Campo da Invenção

[1] A presente invenção refere-se a motores elétricos e geradores. Em especial, descreve um Sistema de aproveitamento da força de reação voltado ao aumento da eficiência em motores através da redução de consumo de energia, contendo eixo tanto no estator quanto no rotor, permitindo o giro de ambos. Também é apresentado um método para aproveitamento da força de reação e aumento de eficiência em motores.

Antecedentes da Invenção

[2] O consumo de energia elétrica tem se tornado crescente e com tendência de aumento de demanda. Estima-se que cerca de 1/3 de toda energia produzida no Brasil seja consumida por motores instalados em indústrias.

[3] O motor elétrico é uma máquina que converte energia elétrica em força mecânica. No motor corrente elétrica associada a um campo magnético provoca o movimento do imã que é conectado a um eixo. Este eixo fica responsável por transferir a força mecânica gerada e recebe o nome de rotor, enquanto o componente usado para gerar o campo elétrico é fixado na carcaça do motor e chamado de estator. Por sua vez, a carcaça tem a função de proteger os componentes internos, dissipar o calor gerado no interior do motor e possui estrutura para fixar o motor a uma base fixa onde o motor ficará preso.

[4] O gerador por sua vez possui estrutura e componentes muito similares ao motor, porém sua função é a de converter energia mecânica em eletricidade.

[5] No intuito de reduzir o consumo de energia em motores e aumentar a eficiência na geração de energia, diversos documentos são encontrados no estado da técnica. [6] O documento PI0601233-7 com o título ELEVADOR DE POTENCIAL descreve um sistema de geração de energia individual dotada de base geral que abriga todos os elementos, gerador acoplamento entre o motor e caixa de marcha ou redutor ou ambos, Base de sustentação traseira da caixa de marcha, caixa de marcha, acoplamentos Motor fixado a base geral e ligado a caixa de marchas e armário para abrigar o conjunto. Este invento promete realizar a redução de consumo de energia elétrica criando uma estação de geração de energia para cada usuário do sistema, onde a eletricidade vinda da rede de energia convencional faz movimentar o eixo do motor que por sua vez movimenta o conjunto de caixa de marcha e consequentemente o Gerador produzindo a energia necessária para o usuário.

[7] O documento MU9001205-4 com título SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA, EXISTENTE QUE FUNCIONA COM MOTORES ELÉTRICOS, MOTOR BOMBA, BOMBA HIDRÁULICA, BATERIA E RODA EM CÓRREGOS E RIOS, descreve um sistema de geração de energia, gerada através de uma energia existente e consiste na interligação de um motor elétrico que é alimentado por uma energia existente e proporciona uma redução no consumo de energia elétrica de 50% a 100% de economia. O sistema é constituído a partir de um motor, Pinhão e cremalheira, contrapeso, caixa redutora, gerador, polias, correias, estrutura para sustentação externa e interna, ventilador, sugador, estabilizador de energia, painel de controle, rodas para movimentação.

[8] O Sistema descrito pelo documento MU9001205-4 apresenta um conjunto de equipamentos voltados para aumento da eficiência na conversão de força mecânica em energia elétrica, o qual também é um dos objetivos da presente invenção. Entretanto, embora usando componentes semelhantes, senão idênticos, a solução ora proposta pelo presente invento e sua realização são completamente diferentes, se tratando obviamente de tecnologias distintas e com aplicações e resultados diferentes. [9] O motor é equipamento conhecido e seu funcionamento basicamente é converter energia elétrica em energia mecânica. Esse processo acontece quando um campo elétrico é associado a um imã. Como resultado desta reação temos o movimento do eixo rotor. Também é sabido que este movimento gera uma força mecânica de reação, ou seja no momento que o eixo é girado no sentido horário o estator tende a rodar no sentido anti-horário. Atualmente o estator fica preso na carcaça do motor e esta carcaça por sua vez fica presa a uma base fixa que recebe toda a força de reação. Toda vez que é acionado o motor, a força de reação tenta rotacionar o estator e consequentemente toda a carcaça no sentido oposto ao giro do rotor.

[10] Neste contexto, a presente invenção apresenta um sistema de aproveitamento da forma de reação gerando aumento de eficiência em motores elétricos convertendo uma força mecânica em energia cinética, contrariando o estado da técnica.

[11] Até então essa força mecânica que é transferida para carcaça dos motores ou geradores é desperdiçada ao prender a carcaça do motor a uma base fixa.

[12] A solução proposta nesta invenção permite maior eficiência na utilização do motor, compreendendo um reduzido número de elementos, em comparação com os demais sistemas do estado da técnica, e apto a ser aplicado nos motores existentes bem como compor novos motores que venham a ser desenvolvidos.

