ES2282205T3

ES2282205T3 - Actuador capaz de girar.

Info

Publication number: ES2282205T3
Application number: ES01304428T
Authority: ES
Inventors: Tomohiro Ota; Katsuhiro Hirata; Hitoshi Kitano; Yoshikazu Shikata
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2007-10-16
Anticipated expiration: 2021-05-18
Also published as: ATE356464T1; EP1221758A2; CA2347608A1; JP3818059B2; CA2347608C; JP2002199695A; EP1221758B1; CN1361583A; CN1253994C; TW521475B; KR100462272B1; EP1221758A3; DE60127091T2; KR20020053693A; US6710483B2; DE60127091D1; US20020081220A1

Abstract

Un actuador de tipo de revolución que incluye un elemento móvil (1) que realiza un movimiento de revolución, que comprende: un elemento móvil (1) susceptible de girar con respecto a un elemento fijo; una pluralidad de vías conductoras (3a, 3b, 3c) que se hallan sobre una cara paralela a una cara de trayectoria de dicho movimiento de revolución y mediante las cuales unas corrientes circulan en direcciones que se entrecruzan mutuamente; una fuente de alimentación (15) que hace circular las corrientes con una diferencia de fase en dicha pluralidad de vías conductoras (3a, 3b, 3c). un generador de campo magnético (2) que forma un campo magnético perpendicular a dicha vía conductora; y en el que dicho elemento móvil (1) gira debido a una fuerza electromagnética generada por una interacción entre una corriente que circula en dicha vía conductora (3a, 3b, 3c) y un campo magnético generado por dicho generador de campo magnético (2), cual movimiento de revolución citado incluye una traslación del elemento móvil (1) en un plano paralelo a la pluralidad de vías conductoras (3a, 3b, 3c), pero es impedido de girar por un elemento que impide la rotación.

Description

Actuador capaz de girar.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un actuador de tipo de revolución cuya energía de salida es susceptible de emplear como un recurso para el accionamiento de máquinas industriales, máquinas de uso civil, y similares que precisen de un movimiento de revolución.

Convencionalmente, se ha empleado un método así para obtener un movimiento de revolución como salida mediante el uso de un mecanismo transformador de energía, a fin de transformar un movimiento de rotación de un motor paso a paso, un motor de corriente continua (CC) o similar, en un movimiento de revolución. Por otra parte, sin embargo, es bien conocido un motor tal como del tipo de intervalo variable, un motor del tipo de reluctancia variable o similar, que hacen girar su elemento móvil directamente, según se describe en la respectiva publicación de la solicitud de Patente Japonesa no examinada núms. HEI 8-205515 y HEI 11-275851. Esos motores utilizan una fuerza electromagnética generada en la misma dirección que el flujo magnético principal, ofreciendo así una rotación lenta de gran par.

Sin embargo, el método arriba mencionado para transformar un movimiento de rotación de un motor paso a paso, un motor de CC y similar en un movimiento de revolución mediante el uso de un mecanismo transformador de energía, ha sufrido tales problemas que la fricción generada en la parte del mecanismo de transformación de energía deteriora el rendimiento y el aparato que emplea dicho método es difícil de poder miniaturizarlo. Un motor del tipo de intervalo variable o un motor del tipo de reluctancia variable, por otra parte, tiene una longitud de intervalo mayor que el motor de CC de tipo convencional y similares, de modo que tiene una fuga de flujo magnético más fuerte y una mayor variación de intervalo, padeciendo de un problema de dificultad de rotación a alta velocidad.

En la solicitud de Patente Europea EP0748031 se describe un tipo de motor. Este documento describe un motor eléctrico sin escobillas y de entrehierro axial que incluye un rotor que tiene una pluralidad de polos de imán permanente, y un estator que tiene una pluralidad de capas conductoras y una capa conectora destinada a conectar dichas capas conductoras. El motor funciona mediante excitación de las capas conductoras con corriente eléctrica de tres fases, lo cual da una elevación a los campos magnéticos conductores que interactúan con el campo magnético de los imanes permanentes. Los imanes están espaciados con relación uno del otro para minimizar los harmónicos impares y minimizar con ello las fluctuaciones del par. Sin embargo, hay que señalar que este documento describe un motor rotativo más que un actuador capaz de rotación.

Sumario de la invención

En vista de lo anterior, es un objetivo de la invención el aportar un actuador de tipo de revolución que pueda obtener directamente un movimiento de revolución sin usar el mecanismo de transformación de la energía de salida antes mencionado y utilizar así aquella energía de salida como un recurso para accionar máquinas industriales, máquinas de uso civil y similares que requieran un movimiento de revolución y también que puedan acomodarse a una rotación de alta velocidad basada en su principio de no tener ninguna variación en el intervalo magnético entre su propio elemento móvil y elemento fijo.

Para este fin, de acuerdo con un aspecto de la presente invención, se ha previsto un actuador del tipo rotativo según la reivindicación 1. De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención se ha previsto un actuador de tipo de revolución de acuerdo con la reivindicación 19.

