ES2229645T3 - Motor electromagnetico y dispositivo de control activo de las vibraciones que comprende al menos tal motor. - Google Patents
Motor electromagnetico y dispositivo de control activo de las vibraciones que comprende al menos tal motor.Info
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Abstract
La presente invención se refiere a un motor electromagnético, en particular a un motor lineal y a un dispositivo de control activo de vibraciones, que conlleva al menos un motor como este.El mencionado motor consta de una pluralidad de accionadores, de los cuales al menos dos (21.1, 21.2) están dispuestos lado con lado y ejercen alternativamente fuerzas siguiendo sentidos opuestos.
Description
Motor electromagnético y dispositivo de control
activo de las vibraciones que comprende al menos tal motor.
La presente invención se refiere principalmente a
un motor electromagnético, particularmente a un motor lineal y a un
dispositivo de control activo de vibraciones que comprende al menos
tal motor.
Un motor lineal se puede realizar con al menos un
electroimán que atrae una placa polar. Dos fuerzas de sentidos
opuestos se obtienen en tal motor, bien por la aplicación de un
electroimán que garantiza, por atracción de una placa polar, el
desplazamiento de la placa polar o del electroimán según que uno u
otro se hay vuelto móvil en un primer sentido y medios elástico de
retorno que actúan en sentido inverso, solución inadaptada si se
quiere controlar los desplazamientos en los dos sentidos, bien por
aplicación de dos electroimanes alineados, atrayendo cada uno, una
placa polar dispuesta en una relación enfrentada. Esta última
solución conduce a motores lineales de gran longitud. Además, tales
motores no permiten garantizar los desplazamientos según varios
ejes y el montaje de tales motores orientado según ejes diferentes
conduce a un montaje particularmente complejo.
El desplazamiento de la placa polar o del
electroimán según que se haya vuelto móvil uno u otro, se puede
utilizar para ser transmitido a otro elemento mecánico. Es evidente
que la parte móvil se mantiene de manera estática, bien por una guía
mecánica, bien por una suspensión elástica. En este último caso, más
allá de la frecuencia propia de esta suspensión, la masa de la parte
móvil sirve de apoyo para introducir el esfuerzo.
Por consiguiente es un objetivo de la presente
invención proporcionar un motor electromagnético corto.
Igualmente es un objetivo de la presente
invención proporcionar un motor que tiene una geometría que permite
adaptarse a equipos existentes y poder servir igualmente de vibrador
para máquinas vibradoras.
También es un objetivo de la presente invención
proporcionar tal motor lineal.
También es un objetivo de la presente invención
proporcionar un dispositivo compacto y eficaz de control activo de
las vibraciones.
Igualmente es un objetivo de la presente
invención proporcionar tal motor susceptible, previo mando, de
realizar desplazamientos según dos o tres ejes ortogonales.
Estos objetivos se alcanzan por un motor según la
reivindicación 1 cuya estructura permite evitar la alineación de una
pluralidad de accionadores electromagnéticos típicamente bobinas o
electroimanes, como es el caso en la Patente de los Estados Unidos
Nº 5 091 710 que se refiere a un motor electromagnético que
comprende cuatro accionadores alineados de dos en dos y organizados
según dos ejes paralelos.
Los accionadores electromagnéticos del motor
según la presente invención tienen ejes paralelos de dos en dos.
La invención se entenderá mejor mediante la
siguiente descripción y las figuras proporcionadas como ejemplos no
limitativos y en las cuales:
- la figura 1 es una vista en sección esquemática
de un motor de tipo conocido;
- la figura 2 es una vista en sección
esquemática de un modo de realización de un motor que no está
cubierto por las reivindicaciones, pero que es útil para la
comprensión de la invención;
- la figura 3 es una vista en perspectiva
esquemática que muestra el principio de funcionamiento del ejemplo
preferido de realización de un motor según la invención que
garantiza el desplazamiento según un eje único;
- la figura 4 es una vista similar de un ejemplo
de realización de un motor susceptible de desplazarse, previo mando,
según tres ejes ortogonales;
- la figura 5 es una vista esquemática en sección
de una variante de realización de un motor según la presente
invención;
- la figura 6 es una vista en perspectiva de un
ejemplo de realización de una pletina
porta-accionadores y de placas polares asociadas del
motor según la presente invención;
- la figura 7 es una vista en perspectiva de la
pletina de la figura 6 montada en una carcasa cilíndrica;
- la figura 8 es una vista en perspectiva
despiezada ordenadamente de una primera variante de realización del
ejemplo preferido de motor según la presente invención de la figura
4 destinada a superponerse con un taco de soporte;
- la figura 9 es una vista similar del motor de
la figura 8 en la cual se ha ensamblado una pletina
porta-accionadores;
- la figura 10 es una vista similar del motor de
la figura 8 en la que la pletina está dispuesta en una caja;
- la figura 11 es una vista en perspectiva
despiezada ordenadamente de una segunda variante de realización del
conjunto preferido del motor según la presente invención de la
figura 4 destinada a montarse de manera externa alrededor de un taco
de soporte;
- la figura 12 es una vista similar del motor de
la figura 11 en la que se ha ensamblando la pletina
porte-accionadores;
- la figura 13 es una vista similar del motor de
la figura 10 en la que la pletina porta-accionadores
está dispuesta en su caja;
- la figura 14 es una vista similar del motor de
la figura 11 dispuesta alrededor de un taco de soporte;
- la figura 15 es una vista similar del motor de
la figura 11 en la que la tapa se ha colocado sobre la caja;
- la figura 16 es un esquema de principio de un
dispositivo de control activo de vibraciones que utiliza cuatro
motores lineales.
