ES3039733A1 - TURBO MAGNETIC DEVICE - Google Patents
TURBO MAGNETIC DEVICEInfo
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
DISPOSITIVO TURBO MAGNÉTICOTURBO MAGNETIC DEVICE
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un dispositivo turbo magnético que aporta, a la función a que se destina, ventajas y características, que se describen en detalle más adelante. The invention, as stated in the present descriptive memorandum, refers to a turbo magnetic device that provides, to the function for which it is intended, advantages and characteristics, which are described in detail below.
El objeto de la presente invención recae en un dispositivo turbo magnético que, comprendiendo un mecanismo de tipo biela-manivela con pistones o émbolos, del estilo de un motor de explosión pero sin estar limitado a ello, al que se puede aplicar una potencia de giro mediante una fuente de energía externa, preferentemente de tipo renovable, se distingue por comprender, intercalados en paralelo sobre elementos del eje cigüeñal o árbol de dicho mecanismo, una serie de imanes permanentes que, previstos con la polaridad adecuada en cada situación, proporcionan un par de giro aumentado en el eje que puede ser de un tanto por ciento significativo. El dispositivo turbo magnético está ideado tanto para su implementación en mecanismos, aparatos y sistemas que convierten energía eléctrica en movimiento mecánico, tal como un motor, como también para su implementación en mecanismos, aparatos y sistemas que convierten movimiento o energía mecánica en energía eléctrica, tal como una turbina o aerogenerador. The object of the present invention is a turbo-magnetic device comprising a connecting rod-crankshaft mechanism with pistons or plungers, similar to but not limited to an internal combustion engine, to which rotational power can be applied by means of an external energy source, preferably renewable. It is distinguished by comprising, interposed in parallel on elements of the crankshaft or shaft of said mechanism, a series of permanent magnets which, provided with the appropriate polarity for each situation, provide an increased torque on the shaft that can be of a significant percentage. The turbo-magnetic device is designed both for implementation in mechanisms, devices, and systems that convert electrical energy into mechanical motion, such as a motor, and also for implementation in mechanisms, devices, and systems that convert motion or mechanical energy into electrical energy, such as a turbine or wind generator.
CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓNFIELD OF APPLICATION OF THE INVENTION
El campo de aplicación de la presente invención se enmarca en el sector de la técnica concerniente a los mecanismos, aparatos y dispositivos que convierten energía eléctrica en movimiento mecánico o movimiento mecánico en energía eléctrica, tal como por ejemplo los motores de combustión, o las turbinas o aerogeneradores. The field of application of the present invention falls within the technical sector concerning mechanisms, apparatus and devices that convert electrical energy into mechanical motion or mechanical motion into electrical energy, such as combustion engines, or turbines or wind generators.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
En un entorno medioambiental cada días más complicado con implicaciones en cambios climático es necesario buscar dispositivos que nos permitan disponer de energía y potencia con la menor implicación medioambiental posible así como la máxima autonomía posible de costosas infraestructuras. In an increasingly complex environmental context with implications for climate change, it is necessary to find devices that allow us to have energy and power with the least possible environmental impact, as well as the maximum possible autonomy from costly infrastructures.
El estado de energías alternativas actual se podría resumir en lo siguiente. The current state of alternative energies could be summarized as follows.
La energía solar ha visto un crecimiento exponencial en la última década. La tecnología fotovoltaica ha mejorado en eficiencia y reducción de costos, lo que ha permitido su adopción masiva en hogares y empresas. En 2023, se estima que la capacidad instalada de energía solar a nivel mundial supera los 1,000 GW. Solar energy has seen exponential growth in the last decade. Photovoltaic technology has improved in efficiency and cost reduction, enabling its widespread adoption in homes and businesses. By 2023, it is estimated that the installed capacity of solar energy worldwide will exceed 1,000 GW.
La energía eólica también ha experimentado un aumento significativo. Las turbinas eólicas son más eficientes y se están instalando en ubicaciones tanto terrestres como marinas. En 2023, la capacidad global de energía eólica se aproxima a los 900 GW, con un crecimiento continuo en mercados emergentes. Wind energy has also experienced significant growth. Wind turbines are becoming more efficient and are being installed in both onshore and offshore locations. By 2023, global wind energy capacity is approaching 900 GW, with continued growth in emerging markets.
Aunque la energía hidroeléctrica es una de las fuentes más antiguas de energía renovable, su crecimiento ha sido más moderado en comparación con solar y eólica. Sin embargo, sigue siendo la mayor fuente de energía renovable en términos de capacidad instalada, con más de 1,300 GW en todo el mundo. Although hydropower is one of the oldest sources of renewable energy, its growth has been more moderate compared to solar and wind. However, it remains the largest source of renewable energy in terms of installed capacity, with over 1,300 GW worldwide.
