Máquina eléctrica.

Máquina eléctrica (1) que comprende: un primer disco (1A) con un primer colector

(11A) y una primera pista (12A), conectados por un primer álabe (13A); un segundo disco (1A'), enfrentado al primer disco (1A), con un segundo colector (11A') y una segunda pista (12A'), conectados por un segundo álabe (13A'); y unos primeros rodamientos (2A) configurados para rodar sobre las pistas (12A, 12A'). Dicha máquina (1) configurada para permitir la circulación de una corriente eléctrica (I), que entra al primer disco (1A) por el primer colector (11A) y recorre el primer álabe (13A) hasta la primera pista (12A), pasando a la segunda pista (12A') a través de los primeros rodamientos (2A), y recorriendo el segundo álabe (13A') hasta salir del segundo disco (1A') por el segundo colector (11A'), provocando dicha circulación de la corriente eléctrica (I) un primer movimiento de rotación relativo (RA) entre los discos (1A, 1A').

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430376.

Solicitante: INNOVACIÓ ELECTRÒNICA I MOBILITAT, S. L.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: SERRA VALLS,Albert, SERRA MENDOZA,Ramón.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > H02K31/00 (Motores o generadores acíclicos, es decir, máquinas de DC con inducidos de disco o tambor, con captación de corriente continua)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > H02K99/00 (Materia no prevista en otros grupos de esta subclase)
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Máquina eléctrica.

Fragmento de la descripción:

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una máquina eléctrica, también denominada turbina electrodinámica uniálabe o máquina eléctrica acíclica, que no precisa para su funcionamiento de un campo magnético externo generado por un imán u otro circuito independiente, y que ha sido especialmente diseñada para llevar a cabo múltiples aplicaciones, tanto prácticas e industriales; fabricación de motores, generadores u otros accionamientos eléctricos, etc., como didácticas; material docente útil para la enseñanza de la física.

Antecedentes de la invención

Las maquinas unipolares, como el disco de Faraday, se consideran el mayor precedente de la máquina eléctrica de la presente invención, pues ambas tienen en común ser las únicas máquinas eléctricas que pueden funcionar con una corriente estacionaria. Las máquinas unipolares no pueden funcionar con corriente alterna, dado que su par motor es proporcional a la intensidad de la corriente.

A diferencia de las máquinas unipolares, la máquina eléctrica de la presente invención presenta un par motor proporcional al cuadrado de la intensidad, permitiendo que funcione con una corriente alterna dentro de un ámbito muy variado de frecuencias, por ejemplo de 1 Hertz a 10 kHertz, e independiente de la velocidad de rotación.

Otra de las diferencias esenciales la máquina eléctrica de la presente invención respecto a las máquinas unipolares es el hecho que no necesita un campo magnético externo generado por un imán, o por otro circuito, para su funcionamiento. Ello permite construir máquinas eléctricas sin bobinados, o sin otros circuitos asociados para su funcionamiento, y que además presenten rotores y estatores idénticos. Aspectos que suponen un gran interés, dado que simplifican las labores constructivas y reducen los costes de fabricación.

La presente invención ha sido especialmente diseñada para llevar a cabo múltiples aplicaciones, tanto prácticas e industriales; fabricación de motores, generadores u

otros accionamientos eléctricos, etc., como didácticas; material docente útil para la enseñanza de la física.

Descripción de la invención

La máquina eléctrica de la presente invención comprende:

un primer disco que presenta un primer colector central y una primera pista circular conductora concéntrica al mismo, conectados por un primer álabe conductor, y aislados eléctricamente del primer disco;

un segundo disco, enfrentado al primer disco, que presenta un segundo colector central y una segunda pista circular conductora concéntrica al mismo, conectados por un segundo álabe conductor dispuesto en sentido inverso al primer álabe y aislados eléctricamente del segundo disco; y

unos primeros rodamientos conductores configurados para rodar sobre la primera pista y sobre la segunda pista.

Dicha máquina se encuentra configurada para permitir la circulación de una corriente eléctrica, que entra al primer disco por el primer colector y recorre el primer álabe hasta la primera pista, pasando a la segunda pista a través de los primeros rodamientos, y recorriendo el segundo álabe hasta salir del segundo disco por el segundo colector, provocando dicha circulación de la corriente eléctrica un primer movimiento de rotación relativo entre el primer disco y el segundo disco respecto a un eje de rotación.