El actuador teniendo un giro del elemento móvil giratorio de acuerdo con la invención, comprende un elemento móvil capaz de girar con respecto a un elemento fijo, una pluralidad de vías conductoras dispuestas en un plano paralelo a una cara de trayectoria del movimiento de revolución para hacer circular en las mismas una pluralidad de corrientes en direcciones que se entrecruzan mutualmente, una fuente de alimentación que hace circular unas corrientes con fases diferentes entre sí en la pluralidad de vías conductoras, y un generador de campo magnético que forma un campo magnético en una dirección perpendicular a las vías conductoras, donde el elemento móvil gira mediante una fuerza electromagnética generada por una interacción entre una corriente circulante en la vía conductora y un campo magnético dado por el generador de campo magnético. El generador de campo magnético antes mencionado puede comprender un imán y un estator magnetizado por el flujo magnético generado mediante este imán en una configuración tal que el elemento móvil antes mencionado quede opuesto al polo magnético del cuerpo magnético en un plano perpendicular al flujo magnético interpuesto entre el imán y el estator y tiene un conductor incorporado al mismo para formar la vía conductora.

El actuador de tipo de revolución de acuerdo con la invención en que el elemento móvil impedido de girar por un mecanismo limitador de rotación gira con un radio de revolución predeterminado para accionar máquinas se caracteriza en que al menos está formada una vía conductora que hace fluir una corriente por la cara de trayectoria de revolución antes mencionada o en un plano paralelo a dicha cara de trayectoria de revolución para formar con ello un campo magnético perpendicular a la vía conductora antes mencionada de manera que una fuerza electromagnética generada por una interacción entre la corriente arriba mencionada y la fuerza electromagnética generada por el campo magnético citado pueda cambiar la magnitud de la corriente arriba mencionada para así producir un movimiento de revolución excéntrico alrededor de un eje excéntrico predeterminado, en consecuencia el eje de revolución y el flujo magnético implicados en la generación de la fuerza electromagnética son paralelos entre sí para eliminar con ello una variación del intervalo entre el elemento móvil y el estator en principio y así facilitar el diseño de la longitud del intervalo suficientemente pequeño dentro del rango prácticamente más ventajoso, obteniendo así un efecto excelente de capacidad para acomodar una rotación de alta velocidad, que ha sido imposible con el actuador de tipo de revolución de la técnica conocida.

Breve descripción de los dibujos

El citado y otros objetivos, ventajas y características de la invención quedarán más evidentes a partir de la descripción que sigue tomada conjuntamente con los dibujos que se acompañan, en los que:

la figura 1 es una vista en sección que ilustra un actuador de tipo de revolución de acuerdo con una primera realización de la invención;

la figura 2 es una vista en perspectiva que muestra unos ejemplos de configuración de unas vías conductoras y un generador de campo magnético del actuador de la fig. 1;

la figura 3 es una ilustración que muestra un principio de funcionamiento del actuador de la fig. 1;

la figura 4 es una vista en sección que ilustra unas operaciones de un elemento móvil del actuador de la fig. 1;

la figura 5 es una ilustración que muestra una vía de flujo magnético del actuador de la fig. 1;

la figura 6 es una vista en sección que muestra un actuador de tipo de revolución de acuerdo con una segunda realización de la invención.

la figura 7 es una vista en sección que ilustra un actuador de tipo de revolución de acuerdo con una tercera realización de la invención;

la figura 8 es una vista en sección que muestra un actuador de tipo de revolución según una cuarta realización de la invención;

la figura 9 es una vista en perspectiva que ilustra un ejemplo de configuración de un imán permanente del actuador de tipo de revolución de la cuarta realización;

la figura 10 es una vista en sección que presenta un actuador de tipo de revolución según una quinta realización de la invención;

la figura 11 es una vista en sección que ilustra un actuador de tipo de revolución de acuerdo con una sexta realización de la invención;

la figura 12 es una vista en sección que muestra un actuador de tipo de revolución según una séptima realización de la invención;

la figura 13(a) es una vista en sección de un actuador de tipo de revolución de acuerdo con una octava realización de la invención;

la figura 13(b) es una vista en sección tomada por la línea A-A de la fig. 13(a);

la figura 14(a) es una vista en sección que muestra un actuador de tipo de revolución de acuerdo con una novena realización de la invención;

la figura 14(b) es una vista en sección tomada por la línea A-A de la fig. 14(a);

la figura 15 es una vista en perspectiva que ilustra un ejemplo de configuración de una vía conductora de un actuador de tipo de revolución de acuerdo con un décima realización de la invención;

la figura 16(a) es una vista en sección que muestra un ejemplo de configuración de una vía conductora de un actuador de tipo de revolución de una undécima realización de la invención;

la figura 16(b) es una vista en sección tomada por la línea A-A de la fig. 16(a);

la figura 17(a) es una vista en sección que ilustra una dirección en la que se genera una corriente electromagnética cuando una corriente es conducida entre 9g y 9c en un ejemplo de configuración de una vía conductora ilustrada en la fig. 16(b), y la fig. 17(b) es una vista en sección para mostrar un estado donde una corriente es conducida entre 9h y 9d,