En las figuras 2 a 16, se han utilizado las
mismas referencias para designar los mismos elementos.
En la figura 1, se puede ver un motor lineal 1 de
tipo conocido que comprende, montado en una carcasa o una caja 3, un
equipo móvil 5 que forma masa inercial que comprende dos
electroimanes 7.1 y 7.2 montados pies contra cabeza el uno en la
prolongación del otro u alineados según un eje común 9. El
electroimán 7.1 atrae, previo mando, es decir cuando es alimentado
por una corriente eléctrica, una placa polar 11.1 solidarizada con
la caja enfrentada a este electroimán 7.1. La fuerza de atracción
garantiza un desplazamiento de la masa inercial 5 según la flecha
13.1.
El electroimán 7.2 atrae, previo mando, es decir
cuando es alimentado por una corriente eléctrica, una placa polar
11.2 solidarizada con la caja 3 enfrentada a este electroimán 7.2.
La fuerza de atracción garantiza un desplazamiento de la masa
inercial 5 según la flecha 13.2.
En la figura 2, se puede ver un motor
electromagnético 15 que comprende, montado en una carcasa o una caja
17, un equipo móvil que forma masa inercial 19 que comprende dos
accionadores 21.1 y 21.2 colocados yuxtapuestos. Los accionadores
21.1 y 21.2 son por ejemplo del tipo de electroimanes o bobinas
electromagnéticas. Ventajosamente, los dos accionadores 21.1 y 21.2
se disponen según dos ejes paralelos 23.1 y 23.2. La disposición
yuxtapuesta, con los ejes paralelos, permite reducir la longitud de
la masa inercial 19, y por consiguiente, el volumen del motor. Los
dos accionadores 21.1 y 21.2 se disponen pies contra cabeza, siendo
cada uno susceptible de ejercer una acción en sentido opuesto. Una
placa polar 25.1, típicamente de chapa magnética de acero al silicio
se solidariza con la caja 17 enfrentada al accionador 21.1. Una
alimentación de corriente eléctrica del accionador 21.1 provoca la
atracción de la placa polar 25.1 por este accionador, y por
consiguiente un desplazamiento de la masa inercial 19 según la
flecha 27.1, y una fuerza.
Una placa polar 25.2, típicamente de chapa
magnética de acero al silicio se solidariza con la caja 17
enfrentada al accionador 21.2. Una alimentación de corriente
eléctrica del accionador 21.2 provoca la atracción de la placa
polar 25.2 por este accionador, y por consiguiente un desplazamiento
de la masa inercial 19 según la flecha 27.2, y una fuerza.
En ausencia de alimentación eléctrica de los
accionadores 21.1 y 21.2, la masa inercial 19, no experimenta
ninguna fuerza electromagnética y se mantiene por medios de
suspensión (no representados).
Las fuerzas generadas por los accionadores 21.1 y
21.2 generan también un par e rotación de la masa inercial 19.
Por el contrario, los ejemplos de realización
ilustrados en las figuras 3 y 4 conllevan desplazamientos lineales
sin par de rotación. En estas figuras, se ha representado únicamente
la masa inercial 19, entendiéndose por supuesto, que las placas
polares correspondientes se solidarizan con una caja no representada
enfrentada a los accionadores.
