductor, y
uniendo uno de los rotores de imán de uno de los pares con el
rotor de imán correspondiente del otro par de rotores de imán por
medio de una barra de empuje-tracción que pasa
libremente a través del quinto rotor y del rotor de conductor, los
cuales están situados entre los dos rotores de imán acoplados entre
sí por la barra.
En la realización de la Figura 8, se han asignado
los mismos números de referencia a las partes correspondientes a
las de la primera realización descrita. La sección de árbol 21 ha
sido prolongada y se ha designado con la referencia numérica 121.
Los dos pares de rotores de imán se han indicado por
124-125 y
224-225, y los quintos rotores correspondientes se han designado por 152 y 252. Separados por entrehierros de los rotores de imán 124 y 125 se han dispuesto rotores de conductor 126-127 y, separados por entrehierros de los rotores de imán 224 y 225 se han dispuesto rotores de conductor 226-227. Los rotores de conductor 126 y 227 tienen en común un anillo 232 de acero de poco contenido en carbono que hace las veces de respaldo para el elemento de anillo de conductor 128 del rotor de conductor 126, y también para el elemento de anillo de conductor 229 del rotor de conductor 227. Los anillos de conductor 129 y 228 se encuentran respaldados, respectivamente, por anillos de hierro 133 y 134. Éste último está unido a un cubo 136, que está montado en el árbol 20. Los cuatro rotores de conductor se mantienen alineados adecuadamente por medio de un grupo de pernos 138 que pasan a través de separadores tubulares 139-139'.
224-225, y los quintos rotores correspondientes se han designado por 152 y 252. Separados por entrehierros de los rotores de imán 124 y 125 se han dispuesto rotores de conductor 126-127 y, separados por entrehierros de los rotores de imán 224 y 225 se han dispuesto rotores de conductor 226-227. Los rotores de conductor 126 y 227 tienen en común un anillo 232 de acero de poco contenido en carbono que hace las veces de respaldo para el elemento de anillo de conductor 128 del rotor de conductor 126, y también para el elemento de anillo de conductor 229 del rotor de conductor 227. Los anillos de conductor 129 y 228 se encuentran respaldados, respectivamente, por anillos de hierro 133 y 134. Éste último está unido a un cubo 136, que está montado en el árbol 20. Los cuatro rotores de conductor se mantienen alineados adecuadamente por medio de un grupo de pernos 138 que pasan a través de separadores tubulares 139-139'.
Dos quintos rotores 152 y 252 se encuentran fijos
en el árbol 121 de modo que quedan en un punto intermedio entre
los elementos de conductor 129, 132 y 228, 229. Presentan la misma
configuración general que el quinto rotor 52, y cada uno de ellos
dispone de un conjunto de cuatro barras de guía 51 que soportan los
respectivos pares de rotores de imán 124-125 y
224-225. Además, la quinta rueda 152 tiene cuatro
aberturas de separación 153 que están separadas en un punto
intermedio entre sus barras de guía 51, para el libre paso de unas
barras de empuje-tracción 300. Estas barras pasan
también libremente a través de aberturas 153' existentes en el
rotor de imán 124. En su extremo interior, las barras de
empuje-tracción se introducen a rosca en el rotor de
imán 225, y en su extremo exterior, pasan a través del rotor de
imán 125 y se sujetan en relación fija con respecto a éste por
medio de un par de anillos de ajuste por salto elástico 301.
Se apreciará de forma evidente que el movimiento
limitado del rotor de imán 125 se verá duplicado por el rotor de
imán 225 por la acción de las barras de
empuje-tracción 300. Este movimiento limitado se
duplica en el sentido inverso por los rotores de imán 124 y 224,
gracias a la acción de las unidades basculantes 56 y de las partes
asociadas, tal como se ha descrito previamente. Si bien esto no se
prefiere, los rotores de imán 124 y 224 pueden acoplarse entre sí
por medio de barras de empuje-tracción, en lugar de
acoplarse entre sí los rotores de imán 125 y 225.