Sumário da Invenção

[13] Em um aspecto, a presente invenção descreve um sistema de aproveitamento de força de reação. Ainda, o sistema descrito pela presente invenção permite aumento na eficiência de motores elétricos. Além de prover uma construção simples e com número reduzido de dispositivos/elementos.

[14] É, portanto, um primeiro objeto da presente invenção um sistema de aumento da eficiência em motores elétricos, em que o referido sistema compreende: - pelo menos um motor (1) contendo elemento rotor (1.1) e elemento estator (1.2);

- pelo menos um elemento de transmissão (3);

- pelo menos um elemento de sustentação (4);

- pelo menos um eixo rotativo (2); em que o elemento estator (1.2) possui ao menos uma extremidade para acoplamento operacional do elemento de transmissão (3); em que o elemento de transmissão (3) realiza a transmissão da força e energia cinética advinda do estator (1.2) quando em reação com o rotor (1.1) para pelo menos um eixo rotativo (2); em que o motor contendo estator (1.2) e o rotor (1.1) estão suspensos da base fixa através de ao menos um elemento de sustentação (4); em que o elemento de sustentação (4) permita o giro do estator (1.2) e do rotor do motor (1.1); em que o elemento de transmissão (3) transfira a força e energia cinética exercida pelo giro do estator (1.2) para pelo menos um eixo rotativo (2).

[15] Em uma realização preferencial, o elemento de transmissão (3), o qual é responsável pela transmissão da força e energia cinética do motor (1) para o eixo rotativo (2), compreende ser selecionado dentre pelo menos um do grupo constituído em: polia, roldana, rolamento, rolamento contra recuo, rodízio, motoredutores, correias, engrenagens, cabos de aço, correntes e moitão, cardã, bomba hidráulica.

[1] Adicionalmente, um outro objeto da presente invenção, é um gerador de eletricidade compreendendo pelo menos um sistema de aproveitamento da força de reação, detalhado na presente invenção, conforme descrito neste documento. O gerador é um componente conhecido do estado da técnica e consiste em converter energia cinética em energia elétrica. A aplicação do presente invento em um gerador permite criar um dispositivo mais eficiente por aproveitar a força de reação que seria desperdiçada. Breve Descrição das Figuras

[16] A Figura 1 ilustra parte do sistema de aproveitamento de força na configuração com o eixo do rotor (1.1) de um lado ou seja na porção dianteira, e o eixo do rotor (1.2) do outro lado em sua porção traseira. Também ilustra o elemento de sustentação (4) com apenas um ponto de contato entre o motor (1) e a base fixa (6).

[17] A Figura 2 ilustra uma vista lateral do motor (1) com 1 eixo de cada lado, contendo elemento de sustentação com 2 pontos de contato entre o motor (1) e a base fixa (6).

[18] A Figura 3 ilustra uma forma de execução da presente invenção contendo eixo do rotor (1.1) e do estator (1.2) em lados opostos sendo possível observar o elemento de sustentação (4), elemento de transmissão (3) ilustrado pelo conjunto de polias e correias.

[19] A Figura 4 ilustra a vista em perspectiva traseira de uma forma de execução da presente invenção com eixo associado ao rotor e eixo associado ao estator em lados opostos do referido motor (1 ).

[20] A Figura 5 ilustra uma vista em perspectiva do Motor (1) envolvido pelo elemento de sustentação (4); eixo do rotor (1.1) e elemento de transmissão (3) acoplado ao eixo do estator (1.2).

[21 ] A Figura 6 ilustra uma vista explodida do motor (1 ) contendo elemento rotor (1.1) e elemento estator (1.2) em uma configuração em que o eixo associado ao estator está no mesmo lado que o eixo do rotor, ambos na porção dianteira do motor (1); elemento de transmissão (3) associado ao eixo do estator; elemento de sustentação (4) e demais componentes comuns do motor, como rolamentos, anéis e mancais.

[22] A Figura 7 ilustra uma vista em corte e transparência compreendendo motor (1) eixo do rotor (1.4); estator (1.2); elemento de transmissão (3) associado ao estator(1.2); elemento de sustentação (4). [23] A Figura 8 ilustra em uma vista em perspectiva, uma das formas de realização da presente invenção onde o elemento de transmissão está operacionalmente associado ao rotor e estator, ambos dispostos na porção dianteira do motor (1).

[24] A Figura 9 ilustra o Sistema aplicado à geração de energia sendo possível observar um meio motor (5); elemento de transmissão (3) elemento de sustentação (4)

[25] A Figura 10 ilustra uma das diversas configurações possíveis, sendo possível observar um meio motor (5) nesta imagem representado por uma roda d'água disposta e operacionalmente associado ao eixo do rotor na porção dianteira do motor; elemento de transmissão (3) elemento de sustentação (4)

Descrição Detalhada da Invenção

[26] Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo, sem limitar o escopo da mesma.

