| JP2020178438 | MOTOR |
| JPS6031142 | [Title of the device] Frameless rotation electrical machinery |
| WO2000030239A1 | 2000-05-25 |
| US7586229B2 | 2009-09-08 | |||
| US20060006757A1 | 2006-01-12 | |||
| US7262536B2 | 2007-08-28 | |||
| US20140285051A1 | 2014-09-25 |
| REIVINDICACIONES 1. Motor electromagnético, que proporciona energía mecánica a cualquier dispositivo que se requiera, donde la energía producida es sustancialmente mayor que la energía necesaria para hacerlo funcionar, CARACTERIZADO porque comprende los siguientes elementos: uno o más rotores (1 ) donde se ubican uno o más imanes permanentes (12) sobre uno o más porta imanes (3); dichos elementos encapsulados por uno o más estatores (2) en los cuales se ubican uno o más porta electro imanes (4), donde se ubican uno o más porta bobinas (22), con una o más bobinas de espiras incompletas (34) compuesta de una o más espiras incompletas (33); uno o más sistemas de control de disparo (43) y uno o más sistemas de control central (49). 2. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque los porta imanes (3) y los porta electroimanes (4) se ubican de forma que al girar el rotor (1 ), los imanes permanentes (12) pasan continuamente a través de las bobinas de espiras incompletas (34). 3. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque las bobinas de espiras incompletas (34) cierran su circuito en serie (38), en paralelo (39) o una combinación de ambos métodos. 4. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la separación (36) de las bobinas de espiras incompletas (34) tiene un máximo de un 50% del perímetro de la bobina de espiras incompletas (34) y un mínimo igual al del espesor del nervio (16) del porta imanes (3) mas una tolerancia. 5. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el espesor del nervio (16) del porta imanes (3) es el mínimo necesario para resistir la fuerza mecánica de acuerdo al material de fabricación. 6. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el sistema de control de disparo (43) comprende medios electrónicos o mecánicos que determinan la polaridad del imán permanente (12) que serán influidos por las bobinas de espiras incompletas (34). 7. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el sistema de control de disparo (43) comprende medios electrónicos o mecánicos que determinan el inicio de la secuencia de disparo de la corriente que se aplicara a la bobina de espiras incompletas (34) 8. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el sistema de control de disparo (43) comprende medios electrónicos o mecánicos que aplican la corriente a las bobinas de espiras incompletas (34), en el instante, duración, sentido y magnitud correcta. 9. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el sistema de control de disparo (43) comprende medios electrónicos o mecánicos que impiden la circulación de corriente por las bobinas de espiras incompletas (34), cuando no se encuentran en la secuencia de disparo. 10. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el sistema de control central (49) comprende medios electrónicos o mecánicos que determinan la velocidad del rotor (1) o cualquier otro método que permita regular la potencia mecánica instantánea entregada desde la condición de vacio hasta plena carga. 1. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el rotor (1 ) y los porta imanes (3) son una pieza integrada. 12. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el estator (2) y los porta electroimanes (4) son una pieza integrada. 13. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la base (21) y el porta bobinas (22) de los porta electroimanes (4) son una pieza integrada. 14. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque posee medios mecánicos que permiten ajustar la alineación y centrado de las bobinas de espiras incompletas (34) ubicadas en los porta bobinas (22), respecto de los imanes permanentes (12). 15. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque en el rotor (1 ) se ubican los porta electroimanes (4) y en el estator (2) se ubican los porta imanes (3). 16. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el rotor (1) encapsula al estator (2). 17. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el material de los imanes permanentes (12) es neodimio u otro material magnético. 18. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la forma de los imanes permanentes (12) es un cilindro u otra forma que permita su paso a través de las bobinas de espiras incompletas (34). 19. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque los imanes permanentes (12) se fijan en su posición mediante medios mecánicos, un adhesivo o cualquier otro método que permita fijarlo en su posición. 20. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el material de las bobinas de espiras incompletas (34) es conductor de cobre esmaltado u otro metal, aleación metálica o material, que permita la generación de un campo electromagnético en la bobina de espiras incompletas (34) cuando circula una corriente a través de el. 21. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la forma de las bobinas de espiras incompletas (34) son circulares incompletas u otra forma incompleta que permita que los imanes permanentes (12) pasen a través de ellas. 22. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el material de los porta ¡manes (3) es no magnético u otro material que no afecte los campos magnéticos o generen corrientes inducidas. 23. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el material de los porta electroimanes (4) es no magnético u otro material que no afecte los campos magnéticos o generen corrientes inducidas. 24. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el material de los porta bobinas (22) es no magnético u otro material que no afecte los campos magnéticos o generen corrientes inducidas. 25. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el material del rotor (1 ) es no magnético u otro material que no afecte los campos magnéticos o generen corrientes inducidas. 26. Motor electromagnético, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el material del estator (2) es no magnético u otro material que no afecte los campos magnéticos o genere corrientes inducidas. |
ESTADO DE LA TECNICA
Los motores son dispositivos que proporcionan energía mecánica, para esto, generalmente necesitan de una fuente de energía primaria, las fuentes mas comunes son la energía eléctrica y la quema de combustibles.