La energía geotérmica se utiliza principalmente en regiones con actividad tectónica. Su capacidad instalada ha crecido lentamente, alcanzando aproximadamente 15 GW en 2023. Sin embargo, su potencial es considerable, especialmente en países como Islandia y Filipinas. - Geothermal energy is primarily used in regions with tectonic activity. Its installed capacity has grown slowly, reaching approximately 15 GW in 2023. However, its potential is considerable, especially in countries like Iceland and the Philippines.
La biomasa se utiliza para generar electricidad y calor, así como para producir biocombustibles. Su uso es variado y depende de la disponibilidad de recursos locales. En 2023, se estima que la capacidad de generación de energía a partir de biomasa es de alrededor de 140 GW. Biomass is used to generate electricity and heat, as well as to produce biofuels. Its use is varied and depends on the availability of local resources. In 2023, the energy generation capacity from biomass was estimated at around 140 GW.
El objetivo de la presente invención es, pues, el desarrollo de un dispositivo al que, entrándole una potencia determinada de giro mediante cualquier fuente de energía, pero muy preferiblemente una renovable, en forma de potencia de giro, preferentemente sobre un eje o árbol al estilo de un cigüeñal, pueda, en la parte de la salida de este eje, tener la potencia y par de giro aumentados con objeto de contribuir a maximizar el rendimiento del aparato o sistema en que se instale y minimizar el consumo de energía aprovechando para ello la fuerza magnética de los imanes. The objective of the present invention is, therefore, the development of a device which, receiving a certain rotational power from any energy source, but very preferably a renewable one, in the form of rotational power, preferably on a shaft or axle in the style of a crankshaft, can, at the output of this shaft, have increased power and torque in order to contribute to maximizing the performance of the apparatus or system in which it is installed and minimizing energy consumption by taking advantage of the magnetic force of magnets.
Por otra parte, y como referencia al estado actual de la técnica, cabe señalar que, aunque los mecanismos de cigüeñal así como la utilización de imanes es ampliamente conocida, al menos por parte del solicitante, se desconoce la existencia de ningún dispositivo que presente unas características técnicas, estructurales y constitutivas iguales o semejantes a las del que aquí se reivindica. Furthermore, and with reference to the current state of the art, it should be noted that, although crankshaft mechanisms and the use of magnets are widely known, at least by the applicant, the existence of any device with technical, structural and constitutive characteristics equal or similar to those claimed herein is unknown.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNEXPLANATION OF THE INVENTION
El dispositivo turbo magnético que la invención propone se configura como una solución idónea para alcanzar los objetivos anteriormente señalados, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible y que lo distinguen convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente descripción. The turbo magnetic device proposed by the invention is configured as an ideal solution to achieve the aforementioned objectives, with the characterizing details that make it possible and that distinguish it being conveniently included in the final claims that accompany this description.
Concretamente, lo que la invención propone, como se ha apuntado anteriormente, es un dispositivo turbo magnético al que, entrándole una potencia determinada de giro mediante una fuente de energía externa, muy preferiblemente una fuente de energía renovable, en forma de potencia de giro sobre un eje cigüeñal de un mecanismo bielamanivela, al estilo de un cigüeñal de motor de explosión, pueda, en la parte de la salida de dicho eje, tener la potencia y par de giro aumentados en un porcentaje significativo. Specifically, what the invention proposes, as previously mentioned, is a turbo-magnetic device which, by inputting a certain rotational power through an external energy source, very preferably a renewable energy source, in the form of rotational power on a crankshaft of a connecting rod-crank mechanism, in the style of an internal combustion engine crankshaft, can, in the output part of said shaft, have the power and torque increased by a significant percentage.
Para ello, y más concretamente, el dispositivo comprende, esencialmente, un mecanismo de biela-manivela y pistón o émbolo, sin que se descarte otro tipo de sistema similar tal como de patín o corredera que discurre sobre un elemento de guía lineal, y se distingue porque además comprende, intercalados en paralelo sobre el eje cigüeñal de dicho mecanismo, instalados de forma estratégica entre el eje cigüeñal y cada pistón o embolo, unos imanes permanentes, los cuales están convenientemente dispuestos con la polaridad adecuada para resultar eficientes en cada situación del movimiento del eje del cigüeñal. To this end, and more specifically, the device essentially comprises a connecting rod-crank and piston or plunger mechanism, without ruling out another type of similar system such as a slide or runner that runs on a linear guide element, and is distinguished because it also comprises, interposed in parallel on the crankshaft of said mechanism, strategically installed between the crankshaft and each piston or plunger, permanent magnets, which are conveniently arranged with the appropriate polarity to be efficient in each situation of the movement of the crankshaft.
De preferencia, los imanes permanentes se incorporan en pares configurados en forma de levas y contra levas magnéticas incorporadas en el eje cigüeñal. Preferably, permanent magnets are incorporated in pairs configured as magnetic cams and counter-cams incorporated into the crankshaft.
