Dispositivo motor por interacción selectiva de campos magnéticos.

Comprende un rotor (1) giratorio alrededor de un eje principal (2), con varios primeros imanes permanentes (3) distanciados alrededor de su periferia y presentado un mismo polo en un lado exterior; un estator formado por una pluralidad de rodillos (5) dispuestos alrededor del rotor (1), cada uno giratorio alrededor de un correspondiente eje secundario (6) paralelo al eje principal (2), con varios segundos imanes permanentes (7) distanciados alrededor de su periferia y presentado el mismo polo que los primeros imanes permanentes en un lado exterior; una transmisión mecánica de movimiento para hacer girar el rotor (1) y los rodillos (5) en direcciones opuestas enfrentando temporalmente los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7) al girar; y un primer mecanismo de control operable para mover una pluralidad de pantallas de magnetismo (9) al unísono entre unas posiciones de máxima y mínima interferencia magnética entre los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7)

Dispositivo motor por interacción selectiva de campos magnéticos.

Campo de la técnica

La presente invención concierne a un dispositivo motor por interacción selectiva de campos magnéticos, útil para cooperar con un motor de tipo convencional con el fin de contribuir al ahorro energético.

Antecedentes de la invención

El documento ES-A-1015076 da a conocer un motor magnético que comprende dos rotores montados en un bastidor para girar alrededor de respectivos ejes paralelos. Unas ruedas dentadas idénticas y mutuamente engranadas están fijadas a ambos ejes obligando a los dos rotores a girar a -velocidades iguales en direcciones opuestas. Cada rotor lleva unos brazos en cruz, en los extremos de los cuales están dispuestos unos imanes permanentes. Los imanes montados en uno de los rotores son fijos mientras que los imanes montados en el otro rotor pueden girar libremente alrededor de respectivos ejes perpendiculares al eje de giro del correspondiente rotor.

La patente JP-A-60226766 describe un dispositivo de potencia motriz que comprende un estator compuesto por un número impar de imanes permanentes fijos dispuestos por parejas distanciadas a intervalos angulares iguales alrededor de su perímetro interior, presentando los imanes de cada pareja polos opuestos en su lado interior, y un rotor montado para girar alrededor de un eje y provisto un número par de imanes permanentes distanciados a intervalos angulares iguales alrededor de su perímetro exterior, presentando todos los imanes del rotor un mismo polo en el lado exterior. El dispositivo comprende además una unidad magnética capaz de cancelar las líneas de fuerza magnética dispuesta entre el estator y el rotor y conectada mecánicamente para girar en cooperación con el rotor. Esta unidad magnética controla las fuerzas de repulsión y atracción entre los imanes permanentes del estator y el rotor.

La patente JP-A-6137261 da a conocer un equipo giratorio que comprende un número de imanes permanentes fijados a intervalos angulares iguales en el perímetro interior de un estator y un igual número de imanes permanentes fijados a intervalos angulares iguales en el perímetro exterior de un rotor montado para girar alrededor de un eje. Entre los imanes permanentes del rotor y del estator está dispuesto estáticamente un cuerpo de pantalla de magnetismo con una porción de pantalla asociada a cada imán permanente del estator para interrumpir unas líneas de fuerza magnética de frenada en el momento en que las mismas son más fuertes.

La patente JP-A-58206884 describe un aparato de accionamiento magnético basado en un primer imán permanente estático enfrentado a un segundo imán permanente dotado de movimiento vertical de vaivén y conectado a un eje giratorio por medio de un mecanismo de biela y cigüeñal. Un dispositivo accionado por un electroimán interpone una placa de pantalla entre los dos electroimanes y lo retira alternadamente. Cuando la placa de pantalla es retirada, la fuerza de atracción entre los dos imanes desplaza el segundo imán hacia arriba efectuando media vuelta del eje en virtud del mecanismo de biela y cigüeñal. Cuando la placa de pantalla es interpuesta, las líneas de fuerza entre los dos imanes se interrumpen y el segundo imán desciende por efecto de la gravedad efectuando otra media vuelta del eje giratorio, y así sucesivamente.

En los documentos ES-A-1048979, ES-A-1051230, CN-A-1078078, KR-A-100292857, KR-A-20010026946, KR-A-20010074126 y KR-A-20030009246 se describen otros ejemplos de dispositivos motores basados en el aprovechamiento de la fuerza magnética ejercida por imanes permanentes.