La mayoría de los motores se basan en dispositivos rotativos.
En los motores eléctricos la generación de la fuerza mecánica se obtiene a partir de la fuerza que se produce al hacer circular una corriente eléctrica por un conductor sometido a un campo electromagnético, este principio es común a los motores eléctricos, independientemente de su tamaño o si el motor es de corriente alterna o corriente continua.
Previo al desarrollo de imanes permanentes de tierras raras, el método mas usado para generar el campo electromagnético era el de electroimanes. Donde, utilizando bobinas de un material conductor por las cuales al hacer circular una corriente eléctrica, se genera un campo electromagnético, dependiendo de la disposición de estas bobinas se podían tener distintos tipos de motores.
Con el desarrollo de los imanes permanentes de tierras raras se han podido construir motores con generadores de campo electromagnético de imanes permanentes con altas eficiencias.
Estos materiales magnéticos de tierras raras, han permitido también el desarrollo de una gran cantidad de motores magnéticos capaces de generar energía mecánica sin una fuente primaria, basándose solo en la atracción y repulsión de imanes permanentes. Existe un motor electromagnético donde la fuerza mecánica generada es debido a la interacción de imanes permanentes pasando a través de las bobinas generadoras de campo electromagnético; en este dispositivo, la única forma de extraer la energía mecánica es utilizando una configuración similar a pistones y mediante las bielas transmitir la fuerza generada a un eje común, también conocido como cigüeñal.
La presente solicitud ofrece una forma distinta de extraer la energía mecánica en una configuración de imanes permanentes pasando a través de bobinas generadoras de campo electromagnético, permitiendo producir un excedente de energía entre la energía producida y la necesaria para hacerlo funcionar.
Por esto, y tomando en cuenta los enormes requerimientos de energía presentes en las distintas actividades humanas, la posibilidad de tener un dispositivo que permita generar un excedente de energía entre la energía producida y la energía necesaria para hacerlo funcionar seria altamente apreciada.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION
La solución propuesta en la presente solicitud, se basa en el objetivo de obtener un motor que entrega una mayor cantidad de energía producida respecto de la necesaria para hacerlo funcionar, eliminando la necesidad de tener que contar con abastecimiento de energía primaria.
Los usos principales de la solución propuesta en la presente solicitud serian la de generar electricidad o la de proporcionar energía mecánica a medios de transporte.
El dispositivo consiste en electroimanes fabricados con bobinas de espiras incompletas colocadas en un estator e imanes permanentes colocados en un rotor. Al aplicar una corriente eléctrica en las bobinas de espiras incompletas, se genera una fuerza en los imanes haciendo que el rotor gire y genere energía mecánica.
La particularidad que presentan las bobinas de espiras incompletas es que permiten que los imanes del rotor pasen una y otra vez a través de dichas bobinas de espiras incompletas.
VENTAJAS DE LA TECNOLOGIA PROPUESTA
Las ventajas que presenta esta configuración radican en que:
1. - La fuerza generada es en gran parte producto de la magnetización de los imanes permanentes y por esto requieren una menor cantidad de aportes energéticos para funcionar.
2. - La fuerza generada a partir de la interacción de los imanes permanentes con los electroimanes, puede ser utilizada a cualquier radio de rotor. Proporcionando, a mayor radio de rotor, un mayor par motor, a un mismo gasto energético del electroimán.
3. - Debido a que no precisa de abastecimiento de ningún tipo, la producción de energía seria local al centro de consumo, eliminando la necesidad de trasportar la energía generada.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Figura 1 : representa una vista general, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 2: representa la vista de frente de la pieza 1 del rotor, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 3: representa la vista de frente de la pieza 2 del rotor, del dispositivo de la presente solicitud. Figura 4: representa la forma como se ensambla el rotor, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 5: representa la vista de frente de los imanes permanentes, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 6: representa la vista de perfil de los imanes permanentes, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 7: representa una vista parcial del rotor, mostrando la disposición de los imanes permanentes en relación a su polaridad, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 8: representa la vista de frente de los porta imanes, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 9: representa la vista de perfil de los porta imanes, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 10: representa la vista de frente del estator, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 11 : representa la vista de frente de los porta electroimanes, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 12: representa la vista de perfil de los porta electroimanes, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 13: representa la vista de frente de la base de los porta electroimanes, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 14: representa la vista de perfil de la base de los porta electroimanes, del dispositivo de la presente solicitud. Figura 15: representa la vista de frente del porta bobinas de los porta electroimanes, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 16: representa la vista de perfil del porta bobinas de los porta electroimanes, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 17: representa una vista del ajuste que se debe hacer en la alineación de los porta electroimanes en relación con el eje radial al estator, para ajustar la alineación entre este porta electroimanes y los imanes permanentes, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 18: representa una vista de la espira incompleta, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 19: representa una vista de la bobina de espiras incompletas, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 20: representa una vista de la bobina de espiras incompletas conectada en serie, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 21 : representa una vista de la bobina de espiras incompletas conectada en paralelo, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 22: representa la vista de frente de los porta sensores de posición, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 23: representa la vista de perfil de los porta sensores de posición, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 24: representa un esquema básico del sistema de control de disparo electrónico, del dispositivo de la presente solicitud.
