CAMPO

[001] La presente invención se relaciona con el campo de dispositivos generadores de energía limpios que no afecten el medio ambiente por el uso de combustibles fósiles.

ESTADO DE LA TÉCNICA

[002] El planeta afronta una grave crisis de contaminación por altas emisiones de gas carbónico a la atmósfera causando el calentamiento global que acarreará más adelante problemas ambientales serios, por lo cual se hace notorio la necesidad de buscar fuentes y dispositivos alternativos que puedan generar energía limpia sin que se afecte aún más el medio ambiente por la generación de contaminantes tales como óxidos de carbono, azufre y/o nitrógeno por el uso de las fuentes tradicionales que utilizan combustibles fósiles.

[003] En este sentido, se conoce en el estado del arte de patentes el documento WO21 072561 que reporta un sistema de generación, almacenamiento y distribución de energía eléctrica que se activa mediante energía cinética, generando carga como resultado del movimiento y que comprende: una o más baterías de tipo iónico; una unidad electrónica para procesar y monitorear los estados de carga y descarga; un convertidor/dispositivo de transferencia de energía; uno o más generadores de corriente alterna; un rectificador de corriente; un módulo de protección galvánica y/o polimérica que contiene el sistema y los puertos CHAdeMO y / o CCS, según región. [004] Por su parte, el documento W02009019001 se refiere a un dispositivo que tiene una disposición de ¡manes para generar un campo magnético alterno que interactúa con un campo magnético estacionario. El dispositivo comprende un rotor y un estator dispuestos coaxialmente a un eje montado rotativamente. El rotor comprende una o más primeras secuencias de ¡manes y el estator una o más segundas secuencias de ¡manes. Las secuencias de ¡manes primera y segunda comprenden cada una dos o más ¡manes dipolo, cuya disposición y orientación pueden vahar.

[005] El documento WO21076429 revela un sistema y método, en donde el sistema es un sistema autónomo de generación y producción de energía que obtiene, almacena y transfiere energía motriz utilizando uno o más dispositivos magnéticos. La energía eléctrica se proporciona desde una batería a un motor, la energía mecánica se proporciona desde el motor a un generador con la ayuda de un dispositivo de acoplamiento, y la energía eléctrica se produce desde el generador, que puede dirigirse de regreso a las baterías o, a una fuente externa de carga. Los dispositivos magnéticos mejorados aumentan la potencia de salida basándose en la misma potencia de entrada y pueden requerir menos potencia de entrada para producir la misma potencia de salida.

[006] De otra parte, el documento WO21035985 describe un rotor, un motor eléctrico, un conjunto de motor eléctrico, un procesador de alimentos, un dispositivo de suministro de aire, un electrodoméstico, un vehículo eléctrico y un dispositivo de generación de energía. El rotor comprende un disco giratorio y una pluralidad de miembros magnéticos, en el que la pluralidad de miembros magnéticos se proporciona en el disco giratorio y la pluralidad de miembros magnéticos están distribuidos circunferencialmente alrededor de la línea central de rotación del disco giratorio. El uso del disco giratorio, cuyo peso es relativamente ligero, para reemplazar una pluralidad de capas de láminas de acero al silicio apiladas en la dirección axial, reduce efectivamente el peso del rotor, de modo que el peso de un motor eléctrico con el rotor también es relativamente ligero, por lo que se realiza un motor eléctrico ligero.

[007] La patente WO20160698 divulga un dispositivo de generación de energía, ¡nercial de energía cinética magnética, que comprende una carcasa, un estator, un rotor, un imán permanente, un conductor de generación de energía y una interfaz de salida de corriente. El dispositivo de generación de energía ¡nercial de energía cinética magnética utiliza una estructura con polos ¡guales que se repelen entre sí para impulsar al rotor a rotar de forma autónoma de forma continua y permitir que el rotor esté suspendido, en el que un espacio donde se encuentra el rotor está en un estado de vacío.

[008] De otra parte, el documento KR20180051907 se refiere a un dispositivo híbrido de generación de energía que tiene una función de caldera que puede reducir el consumo de energía proporcionando un peso de fluido a un rotor para generar una fuerza de inercia y la compresión calienta y proporciona el fluido, calentando así un fluido objetivo de calentamiento. El dispositivo comprende: un motor de rotación que proporciona una fuerza de rotación; el rotor está conectado al motor de rotación y girado por el motor de rotación ya que se proporciona un imán en una superficie circunferencial exterior; un estator que se fija al exterior del rotor y en el que se ubica una bobina que mira al imán del rotor; una parte generadora de fuerza de inercia que genera la fuerza de inercia al rotor a través de la acumulación del peso por parte del fluido mientras se suministra el fluido al rotor; y una caldera que comprime el fluido descargado del rotor y genera un calor elevado.

[009] Finalmente, el documento 000746-2019/D IN hace referencia a un generador eléctrico mediante pistones accionados por apantallamiento electromagnético que comprende dos ¡manes impulsores, veintitrés bobinas y dos soportes en el cual se instala un eje de pistón con 46 ¡manes inductores en donde el generador comprende un circuito PWM de potencia y un sistema controlador de potencia para estabilización de voltaje y frecuencia.