Exposición de la invención

La presente invención tiene por objeto contribuir a mejorar los anteriores aparatos aportando un dispositivo motor por interacción selectiva de campos magnéticos, el cual comprende en esencia un rotor, un estator y una pluralidad de pantallas de magnetismo capaces de anular o alterar las líneas de fuerza magnética entre unos imanes permanentes dispuestos en el rotor y el estator. El mencionado rotor está montado en un bastidor de manera que puede girar alrededor de un eje principal. Fijados a dicho rotor y distanciados a intervalos angulares iguales alrededor de su periferia, hay una pluralidad de primeros imanes permanentes que presentan un mismo polo, por ejemplo, un polo S, en un lado exterior más alejado del eje principal. El estator está formado por una pluralidad de rodillos dispuestos a intervalos angulares iguales alrededor del rotor, estando cada uno de dichos rodillos montado de manera que puede girar alrededor de un correspondiente eje secundario paralelo al eje principal. Fijados a cada uno de los rodillos, y distanciados a intervalos angulares iguales alrededor de su periferia, se encuentran una pluralidad de segundos imanes permanentes que presentan todos un mismo polo, por ejemplo, un polo S, en un lado exterior más alejado del correspondiente eje secundario. Obsérvese que los polos en los lados exteriores enfrentados de los primeros imanes permanentes del rotor y de los segundos imanes permanentes de los rodillos son del mismo signo, es decir (siguiendo con el ejemplo) polos S, los cuales se repelen. Unos medios mecánicos de transmisión de movimiento enlazan el rotor y los rodillos del estator para hacerlos girar en direcciones opuestas de manera que, al girar, los primeros imanes permanentes del rotor y los segundos imanes permanentes de los rodillos son enfrentados temporalmente y consecutivamente sin que en ningún momento se produzca contacto físico entre ellos.

La mencionada pluralidad de pantallas de magnetismo comprende una pantalla de magnetismo asociada a cada uno de los rodillos, y todas ellas están conectadas a un primer mecanismo de control operable para mover las pantallas de magnetismo al unísono entre una posición de máxima interferencia, en la que cada una de dichas pantallas de magnetismo está interpuesta entre el rotor y el correspondiente rodillo del estator para interrumpir substancialmente una interacción magnética entre los primeros y segundos imanes permanentes, y una posición de mínima interferencia, en la que cada una de dichas pantallas de magnetismo deja un espacio libre entre el rotor y el correspondiente rodillo del estator para permitir una máxima interacción magnética entre los primeros y segundos imanes permanentes. Obviamente, dicho primer mecanismo de control también permite disponer las pantallas de magnetismo en cualquier posición intermedia.

En la práctica, el movimiento de las pantallas de magnetismo regula el tamaño de las porciones de los primeros imanes permanentes del rotor y segundos imanes permanentes de los rodillos que son efectivamente enfrentadas temporal y consecutivamente al girar el rotor y los rodillos, siendo el grado de interacción magnética entre los primeros y segundos imanes permanentes más grande cuanto mayores sean dichas porciones enfrentadas. Así, operando el mencionado primer mecanismo de control es posible regular el grado de interacción magnética entre los primeros imanes permanentes del rotor y los segundos imanes permanentes de los rodillos del estator.

Además, cada una de las pantallas de magnetismo tiene una prolongación hacia un lado de longitud suficientemente como para quedar interpuesta permanentemente entre el rodillo al que la pantalla está asociada y el rodillo inmediatamente adyacente, tanto en dicha posición de máxima interferencia como en dicha posición de mínima interferencia, y obviamente en cualquier posición intermedia, impidiendo así cualquier interacción magnética entre los segundos imanes permanentes de los rodillos adyacentes. Tal como se ha dicho, los polos de los primeros y segundos imanes permanentes enfrentados son del mismo signo, por ejemplo, polos S, y por consiguiente se repelen proporcionando unas componentes de fuerza tangencial que producen unos pares de giro sobre el eje principal del rotor y sobre los ejes secundarios de los rodillos del estator, y dado que los movimientos de giro del rotor y de los rodillos del estator están enlazados cinemáticamente por los mencionados medios mecánicos de transmisión de movimiento, todos los pares de giro se suman en el eje principal del rotor. Además, el primer mecanismo de control está configurado para mover las pantallas de magnetismo hacia un lado del correspondiente rodillo, dejando el espacio para la interacción magnética entre las porciones enfrentadas de los primeros y segundos imanes permanentes siempre en el lado opuesto, lo que determina la dirección de los pares de giro.

Adicionalmente, todos los mencionados ejes secundarios sobre los que están instalados los rodillos están...