Con ello, por efecto de la repulsión o atracción según proceda entre dichos imanes estratégicamente colocados se ejerce una fuerza de origen magnético sobre el pistón o embolo que este traslada a través de la biela hacia el cigüeñal. Thus, due to the repulsion or attraction between these strategically placed magnets, a magnetic force is exerted on the piston or plunger, which it then transfers through the connecting rod to the crankshaft.
Hay que tener en cuenta que la polaridad del imán montado sobre cada leva será la adecuada para que genere atracción o repulsión según convenga para generar el par en el sentido adecuado sobre el eje del cigüeñal. It is important to note that the polarity of the magnet mounted on each cam will be appropriate to generate attraction or repulsion as needed to generate torque in the correct direction on the crankshaft axis.
De modo análogo al de un motor de explosión, esta fuerza se acaba convirtiendo en un par de giro sobre el cigüeñal que, en consecuencia, aumenta su rendimiento. Similar to an internal combustion engine, this force is converted into a torque on the crankshaft, which consequently increases its performance.
Más concretamente, el cigüeñal o mecanismo cigüeñal biela-manivela que comprende el dispositivo objeto de la invención es un cigüeñal convencional, del tipo que incluyen como componente fundamental los motores de explosión, utilizado para convertir el movimiento lineal de los pistones en un movimiento rotativo que impulsa el cigüeñal. Este sistema es esencial para el funcionamiento eficiente de motores de automóviles, motocicletas y maquinaria pesada, pero también para otros tipos de mecanismos o sistemas, por lo que el dispositivo objeto de la invención no solamente es aplicable a motores, sino también a otros tipos de máquinas, aparatos o sistemas. More specifically, the crankshaft or crankshaft-connecting rod-crank mechanism comprising the device of the invention is a conventional crankshaft, of the type included as a fundamental component in internal combustion engines, used to convert the linear motion of the pistons into a rotary motion that drives the crankshaft. This system is essential for the efficient operation of engines in automobiles, motorcycles, and heavy machinery, but also for other types of mechanisms or systems; therefore, the device of the invention is applicable not only to engines but also to other types of machines, apparatus, or systems.
De preferencia, el mecanismo biela-manivela que comprende el dispositivo turbo magnético de la invención es un mecanismo de tipo conocido por ejemplo para un motor de explosión, cuyas principales partes son: Preferably, the connecting rod-crank mechanism comprising the turbo-magnetic device of the invention is a mechanism of a type known, for example, for an internal combustion engine, whose main parts are:
- Cigüeñal: Es el eje principal que convierte el movimiento alternativo de los pistones en un movimiento rotativo. Su diseño permite soportar las fuerzas generadas durante la combustión. - Crankshaft: This is the main shaft that converts the reciprocating motion of the pistons into rotary motion. Its design allows it to withstand the forces generated during combustion.
- Biela: Conecta el pistón al cigüeñal. Su función es transmitir la fuerza del pistón al cigüeñal, permitiendo que este gire. La biela se mueve en un movimiento oscilante debido a la rotación del cigüeñal. - Connecting rod: Connects the piston to the crankshaft. Its function is to transmit the force from the piston to the crankshaft, allowing it to rotate. The connecting rod moves in an oscillating motion due to the rotation of the crankshaft.
- Pistón: Se encuentra dentro del cilindro y es el componente que se mueve hacia arriba y hacia abajo debido a la explosión de la mezcla de aire y combustible. Este movimiento es el que genera la fuerza que se transmite a través de la biela al cigüeñal. - Piston: Located inside the cylinder, it is the component that moves up and down due to the explosion of the air-fuel mixture. This movement generates the force that is transmitted through the connecting rod to the crankshaft.
- Manivela: Es la parte del cigüeñal que se conecta a la biela. Su diseño permite que, a medida que el cigüeñal gira, la biela se mueva en un arco, convirtiendo el movimiento lineal del pistón en rotación. - Crankshaft: This is the part of the crankshaft that connects to the connecting rod. Its design allows the connecting rod to move in an arc as the crankshaft rotates, converting the linear motion of the piston into rotational motion.
El ciclo de funcionamiento del mecanismo cigüeñal biela-manivela se puede dividir en varias etapas: The operating cycle of the crankshaft-connecting rod-crank mechanism can be divided into several stages:
- Admisión: El pistón desciende, creando un vacío que permite la entrada de la mezcla de aire y combustible en el cilindro. - Intake: The piston descends, creating a vacuum that allows the air and fuel mixture to enter the cylinder.
- Compresión: El pistón asciende, comprimiendo la mezcla. Esta compresión es crucial para aumentar la eficiencia de la combustión. - Compression: The piston rises, compressing the mixture. This compression is crucial to increase combustion efficiency.
- Explosión: Al alcanzar el punto superior, se produce la chispa que enciende la mezcla, generando una explosión que empuja el pistón hacia abajo. - Explosion: Upon reaching the top point, the spark ignites the mixture, generating an explosion that pushes the piston down.