[010] En este sentido, es claro que existe la necesidad aún no satisfecha de proporcionar un dispositivo generador de energía que permita el aprovechamiento de las corrientes parásitas y de los campos magnéticos autoinducidos que en situaciones en las que operan actualmente los generadores eléctricos convencionales representan una desventaja reduciendo la eficiencia del mismo porque producen fricción, frenado del rotor, calentamiento y otros. Por tanto, el dispositivo generador de energía por colapso magnético de la presente invención con la configuración de bobinas generadoras de energía aprovecha los campos magnéticos autoinducidos y la fuerza contraelectromotriz generada en las bobinas a favor de la generación de energía.

RESUMEN

[011] La presente invención está dirigida a una máquina o dispositivo de generación de energía que comprende ¡manes permanentes, un sistema trifásico, bobinas bifilares y una disposición de ¡manes dispuesta axialmente al rotor del generador; y que comprende un sistema embebido por un software de control de pulsos magnéticos para el momento del colapso magnético o generación de picos o valles de potencia eléctrica, mediante el cual un conjunto de sensores detectan el momento angular preciso en el cual las bobinas tienen almacenada la máxima energía magnética para después desencadenar su colapso magnético o generación de picos o valles de potencia eléctrica mediante un proceso de conmutación controlado por las señales provenientes de dichos sensores. Todos estos elementos están dispuestos en el rotor y estator circunferencial, que al momento de ponerse en movimiento genera energía eléctrica.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

[012] La figura 1 muestra una vista en perspectiva frontal del dispositivo generador de energía de acuerdo con la presente invención.

[013] La figura 2 muestra una vista en despiece de componentes del dispositivo generador de energía de acuerdo con la presente invención.

[014] La figura 3 muestra la configuración externa del acople magnético (3) del dispositivo generador de energía de acuerdo con la presente invención.

[015] La figura 4 muestra la estructura interna del acople magnético (3) y los ¡manes que se incluyen en dicha estructura interna del acople magnético (3).

[016] La figura 5 muestra la estructura estabilizadora (5) que proporciona estabilidad y soporte al dispositivo generador de energía de acuerdo con la presente invención.

[017] La figura 6 muestra una configuración para placas de soporte porta- bobinas (6) de acuerdo con el dispositivo generador de energía de la presente invención.

[018] La figura 7 muestra una configuración de una placa porta-bobinas (8) de acuerdo con el dispositivo generador de energía de la presente invención.

[019] La figura 8 muestra la estructura de una bobina bifilar (9) de acuerdo con el dispositivo generador de energía de la presente invención.

[020] La figura 9 muestra una configuración de un disco rotor (10) de acuerdo con el dispositivo generador de energía de la presente invención.

[021] La figura 10 muestra una configuración de un separador de rotores (12) de acuerdo con el dispositivo generador de energía de la presente invención.

[022] La figura 11 muestra una configuración de un eje central (13) de acuerdo con el dispositivo generador de energía de la presente invención. [023] La figura 12 muestra la configuración de un Soporte de Magneto Superior (14) de acuerdo con el dispositivo generador de energía de la presente invención. [024] La figura 13 muestra una configuración del Soporte de Magneto Inferior (16) de acuerdo con el dispositivo generador de energía de la presente invención. [025] La figura 14 muestra una configuración de un sistema de levitación magnética conformado por el Soporte de Magneto superior (14) y el Soporte de Magneto inferior (16) y el espacio sin fricción (15) que se forma entre el Soporte de Magneto Superior y Soporte de Magneto inferior de acuerdo con el dispositivo generador de energía de la presente invención.

[026] La figura 15 muestra una figura esquemática de la conexión del generador de energía de acuerdo con la presente invención.

[027] La figura 16 muestra una figura esquemática completa de la conexión del generador de energía de acuerdo con la presente invención.

[028] La figura 17 muestra un esquema de generadores monofásicos trabajando en forma consecutiva cuyas ondas de salida tendrán un desfase de 120° entre sí.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

[029] La presente invención hace referencia a un dispositivo o máquina para generación de energía por colapso magnético que comprende un motor de inducción (1 ), un eje de motor (2), un acople magnético (3), unas barras estabilizadoras (4), unas estructuras estabilizadoras (5), placas de soporte porta- bobinas (6), sensores Hall (7), placas porta-bobinas (8), bobinas bifilares (9), discos rotores (10), magnetos inductores (11 ), separadores de rotores (12), un eje central (13), un soporte de Magneto Superior (14), un espacio sin fricción (15) y un Soporte de Magneto Inferior (16), en donde el eje central (13) soporta a lo largo de su longitud discos rotores (10) que tienen una pluralidad de magnetos inductores (11 ) y los discos rotores (10) están distanciados entre sí por medio de separadores de rotores (12) y el conjunto de discos rotores (10) y separadores de rotores (12) se encuentran entre dos placas de soporte porta-bobinas (6). El eje central (13) está conectado por uno de sus extremos a un acople magnético (3) y por el otro extremo a un sistema de levitación magnética conformado por el Soporte de Magneto superior (14) y el Soporte de Magneto inferior (16) y el espacio sin fricción (15) que se forma entre dichos soportes y el sistema que comprende eje central (13) y los componentes soportados por el mismo, se ajustan y se aseguran a las estructuras estabilizadores (5) en sus extremos, las cuales se conectan a través de barres estabilizadores (4).