El primer y el segundo disco quedan separados por un entre-hierro o espacio libre que queda determinado por el diámetro de los primeros rodamientos y la profundidad de la primera y de la segunda pista.

El primer disco comprende unos primeros cortes que permiten el paso de la luz, distribuidos regularmente entre el primer colector y la primera pista, mientras que el segundo disco comprende unos segundos cortes que permiten el paso de la luz, distribuidos regularmente entre el segundo colector y la segunda pista. Preferentemente, los primeros cortes y los segundos cortes son curvos en forma de espiral logarítmica, distribuidos respectivamente en el mismo sentido que el primer álabe y el segundo álabe. Los primeros cortes se superponen con los segundos cortes formando un ángulo recto en cualquier punto de su longitud.

Para simplificar las labores constructivas y reducir los costes de fabricación de la máquina de la presente invención, preferentemente el primer disco y el segundo disco son idénticos, fabricados de un material ferromagnético. Es decir el rotor y el estator de la máquina eléctrica de la presente invención son idénticos.

Las aplicaciones de la máquina presente invención como motor, se basan principalmente en aprovechar el primer movimiento de rotación relativo. Por ejemplo, manteniendo fijo el primer disco, de modo que actúe como estator, y permitiendo la rotación del segundo disco, de modo que actúe como rotor, o viceversa.

Las aplicaciones de la máquina presente invención como generador, se consiguen rotando el primer disco y/o el segundo disco para conseguir el primer movimiento de rotación relativo, lo cual produce una corriente eléctrica que sale por el primer colector y/o el segundo colector. El funcionamiento como generador requiere de una corriente inicial de excitación, como sucede en una dinamo desmagnetizada o en un alternador.

Otra de las aplicaciones consiste en la fabricación de un dispositivo altamente ilustrativo, para ser utilizado como material docente útil para la enseñanza de la física. Para ello, la máquina dispone de una fuente de luz, propia o externa, que ilumina una primera cara exterior del primer disco, o una segunda cara exterior del segundo disco, para mostrar el efecto luminoso que crean entre sí los primeros cortes y los segundos cortes debido al primer movimiento de rotación relativo entre ambos discos Dado que la cara interior del primer disco se encuentra enfrentada a la cara interior del segundo disco, separadas por un entre-hierro o espacio libre, los cortes se cruzan puntualmente permitiendo el paso de la luz únicamente en dichos puntos de cruce. Cuando los cortes son curvados en forma de espiral logarítmica, presentado ambos discos una distribución idéntica de los mismos, dichos cortes se cruzan perpendicularmente, definiendo puntos de cruce cuadrados. Así pues, la luz que pasa a través de ellos, genera puntos luminosos cuadrados que se asemejan a una galaxia en forma de espiral, que caracterizan a la turbina electrodinámica de la presente invención. Al rotar los discos, los puntos luminosos rotan y se expanden, simulando el movimiento de los electrones y el funcionamiento de la turbina. Para mostrar mejor este efecto óptico producido por la rotación de los discos, se realiza la conexión eléctrica de alimentación por un solo lado de los discos. Para lo cual, la entrada y salida de la corriente eléctrica

tiene lugar por uno de los extremos del eje de rotación.

Preferentemente, el eje de rotación comprende:

un primer eje conductor que presenta un primer extremo de conexión eléctrica; y

un segundo eje conductor, concéntrico al primer eje y aislado eléctricamente del mismo, que presenta un segundo extremo de conexión eléctrica.

A su vez, el primer eje comprende:

un primer anillo alimentador; y

una primera escobilla alojada sobre el primer anillo alimentador y configurada para rotar alrededor del mismo, y que a su vez se encuentra unida al primer disco a través del primer colector.

Dicho primer anillo alimentador se encuentra configurado para conducir la corriente eléctrica hacia la primera escobilla, y ésta a su vez hasta el primer colector.

A su vez, el segundo eje comprende:

un segundo anillo alimentador; y

una segunda escobilla alojada sobre el segundo anillo alimentador y configurada para...