- Escape: El pistón vuelve a ascender, expulsando los gases de combustión a través de la válvula de escape. - Exhaust: The piston rises again, expelling the combustion gases through the exhaust valve.
Además, como se ha señalado anteriormente, el dispositivo turbo magnético de la invención también comprende, como elementos generadores de fuerzas de atracción o repulsión, una serie de imanes permanentes de tipo convencional. Furthermore, as noted above, the turbo magnetic device of the invention also comprises, as elements generating forces of attraction or repulsion, a series of conventional type permanent magnets.
Los imanes permanentes, como es conocido, son materiales que generan un campo magnético constante sin necesidad de energía externa. Son ampliamente utilizados en aplicaciones industriales, domésticas y tecnológicas debido a su capacidad para atraer objetos ferromagnéticos como hierro, níquel y cobalto. Permanent magnets, as they are known, are materials that generate a constant magnetic field without the need for an external power source. They are widely used in industrial, domestic, and technological applications due to their ability to attract ferromagnetic objects such as iron, nickel, and cobalt.
Un imán permanente mantiene su magnetismo gracias a la orientación uniforme de los dominios magnéticos en su estructura interna. Las principales propiedades de estos imanes incluyen: A permanent magnet maintains its magnetism due to the uniform orientation of the magnetic domains in its internal structure. The main properties of these magnets include:
- Campo Magnético Permanente: Produce un campo estable en el tiempo. - Permanent Magnetic Field: Produces a field that is stable over time.
- Coercitividad: Resistencia a la desmagnetización, lo que les permite conservar su magnetismo bajo condiciones adversas. - Coercivity: Resistance to demagnetization, which allows them to retain their magnetism under adverse conditions.
- Remanencia: La intensidad del magnetismo que permanece cuando desaparece el campo externo que lo magnetizó. - Remanence: The intensity of magnetism that remains when the external field that magnetized it disappears.
Además, los imanes tienen polos opuestos (norte y sur) que interactúan con otros imanes o materiales magnéticos generando fuerzas de atracción o repulsión. In addition, magnets have opposite poles (north and south) that interact with other magnets or magnetic materials, generating forces of attraction or repulsion.
Existen diferentes tipos de imanes permanentes, cada uno con características específicas: There are different types of permanent magnets, each with specific characteristics:
- Imanes de Ferrita: Son económicos y resistentes a la corrosión. Comúnmente utilizados en altavoces y motores pequeños. - Ferrite magnets: These are inexpensive and corrosion-resistant. They are commonly used in speakers and small motors.
- Imanes de Neodimio (NdFeB): S potentes y se emplean en motores eléctricos, generadores y dispositivos electrónicos. - Neodymium magnets (NdFeB): Powerful and used in electric motors, generators and electronic devices.
- Imanes de Samario-Cobalto (SmCo): Tienen alta resistencia al calor y son usados en aplicaciones industriales especializadas. - Samarium-Cobalt (SmCo) magnets: They have high heat resistance and are used in specialized industrial applications.
- Imanes de Alnico: Resistentes a altas temperaturas, se emplean en sensores y equipos de medición. - Alnico magnets: Resistant to high temperatures, they are used in sensors and measuring equipment.
Las fuerzas magnéticas son una manifestación del electromagnetismo, una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Estas fuerzas surgen de la interacción entre campos magnéticos y partículas cargadas o materiales magnéticos, y desempeñan un papel crucial en fenómenos naturales y aplicaciones tecnológicas. Magnetic forces are a manifestation of electromagnetism, one of the fundamental forces of nature. These forces arise from the interaction between magnetic fields and charged particles or magnetic materials, and they play a crucial role in natural phenomena and technological applications.
Como es sabido, las fuerzas magnéticas tienen su origen en el movimiento de cargas eléctricas. A nivel atómico, los electrones que orbitan alrededor del núcleo generan pequeños campos magnéticos. En materiales magnéticos como el hierro, los momentos magnéticos de los electrones pueden alinearse, creando un campo magnético neto. As is well known, magnetic forces originate from the movement of electric charges. At the atomic level, electrons orbiting the nucleus generate small magnetic fields. In magnetic materials such as iron, the magnetic moments of the electrons can align, creating a net magnetic field.
Existen dos formas principales en las que se manifiestan las fuerzas magnéticas: There are two main ways in which magnetic forces manifest themselves:
- Interacción entre Imanes: Los polos magnéticos (norte y sur) generan fuerzas de atracción o repulsión dependiendo de su orientación. Los polos opuestos se atraen, mientras que los polos iguales se repelen. - Interaction between Magnets: Magnetic poles (north and south) generate forces of attraction or repulsion depending on their orientation. Opposite poles attract, while like poles repel.
- Fuerzas sobre Cargas en Movimiento: Cuando una carga eléctrica se mueve dentro de un campo magnético, experimenta una fuerza perpendicular tanto al campo como a la dirección de su movimiento, conocida como fuerza de Lorentz. - Forces on Moving Charges: When an electric charge moves within a magnetic field, it experiences a force perpendicular to both the field and the direction of its motion, known as the Lorentz force.
