[0001] A presente invenção se refere a uma turbina de gerador magnético de energia elétrica e, mais especificamente, a uma turbina de gerador magnético que possui um conjunto de imãs e outros componentes conectados a uma propulsão magnética vertical, para geração de energia elétrica para residências, indústria e usinas, dentre outros.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] O consumo total de energia no Brasil deverá crescer 2,2% ao ano até 2040, acima da média global de 1 ,2% ao ano, conforme estimativas anunciadas pelo Grupo BP. Segundo a empresa, o consumo de energia primária entre 2017 e 2040 saltará de 294 milhões para 485 milhões de toneladas equivalente de petróleo, avanço de 65%. Conforme os números do grupo, as áreas cujo consumo crescerá mais ano a ano serão a energia nuclear (4,5%), renováveis (4,5%) e gás (3,4%), conforme aponta a reportagem publicada em 14/02/2019 pelo jornal Estado de Minas.

[0003] A mudança vai levar para uma mudança significativa na participação das fontes energéticas na matriz total. A participação do petróleo no consumo total deverá cair de 40% em 2017 para 34% em 2040. Já o gás subirá de 11% para 15% e as renováveis de 14% para 23%. O consumo de energia com origem nas hidrelétricas também deverá saltar de 84 para 112 toneladas equivalentes de petróleo. A participação, entretanto, cairá de 28% para 23% entre 2017 e 2040 - em níveis equivalentes às renováveis.

[0004] O consumo de energia elétrica crescerá 2,8% ao ano no período, com projeção de consumo total 89% maior em 2040 ante 2017. O consumo de energias renováveis (incluindo biocombustíveis e excluindo hidrelétricas) deverá aumentar 381% entre 2017 e 2040, conforme estimativas do Grupo BP. A participação total do modelo energético deverá saltar de 4% para 15% do consumo global, acrescenta o relatório. Na mesma linha, o gás ganhará espaço na matriz energética global (23% de participação em 2017, para 26% em 2040). O derivado do petróleo ocupará parte do espaço do carvão nesta balança, cuja participação no consumo deverá cair de 28% em 2018 para 20% em 2040.

[0005] A indústria apresentará um salto de 50% no consumo, de 114 toneladas equivalentes de petróleo em 2017 para 172 toneladas equivalentes de petróleo em 2040, figurando ainda como a principal consumidora, com 35% de participação (ante 39% em 2017). Em seguida virá o uso para o transporte, cujo consumo crescerá 62% até 2040, com participação de 31%. Edificações, enquanto isso, devem ter crescimento no consumo de 91%, representando 29% do uso total do país em 2040. [0006] Diante disso, algumas tecnologias proporcionam soluções técnicas para geração de energia por meio de máquinas e geradores de energia por meio de eletromagnetismo.

[0007] Uma solução é apresentada pela patente de modelo de utilidade chinesa CN 207117372, depositado por Xu Zhanxin em 13 de julho de 2017 e intitulado “Multistage generator of vertical axis formula slow-speed of revolution magnetic suspension”, que descreve um gerador de vários estágios de suspensão magnética de rotação lenta de eixo vertical de baixa rotação, incluindo mecanismo de geração, tendo eixo rotativo arranjado verticalmente, o mecanismo de geração de baixo para cima que inclui o disco fixo inferior, o disco rotativo e o disco fixo superior; disposto coaxialmente sucessivamente, o eixo rotativo passa sequencialmente pelo disco fixo superior, disco rotativo e disco fixo inferior, o eixo rotativo é conectado de forma fixa ao disco rotativo e o eixo rotativo é conectado de forma rotativa ao disco fixo superior, disco fixo inferior. Pelo conjunto de imãs de ativação, respectivamente para cima e para baixo no primeiro enrolamento da bobina e no segundo enrolamento da bobina, conjunto periférico de disco o tipo de estrutura do suporte três do enrolamento terciário da bobina atingido em velocidade de rotação é relativamente baixo no caso de também poder realizar o objetivo de gerar energia.