 


Reivindicaciones:

1.- Máquina eléctrica (1) caracterizada por que comprende:

un primer disco (1A) que presenta un primer colector (11 A) central y una primera pista (12A) circular conductora concéntrica al mismo, conectados por un primer álabe (13A) conductor y aislados eléctricamente del primer disco (1A);

un segundo disco (1A), enfrentado al primer disco (1A), que presenta un segundo colector (11A) central y una segunda pista (12A) circular conductora concéntrica al mismo, conectados por un segundo álabe (13A) conductor dispuesto en sentido inverso al primer álabe (13A) y aislados eléctricamente del segundo disco (1A)¡ y

unos primeros rodamientos (2A) conductores configurados para rodar sobre la primera pista (12A) y sobre la segunda pista (12A);

donde dicha máquina (1) se encuentra configurada para permitir la circulación de una corriente eléctrica (I), que entra al primer disco (1A) por el primer colector (11 A) y recorre el primer álabe (13A) hasta la primera pista (12A), pasando a la segunda pista (12A) a través de los primeros rodamientos (2A), y recorriendo el segundo álabe (13A) hasta salir del segundo disco (1A) por el segundo colector (11 A), provocando dicha circulación de la corriente eléctrica (I) un primer movimiento de rotación relativo (Ra) entre el primer disco (1A) y el segundo disco (1A) respecto a un eje de rotación (Z).

2 - Máquina eléctrica según la reivindicación 1 caracterizada por que el primer disco (1A) comprende:

unos primeros cortes (30A) que permiten el paso de la luz, distribuidos regularmente entre el primer colector (11A) y la primera pista (12A);

y por que el segundo disco (1A) comprende:

unos segundos cortes (30A) que permiten el paso de la luz, distribuidos regularmente entre el segundo colector (12A) y la segunda pista (13A).

3.- Máquina eléctrica según la reivindicación 2 caracterizada por que los primeros cortes (30A) y los segundos cortes (30A) son curvos en forma de espiral logarítmica, distribuidos respectivamente en el mismo sentido que el primer álabe (13A) y el segundo álabe (13A); y por que los primeros cortes (30A) se superponen con los segundos cortes (30A) formando un ángulo recto en cualquier punto de su longitud.

4.- Máquina eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 2 a 3 caracterizada por que dispone de una fuente de luz (3) que ilumina una primera cara exterior (24A) del primer disco (1A), o una segunda cara exterior (24A) del segundo disco (1B), para mostrar el efecto luminoso que crean entre sí los primeros cortes (30A) y los segundos cortes (30A) debido al primer movimiento de rotación relativo (Ra) entre ambos discos (1A, 1A).

5.- Máquina eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 4 caracterizada por que el primer disco (1A) y el segundo disco (1A) son idénticos.

6.- Máquina eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 5 caracterizada por que el eje de rotación (Z) comprende:

un primer eje (41) conductor que presenta un primer extremo de conexión (42) eléctrica; y

un segundo eje (45) conductor, concéntrico al primer eje (41) y aislado eléctricamente del mismo, que presenta un segundo extremo de conexión (46) eléctrica.

7.- Máquina eléctrica según la reivindicación 6 caracterizada por que el primer eje (41) comprende:

un primer anillo alimentador (43); y

una primera escobilla (44) alojada sobre el primer anillo alimentador (43) y configurada para rotar alrededor del mismo, y que a su vez se encuentra unida al primer disco (1 A) a través del primer colector (11A);

donde dicho primer anillo alimentador (43) se encuentra configurado para conducir la corriente eléctrica (I) hacia la primera escobilla (44), y ésta a su vez hasta el primer colector (11A);

y por que el segundo eje (45) comprende:

un segundo anillo alimentador (47); y

una segunda escobilla (48) alojada sobre el segundo anillo alimentador (47) y configurada para rotar alrededor del mismo, y que a su vez se encuentra unida al segundo disco (1 A) a través del segundo colector (11A);

donde dicho segundo anillo alimentador (47) se encuentra configurado para conducir la corriente eléctrica (I) hacia la segunda escobilla (48), y ésta a su vez hasta el segundo colector (11 A).

8.- Máquina eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 6 a 8 caracterizada por que el primer eje (41) es exterior; y por que el segundo eje (45) es interior, dispuesto de forma fija dentro del primer eje (41) y aislado eléctricamente del mismo; y por que el eje de rotación (Z) comprende unos primeros medios de fijación (50) configurados para mantener unidos el primer disco (1A) y el segundo disco (1A); y por que el eje de rotación (Z) comprende unos segundos medios de fijación (51) configurados para realizar la conexión de cada uno de los ejes (41, 45) a una fuente de energía eléctrica (4).