1. Dispositivo motor por interacción selectiva de campos magnéticos, comprendiendo en combinación:

un rotor (1) montado en un bastidor para girar alrededor de un eje principal (2), y con una pluralidad de primeros imanes permanentes (3) fijados a dicho rotor (1) y distanciados a intervalos angulares iguales alrededor de su periferia, presentado todos los mencionados primeros imanes permanentes (3) un mismo polo en un lado exterior más alejado del eje principal (2);

un estator formado por una pluralidad de rodillos (5) dispuestos a intervalos angulares iguales alrededor del rotor (1), estando cada uno de dichos rodillos (5) montado para girar alrededor de un correspondiente eje secundario (6) paralelo al eje principal (2), y con una pluralidad de segundos imanes permanentes (7) fijados a cada uno de los rodillos (5) y distanciados a intervalos angulares iguales alrededor de su periferia, presentado todos los segundos imanes permanentes (7) un mismo polo en un lado exterior más alejado del correspondiente eje secundario (6), igual al polo en dicho lado exterior de los primeros imanes permanentes (3) del rotor (1);

unos medios mecánicos de transmisión de movimiento enlazando el rotor (1) y los rodillos (5) para hacerlos girar en direcciones opuestas enfrentando temporal y consecutivamente los segundos imanes permanentes (7) de los rodillos (5) con los primeros imanes permanentes (3) del rotor (1); y

una pluralidad de pantallas de magnetismo (9), cada una asociada a un correspondiente rodillo (5) y conectadas a un primer mecanismo de control operable para mover dichas pantallas de magnetismo (9) al unísono entre una posición de máxima interferencia, en la que cada una de dichas pantallas de magnetismo (9) está interpuesta entre el rotor (1) y el correspondiente rodillo (5) para interrumpir substancialmente una interacción magnética entre los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7), y una posición de mínima interferencia, en la que cada una de dichas pantallas de magnetismo (9) deja un espacio libre entre el rotor (1) y el correspondiente rodillo (5) para permitir una máxima interacción magnética entre los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7), incluyendo cualquier posición intermedia.

2. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque todos los mencionados ejes secundarios (6) están soportados de manera móvil respecto a dicho bastidor y conectados a un segundo mecanismo de control operable para variar al unísono la distancia entre los ejes secundarios (6) y el eje principal (2), y con ello la distancia entre los lados exteriores de los primeros imanes permanentes (3) del rotor (1) y de los segundos imanes permanentes (7) de los rodillos (5) cuando están enfrentados, entre una posición de máxima distancia y una posición de mínima distancia, incluyendo cualquier posición intermedia.

3. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque cada una de dichas pantallas de magnetismo (9) tiene una porción que está substancialmente interpuesta entre el correspondiente rodillo (5) y un rodillo (5) adyacente tanto en dicha posición de máxima interferencia como en dicha posición de mínima interferencia, y en cualquier posición intermedia.

4. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque dicho segundo mecanismo de control está enlazado con dicho primer mecanismo de control para proporcionar un movimiento simultáneo de las pantallas de magnetismo (9) y los ejes secundarios (6) de los rodillos (5), haciendo coincidir dicha posición de máxima interferencia de las pantallas de magnetismo (9) con dicha posición de máxima distancia entre los ejes secundarios (6) el eje principal (2), y dicha posición de mínima interferencia de las pantallas de magnetismo (9) con dicha posición de mínima distancia entre los ejes secundarios (6) y el eje principal (2).

5. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los primer y segundo mecanismos de control enlazados son operados conjuntamente mediante una única palanca (10) para regular el dispositivo entre un estado de paro y un estado de máximo trabajo, incluyendo cualquier estado intermedio.

6. Dispositivo, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada uno de dichos primeros imanes permanentes (3) está parcialmente rodeado por una capa magnéticamente aislante (4) que deja expuesta sólo una superficie (3a) del mismo en dicho lado exterior más alejado del eje principal (2).

7. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el rotor (1) es alargado en la dirección axial del mismo y cada uno de los primeros imanes permanentes (3) tiene la forma de una tira orientada en la dirección axial, siendo dicha superficie expuesta (3a) de los primeros imanes permanentes (3) una superficie cilíndrica con todos sus puntos equidistantes del eje principal (2).

8. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque cada uno de los primeros imanes permanentes (3) tiene un perfil de sección transversal similar a un trapecio donde la base menor es ligeramente curvo- convexa y corresponde a la superficie expuesta (3a) y donde la base mayor y los lados están cubiertos por dicha capa magnéticamente aislante (4).