[0008] Já a patente de modelo de utilidade chinesa CN 208764133, depositado por Shanghai Roco Magnetics Co. Ltd. em 24 de julho de 2018, e intitulado “Vertical axis magnetic levitation device”, revela um dispositivo de eixo vertical maglev, incluindo fuso ativo, rolamento de posição auto lubrificante superior, parafuso de ajuste, caixa de proteção de suporte, grupo de aço magnético superior, aço magnético inferior, pedestal, rolamento de posição inferior auto lubrificante, eixo principal de controle, janela de observação, a caixa de proteção do suporte da extremidade superior fornecida com rolamento de posicionamento auto lubrificante, a caixa de proteção do suporte inferior fornecida com pedestal, a extremidade inferior do pedestal fornecida com mancai de posicionamento auto lubrificante inferior, e demais componentes; tornando-se uma alternativa muito complexa para ser aplicada.

[0009] Ainda um outro exemplo está ilustrado no pedido de patente BR102013032252-0, depositado em 16 de dezembro de 2013, em nome de Rolf Arturo Blankschein Guthmann, intitulado “Gerador de energia magnético”, que descreve um sistema mecânico magnético oscilante para geração de energia limpa de origem atómica sem a emissão de radiação. O gerador é dotado de dois ou mais osciladores magnéticos, que possuem pistões, dotados de elementos magnéticos de alta potência, os quais são montados dentro de um sistema totalmente articulado que lhes confere um determinado grau de liberdade de movimento angular e linear, aliado a um artifício geométrico que inverte o vetor da força, de repulsão ou atração dos imãs, com o qual se impulsiona uma alavanca, e que resulta num ganho de torque. Estes osciladores magnéticos são arranjados circularmente e equidistantemente em torno de um eixo, sincronizados por um conjunto de engrenagens, e montados de forma que possuam uma defasagem angular na qual se tenha sempre uma sobra de torque, isto é, os osciladores magnéticos com torque positivo sempre compensam os torques negativos gerados pelos osciladores magnéticos que se opõem a direção principal da rotação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0010] A presente invenção se refere a uma turbina de gerador magnético para gerar energia elétrica por um conjunto de eixo e motor com propulsão eletromagnética horizontal, que faz uso da força eletromotriz para gerar energia elétrica, em corrente contínua com tensão variável dependendo da potência de cada equipamento a ser alimentado.

[0011] Um objetivo da presente invenção é prover uma turbina de gerador magnético de energia elétrica não poluente, autossustentável, sem necessidade de alimentação externa, isto é, uma alternativa para os combustíveis poluentes.

[0012] Um outro objetivo da presente invenção é prover uma turbina de gerador magnético de energia elétrica que tenha fácil instalação e simples manutenção, ideal para uso em qualquer local, como por exemplo, residências, comércio, indústrias, centros rurais e até mesmo usinas.

[0013] Os objetivos da presente invenção são alcançados com a provisão de um turbina de gerador magnético de propulsão vertical compreendendo uma seção inferior compreendendo um suporte de travamento do motor encerrado por uma flange inferior e um suporte dos discos externos do sistema de propulsão encerrado por uma flange superior; uma seção superior compreendendo pelo menos dois conjuntos de primeira e segunda flanges inferior dos imãs, cada conjunto de primeira e segunda flange inferior sendo intercalado por uma flange magnética das bobinas; um conjunto de flanges, acomodado dentro do suporte dos discos externos do sistema de propulsão, compreendendo pelo menos dois conjuntos compreendendo uma primeira flange de suporte dos imãs internos, uma flange externa do disco do sistema de propulsão superior, uma flange externa do disco do sistema de propulsão inferior e uma segunda flange do suporte dos imãs internos; e um conjunto de motor e eixo central compreendendo um conjunto de eixo central e um motor elétrico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0014] A presente invenção será melhor compreendida com base na descrição detalhada a seguir, tomada em conjunto com os desenhos anexos.

[0015] A Figura 1 é uma vista em perspectiva da turbina de gerador magnético de propulsão vertical da presente invenção.

[0016] A Figura 2 é uma vista em seção transversal da turbina de gerador magnético de propulsão vertical da presente invenção.

[0017] A Figura 3 é uma vista em perspectiva explodida da seção inferior da turbina de gerador magnético de propulsão vertical da presente invenção.