las figuras 18(a) y 18(b) son unas ilustraciones que muestran unos ejemplos de configuración de un actuador de tipo de revolución y una vía conductora de acuerdo con una duodécima realización de la invención,

las figuras 19(a), 19(b), 19(c) y 19(d) son unas ilustraciones que muestran las operaciones de encadenamiento en el tiempo de una vía conductora;

la figura 20 es una vista en sección que ilustra una configuración en un caso donde el actuador de tipo de revolución, según la undécima realización de la invención, se usa como un recurso de accionamiento de una bomba helicoidal;

la figura 21 es una vista de un despiece en perspectiva que muestra la parte de voluta de la realización antes mencionada;

la figura 22 es una ilustración explicativa de unas operaciones de la parte de voluta antes mencionada; y

la figura 23 es una vista en sección que muestra una configuración de un caso donde el actuador de tipo de revolución, según la duodécima realización de la invención, se usa como un recurso para accionar una bomba helicoidal.

Descripción detallada de las realizaciones preferentes

A continuación se explicarán unas realizaciones de la presente invención con referencia a los dibujos.

Primera realización

La figura 1 ilustra un actuador de tipo de revolución de acuerdo con una primera realización de la invención. En dicha figura 1, el actuador de tipo de revolución comprende un elemento 1 capaz de un desplazamiento paralelo (movimiento de revolución) con un radio de revolución predeterminado, un imán permanente 2 destinado a generar un campo magnético axial, unas vías conductoras 3a y 3b para generar una fuerza electromagnética en el elemento móvil 1 antes mencionado, un eje excéntrico 4 para impedir que dicho elemento móvil 1 rote y para que el mismo gire con el radio predeterminado, y unos estatores (núcleo de hierro) 5a y 5b completamente rodeados por una sustancia magnética para impedir que el flujo magnético proveniente del citado imán permanente 2 se fugue al exterior. Los estatores 5a y 5b sirven también como una caja exterior. Aunque el modo de utilizar el movimiento de revolución del elemento móvil 1 no se ilustre específicamente en esta memoria, el mismo se podría utilizar apropiadamente en una bomba helicoidal para comprimir un fluido, como se describe en la realización siguiente. Además, el movimiento de revolución puede ser tanto de salida como estar al exterior.

Como mecanismo para restringir el movimiento del elemento móvil 1 a una trayectoria de revolución y también para limitar su rotación, hay al menos dos pivotes 1a previstos y elevados del elemento móvil 1 que están ajustados de manera rotatoria en un agujero excéntrico 4a del eje excéntrico 4, que a su vez está mantenido de manera rotatoria mediante un cojinete (no ilustrado) en un agujero 5c previsto en el estator 5a sirviendo como elemento de fijación. Las vías conductoras 3a y 3b están en una cara paralela a la cara de trayectoria del movimiento de revolución en la que las corrientes de un suministro externo de energía 15 circulan por medio de un hilo conductor 16 a través de dichas vías conductoras 3a y 3b en direcciones cruzadas con una diferencia de fase de 90º entre sí. El imán permanente 2 y los estatores 5a y 5b forman, en combinación, un campo magnético perpendicular a las vías conductoras 3a y 3b (generador de campo magnético). En esta realización, dichas vías conductoras 3a y 3b (conductores) están fijadas al elemento móvil 1, que gira con una fuerza electromagnética generada por una interacción entre las corrientes que circulan a través de las vías conductoras 3a y 3b y el campo magnético producido por el imán permanente 2.

La figura 2 muestra un ejemplo de configuración de las vías conductoras 3a y 3b y del imán permanente 2 para producir un campo magnético en varias direcciones (indicadas mediante una flecha B en la figura) en el actuador de tipo de revolución de esta realización. Las vías conductoras 3a y 3b se dan sobre una respectiva placa de circuito impreso pareada de una configuración tal que por las mismas circulan unas corrientes en una dirección diferente una de la otra (indicada mediante flechas) de líneas cableadas impresas (que se cruzan entre sí) con un ángulo de 90º. El elemento móvil 1 puede girar en un predeterminado radio de revolución, con el empleo de los dos ejes excéntricos 4, quedando así impedido de rotar. El imán permanente 2 está magnetizado para generar un campo magnético en la dirección del eje de revolución, generando así un campo magnético vertical predeterminado en la vía conductora 3a y 3b.

Cuando las vías conductoras arriba mencionadas 3a y 3b son alimentadas con corrientes CA (Corriente Alterna) desde la fuente de alimentación 15, una corriente circula perpendicular al campo magnético axial generado por el imán permanente 2. En consecuencia, como ilustra la figura 3, en las vías conductoras 3a y 3b, aparece una fuerza electromagnética (por la "regla de los tres dedos" de Fleming) en una dirección perpendicular a una corriente I y a un campo magnético (densidad de flujo magnético) B. A las corrientes CA suministradas a las vías conductoras 3a y 3b se les da una diferencia de fase de 90º entre ellas, proveyendo así un círculo en movimiento de la dirección de una suma de fuerzas generadas en las vías conductoras 3a y 3b respectivamente. Esto da efectivamente una fuerza al elemento móvil 1 en su dirección de revolución predeterminada de modo que el mismo puede girar con el radio predeterminado. Como resultado, se podrá reducir una carga que actúe sobre el mecanismo limitador de trayectoria. Igualmente, tampoco no aparece ninguna fuerza axial, decreciendo así drásticamente las vibraciones y similares.