[030] Como se muestre en la figure 1 , el dispositivo generador de energía por colapso magnético de acuerdo con la presente invención, puede comprender un motor de inducción (1 ) que puede ser un motor con cualquier capacidad, por ejemplo, capacidades entre 2HP y 15 HP, lo que equivale a 1.49 KW y 11.18 KW. La función del motor de inducción (1 ) es mantener en rotación un eje central (13) en velocidades rotacionales, por ejemplo, pero sin limitarse entre 450 RPM y 3600 RPM a fin de proporcionar, una cantidad de voltios, por ejemplo, pero sin limitarse entre 266 Voltios a 5400 Voltios por fase que son asimilados también por el sistema electrónico pare el aprovechamiento de sus picos producidos por los colapsos magnéticos controlados por sensores hall (7).

[031] El dispositivo generador de energía por colapso magnético de acuerdo con la invención, puede tener un soporte de motor (no mostrado), que es un elemento que puede estar construido en un material resistente, por ejemplo, pero sin limitarse a Duraluminio y su función es la de fijar el motor de inducción (1 ) a la estructure del dispositivo generador de energía por colapso magnético de acuerdo con la presente invención pare una adecuada transferencia de potencia mecánica del mismo. Adicionalmente, la estructure de dicho soporte de motor permite tener una estabilidad total del motor de inducción (1 ) y el compartimiento para la instalación del acople magnético general del dispositivo de acuerdo con la invención.

[032] El eje de motor (2) como se muestra en la figura 1 y 2, puede tener cualquier longitud apropiada de acuerdo al número de discos rotores (10) y de los diámetros de los mismos de acuerdo a la potencia a generar, el cual transfiere la potencia mecánica del motor de inducción (1 ) hacia un acople magnético (3) y éste a su vez hacia un eje central (13) del dispositivo generador de energía por colapso magnético de acuerdo con la presente invención.

[033] El acople magnético (3) que sirve de puente de unión entre el motor de inducción (1 ) y el eje central (13) como se muestra en las figuras 1 , 2 y 3, comprende un cuerpo inferior (3.1 ) y un cuerpo superior (3.2) que encajan de manera simétrica entre ellos y comprenden en su interior compartimientos (3.3) (figura 4) para recibir de manera ajustada magnetos de alta potencia (3.4), preferiblemente, cuatro magnetos con dimensiones adecuadas para su ajuste perfecto dentro de los compartimientos (3.3). Estos magnetos (3.4) hacen una fuerza de repulsión y evitan cualquier contacto físico entre sus superficies creando un espacio sin fricción (3.6) como se muestra en la figura 3. El cuerpo superior (3.2) e inferior (3.1 ) tienen orificios (3.5) en sus partes exteriores a fin de insertar el eje central (13) y el eje de motor (2), respectivamente. En este sentido, se elimina todo contacto físico entre el eje de motor (2) y el eje central (13), con lo cual también se logra la eliminación de la fricción y calentamiento y se logra una eficiente transferencia de potencia desde el motor inductor (1 ) al sistema del dispositivo generador de energía por colapso magnético. En la figura 4 se visualiza también la forma preferida de los magnetos de alta potencia (3.4). Sin embargo, la configuración de los compartimientos (3.3) y de los magnetos de alta potencia (3.4) pueden tener cualquier configuración, por ejemplo, cilindrica. [034] Como se ¡lustra en las figuras 1 y 2, el dispositivo generador de energía por colapso magnético de acuerdo con la invención puede comprender 4 o más barras estabilizadoras (4) de acuerdo al incremento de la potencia de salida requerida y, por lo tanto, al aumento del tamaño de dispositivo. En la modalidad que se muestra en la figura 1 y 2, el dispositivo comprende cuatro barras estabilizadoras (4). Estas barras pueden ser de cualquier material resistente, por ejemplo, pero sin limitarse a acero inoxidable, por ser este material diamagnético y no influye en los campos magnéticos que actúan en el dispositivo de acuerdo con la invención. Estas barras estabilizadoras (4) proporcionan estabilidad a todo el sistema o dispositivo y proporciona un soporte a toda la estructura del dispositivo generador de energía por colapso magnético de la invención.

