Un generador lineal (10) que tiene una armadura anular que contiene unas bobinas (20,

21, 22, 23) y un traslador(11) que contiene unos imanes permanentes (13, 14, 15), estando ubicado el traslador de forma concéntrica a travésde la armadura, y armadura y traslador que pueden moverse la una en relación con el otro a lo largo de un ejelongitudinal, en el que un manguito magnéticamente permeable (31) se fija a, y rodea de forma circunferencial, laarmadura, estando la permeabilidad de ambos extremos del manguito perfilada alrededor de su circunferencia de talmodo que la variación de la fuerza por efecto cogging longitudinal sobre el manguito en su recorrido con la armaduraen relación con el traslador, se reduce, en el que dicho perfilado de la permeabilidad se consigue por una variaciónen la cantidad de material alrededor de la circunferencia del extremo de manguito en ambos extremos del manguito,siendo tal variación en forma de ausencia variable de material de manguito en unas ubicaciones alrededor de lacircunferencia de la armadura, y la variación en la cantidad de material de manguito se consigue por una desviaciónlongitudinal variable de un borde del manguito en sentido longitudinal de la armadura que éste rodea, caracterizadopor que la desviación de las partes de borde en extremos opuestos de una generatriz del manguito es tal que ladistancia entre las partes de borde de los extremos es constante alrededor de la circunferencia del manguito.

Mejoras en generadores eléctricos tubulares La presente invención se refiere a mejoras en el rendimiento de generadores eléctricos lineales tubulares.

Los generadores tubulares a los que pueden aplicarse las mejoras que se dan a conocer en el presente documento son del tipo en el que la armadura del generador contiene una o más bobinas anulares y el traslador contiene una serie alargada de polos magnéticos. Esta última serie puede formarse a partir de un número de imanes permanentes dispuestos en una columna para pasar de forma concéntrica a uno y otro lado a través de la (s) bobina (s) anular (es) . Debido a que las líneas de flujo que emanan de los polos magnéticos cortan las espiras de las bobinas anulares, se genera electricidad. Un ejemplo de una construcción de este tipo, de uso generalizado en la actualidad por todo el mundo, es el motor eléctrico lineal tubular, patente de Reino Unido con número GB 2079068 y equivalentes extranjeros.

(Ha de indicarse que, a través de la totalidad del presente texto, la expresión armadura hace referencia a la parte del generador que contiene sus bobinas, y la expresión traslador a la parte que contiene los imanes permanentes. Se genera electricidad como consecuencia del movimiento de uno en relación con otro. Además, como conocen comúnmente los expertos en el campo, un generador eléctrico de imán permanente del tipo que se describe puede funcionar igualmente como un motor eléctrico. Por lo tanto, las expresiones generador y motor se consideran intercambiables dentro de la presente solicitud) .

Existe un número creciente de aplicaciones industriales que requieren la conversión de energía mecánica alternativa en potencia eléctrica. Una en particular es la conversión de energía de las olas del mar en electricidad. Un ejemplo de un convertidor de energía de las olas del mar de este tipo es aquel en el que el movimiento de un flotador colocado en el mar se usa para dar lugar a un movimiento relativo entre la armadura y el traslador de un generador lineal, y de este modo la conversión de energía de las olas del mar en potencia eléctrica.

Se apreciará que, con el fin de optimizar la generación de potencia para un de generador lineal de tamaño y coste dados, es importante que el generador sea tan magnética y eléctricamente eficiente como sea posible. La eficiencia de conversión de potencia es una consideración particularmente importante para los convertidores de energía undimotriz, siendo ésta esencial para que se genere suficiente electricidad como para garantizar una devolución adecuada de la inversión de capital inicial. Una contribución significativa a la eficiencia de cualquier generador/ motor eléctrico es el uso óptimo del flujo de campo magnético que se crea en su interior y/o inherente a su construcción.

Unos medios de este tipo para optimizar el uso del flujo magnético puede comprender la colocación de un manguito cilíndrico ferromagnético colocado de forma coaxial sobre, y fijado a, las bobinas anulares que forman la armadura. La presencia del manguito sirve para tirar de las líneas de flujo que emanan del traslador de una forma tal que se mejora la relación de flujo con las bobinas.