[0018] A Figura 4 é uma vista em perspectiva explodida do conjunto de flanges da turbina de gerador magnético de propulsão vertical da presente invenção.

[0019] A Figura 5 é uma vista em perspectiva explodida do conjunto de motor e eixo central da turbina de gerador magnético de propulsão vertical da presente invenção.

[0020] A Figura 6 é uma vista em perspectiva explodida da seção superior da turbina de gerador magnético de propulsão vertical da presente invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE DA INVENÇÃO [0021] Conforme pode ser depreendido das figuras, o turbina de gerador magnético de propulsão vertical 10 da presente invenção compreende uma seção inferior 100 compreendendo um suporte dos discos externos do sistema de propulsão 130 e um suporte de travamento do motor 110; um conjunto de flanges 200 acomodado no suporte de discos externos 130; um conjunto de motor e eixo central 300; e uma seção superior 400.

[0022] A Figura 3 ilustra a seção inferior 100 da turbina de gerador magnético 10 da presente invenção. A seção inferior, preferencialmente feita de material metálico, compreende um suporte de travamento do motor 110 encerrado por uma flange inferior 120 e um suporte dos discos externos do sistema de propulsão 130 encerrado por uma flange superior 140. A flange inferior é fixada à parte superior do suporte de travamento do motor 110 e à parte inferior do suporte dos discos externos 130 por um primeiro conjunto de meios de fixação 150. A flange superior é fixada à parte superior do suporte dos discos externos 130 por um segundo conjunto de meios de fixação 160.

[0023] As flanges inferior e superior 120, 140 são responsáveis pela magnetização das bobinas, onde será gerada a energia de saída.

[0024] O conjunto de flanges 200 da Figura 4 é recebido dentro do suporte dos discos externos 130, conforme pode ser observado na vista em seção transversal ilustrada na Figura 2.

[0025] O conjunto de flanges 200 inclui uma primeira flange de suporte superior dos imãs internos 210, uma flange externa do primeiro disco do sistema de propulsão superior 220, uma flange externa do primeiro disco do sistema de propulsão inferior 230, uma segunda flange do suporte superior dos imãs internos 240, uma primeira flange de suporte inferior dos imãs internos 250, uma flange externa do segundo disco do sistema de propulsão superior 260, uma flange externa do segundo disco do sistema de propulsão inferior 270 e uma segunda flange de suporte inferior dos imãs internos 280. Juntas, as flanges do conjunto de flanges 200 formam um motor de propulsão.

[0026] Tanto as primeira e segunda flanges de suporte superior dos imãs internos 210, 240 quanto as primeira e segunda flanges de suporte inferior dos imãs internos 250, 280 realizam a contração dos imãs externos onde ocorre a força para girar o eixo central.

[0027] As flanges externas do primeiro disco 220, 230 e as flanges externas do segundo disco 260, 270 são responsáveis pelo suporte dos imãs que fazem a força de contração dos imãs internos.

[0028] Cada uma das flanges do conjunto de flanges 200 é feita, preferencialmente, em poliamida que apresenta ótima resistência ao desgaste e ao tracionamento, e contém elementos magnéticos 225, 235, 245, 255, 265, 275, 285 incorporados à mesma. A poliamida exemplarmente utilizada é nylon. Os elementos magnéticos podem ser feitos de material selecionado dentre neodímio (Nd), ferrite, alnico (AINiCo), samário cobalto (SmCo), dentre outros materiais com propriedades magnéticas.

[0029] A Figura 5 ilustra o conjunto de motor e eixo central 300 que compreende um conjunto de eixo central 310, uma alça de travamento do motor 320 e um motor elétrico 330. O motor elétrico 330 é alojado dentro do suporte de travamento do motor 110 e fixado à alça de travamento do motor 320. A parte superior da alça de travamento do motor 320 é ainda fixada à parte inferior da flange inferior 120 da seção inferior 100.