La figura 4 muestra, en una serie de tiempos, cómo gira el elemento móvil 1. Igualmente, la figura 5 ilustra mediante una flecha una vía magnética cerrada a través de la cual corre un flujo magnético debido al imán permanente 2 en el actuador de esta realización.

Aunque en esta realización las vías conductoras 3a y 3b se dan en las dos placas de circuito impreso apiladas una sobre la otra en tal configuración, a fin de proveer una diferencia de fase de 90º entre las corrientes que circulan a través de estas vías, la configuración posible no se limita a ella y, como se describirá luego, puede ser de tal manera que tenga solo una vía conductora o incluso dando una pluralidad de láminas de vías conductoras. También, la configuración de las propias vías conductoras no se limita a esta realización de proveer unas placas de circuito impreso y, como se describirá luego, puede ser de tal manera que aquellas vías conductoras estén constituidas sobre una superficie metálica (conductor configurado en la cara) o bien en tres placas de circuito impreso apiladas una sobre la otra para proveer un desfase de 120º entre las direcciones de circulación de corriente. Igualmente, aunque en esta realización se haya empleado un imán permanente como generador de campo magnético, se podría usar cualquier otro medio tal como un electroimán o similar siempre y cuando el mismo tenga una suficiente fuerza magnetomotriz.

Segunda realización

La figura 6 muestra un actuador de tipo de revolución de acuerdo con una segunda realización de la invención. En esta realización, el elemento móvil 1 está constituido por un núcleo de hierro móvil 10. Dicho núcleo de hierro móvil 10 está hecho apropiadamente de una sustancia magnética tal como hierro dulce electromagnético, acero electromagnético o similar. En consecuencia, el flujo magnético proveniente del imán permanente 2 pasa a través de las vías conductoras 3a y 3b, el núcleo de hierro móvil 10, y el núcleo de hierro del estator 5b suprimiendo con ello la fuga del flujo magnético y mejorando así la eficacia del magnetismo. Igualmente, en esta realización el estator 5a ya no necesita estar hecho de una sustancia magnética y puede estar hecho de una resina, material metálico basado en aluminio o similar, reduciendo así el peso y los costes del aparato pertinente.

Tercera realización

La figura 7 muestra un actuador de tipo de revolución de acuerdo con una tercera realización de la invención. En esta realización, opuestamente al núcleo de hierro móvil 10 de la antes mencionada segunda realización, el núcleo de hierro del estator 5b tiene una cara de magnetización 6 que siempre está magnetizada cuando se acerca a una dirección perpendicular a la cara de trayectoria de revolución. Cuando el núcleo de hierro móvil 10 gira con el radio predeterminado, el núcleo de hierro del estator 5b opuesto al núcleo de hierro móvil 10 está siempre magnetizado solo en una dirección perpendicular a la cara de la trayectoria de revolución, de modo que la longitud de un intervalo entre la misma y el núcleo del estator 5b se puede mantener más o menos constante, reduciendo así la fuga del flujo magnético. En consecuencia, se puede mejorar la eficacia del magnetismo. Este efecto se puede maximizar, también, agrandando suficientemente el diámetro exterior del núcleo de hierro móvil 10 para asegurar siempre una magnetización de toda la cara de magnetización 6 del extremo superior del núcleo de hierro del estator 5b durante el movimiento de revolución. Además, en comparación con la segunda realización arriba mencionada, se puede reducir una fuerza de atracción de dirección opuesta al movimiento de rotación entre el núcleo de hierro móvil 10 y el núcleo de hierro del estator 5b, mejorando así el rendimiento de la energía.

Cuarta realización

La figura 8 ilustra un actuador de tipo de revolución de acuerdo con una cuarta realización. La figura 9 muestra un ejemplo de configuración del imán permanente 2 de este actuador. Esta realización es la misma que la antes mencionada segunda realización, excepto en el método de magnetización del imán permanente 2. Es decir, en el imán permanente 2 de esta realización, la cara opuesta al núcleo de hierro móvil 10 tiene un área mayor que la región de revolución del núcleo de hierro móvil 10 e igualmente, en las periferias interior y exterior de la misma cara están previstos un polo N y un polo S. El flujo magnético se inicia en uno de esos polos sobre esta cara y pasa a través, como se indica mediante una flecha en la figura, del interior del imán permanente 2 y termina en el otro polo de la misma cara, de la cual entra luego en el estator 5a, formando así un circuito magnético. El imán permanente 2 puede ser de una configuración tal que los polos N y S estén opuestos en trazado a la figura 9. Igualmente, la configuración de los polos no queda limitada a la mencionada más arriba. Usando tal circuito magnético, incluso sin el núcleo de hierro del estator 5a, se puede impedir que el flujo magnético se fugue al exterior de una cara opuesta a la cara que lleva ambos polos del imán 2. Haciéndolo así, se puede adelgazar el actuador de tipo de revolución.