Una desventaja del uso de cualquier forma de manguito ferromagnético en un generador lineal de imán permanente tubular es, no obstante, el desfavorable efecto cogging que puede resultar. Por efecto cogging, se pretende indicar falta de uniformidad de la fuerza mecánica que se experimenta en la dirección del movimiento de la parte móvil del 45 generador en relación con la parte estacionaria. Esto surge debido al efecto de atracción magnética de polo saliente entre los polos magnéticos separados de forma discreta de la armadura y el manguito ferromagnético. El efecto cogging -si es grave-puede dar lugar a vibración mecánica, e incluso rotura, a lo largo de un periodo prolongado.

El documento US 5.909.066 da a conocer un motor lineal que tiene las características del generador lineal de la sección precaracterizadora de la reivindicación 1.

De acuerdo con la invención, se prevé un generador lineal tal como se define en la reivindicación independiente 1. En las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones adicionales de la invención.

55 Preferiblemente, existe un número de ciclos de la variación alrededor de la circunferencia para reducir cualquier tendencia a que la fuerza neta sobre el manguito varíe en las direcciones de "cabeceo" o "guiñada" (en referencia a un generador que tiene un eje longitudinal horizontal) .

Un procedimiento para conseguir esta ausencia es mediante una desviación longitudinal variable de un borde del manguito en sentido longitudinal de la armadura que éste rodea, en el que los ejemplos de una variación en desviación de este tipo pueden ser sustancialmente sinusoidales, triangulares o almenados. Mediante estos medios, cuando cualesquiera uno o más bordes dados del manguito se atraen en una cierta dirección hacia un polo y/o conjuntos de polos magnéticos particulares, otros bordes dados se atraen menos o se atraen en el sentido de dirección opuesto, reduciéndose de este modo la atracción neta del manguito a cualquier polo o conjunto de polos 65 particular, obteniéndose esta reducción -dentro de unos límites-con independencia de la posición del manguito en relación con el traslador.

En la práctica, el perfilado puede seguir una curva predeterminada y continua que da como resultado el manguito, que tiene por ejemplo un par de tramos más largos y un par de tramos más cortos, siendo las tramos de cada par diametralmente opuestos entre sí. Alternativamente, puede emplearse un perfilado almenado. El perfilado se efectúa en ambos extremos del manguito y la longitud promedio global del manguito se selecciona por diseño, de tal modo que cualquier efecto cogging residual que aún quede en un extremo del manguito se compensa en la medida de lo posible por el efecto de oposición de cualquier efecto cogging residual que quede en el otro extremo.

El uso de un manguito magnéticamente permeable de este tipo, a la vez que mejora ventajosamente el flujo que actúa sobre las bobinas, tiene una desventaja significativa. Esta es el hecho de que se inducen corrientes de Foucault en el manguito a medida que éste se desplaza a uno y otro lado sobre los imanes permanentes del traslador. Esto da como resultado tanto una acción de frenado, y al menos igual de importante, el calentamiento del material de manguito. Esto se añade a la pérdida de calor que tiene lugar dentro de las bobinas de armadura, lo que compromete de forma notable el rendimiento global, ya sea en modo de motor o de generador.

De acuerdo con un aspecto de la invención, el manguito incluye o se construye a partir de una multiplicidad de elementos ferromagnéticos individuales para tirar de las líneas de flujo del traslador, pero siendo cada uno de una forma y estando aislado individualmente de forma que elimine sustancialmente la circulación de las corrientes de Foucault alrededor de y/o a lo largo de la circunferencia del manguito.

En una realización preferida del presente aspecto de la invención, los elementos individuales se forman de tramos discretos de material ferromagnético, tal como hierro dulce, colocados en paralelo y adyacentes uno a otro en sentido longitudinal con el fin de formar el manguito que se menciona anteriormente. Los tramos pueden unirse entre sí por una resina adecuada o similar. Los elementos individuales pueden fabricarse a partir de un material ferromagnético que tiene unas propiedades de permeabilidad magnética especialmente favorables, tal como

25 "TRAPOFERM".