Las principales características de las fuerzas magnéticas son: The main characteristics of magnetic forces are:
- Dirección y Sentido: Las fuerzas magnéticas actúan perpendicularmente a las líneas del campo magnético y al movimiento de las cargas. - Direction and Sense: Magnetic forces act perpendicular to the magnetic field lines and the movement of the charges.
- Intensidad: Depende de la magnitud de la carga, la velocidad de su movimiento, la intensidad del campo magnético y el ángulo entre el movimiento y el campo. - Intensity: Depends on the magnitude of the charge, the speed of its movement, the intensity of the magnetic field and the angle between the movement and the field.
- Ley de Atracción y Repulsión: Los polos opuestos se atraen, mientras que los iguales se repelen, siguiendo la regla de los polos magnéticos. - Law of Attraction and Repulsion: Opposite poles attract, while like poles repel, following the rule of magnetic poles.
Las fuerzas magnéticas tienen numerosas aplicaciones en la tecnología, la industria y la ciencia: Magnetic forces have numerous applications in technology, industry, and science:
- Motores Eléctricos: Utilizan fuerzas magnéticas para convertir energía eléctrica en energía mecánica, esenciales en electrodomésticos, vehículos eléctricos y más. - Generadores: Funcionan invirtiendo el principio de los motores eléctricos, convirtiendo energía mecánica en eléctrica. - Electric Motors: These use magnetic forces to convert electrical energy into mechanical energy, essential in household appliances, electric vehicles, and more. - Generators: These work by reversing the principle of electric motors, converting mechanical energy into electrical energy.
- Resonancia Magnética Nuclear (RMN): En medicina, se emplean campos magnéticos potentes para obtener imágenes detalladas del cuerpo humano. - Nuclear Magnetic Resonance (NMR): In medicine, powerful magnetic fields are used to obtain detailed images of the human body.
- Trenes Maglev: Utilizan levitación magnética para reducir la fricción, alcanzando altas velocidades de manera eficiente. - Maglev trains: They use magnetic levitation to reduce friction, reaching high speeds efficiently.
- Separación de Materiales: En la minería y reciclaje, las fuerzas magnéticas separan materiales magnéticos de los no magnéticos. - Material Separation: In mining and recycling, magnetic forces separate magnetic materials from non-magnetic ones.
Por último, conviene señalar que las principales fórmulas que regirán la fuerza entre imanes en el dispositivo objeto de la presente invención son las siguientes: Finally, it should be noted that the main formulas that will govern the force between magnets in the device that is the subject of the present invention are the following:
- Fuerza entre dos imanes (Ley de Coulomb Magnético) - Force between two magnets (Magnetic Coulomb's Law)
La fuerza de atracción o repulsión entre dos polos magnéticos puntuales está dada por una relación análoga a la ley de Coulomb para cargas eléctricas: The force of attraction or repulsion between two point magnetic poles is given by a relationship analogous to Coulomb's law for electric charges:
F=p0-m1-m24n-d2F = \frac{\mu_0 \cdot m_1 \cdot m_2}{4\pi \cdot dA2}F=4n-d2p0-m1-m2 F=p0-m1-m24n-d2F = \frac{\mu_0 \cdot m_1 \cdot m_2}{4\pi \cdot dA2}F=4n-d2p0-m1-m2
FFF: Fuerza magnética (N). FFF: Magnetic force (N).
p0\mu_0p0: Permeabilidad del vacío (4nx10-7 T\cdotpm/A4\pi \times 10A{-7} \, \text{T- m/A}4nx10-7T\cdotpm/A). p0\mu_0p0: Vacuum permeability (4nx10-7 T\cdotpm/A4\pi \times 10A{-7} \, \text{T- m/A}4nx10-7T\cdotpm/A).
m1m_1m1 y m2m_2m2: Fuerzas de los polos magnéticos (Am ). m1m_1m1 and m2m_2m2: Magnetic pole forces (Am ).
ddd: Distancia entre los polos (m). ddd: Distance between the poles (m).
- Fuerza entre un imán y un material ferromagnético - Force between a magnet and a ferromagnetic material
Para sistemas simples, la fuerza de atracción aproximada entre un imán y un material ferromagnético es proporcional al cuadrado de la densidad de flujo magnético: For simple systems, the approximate attractive force between a magnet and a ferromagnetic material is proportional to the square of the magnetic flux density:
Fa:B2-A2pF \propto \frac{BA2 \cdot A}{2\mu}Fa:2pB2-A Fa:B2-A2pF \propto \frac{BA2 \cdot A}{2\mu}Fa:2pB2-A
FFF: Fuerza magnética (N). FFF: Magnetic force (N).
BBB: Densidad de flujo magnético (T). BBB: Magnetic flux density (T).