Quinta realización

La figura 10 ilustra un actuador de tipo de revolución de acuerdo con una quinta realización de la invención. Esta realización es la misma que la segunda realización mencionada más arriba, excepto en que la cara de los polos del imán permanente 2 dispuesta opuestamente al núcleo de hierro móvil 10 es de área mayor que la mayor región giratoria de las vías conductoras 3. Además, el imán permanente 2 situado sobre el núcleo de hierro del estator 5b lleva unos núcleos de hierro de estator 5c y 5d apilados sobre su superficie que están hechos de una sustancia magnética, tal como hierro dulce electromagnético. La primera capa de la pila consiste en el núcleo de hierro de estator 5c que tiene la misma forma de sección que el imán permanente 2 y la segunda capa consiste en el núcleo de hierro de estator 5d que tiene un área menor que la cara polar arriba mencionada y una cara superior de área mayor que la región mayor giratoria de la vía conductora 3a ó 3b, la que sea mayor. En consecuencia, el flujo magnético proveniente del imán magnético 2 se concentra a medida que pasa a través de los núcleos de hierro del estator 5c y 5d por este orden, para mejorar ampliamente su densidad a lo largo de la vía conductora 3, mejorando así el par. Aunque en la figura 10 la sustancia magnética esté dispuesta en la cara polar de manera escalonada consistente de los núcleos de hierro del estator 5c y 5d, la forma no se limita a esta realización. Por ejemplo, dichos núcleos de hierro 5c y 5d pueden estar integrados de manera que la cara superior pueda ser de área menor que la cara polar, pero mayor que la región giratoria mayor de la vía conductora 3a ó 3b, la que sea mayor, y la cara inferior puede ser de forma troncocónica con la misma área de sección que la cara polar, teniendo pues la cara inferior mayor y la cara superior menor con una inclinación conificada de la sustancia magnética empleada. Además, las caras superior e inferior de la sustancia magnética antes mencionada no necesitan ser de la misma o similar forma y pueden ser de cualquier forma siempre y cuando contribuya a solucionar los problemas antes mencionados.

Sexta y séptima realizaciones

La figura 11 muestra un actuador de tipo rotatorio de acuerdo con una sexta realización de la invención. La figura 12 ilustra un actuador de tipo de revolución de acuerdo con una séptima realización de la invención. En las figuras 11 y 12, esas invenciones son las mismas respectivamente que la primera y segunda realizaciones antes mencionadas, excepto en que las vías conductoras 3a y 3b son fijas y el imán permanente 2 es móvil. En la figura 11, el elemento móvil entero está constituido por el imán permanente 2, que gira. En la figura 12, el elemento móvil se da como el núcleo de hierro móvil 10 hecho de una materia magnética tal como hierro dulce electromagnético y similar, al cual el imán permanente 2 está incorporado en la configuración, En ambas figuras 11 y 12, que incorporan las vías conductoras 3a y 3b al núcleo de hierro del estator 5b, esas mismas vías 3a y 3b no giran a fin de simplificar así la conexión a la fuente de alimentación para las mismas y evitar también un problema de fatiga y similar del hilo eléctrico producida por el giro, prolongando así la vida útil de las líneas conductoras de suministro de energía.

Octava realización

Las figuras 13(a) y 13(b) indican un actuador de tipo de revolución de acuerdo con una octava realización de la invención. Esta realización es la misma que la primera realización mencionada, excepto que entre el elemento móvil 1 y el núcleo de hierro del estator 5b está interpuesta una pluralidad de muelles a compresión 7 que pueden comprimirse en el plano de giro del elemento móvil 1 y que tienen un coeficiente de elasticidad tal que facilita la resonancia mutua a una frecuencia de vibración predeterminada. Es decir, esta realización emplea la resonancia de los muelles para utilizar eficazmente con ello la energía de salida del actuador de tipo de revolución.

Novena realización

Las figuras 14(a) y 14(b) muestran un actuador de tipo de revolución de acuerdo con una novena realización de la invención. Esta realización es la misma que la realización octava antes mencionada, excepto en que hay un cojinete 8 interpuesto entre el elemento móvil 1 y el muelle a compresión 7 en la configuración. Es decir, mediante la octava realización que fija directamente los muelles a compresión 7 al elemento móvil 1, se aplica una fuerza lateral a los muelles a compresión 7 que acelera su deterioro debido a la fatiga y similar; para protegerse de ello en esta realización se transmite una fuerza al elemento móvil 1 por medio del cojinete 8 en la punta de cada uno de los muelles a compresión 7, como se ilustra en las figuras 14a y 14B, en configuración para suprimir así dicho deterioro debido a la fatiga y similar, prolongando así la vida útil del actuador de tipo de revolución. Igualmente, aunque las realizaciones primera a la octava hayan empleado el elemento móvil 1 de forma circular o un núcleo de hierro móvil 10, los estatores 5a y 5b, las vías conductoras 3a y 3b y similares de forma circular, tal forma puede ser un rectángulo para el elemento móvil 1, los estatores 5a y 5b y similares. Dicha forma puede facilitar también un movimiento de revolución del elemento móvil.