[035] Las barras estabilizadoras (4) se encuentran conectadas en sus extremos por medio de estructuras estabilizadoras (5), que pueden tener la forma de acuerdo con el número de barras estabilizadoras (4) empleadas. Como se muestra en la figura (5) la estructura estabilizadora (5) superior y las dos estructuras inferiores (5) tienen una configuración en forma de “X” con un orificio central (5.1 ) para recibir el acople magnético (3) en un extremo y por el otro extremo el sistema de levitación magnético. Las estructuras estabilizadoras (5) tienen en los extremos orificios (5.2) por donde entra cada barra estabilizadora

(4) que se aseguran mediante tuercas (4.1 ) y orificios (5.3) por donde se aseguran unas placas de soporte porta-bobinas (6). La estructura estabilizadora

(5) ubicada en la parte inferior del dispositivo se diferencia de las otras dos en que no tiene orificio central y fija un sistema de levitación magnética también ubicado en la parte inferior del dispositivo. El material de estas estructuras estabilizadoras (5) puede ser de cualquier material resistente, de preferencia, acero inoxidable. La forma rectangular o de “X” puede vahar a pentagonal, hexagonal u octagonal dependiendo del escalamiento y las dimensiones de fabricación del dispositivo de acuerdo con la presente invención. [036] De acuerdo con la figura 6, el dispositivo de acuerdo con la presente invención, comprende además unas placas de soporte porta-bobinas (6), preferiblemente una en la parte superior y otra en la parte inferior del dispositivo y las cuales tienen un diseño adecuado para acoplar unas placas porta-bobinas (8) a través de orificios (6.3) ubicados en todo el perímetro de las placas de soporte porta-bobinas (6). El material de estas placas de soporte porta-bobinas (6), puede ser, pero no se limita a acetal y otros polímeros que sean materiales termoplásticos con una resistencia adecuada para soportar trabajo a presión. Como se muestra en la figura 6 la placa de soporte porta-bobinas (6) tiene un agujero concéntrico (6.1 ) rodeado por agujeros (6.2) equidistantes dispuestos alrededor del agujero concéntrico (6.1 ) para asegurar el sistema a las estructuras estabilizadores (5) a través de tomillos. La placa puede tener una forma circular o poliédrica plana con un diámetro adecuado, por ejemplo, pero sin limitarse a 330 mm y 1.200 mm o más y un grosor de entre 30 mm y 60 mm o más, en donde se disponen los orificios (6.3) a fin de acoplar placas porta-bobinas (8) por sus extremos y en todo el contorno de las placas de soporte porta-bobinas (6) superior e inferior mediante tornillos.

[037] De acuerdo con la figure 7, las placas porta-bobinas (8) mencionadas anteriormente, tienen una estructure rectangular hecha en un material adecuado, por ejemplo, acero inoxidable. Las placas porta-bobinas (8) soportan una pluralidad de bobinas bifilares (9), en la figure 7 se muestre un ejemplo de 5 bobinas bifilares (9), las cuales se ajustan a la superficie de la placa porta- bobinas (8) mediante chapas de ajuste (8.1 ). En una modalidad de la invención, el dispositivo generador de energía por colapso magnético puede comprender 12 placas porta-bobinas (8) y cada una de ellas con cinco bobinas bifilares (9) con sus correspondientes chapas de ajuste (8.1 ) que se unen por medio de sus extremos con las placas soporte porta-bobinas (6) mediante tomillos que pasan a través de los orificios (6.3) de las placas soporte porta-bobinas (6) y de los orificios (8.2) en los extremos de las placas porta-bobinas (8).

[038] Las placas porta-bobinas (8) comprenden además en sus extremos sensores Hall (7) ubicados sobre una base (7.1 ), en donde los sensores de efecto Hall (7) o simplemente sensores Hall (7) tienen la función de medir los campos magnéticos o corrientes o para la determinación de la posición en la que está el sistema. En ese sentido, como sensor de posición o detector para componentes magnéticos, los sensores Hall (7) son especialmente ventajosos si la variación del campo magnético es comparativamente lenta o nula. La función de los sensores Hall (7) es la de detectar el momento en el cual los magnetos inductores (11 ) que se encuentran ubicados en los rotores (10) y que corresponden a una determinada fase del trifásico que se encuentra en una alineación angular precisa con sus respectivas bobinas bifilares (9) para transferir a ésta su carga magnética, la misma que será aprovechada mediante el fenómeno de colapso magnético. Como se indicó anteriormente y como se muestra en la figura 7, los sensores Hall (7) se ubican diametralmente en cada una de unas placas porta-bobinas (8). Adicionalmente, los sensores hall (7) también detectan la alineación precisa entre las bobinas (9) de una determinada línea (L1 , L2 o L3) con sus respectivos magnetos inductores (11 ) que “encienden” y “apagan” las bobinas (9) y fuerzan colapsos magnéticos para producir picos de alto voltaje en los bornes de las bobinas (9), aprovechando la corriente parásita y los campos magnéticos autoinducidos para producir corriente eléctrica útil.