Claims (15)
1. Un acoplador magnético ajustable que
comprende:
un primer y un segundo árboles rotativos (20/21),
que tienen un eje de rotación;
un grupo de dos rotores de imán (24/25) separados
axialmente, cada uno de los cuales contiene un conjunto respectivo
de imanes (46);
un grupo de dos rotores de conductor (26/27)
separados axialmente, cada uno de los cuales tiene un anillo
(28/29) de conductor de la electricidad y de material no ferroso,
separado por un espacio de aire o entrehierro (48/48') de uno
respectivo de dichos conjuntos de imanes (46); caracterizado
porque
la distancia entre los rotores de un primero de
dichos grupos está fija, y dicho grupo está montado en dicho
primer árbol (20) de tal manera que gire al unísono con el
mismo;
los rotores del segundo de dichos grupos están
dispuestos concéntricamente con dicho segundo árbol (21), de modo
que sean susceptibles de desplazarse axialmente uno con respecto
al otro a lo largo de dicho segundo árbol (21) y de girar
conjuntamente al unísono con el mismo; y
existen medios de empuje-tracción
(56/61) destinados a desplazar axialmente un primer rotor de dicho
segundo grupo de rotores en una distancia seleccionada y en un
sentido axial seleccionado, y a desplazar axialmente el segundo
rotor de dicho segundo grupo de rotores en una magnitud igual a
dicha distancia seleccionada, pero en un sentido axial que es
opuesto a dicho sentido axial seleccionado, por lo que dichos
entrehierros (48, 48') son modificados en la misma magnitud.
2. Un acoplador de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque se ha fijado un quinto rotor (52) a
dicho segundo árbol (21), en una posición situada entre los
rotores de dicho segundo grupo de rotores, y en el cual parte de
dichos medios de empuje-tracción (56) consisten en
un mecanismo portado por dicho quinto rotor (52).
3. Un acoplador de acuerdo con la reivindicación
2, caracterizado porque dicho mecanismo (56) incluye una
unidad basculante que está montada centralmente en basculamiento
en dicho quinto rotor (52) y tiene sus extremos opuestos acoplados
de forma deslizante a los dos rotores de dicho segundo grupo de
rotores.
4. Un acoplador de acuerdo con la reivindicación
1 ó la reivindicación 2, caracterizado porque dicho segundo
grupo de rotores está montado de forma deslizante en dicho quinto
rotor (52).
5. Un acoplador magnético ajustable de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4,
caracterizado porque los rotores de dicho uno de dichos
grupos son rotores de conductor (26/27), cada uno de los cuales
tiene su anillo conductor de la electricidad (28/29) acoplado por
medio de un respectivo miembro de respaldo (49) de material
ferroso; y en el cual los rotores de dicho segundo de dichos grupos
son rotores de imán (24/25), cada uno de los cuales tiene los
imanes adyacentes (46) de su conjunto de imanes permanentes
dispuestos con los polos invertidos, estando cada uno de dichos
conjuntos montado en un disco portador respectivo (42) que incluye
un respectivo miembro de respaldo (83) de material ferroso,
acoplado por los imanes (46) de dicho conjunto.
6. Un acoplador magnético ajustable de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5,
caracterizado porque dichos medios de
empuje-tracción (56/61) incluyen un primer
mecanismo (61) destinado a desplazar selectivamente un primer rotor
de dicho segundo grupo axialmente en una distancia seleccionada y
en un sentido seleccionado, e incluyen un segundo mecanismo (56),
situado entre los rotores de dicho segundo grupo y destinado a
desplazar el segundo rotor de dicho segundo grupo axialmente en
dicha distancia seleccionada y en un sentido opuesto a dicho sentido
seleccionado, en respuesta al desplazamiento de dicho primer rotor
de dicho segundo grupo por dicho primer mecanismo.