Décima realización

La figura 15 muestra una configuración diferente de las vías conductoras 3 de un actuador de la invención. En esta realización, las vías conductoras 3a y 3b están constituidas por láminas de cobre, con el principio actuador siendo el mismo que el de la primera realización. En contraste con la primera realización, sin embargo, las vías conductoras 3a y 3b están configuradas en forma de hojas para que fluya la corriente I por toda la cara de la lámina de cobre y para que la parte conductora pueda ser ampliada en área de sección y reducir con ello una pérdida de energía debida a la generación del "calor de Joule", mejorando así la eficiencia de energía en conjunto. Aunque esta realización tenga las vías conductoras 3a y 3b formadas por láminas de cobre, en su lugar se podría usar cualquier otro metal apropiado. Por ejemplo, oro (Au), plata (Ag), hierro (Fe), aluminio (Al), o bien se podría usar cualquier otro material que tenga las propiedades metálicas siempre y cuando contribuya a la solución de los problemas mencionados más arriba.

Undécima realización

Las figuras 16(a) y 16(b) indican otro ejemplo de configuración diferente de las vías conductoras en un actuador de tipo de revolución de la invención. Según esta realización, se usa en la configuración una lámina de una hoja de cobre 3c (conductor formado en la cara) como material metálico formado en la cara, del mismo que están hechas las vías conductoras antes mencionadas 3, a través de la cual las corrientes circulan de modo que los hilos conductores 9a á 9h (electrodos) puedan correr de una manera radial desde la hoja de cobre 3c como ilustra la figura. Igualmente, el flujo magnético M que produce el imán permanente 2 penetra en la hoja de cobre perpendicularmente, formando así un circuito magnético. En cuanto a la dirección en que se genera una fuerza electromagnética en esta configuración de vías conductoras, la figura 17(a) muestra un caso donde una corriente es conducida entre 9g y 9c y la figura 17(b), un caso donde la misma es conducida entre 9h y 9d. Si la hoja de cobre 3c es desviada hacia la izquierda como ilustra la figura 17(a), los hilos conductores 9c y 9g se emplazan bajo aplicación de un nivel GND (0V) y un voltaje positivo (+V) respectivamente para hacer circular con ello la corriente en una dirección de la flecha, generando así la fuerza F hacia el observador de la figura. Si luego la hoja de cobre 3c queda cerca de una posición indicada en la figura 17(b), los hilos 9d y 9h se emplazan bajo aplicación de GND (0V) y un voltaje positivo (+V) respectivamente, generando así la fuerza F oblicuamente a la derecha hacia el observador de la figura. Cambiando así el hilo al que se aplica el voltaje, la fuerza puede ser generada de modo que gire el elemento móvil 1.

Duodécima realización

Las figuras 18(a) y 18(b) muestran una configuración de un actuador de tipo de revolución de acuerdo con una duodécima realización de la invención y sus vías conductoras. Las figuras 19(a), 19(b), 19(c) y 19(d) muestran unas operaciones en un sentido de serie cronológica de las vías conductoras. En esta realización, las vías conductoras 3a, 3b y 3c fijadas al elemento móvil 1 están apiladas una encima de la otra con un aislante dispuesto entre ellas con una configuración tal que comprende una pluralidad de hojas de conductores formados en la cara previstas con los hilos conductores 9 (electrodos) para que las corrientes fluyan en diferentes direcciones. Al cambiar secuencialmente la corriente que circula por el electrodo, se puede controlar una corriente circulante a través de cada una de las vías conductoras, a fin de que la fuerza electromagnética direccional F generada por la interacción entre esta corriente I y el campo magnético B del imán 2 pueda proporcionar un movimiento circular temporal.

Decimotercera realización

La figura 20 muestra una realización en la que un actuador de tipo de revolución de la invención se usa como recurso para accionar una bomba helicoidal. La figura 21 ilustra una parte de la voluta de esta realización. La figura 22 ilustra unas operaciones de bombeo mediante la parte de voluta. Como muestran dichas figuras, el elemento móvil está constituido como una voluta móvil 11 y el elemento fijo está constituido como una voluta fija 12 con una configuración tal que la voluta móvil 11 se mantiene sobre la voluta fija 12 de manera giratoria por medio del eje excéntrico 4. Las láminas espirales 11s previstas en la voluta móvil 11 y las láminas espirales 12s previstas en la voluta fija 12 están combinadas entre sí para formar con ello la bomba helicoidal. Al girar la voluta móvil 11 alrededor del eje excéntrico 4 con un radio predeterminado, el espacio cerrado formado por las láminas espirales de aquellas dos volutas puede mudar del exterior hacia el lado central, reduciendo así en consecuencia el volumen de aquel espacio cerrado. En la voluta fija 12 hay un surco espiral 12a que tiene una entrada 12d formada en la periferia exterior y una salida 12e en el centro. En un agujero 12c se mantiene el eje excéntrico 4 de manera rotativa.