AAA: Área de contacto entre el imán y el material (m2). AAA: Contact area between the magnet and the material (m2).
p\mup: Permeabilidad del material (H/m). p\mup: Permeability of the material (H/m).
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que zando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, una hoja de dibujos en la que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente: To complement the description provided and to aid in a better understanding of the characteristics of the invention, a sheet of drawings is attached to this descriptive document as an integral part thereof, in which the following has been represented for illustrative and non-limiting purposes:
La figura número 1.- Muestra una vista esquemática en perspectiva parcialmente seccionada de un ejemplo del dispositivo turbo magnético objeto de la invención, apreciándose las principales partes y elementos que comprende, así como la disposición de las mismas; Figure 1 shows a partially sectioned perspective schematic view of an example of the turbo magnetic device that is the subject of the invention, showing the main parts and elements it comprises, as well as their arrangement;
la figura número 2.- Muestra una vista en alzado lateral y sección del ejemplo del dispositivo de la invención mostrado en la figura 1; Figure number 2.- Shows a side elevation and section view of the example of the device of the invention shown in figure 1;
la figura número 3.- Muestra una vista en planta y sección de una porción del ejemplo del dispositivo de la invención mostrado en las figuras 1 y 2; y Figure 3 shows a plan and section view of a portion of the example of the device of the invention shown in Figures 1 and 2; and
las figuras 4-A a 9-B.- Muestran, en respectivos diagramas, cada una de las seis diferentes posiciones del pistón durante la secuencia de giro del eje junto a la respectiva descomposición de fuerzas que ejercen los imanes, según el ejemplo concreto descrito. Figures 4-A to 9-B show, in their respective diagrams, each of the six different positions of the piston during the shaft rotation sequence along with the respective decomposition of forces exerted by the magnets, according to the specific example described.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización no limitativa del dispositivo turbo magnético de la invención, el cual comprende lo que se describe en detalle a continuación. In view of the aforementioned figures, and in accordance with the numbering adopted, one can observe in them an example of a non-limiting embodiment of the turbo magnetic device of the invention, which comprises what is described in detail below.
Así, tal como se observa en dichas figuras, el dispositivo (1) de la invención comprende, básicamente, un mecanismo de biela-manivela del tipo que, al menos, está formado por un eje cigüeñal (2) con, al menos, una manivela (3) que incorpora una biela (4) asociada a un pistón (5) o émbolo o sistema similar de patín o corredera que discurre sobre una guía lineal, tal que, al aplicar una potencia desde una fuente de energía externa (6), convierte el movimiento de giro rotativo del eje cigüeñal (2) en movimiento alternativo lineal del pistón (5) o similar, o viceversa. Thus, as can be seen in the figures, the device (1) of the invention basically comprises a connecting rod-crank mechanism of the type which, at least, is formed by a crankshaft (2) with, at least, a crank (3) which incorporates a connecting rod (4) associated with a piston (5) or plunger or similar system of slide or runner that runs on a linear guide, such that, when applying power from an external energy source (6), it converts the rotary motion of the crankshaft (2) into linear reciprocating motion of the piston (5) or similar, or vice versa.
Y, a partir de dicha configuración ya conocida, el dispositivo se distingue esencialmente, por comprender, intercalados sobre güeñal (2) de dicho mecanismo, concretamente instalados en la manivela (3) del eje cigüeñal (2), entre esta y la biela (4) del pistón (5) o similar, unos imanes permanentes (7), los cuales están dispuestos con la polaridad NS (representadas en las figuras con distinta textura para facilitar su observación) de modo que, al entregar potencia al mecanismo (1) desde la fuente de energía externa (6), el efecto alterno de repulsión y atracción magnética de los imanes (7) en cada situación del movimiento del eje del cigüeñal (2) produce un aumento del par de dicho eje (2) en un porcentaje significativo, concretamente del orden de hasta el 26% aproximadamente. And, from this already known configuration, the device is essentially distinguished by comprising, interposed on the crankshaft (2) of said mechanism, specifically installed on the crank (3) of the crankshaft (2), between this and the connecting rod (4) of the piston (5) or similar, some permanent magnets (7), which are arranged with the NS polarity (represented in the figures with different textures to facilitate their observation) so that, when delivering power to the mechanism (1) from the external energy source (6), the alternating effect of magnetic repulsion and attraction of the magnets (7) in each situation of the movement of the crankshaft (2) produces an increase in the torque of said shaft (2) by a significant percentage, specifically on the order of up to approximately 26%.
De preferencia, el mecanismo del dispositivo (1) comprende, al menos, dos imanes permanentes (7) intercalados en paralelo sobre el eje cigüeñal (2), instalados entre la manivela (3) del eje cigüeñal (2) y la biela (4) cada pistón (5) o embolo. Preferably, the device mechanism (1) comprises at least two permanent magnets (7) inserted in parallel on the crankshaft (2), installed between the crank (3) of the crankshaft (2) and the connecting rod (4) of each piston (5) or plunger.