El ejemplo de realización de la figura 3
comprende cuatro accionadores 21.1 de eje 23.1, 21.2 de eje 23.2,
21.3 de eje 23.3 y 21.4 de eje 23.4, regularmente distribuidos sobre
la masa inercial 19 por ejemplo en forma de un paralelepípedo
rectángulo. O bien 23' un eje que pasa por el centro de gravedad de
la masa inercial 19 y perpendicular a sus caras principales 29.1 y
29.2. Los ejes 23.1, 23.2, 23.3, 23.4 y 23' son ventajosamente
paralelos. Los accionadores dispuestos simétricamente respecto al
eje 23' están ventajosamente orientados hacia una misma cara
principal de la masa inercial 19 como se ilustra mediante las
flechas 27.1 a 27.4 que simbolizan las fuerzas de atracción
ejercidas por los accionadores 21.1 a 21.4. En el ejemplo ilustrado,
los accionadores 21.1 y 21.2 se orientan hacia la cara superior
29.1, mientras que los accionadores 21.3 y 21.4 se orientan hacia la
cara inferior 29.2.
Para una misma dirección, los accionadores que
trabajan en esta dirección y en el mismo sentido se disponen
simétricamente respecto al eje de trabajo del accionador, esto para
evitar la generación de un par. El número N de accionadores, que
trabajan en una dirección y en un mismo sentido es par N = 2m, m =
1,2..., y estos accionadores se disponen simétricamente respecto del
eje de trabajo.
En un primer ejemplo de realización, el espesor
de la masa inercial 19 es sensiblemente igual a la altura de los
accionadores 21.1 a 21.4. En tal caso, estos accionadores se
extienden sensiblemente sobre todo el espesor de la masa inercial
19. En una variante, el espesor e es superior a la longitud de los
accionadores 21.1 a 21.4. En tal caso, es ventajoso acercar los
accionadores a la cara principal de la masa inercial 19 hacia la
cual están orientados.
En la figura 4, se puede ver un ejemplo de
realización de una masa inercial 19 según la presente invención que
comprende accionadores que permiten el desplazamiento de esta masa
inercial según tres ejes perpendiculares. Además de los accionadores
21.1 a 21.4, la masa inercial 19 comprende cuatro accionadores 21.5
a 21.8 alineados y opuestos de dos en dos y dispuestos a medio
espesor de la masa inercial 19 paralelamente a las diagonales de las
caras principales 29.1 y 29.2.
Hay que resaltar que los accionadores 21.6 y 21.8
por una parte y 21.5 y 21.7 por otra parte se alinean, lo que puede
llevar a un aumento de la dimensión de la masa inercial. Sin
embargo, esto es más admisible en un motor susceptible de funcionar
según dos o tres ejes ortogonales en la medida en que se recupera
para alojar los accionadores suplementarios, el espacio disponible
entre los accionadores que corresponden a los otros ejes.
Sin embargo, se entiende por supuesto que la
aplicación de cuatro accionadores de ejes paralelos (similares a los
accionadores 21.1 a 21.4 de la masa inercial de la figura 3) por eje
de desplazamiento no se sale del marco de la presente invención. En
tal caso, la masa inercial 19 podría por ejemplo tener forma cúbica,
y comprendería doce accionadores regularmente distribuidos respecto
de los ejes que pasan por el centro de gravedad de la masa inercial
pero, preferiblemente decalados para de este modo utilizar lo mejor
posible el volumen disponible en la masa inercial.
Se entiende por supuesto que el motor según la
presente invención comprende además medios de alimentación de
corriente a los accionadores que hay que activar, medios de
suspensión elástica que corresponden al número de ejes activos,
particularmente medios de suspensión de ballesta, o ventajosamente
medios de suspensión omnidireccionales elastoméricos así como
eventuales detectores de posición de la masa inercial 19 en la caja
17, para de este modo, si se desea, permitir una
retroalimentación.
Se entiende por supuesto que la presente
invención no se limita a la disposición de los accionadores sobre la
masa inercial, sino que abarca también las variantes de realización
en las que los accionadores se solidarizan con la caja 17 en lugar
de las placas polares, llevando el equipo móvil formado por la masa
inercial 19 una o varias placas polares atraídas por los diversos
imanes.
En la figura 5, se puede ver una variante de
realización del motor según la presente invención en la que las
masas polares se sustituyen por imanes permanentes 25'.1 y 25'.2,
diametralmente opuestos según un eje 23 y de polarizaciones
opuestas. Un accionador único 21, por ejemplo un bobinado está
atraído, según el sentido de circulación de la corriente, por el
elemento permanente 25'.1 y repelido por el imán permanente 25'.2
simbolizado por la flecha 21.1 o por el contrario, atraído por el
imán 25'.2 y repelido por el imán 25'1 como se ilustra mediante la
flecha 21.2.
Además, la aplicación de accionadores que ejercen
una fuerza de repulsión y no una fuerza de atracción no se sale del
marco de la presente invención.