Así pues, cuando el actuador de la invención se usa como recurso para accionar una bomba helicoidal, la voluta móvil 11 puede ser directamente accionada en la configuración como elemento móvil del actuador. En consecuencia, no se necesita que un mecanismo de transmisión extra o motor como recurso de accionamiento esté montado debajo de la bomba helicoidal, reduciendo así la bomba en conjunto. La voluta móvil giratoria 11 puede estar constituida entera o parcialmente por un imán permanente basado en una tierra rara o basado en ferrita, o bien un imán plástico que tenga una fuerza magnetomotriz o una sustancia magnética tal como una lámina de acero electromagnético o de hierro dulce.

Decimocuarta realización

La figura 23 muestra una realización en la que se usan dos accionadores de tipo rotativo de la invención de manera vertical como recurso para accionar una bomba helicoidal. Tal configuración hace posible accionar las volutas móviles 11a y 11b al mismo tiempo. Además, retrasando en el funcionamiento la voluta móvil 11b medio período con respecto a la voluta móvil 11a, la distancia relativa de centro a centro entre ellas puede siempre ser un doble radio de giro de la voluta móvil. A la inversa, esto significa que el aire puede ser comprimido sólo mediante giro de las volutas móviles 11a y 11b con un radio de giro que es la mitad del de la voluta móvil convencionalmente necesario para comprimir el aire. Igualmente, las vibraciones de las volutas móviles 11a y 11b producidas por un cambio en el centro de gravedad descentrado entre ellas. En consecuencia, se puede reducir la vibración y el ruido. En esta realización, las volutas móviles 11a y 11b están provistas de unas láminas espirales 13s y 14s que están combinadas entre sí. El estator 5a tiene la salida de aire 5e, en comunicación con la cual está previsto un tubo de salida de aire 5f que penetra en la voluta móvil 11a etc. Las entradas etc se omiten en la ilustración.

El actuador de tipo de revolución de la invención no queda limitado a las realizaciones arriba mencionadas y en el mismo se podrán hacer diversas modificaciones.

Claims

1. Un actuador de tipo de revolución que incluye un elemento móvil (1) que realiza un movimiento de revolución, que comprende:

un elemento móvil (1) susceptible de girar con respecto a un elemento fijo;

una pluralidad de vías conductoras (3a, 3b, 3c) que se hallan sobre una cara paralela a una cara de trayectoria de dicho movimiento de revolución y mediante las cuales unas corrientes circulan en direcciones que se entrecruzan mutuamente;

una fuente de alimentación (15) que hace circular las corrientes con una diferencia de fase en dicha pluralidad de vías conductoras (3a, 3b, 3c).

un generador de campo magnético (2) que forma un campo magnético perpendicular a dicha vía conductora; y

en el que dicho elemento móvil (1) gira debido a una fuerza electromagnética generada por una interacción entre una corriente que circula en dicha vía conductora (3a, 3b, 3c) y un campo magnético generado por dicho generador de campo magnético (2), cual movimiento de revolución citado incluye una traslación del elemento móvil (1) en un plano paralelo a la pluralidad de vías conductoras (3a, 3b, 3c), pero es impedido de girar por un elemento que impide la rotación.

2. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 1,

en el que están previstas dos vías conductoras (3a, 3b, 3c), las cuales se cruzan entre sí con un ángulo de alrededor de 90º; y

unas corrientes que circulan por dichas dos vías conductoras (3a, 3b, 3c) tienen una diferencia de fase de alrededor de 90º entre sí.

3. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 1, en el que la vía conductora (3a, 3b, 3c) está formada sobre una placa de circuito impreso.

4. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 1, en el que el generador de campo magnético incluye un imán (2), y una carcasa exterior (5a, 5b) hecha de una sustancia magnética para formar un camino magnético cerrado por el que pasa un flujo magnético proveniente de dicho imán.

5. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 1 que comprende, además, un mecanismo (1a) que impide la rotación, a fin de mantener el elemento móvil (1) sobre un miembro fijo (5c) de manera giratoria por medio de un eje excéntrico (4) para impedir con ello que gire dicho elemento móvil (1).

6. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 1,

en que el generador de campo magnético incluye un imán (2) y un estator (5a) que es magnetizado por un flujo magnético generado por dicho imán (2); y

el elemento móvil (1) está provisto de un conductor que está dispuesto opuesto a un polo magnético de dicho imán (2) en un plano perpendicular al flujo magnético interpuesto entre dicho imán (2) y dicho estator (5a) para formar con ello la vía conductora (3a, 3b, 3c), girando de esta manera debido a una fuerza electromagnética generada por una interacción entre una corriente que circula por dicha vía conductora (3a, 3b, 3c) y un campo magnético formado por dicho flujo magnético.

7. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 6, en el que el elemento móvil (1) está hecho entera o parcialmente de una sustancia magnética.

8. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 7, en el que el estator (5a) está permanentemente aproximado de cara a una sustancia magnética del elemento móvil (1), y tiene una cara magnetizada que es perpendicular a dicha cara de trayectoria giratoria.

9. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 6, en que el imán (2) tiene unos polos N y S sobre unas periferias interior y exterior respectivamente que están en una cara opuesta al elemento móvil (1), para formar con ello un circuito magnético en el que un flujo magnético proveniente de uno de dichos polos se introduce en el estator (5a), impidiendo así que un flujo magnético se fugue a un espacio externo desde una cara opuesta a una cara que tenga ambos polos del imán (2).

10. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 6,

en el que está dispuesta una sustancia magnética en una cara polar del imán (2) opuesta al elemento móvil (1) y vía conductora (3a, 3b, 3c); y

dicha sustancia magnética tiene una cara de la misma opuesta a dicha vía conductora (3a, 3b, 3c) que está formada con un área mayor que la mayor de una región giratoria de dicha vía conductora (3a, 3b, 3c) y menor que la cara polar, y una cara de la misma opuesta al imán (2) está formada casi tan grande como dicha cara polar.

11. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 1,

en que el elemento móvil (1) está constituido entera o parcialmente por un imán;

el generador de campo magnético incluye dicho imán (2) y un estator (5a) que es magnetizado por el flujo magnético generado por dicho imán (2);

la vía conductora (3a, 3b, 3c) está dispuesta en el lado del estator (5a) opuesto a un polo de dicho imán de dicho elemento móvil (1); y

dicho elemento móvil (1) está dispuesto en un plano perpendicular al flujo magnético que corre entre dicho imán (2) y dicho estator (5a), girando de esta manera debido a una fuerza electromagnética generada por una interacción entre una corriente que circula por dicha vía conductora (3a, 3b, 3c) y un campo magnético generado por dicho flujo magnético.

12. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 6, en el que hay un muelle interpuesto entre el elemento móvil (1) y el estator (5a).

13. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 12, en que el muelle está provisto de un cojinete en un extremo del mismo sobre el lado del elemento móvil (1).

14. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 1, en el que la vía conductora (3a, 3b, 3c) está constituida por un conductor plano.

15. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 14,

en que el conductor plano está provisto de una pluralidad de electrodos (9a-9h); y

la dirección de una corriente que circula a través de dicho conductor plano está controlada por el cambio secuencial de dichos electrodos de circulación de corriente (9a-9h).

16. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 1,

en que las vías conductoras (3a, 3b, 3c) están compuestas por una pluralidad de hojas de conductores planos que están apiladas unas sobre otras, con un aislamiento mantenido entre ellas y que están provistas de electrodos (9a-9h) a fin de que la corriente fluya en direcciones diferentes; y

dichos electrodos de circulación de corriente (9a-9h) pueden ser cambiados secuencialmente para controlar con ello una corriente que circula por cada una de dichas vías conductoras (3a, 3b, 3c), de modo que la fuerza electromagnética direccional generada por una interacción entre dicha corriente y dicho campo magnético pueda proporcionar un movimiento circular temporal.

17. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 1 teniendo una configuración de una bomba helicoidal,

en que el elemento móvil (1) está mantenido sobre dicho elemento fijo de manera giratoria por medio de un eje excéntrico (4);

comprendiendo, además, dicho actuador:

una voluta móvil (11) que tiene unas láminas en espiral (11s) previstas en dicho elemento móvil; y

una voluta fija (12) que tiene unas láminas en espiral (12s) previstas en dicho elemento fijo;

dichas láminas en espiral (11s, 12s) de dichas volutas móvil (11) y fija (12) están combinadas entre sí; y

en el que dicha voluta móvil (11) gira alrededor de dicho eje excéntrico (4) con un radio predeterminado para mudar con ello un espacio cerrado formado por dichas láminas en espiral (11s, 12s) de ambas volutas citadas (11, 12) desde el exterior hacia el centro, reduciendo así consecutivamente el volumen del citado espacio cerrado.

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18. El actuador de tipo de revolución según la reivindicación 1, teniendo una configuración de bomba helicoidal,

en el que están previstos dos elementos móviles, cada uno de los cuales está mantenido en dicho elemento fijo de manera giratoria por medio de un eje excéntrico;

dichos elementos móviles cada uno de los cuales está provisto de una voluta móvil (11a, 11b) que tiene unas láminas en espiral (13s, 14s);

dichas láminas en espiral (13s, 14s) de dichas volutas móviles (11a, 11b) están combinadas entre sí; y

dichas volutas móviles (11a, 11b) giran mutuamente opuestas con un radio predeterminado alrededor de dicho eje excéntrico (4) para mudar con ello el espacio cerrado formado por dichas láminas en espiral (13s, 14s) de dichas volutas desde el exterior hacia el centro, reduciendo así consecutivamente el volumen de dicho espacio cerrado.