[039] Las bobinas bifilares (9) soportadas por las placas porta-bobinas (8) cada una de ellas está compuesta por dos conductores, que pueden ser de cualquier calibre, por ejemplo, pero sin limitarse a Calibre 23 AWG (0.643 mm de diámetro con esmalte). Las bobinas bifilares (9) pueden comprender además una pluralidad de pares de filas, por ejemplo, pero sin limitarse a 42 pares de filas por una pluralidad de capas, por ejemplo, pero sin limitarse a 18 capas, para formar una pluralidad de espiras, por ejemplo, pero sin limitarse a 756 espiras por conductor; y por tratarse de un Bifilar esta bobina puede tener una pluralidad de espiras, por ejemplo, pero sin limitarse a 1 ,512 espiras en total. El número total de espiras puede vahar en función del tamaño de bobina a utilizar para generar una determinada potencia, incluso puede llegar a tener 3.000 o más espiras en total dependiendo del calibre de alambre a utilizar.

[040] En la construcción de esta bobina bifilar (9), intervienen dos devanados paralelos estrechamente espaciados y una contrabobina conectada en serie ya que el extremo final de una de ellas se conecta con el extremo inicial de la otra. Este tipo de bobinas representan una ventaja respecto de las bobinas tradicionales que tienen un solo hilo por cuanto para aumentar adecuadamente el potencial de la misma, sus espiras se enrollan de tal forma que proporcionen una mayor diferencia de potencial entre sus espiras adyacentes; de esta forma, la energía que almacena esta bobina es proporcional al cuadrado de la diferencia de potencial entre espiras adyacentes.

[041] La ventaja concreta de las bobinas bifilares (9) es la relación de la diferencia de potencial generada entre espiras adyacentes en comparación a las bobinas tradicionales monofilares.

[042] Como se muestra en la figura 8 cada bobina bifilar (9) se encuentra sobre una base de bobina (9.2) y enrollada en un carrete de bobina (9.1 ) y pueden ser de cualquier tamaño deseado y acorde con el dimensionamiento que se proponga para el dispositivo de la invención. Por ejemplo, las bobinas bifilares (9) pueden medir, pero no se limitan a dimensiones de 60 mm de altura o más siempre y cuando la distancia entre los magnetos inductores (11 ) y las bobinas (9) sea de tan solo menor o igual a 2 milímetros.

[043] El dispositivo generador de energía por colapso magnético de acuerdo con la invención comprende además una pluralidad de discos rotores (10) como se muestra en la figura 1 y 2, en donde cada disco rotor (10) puede tener un diámetro entre 330 mm y 1660 mm o más y con un ancho de entre 30 mm y 40 mm o más, en donde estas dimensiones pueden vahar de acuerdo con los requerimientos de diseño del dispositivo que se desea construir. El material en el cual se fabrican los discos rotores (10) puede ser también de acetal gracias a la alta resistencia de este material a deformaciones. De acuerdo con lo mostrado en la figura 9 cada disco rotor (10) comprende una pluralidad de agujeros (10.2), por ejemplo, pero sin limitarse a 16 agujeros ubicados de manera simétrica y hacia la parte externa del disco rotor (10). Como se muestra en la figura 9, en cada uno de los agujeros (10.2) se aloja o instala un magneto inductor (11 ), en donde esa configuración para flujo axial permite asegurar que el magneto inductor (11 ) no salga de su alojamiento dado que la estructura misma hace que permanezca adentro del agujero (10.2) por el efecto de la fuerza centrífuga. Esta configuración supera los inconvenientes de rotores con polos salientes convencionales.

[044] Adicionalmente, cada disco rotor (10) comprende un orificio concéntrico (10.1 ) con una configuración hexagonal por donde pasa el eje central (13), en donde dicha configuración disminuye el desgaste producido por el uso y permite aumentar la fijación y la tracción de cada disco rotor (10). Los discos de rotor (10) son un componente principal del dispositivo generador magnético de energía de acuerdo con la presente invención, ya que permite inducir axialmente a las bobinas bifilares (9) transfiriéndole a las mismas de manera eficiente su intensidad de campo magnético y por lo tanto permitiendo el almacenamiento eficiente de energía en forma de campo magnético en la respectiva bobina (9), en donde el proceso de transferencia de energía es controlado mediante los sensores Hall (7).

[045] La configuración del dispositivo generador de energía de acuerdo con la presente invención, también comprende una pluralidad de separadores de rotor (12) como se muestra en las figuras 1 y 2, los cuales son estructuras diseñadas y construidas en acetal por ser un material muy resistente a las deformaciones y son segmentos cilindricos con un agujero concéntrico (12.1 ) con configuración hexagonal como se ¡lustra en la figura 10. Estos separadores de rotor (12) como su nombre lo indica, separan y mantienen la distancia adecuada entre los discos rotores (10) y las bobinas bifilares (9) y también mantienen la distancia uniforme entre los magnetos inductores (11 ) y las bobinas bifilares (9) para una inducción más eficiente. El tamaño y dimensiones de esta y otros elementos del dispositivo generador de energía eléctrica mediante colapso magnético de acuerdo con la presente invención dependerá de las dimensiones a las cuales se desee escalar el dispositivo. Por ejemplo, los separadores de rotores (12) pueden tener un diámetro de 90 mm y 64 mm de altura o más. El diámetro y altura de los separadores de rotores (12) podrán variar de acuerdo al escalamiento del generador por la variación de las dimensiones de las bobinas (9) a utilizar en cada caso.