[0030] O motor 330 é utilizado para dar a partida na turbina de gerador magnético, além de ser responsável pela estabilização de rotação do conjunto de elementos magnéticos por meio de um inversor de frequência. Posteriormente, o motor elétrico 330 é apenas utilizado para alimentar o comando e controle da turbina de gerador magnético 10. O conjunto de eixo central 310 é conectado ao motor elétrico e atravessa longitudinalmente as seções inferior e superior 100, 400 da turbina de gerador magnético 10.

[0031] Como já mencionado, o conjunto do eixo central 310 é responsável por sustentar as primeira e segunda flanges de suporte superior dos imãs internos 210, 240.

[0032] A Figura 6 mostra a seção superior 400 da turbina de gerador magnético 10 da presente invenção. A seção superior 400 compreende dois conjuntos de primeira e segunda flanges inferior dos imãs 410, 420, 410’, 420’ dotadas de uma pluralidade de elementos magnéticos 415, 425, 415’, 425’ intercaladas por primeira e segunda flanges magnéticas das bobinas 430, 430’. As primeira e segunda flanges magnéticas das bobinas são fixadas entre si por um conjunto de meios de fixação 440. As primeira e segunda flanges inferior dos imãs 410, 420; 410’, 420’ são preferencialmente feitas em poliamida, mais preferencialmente, nylon, enquanto primeira e segunda flanges magnéticas das bobinas 430, 430’ são feitas em resina. [0033] As primeira e segunda flanges magnéticas 430, 430’ compreendem uma pluralidade de bobinas 435, 435’, preferencialmente de cobre, enroladas com uma quantidade de espiras correspondente à potência a ser gerada. Exemplarmente, uma turbina de gerador de 5 kVA utiliza quatro bobinas de 230 espiras cada bobina. Aumentando a quantidade flanges inferiores dos imãs 410, 420, 410’, 420’ e bobinas 435, 435’ nas primeiras e segundas flanges magnéticas 430, 430’, obtém-se uma maior potência. As flanges magnéticas 430, 430’ podem incluir, por exemplo, até 15 bobinas, cada.

[0034] A rotação dos dois conjuntos de primeira e segunda flanges inferior dos imãs 410, 420; 410’, 420’ faz com que a energia elétrica seja gerada pela turbina de gerador magnético 10 da presente invenção.

[0035] A geração de energia é realizada por meio das bobinas 435, 435’ nas primeira e segunda flanges magnéticas 430, 430’, sendo a força de indução eletromagnética proveniente dos elementos magnéticos do conjunto de flanges 200. [0036] Baterias (não ilustradas) são responsáveis por dar partida no gerador, fazendo com que a turbina 10 se movimente, e iniciando assim o movimento das flanges e, consequentemente, dos elementos magnéticos contidos nelas. [0037] O conjunto de eixo 300 da turbina de gerador 10 da presente invenção, com os elementos magnéticos do conjunto de flanges 200, é ligado na força mecânica magnética. Esse conjunto forma um estator, fazendo assim com que os elementos magnéticos empurrem e girem.

[0038] Os dois conjuntos de primeira e segunda flanges inferior dos imãs 410, 420; 410’, 420’ atuam como compensadores de peso. O sistema possui peso para equalizar a inércia de peso formando o sistemas de geração de energia que dispõem de forças onde os elementos magnéticos com uma repulsão acima de, por exemplo, 7 mil rpm, fazem com que os atritos contrários não influenciem mais, ganhando velocidade contrária, o que aumenta sua velocidade e converte sua energia magnética em energia elétrica, saindo da turbina 10, e passando por um estabilizador seguido a uma placa de potência, formando assim uma senoidal pura, que pode ser utilizada em qualquer aparelho.

[0039] O gerador magnético, de acordo com a presente invenção, pode compreender ainda um conjunto de medição e controle (não ilustrado) do conjunto de eixo central 310 da turbina 10, responsável por acelerar ou reduzir a rotação, realizando assim a sincronização dos elementos magnéticos junto com o conjunto de motor e eixo central 300, conferindo um movimento constante a todo o sistema. [0040] Deve ser observado que variações, modificações e alterações da invenção aqui descrita são possíveis àqueles versados na técnica, sem fugir do espírito e escopo da presente invenção ou equivalentes desta, englobadas pelas reivindicações anexas e suas equivalentes.