En las figuras 6 a 10, se puede ver un primer
ejemplo de realización preferida de un motor según la presente
invención susceptible de funcionar según tres ejes perpendiculares,
dispuestos en una caja compacta de poca altura que tiene la forma de
un paralelepípedo rectángulo de base cuadrada. Esta forma de caja
permite superponer el motor según la presente invención con otros
dispositivos, particularmente con un taco 31 realizado en un
material que absorbe las vibraciones, ventajosamente elastomérico,
por ejemplo de caucho natural. En conjunto de tales tacos puede
servir de soporte para máquinas susceptibles de generar vibraciones,
como por ejemplo máquinas giratorias. Las vibraciones son
atenuadas en gran medida por los tacos 31. El motor según la
presente invención se puede integrar en un dispositivo de control
activo de las vibraciones residuales transmitidas por el taco 31, un
ejemplo del cual se muestra en la figura 16.
El motor de las figuras 6 a 10 comprende una
pletina 33 de soporte de los accionadores electromagnéticos que
comprende un elemento superior 33.1 y un elemento inferior 33.2,
ventajosamente simétricos respecto de un plano horizontal. La
pletina 33 recibe los accionadores 21.1 a 21.8 con ejes dispuestos,
para de este modo recibir, previo mando, los desplazamientos
deseados. En el ejemplo no limitativo ilustrado, la pletina 33 es
octogonal y comprende ocho cavidades de recepción de los
accionadores. Se utilizan, por ejemplo, los circuitos magnéticos de
transformadores. La pletina provista de los accionadores (figuras 6,
7, 9 y 10) está dispuesta en una carcasa cilíndrica (figura 7), o
ventajosamente, en una caja que tiene la forma de una paralelepípedo
rectángulo de base cuadrada (figuras 8, 9 y 10). Se solidarizan unas
placas polares 25.5, 25.6, 25.7 y 25.8 con las paredes verticales de
la caja 17. Se solidarizan unas placas polares 25.1 y 25.2 con una
placa de cierre superior 35 del motor según la presente invención.
Se solidarizan unas placas polares 25.3 y 25.4 con una placa de
cierre inferior 37 del motor según la presente invención.
La caja 17 recibe por otra parte medios de
suspensión de la pletina 33 por ejemplo cuatro tacos elastoméricos
39 (de los cuales sólo se ilustra uno en las figuras 6 y 7) y/o
topes elásticos 41 también elastoméricos. Una variante, la
suspensión se puede obtener por resortes, particularmente de acero.
Los accionadores 21.1 a 21.8 se disponen entre las dos partes 33.1 y
33.2 de la pletina 33 antes de su solidarización. La pletina 33
ensamblada se coloca en la caja 17. Las placas inferiores y
superiores así como, ventajosamente, una placa de soporte del taco
31, se ensamblan por ejemplo por pernos y tuercas (no
representados) que pasan por aberturas 43 realizadas en las cuatro
esquinas de estos elementos. Los conjunto motor 15 - taco de
fijación 31 se pueden solidarizar con el soporte de la máquina cuyas
vibraciones se quieren controlar. Se dispone la máquina y se
efectúan las conexiones eléctricas deseadas.
En las figuras 11 a 15, se puede ver una variante
del motor 15 según la presente invención que comprende una abertura
central de recepción de un taco 31. Esta abertura central se realiza
tanto en la placa de fondo 37 y la pletina 33 como en la placa
superior 35. La extensión vertical de la caja del motor según la
presente invención ilustrada en las figuras 12 a 15 es inferior a la
altura del taco 31 para de este modo evitar cualquier contacto
directo entre la máquina giratoria u otra cuyas vibraciones se
quieren eliminar y el motor 15 según la presente invención. El motor
de las figuras 11 a 15 se puede adaptar fácilmente a las máquinas
existentes que descansan sobre tacos. Esta instalación se efectúa de
la siguiente manera. Se deposita o levanta la máquina cuyas
vibraciones se quieren eliminar, se rodean os tacos con los motores
según la presente invención, se hace descansar la máquina sobre los
tacos rodeados por los motores según la presente invención y se
efectúan las conexiones eléctricas deseadas.