En otra realización, los elementos pueden comprender partículas individuales, tal como pequeños cojinetes de bolas, incrustadas dentro de un material de plástico no conductor.

La combinación de las disposiciones anteriores da como resultado un generador lineal capaz de funcionar sustancialmente sin fuerzas de frenado o efecto cogging perjudiciales inherentes y con poca o ninguna pérdida de calor dentro de su manguito. En conjunto, esto puede dar como resultado un aumento de rendimiento que supera un 30 %, en comparación con generadores (o motores) que funcionen sin un manguito construido de acuerdo con la presente invención.

Al construir el traslador de un generador lineal tubular, es práctico seleccionar diferentes grados de imanes permanentes de acuerdo con el rendimiento deseado. Por ejemplo, cuando se requiere una alta salida, y ciertamente el coste no ha de tenerse... [Seguir leyendo]

1. Un generador lineal (10) que tiene una armadura anular que contiene unas bobinas (20, 21, 22, 23) y un traslador (11) que contiene unos imanes permanentes (13, 14, 15) , estando ubicado el traslador de forma concéntrica a través de la armadura, y armadura y traslador que pueden moverse la una en relación con el otro a lo largo de un eje longitudinal, en el que un manguito magnéticamente permeable (31) se fija a, y rodea de forma circunferencial, la armadura, estando la permeabilidad de ambos extremos del manguito perfilada alrededor de su circunferencia de tal modo que la variación de la fuerza por efecto cogging longitudinal sobre el manguito en su recorrido con la armadura en relación con el traslador, se reduce, en el que dicho perfilado de la permeabilidad se consigue por una variación en la cantidad de material alrededor de la circunferencia del extremo de manguito en ambos extremos del manguito, siendo tal variación en forma de ausencia variable de material de manguito en unas ubicaciones alrededor de la circunferencia de la armadura, y la variación en la cantidad de material de manguito se consigue por una desviación longitudinal variable de un borde del manguito en sentido longitudinal de la armadura que éste rodea, caracterizado por que la desviación de las partes de borde en extremos opuestos de una generatriz del manguito es tal que la distancia entre las partes de borde de los extremos es constante alrededor de la circunferencia del manguito.

2. Un generador lineal de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la variación en desviación longitudinal puede ser sustancialmente sinusoidal, triangular o almenada.

3. Un generador lineal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el manguito incluye o se construye a partir de una multiplicidad de elementos ferromagnéticos individuales (39, 40, 41, 46) para tirar de las líneas de flujo del traslador, pero siendo cada uno de una forma y estando aislado individualmente de forma que elimine sustancialmente la circulación de las corrientes de Foucault alrededor de y/o a lo largo de la circunferencia del manguito.

4. Un generador lineal de acuerdo con la reivindicación 3, en el que los elementos individuales consisten en unos tramos discretos de material ferromagnético, tal como hierro dulce, cada uno aislado con respecto a su vecino y colocados en paralelo y adyacentes uno a otro con el fin de formar el manguito de armadura.

5. Un generador lineal de acuerdo con la reivindicación 3, en el que los elementos comprenden unas partículas individuales, tal como pequeños cojinetes de bolas o cristales de hierro, incrustadas dentro de un material de plástico.

6. Un generador lineal de acuerdo con la reivindicación 3, en el que cada uno de un número o la totalidad de los elementos individuales que comprenden, o incluidos dentro de, el manguito, se conecta por medios conductores a unos medios de conmutación comunes que permiten la conexión de una proporción seleccionada, o la totalidad de los mismos, entre sí y de este modo la circulación controlada de las corrientes de Foucault.

7. Un generador lineal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la longitud del manguito, en su mínimo, supera la longitud longitudinal de la armadura en una medida suficiente para garantizar que se proporciona sustancialmente el mismo grado de protección frente a la desmagnetización inducida de los imanes de traslador por la presencia del manguito a los imanes expuestos en cada extremo de la armadura, que a los que se encuentran en el centro de la misma.