9.- Máquina eléctrica (1) según la reivindicación 1 caracterizada porque comprende:

un tercer disco (1B), solidario al segundo disco (1 A5), que presenta un tercer colector (11B) central y una tercera pista (12B) circular conductora concéntrica al mismo, conectados por un tercer álabe (13B) conductor dispuesto en sentido idéntico al segundo álabe (13A) y aislados eléctricamente del tercer disco (1B);

un cuarto disco (1B), enfrentado al tercer disco (1B), que presenta un cuarto colector (11B) central y una cuarta pista (12B) circular conductora concéntrica al mismo, conectados por un cuarto álabe (13B) conductor dispuesto en sentido inverso al tercer álabe (13B) y aislados eléctricamente del cuarto disco (1B); y

unos segundos rodamientos (2B) conductores configurados para rodar sobre la tercera pista (12B) y sobre la cuarta pista (12B);

donde dicha máquina (1) se encuentra configurada para permitir la circulación de la corriente eléctrica (I) procedente del segundo colector (11 A), que entra al tercer disco (1B) por el tercer colector (11B) y recorre el tercer álabe (13B) hasta la tercera pista (12B), pasando a la cuarta pista (12B) a través de los segundos rodamientos (2B), y recorriendo el cuarto álabe (13B) hasta salir del cuarto disco (1B) por el cuarto colector (11B), provocando dicha circulación de la corriente eléctrica (I) un segundo movimiento de rotación relativo (RB) entre el tercer disco (1B) y el cuarto disco (1B) respecto al eje de rotación (Z).

10.- Máquina eléctrica según la reivindicación 9 caracterizada por que el eje de rotación (Z) comprende:

un terminal de entrada (62) conductor unido al primer disco (1A) a través del primer colector (11A);

un terminal de salida (63) conductor unido al cuarto disco (1B) a través del cuarto

colector (11B);

un eje de transmisión (61) que atraviesa libremente el terminal de entrada (62) y el terminal de salida (63), con capacidad de rotación según el eje de rotación (Z); y

un buje central (64) conductor, dispuesto entre el terminal de entrada (62) y el terminal de salida (63) de forma solidaria al eje de transmisión (61), y unido a su vez al segundo colector (11 A) y al tercer colector (11B).

11.- Máquina eléctrica (1) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 10 caracterizada por que el primer disco (1A) y el cuarto disco (1B) se encuentran unidos mediante medios de unión (70).

12.- Máquina eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 11 caracterizada por que cada uno de los álabes (13A, 13A, 13B, 13B) comprende un extremo interior (14A, 14A, 14B, 14B) unido al colector (11A, 11 A, 11B, 11B), y un extremo exterior (15A, 15A,15B, 15B) que se prolonga en una o más espiras circulares (16A, 16A,16B, 16B).

13.- Máquina eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 12 caracterizada por que cada uno de los colectores (11 A, 11 A, 11B, 11B) se encuentra encajado de forma solidaria en un orificio central (20A, 20A, 20B, 20B) del disco (1A, 1A, 1B, 1B), del que parte una ranura alabeada (21 A, 21A, 21B, 21B) configurada para albergar el álabe (13A, 13A, 13B, 13B) manteniéndolo aislado eléctricamente del disco (1A, 1 A, 1B, 1B); y por que cada uno de los discos (1A, 1A, 1B, 1B) comprende un surco circular (22A, 22A, 22B, 22B) en una cara interior (23A, 23A, 23B, 23B) del mismo, configurado para alojar la pista (12A, 12A, 12B, 12B) manteniéndola aislada eléctricamente del disco (1 A, 1A, 1B, 1B), y con las espiras circulares (16A, 16A,16B, 16B) en contacto eléctrico lateral con una cara lateral interior (17A, 17A,17B, 17B) de dicha pista (12A, 12A, 12B, 12B).

14.- Máquina eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 13 caracterizada por que los álabes (13A, 13A, 13B, 13B) son curvos en forma de espiral logarítmica.

15.- Máquina eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 14 caracterizada por que la corriente eléctrica (I) es estacionaria o alterna.