[27] O sistema para aumento da eficiência da presente invenção compreende ser aplicado em motores elétricos, em que tal sistema compreende:

- pelo menos um motor (1) contendo elemento rotor (1.1) e elemento estator (1.2);

- pelo menos um elemento de transmissão (3);

- pelo menos um elemento de sustentação (4);

- pelo menos um eixo rotativo (2); em que o elemento estator (1.2) possui ao menos uma extremidade de fixação para acoplamento do elemento de transmissão (3); em que o elemento de transmissão (3) realiza a transmissão da força e energia cinética advinda da reação do estator (2.2) edo rotor (2.1) que estão no motor (1) para pelo menos um eixo rotativo (4); em que o motor contendo estator (2.2) e o rotor (2.1) estão suspensos da base fixa através de ao menos um elemento de sustentação (4); em que o elemento de sustentação (4) permita o giro do estator (2.2) e do rotor do motor (2.1); em que o elemento de transmissão (3) transfira a força e energia cinética exercida pelo giro do estator (1.2) para pelo menos um eixo rotativo (2).

[28] Enquanto em motores convencionais o elemento estator é fixo no motor, o modelo apresentado na presente invenção, possui o elemento estator (1.2) com a capacidade de girar quando o campo elétrico do estator reagir ao campo magnético do rotor. O motor que é parte da presente invenção mantém os componentes básicos dos motores convencionais como rolamentos, mancais e entrada de energia.

[29] Em uma realização preferencial, o motor (1 ) é constituído por motor elétrico de corrente contínua ou alternada, contendo as partes geralmente existentes em motores como: estator, rotor, eixo associado operacionalmente ao rotor, sistemas para entrada de energia, rolamentos, podendo conter carcaça. Adicionalmente com a capacidade de girar o estator (1.2) e o rotor (1.1), balanceadamente, quando associado operacionalmente ao elemento de sustentação (4).

[30] O elemento de sustentação (4) pode conter um ou mais pontos de contato entre o motor (1) e a base fixa como pode ser observado na Figura 1 e na Figura 2.

[31] A força cinética produzida pelo giro do estator (1.2) é transferida para o eixo rotativo (2) associado ao rotor (1.1) através do elemento de transmissão (3). Este eixo pode ser posicionado no lado oposto ao eixo do rotor como ilustram as Figuras 3 e Figura 4, ou no mesmo lado do rotor como ilustra a Figura 8.

[32] Em uma realização preferencial, o elemento de transmissão (3), o qual é responsável pela transmissão da força e energia cinética do motor (1) para o eixo rotativo (2), compreende ser selecionado dentre pelo menos um do grupo constituído em: polia, roldana, rolamento, rolamentos anti recuo, rodízio, motoredutores, correias, engrenagens, cabos de aço, correntes e moitão, cardã, bomba hidráulica.

[33] Adicionalmente, este sistema pode ser aplicado a um gerador de energia elétrica. Conforme ilustra a Figura 9.

[34] Em geradores a força mecânica vem de um meio motor onde os mais comuns estão o meio motor manual, o qual compreende um sistema com alavanca e/ou uma manivela; meio motor elétrico; meio motor pneumático; meio motor hidráulico; meio motor eólico; motor a combustão; meio motor termoelétrico.

[35] Para produção de energia elétrica o meio motor movimenta o eixo do rotor que em reação com o estator produz eletricidade. No sistema exposto no presente invento, a força exercida pelo meio motor movimenta o eixo do rotor (1.1), este é operacionalmente associado ao elemento de transmissão (3) que inverte o sentido do giro e transfere esta energia ao estator (1.2). Ao realizar o giro do elemento estator (1.2) em sentido oposto ao rotor (1.1 ) é possível reduzir o número de giros do rotor mantendo a mesma capacidade de geração de energia necessitando de menos força do meio motor, ou então aumentar a capacidade de geração sem necessitar aumentar a força necessária para produzir energia, respeitando os limites do equipamento gerador.

[36] Preferencialmente, o sistema e método para aproveitamento da força de reação descrito pela presente invenção é aplicado em motores elétricos de corrente contínua ou alternada, podendo ser usado para as mais diversas aplicações, tais como: torno, fresas, esteiras, equipamentos de ventilação, elevadores, escadas rolantes, veículos, geradores, entre outros.

[37] Adicionalmente, a presente invenção apresenta um método para aproveitamento da força de reação e aumento de eficiência em motores compreendido pelas etapas:

- permitir que o estator do motor, ao ser acionado, gire em sentido oposto ao eixo do rotor; - Transmitir esse giro ao eixo do rotor através de elemento de transmissão, de forma a aproveitar a força gerada pelo giro do estator como meio complementar de tração ao eixo do rotor.

[38] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes, abrangidos no escopo das reivindicações anexas.