9. Dispositivo, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada uno de dichos segundos imanes permanentes (7) está parcialmente rodeado por una capa magnéticamente aislante (8) que, deja expuesta sólo una superficie (7a) del mismo en dicho lado exterior más alejado del correspondiente eje secundario (6).

10. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque cada rodillo (5) es alargado en la dirección axial del mismo y cada uno de los segundos imanes permanentes (7) tiene la forma de una tira orientada en la dirección axial, siendo dicha superficie expuesta (7a) de los segundos imanes permanentes (7) una superficie cilíndrica con todos sus puntos equidistantes del eje secundario (6).

11. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque cada uno de los segundos imanes permanentes (7) tiene un perfil de sección transversal similar a un trapecio, donde la base menor es ligeramente curvo-convexa y corresponde a la superficie expuesta (7a) y donde la base mayor y los lados están cubiertos por dicha capa magnéticamente aislante (8).

12. Dispositivo, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el número de primeros imanes permanentes (3) en el rotor (1) es un número impar.

13. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el número de rodillos (5) en el estator es igual al número de primeros imanes permanentes (3) en el rotor (1).

14. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el número de rodillos (5) en el estator es igual al número de primeros imanes permanentes (3) en el rotor (1) más/menos uno.

15. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque el número de primeros imanes permanentes (3) en el rotor (1) y de rodillos (5) en el estator es nueve.

16. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 13, 14 ó 15, caracterizado porque el número de segundos imanes permanentes (7) en cada rodillo (5) es cuatro.

17. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos unos medios mecánicos de transmisión de movimiento comprenden, para cada rodillo (5), una primera rueda dentada (11) montada en dicho bastidor para girar alrededor de un eje auxiliar (13) y engranada con una segunda rueda dentada (12) dispuesta para girar solidariamente con el rodillo (5) alrededor del eje secundario (6), una primera polea dentada (14) dispuesta para girar solidariamente con dicha primera rueda dentada (11) alrededor de dicho eje auxiliar (13), y una primera cadena o correa dentada (15) engranada con todas las mencionadas primeras poleas dentadas (14) para hacer que todos los rodillos (5) giren al unísono en una misma dirección, y al menos una segunda cadena o correa dentada (16) engranada con una segunda polea dentada (17) dispuesta para girar solidariamente con el rotor (1) alrededor de dicho eje principal (2) y con una tercera polea dentada (18) dispuesta para girar solidariamente con una de las primeras ruedas dentadas (11) alrededor del correspondiente eje auxiliar (13) para hacer que los rodillos (5) y el rotor (1) giren en direcciones opuestas.

18. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los primer y segundo mecanismos de control enlazados comprenden, para cada extremo axial del rotor (1) y de los rodillos (5), una rueda de ajuste (19) montado en el bastidor para girar un ángulo limitado en ambas direcciones alrededor del eje principal (2) independientemente del rotor (1), una pluralidad de bielas (20), cada una asociada a un respectivo rodillo (5), con un primer extremo conectado a dicha rueda de ajuste (19) de manera pivotante alrededor de un primer pasador (21) y un segundo extremo conectado para pivotar alrededor del eje secundario (6), una pluralidad de primeros brazos pivotantes (22), cada uno asociado a un respectivo rodillo (5), con un primer extremo conectado para pivotar alrededor del correspondiente eje secundario (6) y un segundo extremo conectado para pivotar alrededor del correspondiente eje auxiliar (13), y una pluralidad de segundos brazos pivotantes (23), cada uno asociado a un respectivo rodillo (5), con un primer extremo conectado para pivotar alrededor del un correspondiente eje (13) cuya posición es fija respecto al bastidor y un segundo extremo conectado a la correspondiente pantalla de magnetismo (9) de manera pivotante alrededor de un segundo pasador (24), estando cada pantalla de magnetismo (9) conectada además a su correspondiente biela (20) de manera pivotante alrededor de un tercer pasador (25) situado entre el citado primer pasador (21) y el eje auxiliar (6).

19. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la rueda de ajuste (19) está conectada a una palanca (10) operable para hacer girar la rueda de ajuste (19) dicho ángulo limitado en ambas direcciones alrededor del eje principal (2) y con ello regular el dispositivo entre un estado de paro y un estado de máximo trabajo, incluyendo cualquier estado intermedio.

20. Dispositivo, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el eje principal (2) está conectado por medio de una transmisión mecánica de movimiento de entrada (26) con un motor auxiliar (27) convencional capaz de suministrar potencia al dispositivo durante la puesta en marcha del mismo y/o en periodos de carga superior a un umbral preestablecido, y por medio de una transmisión mecánica de movimiento de salida (28) con un aparato (29) a accionar.