De preferencia, los imanes permanentes (7) están configurados en forma de levas magnéticas incorporadas en cada manivela (3) del eje cigüeñal (2) conectada a un pistón (5) o émbolo a través de la correspondiente biela (4). Preferably, the permanent magnets (7) are configured in the form of magnetic cams incorporated into each crank (3) of the crankshaft (2) connected to a piston (5) or plunger through the corresponding connecting rod (4).
De preferencia, el dispositivo comprende dos imanes permanentes (7) en forma de leva magnética y contra leva magnética, dispuestas a ambos lados de la biela (4) de cada pistón (5) o similar. Preferably, the device comprises two permanent magnets (7) in the form of a magnetic cam and a magnetic counter-cam, arranged on both sides of the connecting rod (4) of each piston (5) or similar.
En una opción de realización, el mecanismo es accionado, como fuente de energía externa, mediante un motor (6) eléctrico asociado a un extremo del eje cigüeñal (2), en cualquier caso, preferentemente alimentado por una fuente de energía renovable. In one embodiment, the mechanism is driven, as an external energy source, by an electric motor (6) associated with one end of the crankshaft (2), in any case, preferably powered by a renewable energy source.
Por otra parte, aunque no se ha representado, el dispositivo (1) de la invención puede comprender un tipo de mecanismo de biela-manivela con un eje cigüeñal (2) al que se acoplan la manivela (3) y biela (4) de una pluralidad de pistones (5) dispuestos en lados opuestos, a modo de motor "boxer”. Furthermore, although it has not been shown, the device (1) of the invention may comprise a type of connecting rod-crank mechanism with a crankshaft (2) to which the crank (3) and connecting rod (4) of a plurality of pistons (5) arranged on opposite sides are attached, in the manner of a "boxer" engine.
Y, en otra realización, el dispositivo comprender un tipo de mecanismo de biela-manivela con los pistones (5) dispuestos radialmente y acoplados un cigüeñal central con una sola manivela (3) y sistema de bielas (4) articuladas. And, in another embodiment, the device comprises a type of connecting rod-crank mechanism with pistons (5) arranged radially and coupled to a central crankshaft with a single crank (3) and articulated connecting rod system (4).
Por otra parte, cabe señalar que el pistón o pistones (5) del mecanismo que comprende el dispositivo, además del típico cilin a, como el de un motor de coche, también pueden consistir en cualquier otro sistema similar de patín o corredera que discurre sobre una guía lineal. Furthermore, it should be noted that the piston or pistons (5) of the mechanism comprising the device, in addition to the typical cylinder, such as that of a car engine, can also consist of any other similar system of a slide or runner that runs on a linear guide.
A continuación se detalla un ejemplo específico con datos concretos para demostrar, aproximadamente, el citado rendimiento del dispositivo. Below is a specific example with concrete data to demonstrate, approximately, the aforementioned device performance.
R1 = Radio de giro excéntrico del eje cigüeñal (2) o manivela (3). R1 = Eccentric turning radius of the crankshaft (2) or crank (3).
L1= Longitud de biela (4) L1= Connecting rod length (4)
F imán (7) = 75 N F magnet (7) = 75 N
Rozamiento aproximado 0, a base de ajustes con tolerancias muy precisas y guías de muy baja fricción. Se ha de tener en cuenta que, a diferencia de un motor de explosión, la temperatura no tendrá una gran incidencia. Será la temperatura ambiente más la generada en el rozamiento menos la que se pueda ir disipando. Approximately zero friction, achieved through very precise tolerance adjustments and very low friction guides. It should be noted that, unlike an internal combustion engine, temperature will not have a significant impact. The temperature will be the ambient temperature plus the heat generated by friction, minus the heat that can be dissipated.
Masa pistón 0,2 Kgs. Piston mass 0.2 Kgs.
Potencia del accionamiento 500 w Drive power 500 w
Numero de cilindros = 6 Number of cylinders = 6
Potencia por cilindro = 83 w/cilindro. Power per cylinder = 83 w/cylinder.
Velocidad=1500 rpm = 157 rad/s. Speed=1500 rpm = 157 rad/s.
Par aplicado por cilindro: Torque applied per cylinder:
POTENCIA(w) =Par (Nm) *velocidad angular (rad/s) POWER (w) = Torque (Nm) * angular velocity (rad/s)
83 w= Par* 157 rad/s................ 83 w= Torque* 157 rad/s................
Par Promedio = 0,53 Nm invertido en hacer girar el mecanismo por cada cilindro. Average Torque = 0.53 Nm inverted to rotate the mechanism for each cylinder.