[046] El dispositivo generador de energía de acuerdo con la presente invención, como se ha mencionado anteriormente comprende un eje central (13) el cual corresponde a una estructura tipo barra que puede ser en acero inoxidable en donde la sección central (13.1 ) como se muestra en la figura 11 tiene una configuración hexagonal, es decir, una sección central en forma hexagonal que abarca una longitud de la barra entre un 60% y 70% de la longitud total del eje central (13) desde la longitud media de dicho eje central (13), y el resto de la longitud (extremos 13.2) es cilindrica o circular y se reparte de manera equitativa en dichos extremos del eje central (13) para unirse con el acople magnético (3) y con el sistema de levitación magnética en cada uno de sus extremos, respectivamente.

[047] La sección central (13.1 ) con configuración hexagonal del eje central (13) encaja de manera precisa con los agujeros (10.1 ) de los discos rotores (10) y de los agujeros (12.1 ) de los separadores de rotor (12) con lo cual se asegura que la fuerza que se produce en el giro no desgaste el material y siempre se mantenga una tracción adecuada. Además, su diámetro permite soportar de manera eficiente el estrés producido por el torque y la velocidad de rotación producida tanto por el motor de inducción (1 ) como por la velocidad de rotación producida por el mismo dispositivo luego de haber desconectado el motor de inducción (1 ).

[048] En cuanto a las partes o secciones cilindricas (13.2) del eje central (13) en los extremos de dicho eje central permiten el acoplamiento respectivo con el motor de inducción (1 ) y el acople magnético (3) en la parte superior y con el sistema de levitación magnética comprendido por el Soporte de Magneto Superior (14), el Soporte de Magneto inferior (16) y el espacio sin fricción (15) que se forma entre estos dos soportes (figuras 12, 13 y 14).

[049] A partir de las figuras y la configuración señalada a lo largo de esta descripción, el eje central (13) es la columna vertebral del dispositivo generador de energía de acuerdo con la presente invención y cumple con las funciones de acoplar el sistema de los discos rotores (10) con el motor de inducción (1 ) a través del acople magnético (3) y acoplar el sistema de los discos rotores (10) con un sistema de levitación magnética (14, 15 y 16) y para la instalación de dichos discos rotores (10) y separadores de rotores (12) y las placas de soporte porta-bobinas (6).

[050] El dispositivo generador de energía eléctrica de acuerdo con la presente invención comprende además un Sistema de Levitación Magnética, el cual comprende un soporte de magneto superior (14) (figura 12), un espacio sin fricción (15) y un soporte de magneto inferior (16) (Figura 13). Estos elementos del Sistema de Levitación Magnética permiten que el peso tanto del eje central (13), como de los discos rotores (10), de los separadores de rotores (12) y los magnetos inductores (11 ) sean sostenidos y permite la suspensión en un campo magnético sin ningún tipo de fricción ni desgaste en el proceso de rotación independientemente de la velocidad a la cual opere el dispositivo de acuerdo con la presente invención. Como se muestra en la figura 12, el soporte de magneto superior (14) tiene un compartimiento superior (14.1 ) para alojar el eje central (13) y un compartimiento inferior (14.2) para alojar un magneto de levitación (14.3) no mostrado, el cual es un magneto con la misma configuración del compartimiento (14.2), por ejemplo, cilindrico, en donde el magneto de levitación es de neodimio. En relación con el soporte de magneto inferior (16) como se ¡lustra en la figura 13, comprende un compartimiento para magneto de levitación

(16.1 ) que aloja un magneto de levitación (16.3) no mostrado, que al igual que el magneto de levitación (14.3) tiene la misma configuración del compartimiento

(16.1 ), por ejemplo, cilindrico y puede ser de neodimio. El soporte de magneto inferior (16) tiene además orificios (16.2) para pernos de fijación.

[051] En este sentido, el Sistema de Levitación Magnética reduce el consumo del motor de inducción (1 ) ya que al aprovechar el fenómeno de la repulsión magnética, éste empuja el eje central junto al sistema de rotores hacia arriba, contrarrestando el efecto de la gravedad y que por el peso del mismo provocaría un estrés rotacional que afectaría a los rodamientos (no mostrados) ubicados en la estructura estabilizadora (5) y por lo tanto produciendo calor y fricción hecho que disminuye la eficiencia del motor por requerir de más energía para su proceso de rotación.

[052] Bajo esta configuración, tanto el eje central (13) conjuntamente con los sistemas de rotores (10) y magnetos inductores (11 ) disminuirán su peso en proporción a la fuerza de repulsión de los magnetos de levitación (14.3 y 16.3), siendo interpretado ésta por el motor (1 ) como el peso neto de conjunto de rotores (10) menos el peso total de repulsión producido por dichos magnetos. No es lo mismo hacer girar una masa de 80 Kg que una de 8 Kg.