Figura 25: representa un esquema básico del sistema de control central, del dispositivo de la presente solicitud. DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
El motor electromagnético de bobinas de espiras incompletas esta compuesto básicamente por un rotor (1 ) donde se ubican los porta imanes permanentes (3), un estator (2) donde se ubican los porta electroimanes (4), sistemas de control de disparo (43) y un sistema de control central (49).
Para utilizar la energía mecánica generada, el dispositivo cuenta con un eje (5) solidario al rotor (1).
En la periferia del rotor (1) se ubican los porta imanes (3) en los cuales se ubicaran los imanes permanentes (12), este porta imanes (3) permite la transmisión al rotor (1) de la fuerza mecánica generada por la interacción de los imanes permanentes (12) con las bobinas de espiras incompletas (34).
El rotor (1 ) se compone de dos partes, la parte 1 (6) y la parte 2 (9).
Al ensamblar las partes 1 (6) y parte 2 (9) del rotor (1), los porta imanes (3) quedan entre ambas partes, tal como se ve en la figura 4.
Las perforaciones (8) de la parte 1 (6) y las perforaciones (11 ) de la parte 2 (9) coinciden con las perforaciones (17) de los porta imanes (3) permitiendo el ensamblaje mostrado en la figura 4.
En la parte 1 (6) del rotor (1 ) se disponen marcadores de posición (7) que van alternados respecto de los porta imanes (3), en la parte 2 (9) del rotor (1) se disponen de marcadores de posición (10) que van alternados respecto a los a los porta imanes (3) y a los marcadores de posición (7) de la parte 1 (6).
Esta forma de alternar los marcadores de posición permite controlar el sentido de la corriente que los sistemas de control de disparo (43) aplicaran a las bobinas de espiras incompletas (34), ya que solo uno de los sensores de posición (44 o 45) será activado. Se debe poder controlar el sentido de la corriente que el sistema de control de disparo (43) aplicara a la bobina de espiras incompletas (34) ya que, como se puede ver en la figura 7, los imanes permanentes (12) van alternando su polaridad y para tener el efecto deseado, es decir, generar fuerza mecánica en el sentido de giro del rotor (1 ), el sentido de la corriente debe ser el correcto.
Los imanes permanentes (12) se apernan al porta imanes (3), para esto la perforación (13), coincide con la perforación (15) del porta imanes (3).
La perforación (15) del porta imanes (3) esta ubicado en el apoyo (14).
El apoyo (14) facilita la transmisión de la energía mecánica al rotor (1) generada por la interacción del imán permanente (12) con las bobinas de espiras incompletas (34).
El apoyo (14) es cónico de forma de facilitar el paso de los porta imanes (3) a través de las bobinas de espiras incompletas (34).
El diámetro mayor del apoyo (14) es siempre menor que el diámetro del imán permanente (3).
La transmisión de la energía mecánica al rotor (1) es posible gracias al nervio (16) que une el apoyo (14) con el rotor (1 ).
El espesor del nervio (16) es tal que resiste la fuerza mecánica generada y permite su paso a través del porta bobinas (22) y de las bobinas de espiras incompletas (34), ya que dicho espesor es menor que la separación (32) del porta bobinas (22) y menor que la separación (36) de las bobinas de espiras incompletas (34).
Igualmente, se debe cumplir que el diámetro de los imanes permanentes (12) sea menor que el diámetro interior (31 ) del porta bobinas (22) y también menor que el diámetro interior (35) de la bobina de espiras incompletas (34). El estator (2) tiene en su periferia hilos (18) que permiten fijar el estator (2) a una estructura fija y centrarlo respecto del rotor (1); esta facilidad para centrar el estator (2) respecto del rotor (1) permite que, al girar el rotor (1), cada uno de los imanes permanentes (12) pasen continuamente a través de todas las bobinas de espiras incompletas (34) ubicadas en el estator (2).
Las bases (21 ) de los porta electroimanes (4) se apernan directo al estator (2), para esto, las perforaciones (24) de la base (21 ) del porta electroimanes (4) coinciden con las perforaciones (19) del estator (2).