Par total invertido en girar = 0,53 Nm* 6 cil = 3,2 Nm Total torque reversed in rotation = 0.53 Nm * 6 cylinders = 3.2 Nm
En base a ello, y atendiendo a los gráficos de las figuras 4-A, 5-A, 6-A, 7-A, 8-A y 9-A, se puede observar qué par se está produciendo en las diferentes posiciones de conjunto cigüeñal-biela-pistón para poder sacar un par promedio generado sobre el eje cigüeñal (2). Las figuras 4-B, 5-B, 6-B, 7-B, 8-B y 9-B, muestran los respectivos despieces de fuerzas en cada una de las posiciones del pistón. Based on this, and considering the graphs in Figures 4-A, 5-A, 6-A, 7-A, 8-A, and 9-A, it is possible to observe the torque being produced in the different positions of the crankshaft-connecting rod-piston assembly in order to calculate an average torque generated on the crankshaft (2). Figures 4-B, 5-B, 6-B, 7-B, 8-B, and 9-B show the respective force breakdowns in each of the piston positions.
Del análisis de las seis posiciones que generan par, puesto que la inicial (0 grados) y la intermedia (180°) son Punto Muerto Superior y Punto Muerto Inferior, y al estar la fuerza de imán F alineada con el eje de gir al no generaran par, se observa lo siguiente: From the analysis of the six positions that generate torque, since the initial (0 degrees) and the intermediate (180°) are Top Dead Center and Bottom Dead Center, and since the magnet force F is aligned with the axis of rotation, they will not generate torque, the following is observed:
Posición 1 (figura 4-A, 4-B): 2,563 Nm Position 1 (figure 4-A, 4-B): 2,563 Nm
Posición 2 (figura 5-A, 5-B): 4,7 Nm Position 2 (figure 5-A, 5-B): 4.7 Nm
Posición 3 (figura 6-A, 6-B): 4,812 Nm Position 3 (figure 6-A, 6-B): 4,812 Nm
Posición 4 (figura 7-A, 7-B): 4,812 Nm Position 4 (figure 7-A, 7-B): 4,812 Nm
Posición 5 (figura 8-A, 8-B): 4,7 Nm Position 5 (figure 8-A, 8-B): 4.7 Nm
Posición 6 (figura 9-A, 9-B): 2,563 Nm Position 6 (figure 9-A, 9-B): 2,563 Nm
Por tanto, el par promedio es = (1+2+3+4+5+6)/6 = 24,284 Nm/6 = 4,05 Nm de par efectivo a la salida del cigüeñal. Therefore, the average torque is = (1+2+3+4+5+6)/6 = 24,284 Nm/6 = 4.05 Nm of effective torque at the crankshaft output.
Teniendo en cuenta que para el movimiento hemos aplicado un par de 3,2 Nm y que a la salida obtenemos 4,05 Nm, el coeficiente de aumento del par seria de K=4,05/3,2 =1,265. Given that for the movement we have applied a torque of 3.2 Nm and that at the output we obtain 4.05 Nm, the torque increase coefficient would be K=4.05/3.2 =1.265.
Lo que quiere decir que, para este caso concreto, estaríamos obteniendo aproximadamente un incremento de par del orden del 26%. This means that, in this specific case, we would be obtaining approximately a torque increase of around 26%.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan. Having sufficiently described the nature of the present invention, as well as the manner of putting it into practice, it is not considered necessary to make its explanation more extensive so that any expert in the field can understand its scope and the advantages that derive from it.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202530375A ES3039733A1 (en) | 2025-05-06 | 2025-05-06 | TURBO MAGNETIC DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202530375A ES3039733A1 (en) | 2025-05-06 | 2025-05-06 | TURBO MAGNETIC DEVICE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES3039733A1 true ES3039733A1 (en) | 2025-10-23 |
Family
ID=97405800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202530375A Pending ES3039733A1 (en) | 2025-05-06 | 2025-05-06 | TURBO MAGNETIC DEVICE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES3039733A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1125353B1 (en) * | 1998-10-31 | 2004-10-13 | Johann Weinzierl | Electromagnetically operated motor |
| WO2009088144A1 (en) * | 2008-01-09 | 2009-07-16 | Deok-Ho Shin | Engine using permanent magnet |
| DE102014012297A1 (en) * | 2014-08-23 | 2016-02-25 | Halit Eroglu | Piston motor with magnetic drive and shielding |
| WO2024085815A1 (en) * | 2022-10-19 | 2024-04-25 | Rattanawongsa Chonlada | The combined crankshaft-type magnetic drive engine |
-
2025
- 2025-05-06 ES ES202530375A patent/ES3039733A1/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1125353B1 (en) * | 1998-10-31 | 2004-10-13 | Johann Weinzierl | Electromagnetically operated motor |
| WO2009088144A1 (en) * | 2008-01-09 | 2009-07-16 | Deok-Ho Shin | Engine using permanent magnet |
| DE102014012297A1 (en) * | 2014-08-23 | 2016-02-25 | Halit Eroglu | Piston motor with magnetic drive and shielding |
| WO2024085815A1 (en) * | 2022-10-19 | 2024-04-25 | Rattanawongsa Chonlada | The combined crankshaft-type magnetic drive engine |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Ref document number: 3039733 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20251023 |