[053] El dispositivo de acuerdo con la presente invención puede comprender además de manera opcional uno o más discos inerciales, ya que al tratarse el dispositivo de la invención de un rotor de velocidad síncrona independientemente de la extracción de carga a la que se someta, este disco permite además un trabajo mucho más ligero del motor. Este disco tiene dimensiones adecuadas y proporcionales a la masa que se pretende rotar y depende adicionalmente de las dimensiones del dispositivo cuando se pretenda escalar su producción. De manera preferida, el peso del disco ¡nercial puede estar en una proporción en peso con relación al peso total del dispositivo entre un 30% y 50%. La ubicación de este disco ¡nercial dentro del sistema puede ser en la parte superior y/o inferior del sistema del dispositivo generador de energía de acuerdo con la presente invención.

[054] En cuanto a los componentes de operación, la conexión del generador magnético de energía por colapso magnético de la invención, es de tipo trifásico como se muestra en la figura 15, que tiene una configuración tipo estrella, en donde se puede apreciar que se tienen tres salidas monofásicas (L1 , L2 y L3) de la misma intensidad y un punto común neutro (N), las cuales van de manera independiente a tres circuitos que controlan los pulsos generados por los colapsos magnéticos controlados por una placa de circuito impreso (PCB) y en el cual se encuentran ubicados los componentes de control como son los transistores, diodos rectificadores, resistencias y relays, que en su conjunto permiten la adecuada gestión de cada pulso de alto voltaje producido en cada colapso magnético que sucede en las bobinas (9). Este colapso magnético no sólo es beneficioso para la producción de energía eléctrica, sino que además permite la descarga de las bobinas (9) para el siguiente ciclo, hecho que no sucede con los sistemas convencionales pues dicho almacenamiento de energía en forma de campo magnético crea las llamadas corrientes parásitas que perjudican el desempeño y la eficiencia de los generados eléctricos en la actualidad. Es preciso señalar que en este PCB no se encuentra embebido el software de control del equipo.

[055] El funcionamiento del dispositivo generador de energía por colapso magnético de acuerdo con la presente invención, es mediante autoinducción. Como primera medida se conecta el motor de inducción (1 ) a una fuente de alimentación externa que puede ser una toma de corriente o una batería para inicio del proceso de rotación y hasta que el sistema detecte la rotación óptima, por ejemplo, de 900 rpm y los niveles de producción de energía eléctrica sean los adecuados.

[056] Durante dicho proceso de rotación, los sensores hall (7) de campo magnético ubicados en el interior del sistema rotor-estator detectan el momento preciso en el cual las bobinas (9) alcanzan su punto máximo de inducción por parte de los ¡manes (11 ) de neodimio.

[057] Una vez alcanzado el punto máximo de inducción donde la cantidad máxima de líneas de fuerza magnética atraviesen las espiras de las bobinas (9), se procede a “encender” las bobinas (9) forzando la circulación de corriente mediante el uso de una carga “resistencia”, en donde el control de dicha carga permite el control de la intensidad de campo magnético a almacenar en las bobinas (9) y por lo tanto, el valor del pico de voltaje a producirse cuando el campo magnético colapse en el proceso de autoinducción.

[058] Una vez almacenada la energía en las bobinas (9) en forma de campo magnético cuya intensidad depende de la carga a utilizar y cuando el sensor hall (7) de campo magnético detecte el instante preciso en que la alineación óptima se desfasa, se procede a “apagar” las bobinas (9). Cuando se apaga una bobina (9) en la cual se encuentre almacenada la energía en forma de campo magnético, ésta colapsará forzando la circulación de una corriente eléctrica en forma violenta y con un pico de voltaje muy alto. La energía eléctrica generada en este procedimiento, la cual es aún energía eléctrica alterna, se transforma en corriente directa mediante un puente rectificador y se almacena en un banco de condensadores (17) como se muestra en la figura esquemática 16 y dicha energía almacenada se ecualiza para su respectivo uso modulando su longitud, amplitud y frecuencia de acuerdo a los estándares de calidad de la energía eléctrica estipulada por las autoridades competentes.

[059] En este sentido, por ser la energía eléctrica generada superior a su entrada lineal, el motor de inducción (1 ) es entonces autoalimentado por la misma, convirtiéndose en un ciclo permanente de producción mientras que los sensores Hall (7) no detecten alguna falla o el usuario decida apagar el generador.

