Acoplamiento magnético flexible activo con amortiguador electrodinámico de vibraciones torsionales.

La invención consiste en un compensador activo de vibraciones torsionales implementado por medio de un acoplamiento magnético flexible basado en electroimanes de corriente variable modulada mediante un algoritmo de control por realimentación de la posición angular de un eje respecto al otro. La magnitud y frecuencia de las vibraciones torsionales son capturadas mediante la variación de impedancia del acoplamiento magnético y un acelerómetro y compensadas actuando por medio de los citados electroimanes ubicados en el acoplamiento flexible

Acoplamiento magnético flexible activo con amortiguador electrodinámico de vibraciones torsionales.

Objeto de la invención

El objeto de la invención consiste en la implementación de un acoplamiento magnético flexible de ejes dotado de un compensador activo de vibraciones torsionales basado en electroimanes de corriente variable modulada mediante un algoritmo de control por realimentación. La magnitud y frecuencia de las vibraciones torsionales son capturadas mediante un acelerómetro y compensadas actuando por medio de los citados electroimanes que constituyen el acoplamiento magnético flexible.

Antecedentes de la invención

Como resultado de un minucioso rastreo sobre el estado de la tecnología relacionada con los diferentes tipos de acoplamientos flexibles utilizados actualmente en las máquinas rotativas de aplicación industrial, se conocen esencialmente los siguientes tipos de acoplamientos magnéticos flexibles:

En el estado actual de la tecnología no se conocen acoplamientos flexibles activos ni acoplamientos magnéticos activos dotados de la capacidad de control de par para atenuar vibraciones torsionales.

Con objeto de lograr un modelo de acoplamiento magnético flexible activo capaz de compensar vibraciones torsionales, se propone una innovación basada en la inserción de electroimanes ubicados en el acoplamiento con capacidad para modular las fuerzas de acoplamiento para atenuar la transmisión de vibraciones torsionales.

Descripción de la invención

La invención consiste en la implementación de un acoplamiento magnético flexible para ejes de transmisión de par mecánico, dotado de un compensador activo de vibraciones torsionales basado en electroimanes de corriente variable modulada mediante un algoritmo de control por realimentación de la medida de la amplitud de vibración torsional. El acoplamiento magnético flexible que se propone está constituido por dos bridas o platos de acople de los tramos de eje, en donde cada brida de acople aloja electroimanes sobre núcleos de chapa magnética donde los electroimanes son responsables de evitar el contacto mecánico entre ambas bridas y constituye un acoplamiento magnético repulsivo.

Los electroimanes del acoplamiento flexible realizan dos funciones:

Las fuerzas repulsivas de origen magnético activo están aproximadas por la siguiente expresión fundada en los principios del electromagnetismo:

siendo:

Debido a que las fuerzas de repulsión magnética tratan de desviar angularmente ambas bridas de acople entre sí en ambos sentidos de rotación, la posición relativa de ambas bridas de acople corresponde a la del par de equilibrio resultante del par magnético de repulsión y del par mecánico de transmisión de movimiento.

Descripción de las figuras

Para iniciar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integral de la misma, un juego de figuras en el que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se representa lo siguiente:

Figura 1. Corte de una sección longitudinal de un acoplamiento magnético flexible pasivo basado en dos coronas de imanes permanentes.

Figura 2. Acoplamiento magnético flexible activo, objeto de la presente invención.

Figura 3. Corte esquemático de una vista externa del acoplamiento magnético flexible activo formado por dos tramos de eje, un eje conductor y un eje conducido acoplados por medio de sus bridas de acople.

Figura 4. Fuente de alimentación constituida por un transformador, un rectificador y un filtro para alimentar los electroimanes ubicados en el acoplamiento flexible.

Figura 5. Diagrama esquemático de un sistema de control de vibraciones torsionales.

En estas figuras se hace referencia a un conjunto de elementos que son:

Descripción de una realización preferente

La figura 2 muestra la configuración propuesta del acoplamiento magnético flexible activo. En esta figura se muestran dos grupos de electroimanes. Los electroimanes del eje conductor 2 ubicados y sujetos a la brida de acople del eje conductor 4 y los electroimanes del eje conducido 3...

1. Acoplamiento magnético flexible activo con amortiguador electrodinámico de vibraciones torsionales, caracterizado porque comprende:

• un eje conductor (6) y un eje conducido (7) acabados en unas bridas de acople magnético (4, 5) configuradas para ensamblarse y formar el eje de transmisión de potencia mediante el acoplamiento de dichas bridas (4, 5);

• dos bridas de acople magnético (4, 5), una brida de acople del eje conductor (4) solidaria a una primera pareja de núcleos (13) y una brida de acople del eje conducido (5) solidaria a una segunda pareja de núcleos (14), siendo ambas bridas (4, 5) concéntricas y solidarias a los núcleos (13, 14) correspondientes situados entre dichas bridas (4, 5);

• la primera pareja de núcleos (13) enfrentados, siguiendo la dirección del eje conductor y unidos entre si por la brida de acople del eje conductor (4);

• la segunda pareja de núcleos (14) enfrentados, siguiendo la dirección del eje conducido y unidos entre si por la brida de acople del eje conducido (5);

• dos parejas de electroimanes (2, 3), una pareja de electroimanes del eje conductor (2), ubicado cada electroimán sobre cada núcleo de la primera pareja de núcleos (13), y una pareja de electroimanes del eje conducido (3), ubicado cada electroimán sobre cada núcleo de la segunda pareja de núcleos (14);

• unos medios de alimentación configurados para suministrar corriente para el funcionamiento del acoplamiento magnético;

• un sistema de control por realimentación configurado para amortiguar las vibraciones torsionales del acoplamiento magnético.

2. Acoplamiento magnético flexible activo con amortiguador electrodinámico de vibraciones torsionales, según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de alimentación comprenden un transformador (8), un rectificador (9) y un filtro (10) configurados para suministrar corriente continua a los electroimanes del eje conductor (2), a los electroimanes del eje conducido (3) y al sistema de control.

3. Acoplamiento magnético flexible activo con amortiguador electrodinámico de vibraciones torsionales, según la reivindicación 2, caracterizado porque el transformador (8) está configurado para obtener corriente alterna y comprende un primario (11) o bobinado inductor ubicado en una estructura fija externa al eje de transmisión de potencia y un secundario (12) ubicado en el eje de transmisión dé potencia de manera que gira con él, donde dicho eje de transmisión de potencia presenta un alojamiento concéntrico (15) en su interior en el que está ubicado el rectificador (9), el filtro (10), el regulador de corriente (23) y los amplificadores de corriente (24).

4. Acoplamiento magnético flexible activo con amortiguador electrodinámico de vibraciones torsionales, según cualquiera de las reivindicaciones 2-3, caracterizado porque los medios de alimentación comprenden una red externa configurada para suministrar corriente alterna al primario (11) o bobinado inductor.

5. Acoplamiento magnético flexible activo con amortiguador electrodinámico de vibraciones torsionales, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema de control por realimentación comprende:

• un sensor de vibración torsional (22) configurado para medir la distancia existente entre los entrehierros de los electroimanes de las bridas de acople (4, 5) y para procesar la medida para obtener la magnitud y la frecuencia de las vibraciones torsionales;

• un regulador de corriente (23) configurado para alimentar a los electroimanes (2, 3) con corriente modulada, de acuerdo con la magnitud y frecuencia de la vibración torsional recibida por el sensor de vibración torsional (22);

• amplificadores de corriente (24) configurados para enviar corriente tanto a los electroimanes del eje conductor (2) como a los electroimanes del eje conducido (3).