7. Un acoplador magnético ajustable de acuerdo
con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho segundo
mecanismo incluye un quinto rotor (52), montado en dicho árbol
entre los rotores de dicho segundo grupo, e incluye unidades
basculantes (56), cada una de las cuales está montada centralmente
de forma pivotante en dicho quinto rotor (52) y se acopla en
deslizamiento a los extremos opuestos adyacentes de los rotores de
dicho segundo grupo, por lo que el desplazamiento axial de dicho
primer rotor de dicho segundo grupo se transfiere, en el sentido
opuesto y en la misma magnitud, a dicho segundo rotor de dicho
segundo grupo.
8. Un acoplador ajustable de acuerdo con la
reivindicación 7, caracterizado porque el montaje a
pivotamiento de cada unidad basculante (56) en dicho quinto rotor
(52) se realiza en un eje de pivotamiento respectivo que se extiende
radialmente desde el eje de rotación de dicho segundo árbol (21),
de tal manera que cada unidad basculante se acopla a dichas
unidades de rotor de dicho segundo grupo en posiciones respectivas
que equidistan del eje de rotación de dicho segundo árbol (21).
9. Un acoplador magnético ajustable de acuerdo
con la reivindicación 7 o la reivindicación 8,
caracterizado porque cada unidad basculante (56) tiene
ranuras longitudinales (57) adyacentes a sus extremos, y los
rotores de dicho segundo grupo tienen respectivos rodillos (58)
que están guiados dentro de dichas ranuras (57).
10. Un acoplador magnético ajustable de acuerdo
con las reivindicaciones 7, 8 ó 9, caracterizado porque
dichas unidades (58) tienen, cada una de ellas, una posición
retraída que es coplanaria con dicho quinto rotor (52) cuando dichos
entrehierros (48/48') están extendidos al máximo, y tienen
posiciones extendidas para las cuales dichos entrehierros (48/48')
son más pequeños.
11. Un acoplador magnético ajustable de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10,
caracterizado porque uno de dichos rotores de dicho primer
árbol (20) está separado radialmente por una abertura anular (40)
de dicho segundo árbol (21), y dicho mecanismo de
empuje-tracción (61) se extiende a través de dicha
abertura (40) hacia dicho primero de los rotores restantes.
12. Un acoplador magnético ajustable de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11,
caracterizado porque se ha asociado operativamente un
mecanismo de control (78) a dicho mecanismo de
empuje-tracción (61), a fin de hacer funcionar
éste último desde una posición estacionaria.
13. Un acoplador magnético ajustable de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1-12,
caracterizado porque dicho mecanismo de empuje- tracción (61)
comprende un primer miembro (63), montado de manera que se desplace
sólo axialmente, y un segundo miembro (62), sujeto contra
movimiento axial e interconectado con dicho primer miembro (63) de
tal forma que lo desplace axialmente en respuesta al giro de dicho
segundo miembro (62), siendo dicho segundo árbol (21) libre de girar
independientemente de dicho mecanismo de
empuje-tracción (61).
14. Un acoplador magnético ajustable de acuerdo
con la reivindicación 13, caracterizado porque la
interconexión entre dichos primer y segundo miembros (62/63)
comprende una ranura de leva (71) dispuesta en uno de dichos
miembros y un rodillo de leva complementario (70) que corre dentro
de dicha ranura (71) y que está montado en el otro de dichos
miembros.
15. Un acoplador magnético ajustable de acuerdo
con la reivindicación 13 o la reivindicación 14,
caracterizado porque dicho segundo miembro (62) tiene un
brazo de palanca (78) que sobresale del mismo, y existe un elemento
de accionamiento que está conectado a dicho brazo de palanca (78)
con el fin de hacerlo bascular selectivamente dentro de un arco
para hacer girar selectivamente dicho segundo miembro (62), a fin
de desplazar axialmente de forma correspondiente dicho primer
miembro (63) y ajustar de esta forma la anchura de dichos
entrehierros (48/48').
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