[060] El esquema completo de las conexiones del dispositivo generador de energía por colapso magnético se muestra en la figura 16 en la parte superior izquierda de manera esquematizada se ¡lustra la parte superior de un generador trifásico donde se aprecia la ubicación de las 12 bobinas (9) y los 16 ¡manes inductores (11 ). Un generador trifásico equivale a tener 3 generadores monofásicos trabajando en forma consecutiva cuyas ondas de salida tendrán un desfase de 120° entre si tal como se puede apreciar en la figura 17. Por lo tanto, se tienen 3 salidas que son las líneas L1 , L2 y L3 y un punto común que es el Neutro N. En la modalidad mostrada en las figuras 15 y 16, por tener 12 bobinas productoras, en un tiempo tO, 4 bobinas (9) tendrán alineación con sus respectivos magnetos inductores (11 ) por lo que se genera el voltaje pico en la salida L1 , asimismo en el tiempo t1, 4 bobinas (9) tendrán alineación con sus respectivos magnetos inductores (11 ) por lo que se genera el voltaje pico en la salida L2 y en el tiempo t2, 4 bobinas (9) tendrán alineación con sus respectivos magnetos inductores (11 ) por lo que se genera el voltaje pico en la salida L3. El punto N es común por lo que representa la otra línea que se tendría en un generador monofásico o más claramente; en un enchufe la línea viva corresponde a las líneas de salida L1 , L2 o L3 y la otra línea corresponde al neutro N. Cada línea de salida L1 , L2 y L3 se conecta con su respectivo PCB de control donde se controlan las conmutaciones.

[061] Para el control de las conmutaciones se instalan en el estator (donde se ubican las bobinas - el conjunto de placas porta bobinas), unos sensores Hall (7) ubicados y alineados perfectamente con las líneas L1 , L2 y L3 desfasados 120° uno respecto de otro. Cuando el sensor Hall (7) de las líneas L1 , L2 o L3 detecte la alineación angular precisa de las bobinas (9) que corresponden a dicha línea con sus respectivos magnetos inductores (11 ), el PCB “enciende” las bobinas (9), conectando la carga obligando a la circulación de corriente en las mismas y por lo tanto a la creación de un campo magnético. Es esa alineación precisa la que indica que es el punto máximo de producción de energía de las bobinas (9) y, por lo tanto, la máxima cantidad de líneas de fuerza magnética están atravesando la misma. [062] Cuando el sensor Hall (7) detecte que por la rotación se ha perdido dicha alineación, se desconectan físicamente las bobinas (9) forzando a dicho campo magnético a colapsar generando en sus bornes un pulso de alto voltaje, el mismo que será dirigido hacia sus correspondientes rectificadores RL1 , RL2 y RL3 (figura 16) para su polarización y su respectivo almacenamiento en el banco de condensadores (17).

[063] El banco de condensadores (17) cuya capacidad depende de la potencia del generador, es un arreglo o array que permite el almacenamiento de la energía producida por el generador a modo de batería. De este banco (17) salen dos líneas de corriente directa que se ingresan a un Inversor (18), cuya capacidad también depende de la capacidad del generador y cuya función es la de proveer corriente alterna, sea esta monofásica o trifásica para su uso.

[064] Cabe indicar que el Inversor (18) ya cuenta con los elementos necesarios para proveer de energía de alta calidad de acuerdo a los estándares de la energía eléctrica por cuanto ya se encuentran homologados y autorizados por sus respectivos proveedores.

[065] A manera de ejemplo, los campos en los cuales puede tener aplicación el dispositivo generador de energía por colapso magnético de acuerdo con la presente invención son para procesos productivos, campos y campamentos mineros, poblaciones sin acceso a energía eléctrica y uso doméstico entre otros.

[066] Una persona versada en la materia comprenderá que se puede colocar una serie de dispositivos generadores de energía por colapso magnético de acuerdo con la invención en arreglos en serie o paralelo a fin de aumentar la potencia de salida. [067] La presente invención también abarca el uso del dispositivo generador de energía por colapso magnético para la producción de energía eléctrica.

EJEMPLO DE LA MEJOR MANERA DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN

Ejemplo 1

[068] Se construyó un dispositivo generador de energía por colapso magnético de acuerdo con la presente invención, pero sin el sistema de levitación magnética, para ello se utilizó una configuración de dos rotores, dos separadores de rotor, 16 magnetos y la estructura tuvo un peso aproximado de 14 kg (solo se consideró los elementos de rotación). Para este caso se obtuvo un consumo de 91 .7 vatios.

Ejemplo 2

[069] En otra modalidad se construyó un dispositivo generador de energía por colapso magnético de acuerdo con la presente invención con el sistema de levitación magnética, para ello se utilizó una configuración de seis rotores, cinco separadores de rotor, 96 magnetos y la estructura tuvo un peso aproximado de 46 kg (solo se consideró los elementos de rotación). Para este caso se obtuvo un consumo de 72.1 vatios.

[070] En relación con los resultados anteriormente expuestos, se puede concluir que a pesar que el conjunto de rotación del generador magnético de acuerdo con el ejemplo 2 es del 329% más pesado que el conjunto de rotación del generador magnético del ejemplo 1 , su consumo es de aproximadamente 21.37% menos, con lo cual se comprueba que la disposición de los elementos en el ejemplo 2 que incluye el sistema de levitación magnética es mucho más eficiente.