Las perforación (24) de las bases (21) de los porta electroimanes (4) son del tipo ojo chino, para facilitar el centrado de el porta bobinas (22) con los imanes permanentes (12).
Dependiendo del diámetro del rotor (1), se debe efectuar un ajuste en la alineación de los porta electroimanes (4) respecto eje radial al estator (2), tal como se muestra en la figura 17, permitiendo que exista la mejor alineación entre el imán permanente (12) y las bobinas de espiras incompletas (34) ubicadas en los porta bobinas (22) de los porta electroimanes (4), para esto las perforaciones (24) de las bases (21) se efectúan en el ángulo de ajuste.
La base (21 ) del porta electroimanes (4) tiene una curvatura (23) que coincide con la curvatura del diámetro exterior del estator (2).
A la base (21) de los porta imanes (4) se fijan los porta bobinas (22), para esto, la base (21) dispone de un apoyo (27) que facilita esta tarea.
En el apoyo (27) de la base (21) de los porta electroimanes (4) se dispone de perforaciones (26) que permitirán apernar los porta bobinas (22), ya que dichas perforaciones (26) coinciden con las perforaciones (29) de los porta bobinas (22). De la misma forma que el diámetro interior (35) de la bobina de espiras incompletas (34) y el diámetro interior (31 ) del porta bobinas (22), la abertura (28) del apoyo (27) de la base (21 ) de los porta electroimanes (4) es mayor que el diámetro de los imanes permanentes (12).
Para soportar la fuerza mecánica de reacción generada en los porta bobinas (22) producto de la interacción de los imanes permanentes (12) con las bobinas de espiras incompletas (34), la base cuenta con dos nervios (25) que unen el apoyo (27) con el estator (2).
En el porta bobinas (22) se dispone de un alojamiento (30) donde se ubicaran las bobinas de espiras incompletas (34).
Este alojamiento (30) puede tener varias etapas dependiendo de cuantas espiras (33) tenga la bobina de espiras incompletas (34) y como se distribuyan estas espiras (33).
Existen dos configuraciones para las bobinas de espiras incompletas (34), en la primera configuración, las espiras (33) se conectan en serie (38), en la segunda configuración, las espiras (33) se conectan en paralelo (39).
El sistema de control de disparo (43) tiene una alimentación de energía (48), dos sensores de posición (44 y 45), la salida (47) con la cual se aplica la corriente a las bobinas de espiras incompletas (34), a través de su respectiva alimentación (37), y una unidad de comunicaciones (46) que permitirá recibir información desde la unidad de comunicaciones (51 ) del sistema de control central (49).
Como ya mencionamos, el sistema de control de disparo (43) dispone de dos sensores de posición (44 y 45) que se ubican a ambos lados del estator (2), por lo que solo uno de estos sensores de posición (44 o 45) será activado por los marcadores de posición (7 o 10), logrando con esta configuración determinar las polaridades de los imanes permanentes (12) que serán influidos por las bobinas de espiras incompletas (34) y por esto, el sentido de la corriente que se aplicara. Además, los sensores de posición (44 y 45) del sistema de control de disparo determinan el inicio de la secuencia de disparo, ya que cuando alguno de los sensores de posición (44 o 45), detectan alguno de los marcadores de posición (7 o 10) se inicia la secuencia de disparo de la corriente.
El sistema de control central (49) se alimenta con energía a través de su alimentación (52).
Para poder determinar la velocidad del rotor (1), el sistema de control central (49) tiene un sensor de rpm (50).
A partir de esta información, el sistema de control central (49) determina el retardo, la magnitud y el tiempo de la corriente, que los sistemas de control de disparo (43) aplicaran a las bobinas de espiras incompletas (34), el retardo es el tiempo que esperaran los sistemas de control de disparo (43) en aplicar la corriente desde el momento que uno de los sensores de posición (44 o 45) detecten alguno de los marcadores de posición (7 o 10), la magnitud es el valor de la corriente y el tiempo es la duración en la aplicación de esta corriente.
Como ya mencionamos, esta información es transmitida a los sistemas de control de disparo (43) a través de la unidad de comunicaciones (51 ) del sistema de control central (49).
Los sensores de posición (44 y 45) se ubican en alojamiento (42) de los porta sensores (40), estos porta sensores (40) se ubican a ambos lados del estator (2), mediante las perforaciones (41 ) que coinciden con las perforaciones (20) que se encuentran a ambos lados del estator (2).
UTILIZACION DEL DISPOSITIVO
Debido a que la principal característica de este dispositivo es la de producir mayor cantidad de energía que la necesaria para funcionar, se hace evidente que se puede utilizar alimentando con energía mecánica un generador de electricidad, proporcionando energía eléctrica a cualquier actividad ya sea industrial, residencial u otra.