En la figura 16, se puede ver un dispositivo de
control activo de las vibraciones según la presente invención,
notable porque comprende motores 15 tales como los ilustrados en las
figuras 6 a 10 de la presente invención. Una máquina 45, por
ejemplo un motor, descansa sobre una plataforma 47 mediante cuatro
tacos 31 de amortiguación de las vibraciones, descansando cada uno
sobre un motor 15 según la presente invención (sólo se ven dos en la
figura). En una variante (no ilustrada), los motores 15 de las
figuras 11 a 15 rodean tacos 31. Un primer detector de vibraciones
49 se dispone sobre la máquina 45 y un segundo detector de
vibraciones 51 se dispone sobre la plataforma 47. Los detectores 49
y 51 están conectados a un ordenador 53 que elabora en tiempo real
señales de mando de diversos accionadores de los motores 15, que
crean vibraciones de igual amplitud y en oposición de fase con las
generadas por el funcionamiento de la máquina 45. Las señales de
mando se aplican, ventajosamente, mediante amplificadores 55.1 a
55.4 a los motores 15 en cuestión.
La presente invención se aplica principalmente al
control de vibraciones y encuentra su aplicación en la industria
para la suspensión de las máquinas giratorias, transformadores,
máquinas de medición, etc. También se puede utilizar como generador
de vibración para máquinas que utilizan vibradores o para controlar
un ruido generando vibraciones de estructura emisoras de un ruido en
oposición de fase.
Claims (9)
1. Motor magnético que comprende una pluralidad
de accionadores, y que comprende al menos dos accionadores (21.1,
21.2) colocados yuxtapuestos y que ejercen alternativamente fuerzas
según sentidos opuestos, caracterizado porque comprende al
menos cuatro accionadores (21.1, 21.2, 21.3 y 21.4) de ejes
diferentes paralelos a un primer eje que forma un eje de trabajo del
motor, dos primeros accionadores (21.1, 21.2) que ejercen una fuerza
(27.1, 27.2) en un sentido, y dos segundos accionadores (21.3,
21.4) que ejercen fuerzas (27.3, 27.4) en un segundo sentido opuesto
al primer sentido y porque los dos primeros accionadores (21.1,
21.2) por una parte, y los dos segundos accionadores (21.3, 21.4)
por otra parte, están dispuestos simétricamente respecto de dicho
primer eje, para generar de este modo desplazamientos lineales sin
par de rotación.
2. Motor según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho motor es un motor lineal.
3. Motor según cualquiera de las reivindicaciones
1 ó 2, caracterizado porque los accionadores (21.1, 21.2,
21.3, 21.4) son electroimanes.
4. Motor según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque comprende una pletina (33)
que recibe diversos accionadores y que forma la masa inercial del
motor.
5. Motor según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
además accionadores (21.5, 21.6, 21.7, 21.8) que permiten, previo
mando, desplazamiento de equipo móvil (19, 33) según tres ejes
ortogonales.
6. Motor según la reivindicación 5,
caracterizado porque presenta dos terceros accionadores
(21.5, 21.7), cada uno de los cuales está intercalado entre un
primer y un segundo accionador, y que ejercen fuerzas de sentidos
opuestos (27.5, 27.7) según un segundo eje ortogonal al primer eje y
dos cuartos accionadores (21.6, 21.8), cada uno de los cuales está
intercalado entre un primer y un segundo accionador y que ejercen
fuerzas de sentidos opuestos (27.6, 27.8) según un tercer eje
ortogonal al primer y al segundo eje.
7. Motor según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque comprende una caja o una
carcasa (17) susceptible de recibir un taco (31) de absorción de las
vibraciones, y porque comprende medios (43) de fijación de dicho
taco (31) en la caja o en la carcasa.
8. Motor según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque presenta
una caja (17) que comprende una cavidad central que recibe un taco
(31) de absorción de vibraciones, cuya altura es superior a la
extensión vertical de la caja (17').
9. Dispositivo de control activo de las
vibraciones que comprende un detector de vibraciones (49, 51) que
garantiza la captación de las vibraciones que hay que eliminar,
medios de cálculo (53) de elaboración en tiempo real de las señales
de mando de accionadores, caracterizado porque comprende al
menos un motor (15) según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores que genera, bajo el control de los medios de cálculo
(53), vibraciones de igual amplitud y en oposición de fase con las
vibraciones que hay que controlar.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9809760A FR2781938B1 (fr) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | Moteur electromagnetique et dispositif de controle actif des vibrations comportant au moins un tel moteur |
| FR9809760 | 1998-07-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2229645T3 true ES2229645T3 (es) | 2005-04-16 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES99401851T Expired - Lifetime ES2229645T3 (es) | 1998-07-30 | 1999-07-22 | Motor electromagnetico y dispositivo de control activo de las vibraciones que comprende al menos tal motor. |
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| EP (1) | EP0976946B1 (es) |
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| AT (1) | ATE276454T1 (es) |
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| DK (1) | DK0976946T3 (es) |
| ES (1) | ES2229645T3 (es) |
| FR (1) | FR2781938B1 (es) |
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