DISPOSITIVO MAGNÉTICO PERMANENTE CONMUTABLE.

5 [0001] La presente invención se refiere a un dispositivo magnético. En particular, la presente invención se refiere a un dispositivo magnético permanente conmutable. Antecedentes de la invención [0002] Los imanes permanentes consisten en un material ferromagnético que ha sido convenientemente magnetizado. Los imanes permanentes proporcionan un campo magnético sin necesidad de corriente eléctrica. Los imanes permanentes son atraídos por materiales ferromagnéticos y pueden fijarse firmemente a éstos. Sin embargo, los imanes permanentes presentan el inconveniente de que su producción de energía es fija y no pueden utilizarse si se requiere una variación de la intensidad del campo magnético. [0003] Debido a los inconvenientes mencionados anteriormente con los imanes permanentes, ha sido habitual controlar los campos magnéticos utilizando corrientes eléctricas o electroimanes. La intensidad y la orientación de los campos magnéticos de los electroimanes puede controlarse con éxito controlando la intensidad y la dirección de la corriente eléctrica. Sin embargo, esto introduce la necesidad de tener que proporcionar una fuente de corriente eléctrica que siempre se encuentre disponible así como el cableado asociado. Esto puede provocar complejidad y riesgos potenciales. [0004] Se han realizado diversos intentos para disponer imanes permanentes con el fin de poder obtener 20 variaciones en la intensidad del campo magnético. Se han intentado diversas propuestas diferentes para proporcionar soluciones prácticas. Sin embargo, estas propuestas resultaron en configuraciones voluminosas, configuraciones complicadas, o dispositivos que eran muy costosos de fabricar. En los dispositivos de la técnica anterior también se prestó poca atención a obtener una buena fuerza de sujeción entre los dispositivos y los substratos bajo condiciones en las que existía un circuito magnético externo incompleto, por ejemplo, donde no 25 había espacios entre el imán y la armadura, o donde la armadura y el substrato presentaban una baja permeabilidad, tales como un metal laminado ferroso delgado. Para lograr buenas fuerzas de retención en los dispositivos de la técnica anterior era necesario conseguir un contacto perfecto entre el imán y el sustrato y que el sustrato fuera de un volumen sustancial para permitir establecer un flujo magnético suficiente. Es evidente que esto, en la práctica, podría ser difícil de conseguir. 30 [0005] La patente americana nº 3121193 (Engelstead) describe un dispositivo de sujeción de trabajo de tipo de imán permanente, en particular un elemento de sujeción que está adaptado para utilizarse en operaciones de torneado. El dispositivo de Engelstead consiste en unas matrices de imanes permanentes cuyos imanes presentan una configuración substancialmente rectangular. Para regular la intensidad del campo se alejó y se desalineó una matriz de piezas polares con otra matriz de piezas polares. 35 [0006] La patente americana nº 4251791 (Yanagisawa) describe una base magnética que es conmutable entre una posición de acoplamiento y liberable de una sustancia mediante el accionamiento de un único imán permanente giratorio dispuesto particularmente en un bloque de circuito magnético. El imán giratorio de Yanagisawa gira 90 para conmutar entre el estado excitado y no excitado.   [0007] Este dispositivo se basa en el uso de unos elementos magnéticos externos pasivos de masa considerable (12 y 14 de la figura 1 de Yanagisawa) que tienen un imán giratorio (20) colocado en los mismos. [0008] La solicitud de patente británica 2130797 se refiere a un elemento de sujeción de imanes permanentes capaces de pasar de un estado excitado a un estado no excitado cambiando la relación de posición relativa entre imanes permanentes fijos e imanes permanentes móviles. Los imanes permanentes móviles se desplazan lateralmente respecto a los imanes fijos para variar el campo magnético. 45 [0009] El documento de patente DE 11 21 242 B describe un dispositivo de campo magnético conmutable que utiliza dos discos de imán permanente diametralmente polarizados, uno de los cuales queda sujeto fijo en el interior de una carcasa exterior no ferromagnética mientras que el otro imán, que queda apilado en la parte superior del imán fijo, queda sujeto de manera giratoria alrededor del eje de la altura del dispositivo. Un disco ferromagnético fijo superior proporciona un elemento de derivación pasivo para permitir que el dispositivo funcione. Se cree que el uso 50 de imanes permanentes de NdFeB de alta potencia en dicho dispositivo, sin la presencia de elementos polares situados en la periferia de los discos de imán y en circuito magnético con los mismos, no proporciona una cancelación adecuada del campo magnético (es decir, substancialmente sin campo magnético en estado del dispositivo desconectado). 2 [0010] El documento de patente alemana DE 43 28 171 A1 describe un dispositivo de sujeción magnético para elevar núcleos toroidales (por ejemplo para motores eléctricos). Para este fin, el dispositivo incorpora dos piezas polares ferromagnéticas de una masa substancial en longitud axial, que en sección transversal son semicilíndricas, separadas por un espacio de aire de anchura constante. Los extremos inferiores de las piezas polares complementarias presentan una forma en sección transversal para adaptarse al objetivo específico de ser insertable en el cuerpo a modo de toro y elevarlo magnéticamente, es decir, presentar un extremo inferior cónicamente convergente. Dos dipolos magnéticos permanentes que no se caracterizan tampoco en el documento DE quedan alojados en el interior de una cámara definida en un extremo superior de los elementos polares, en el que el giro del imán superior respecto al dipolo inferior que se encuentra dispuesto fijo entre las zapatas de los polos provoca que los campos magnéticos de los imanes queden paralelos (resultando en una transferencia de flujo de los imanes, a un elemento polar a una pieza de trabajo unida al dispositivo, al otro elemento polar y de nuevo a través de los imanes, o bien se compensen cuando los dipolos alcanzan una orientación polar antiparalela. Descripción de la invención [0011] Un objetivo de la presente invención es un dispositivo magnético conmutable que presenta unas 15 propiedades mejoradas, en particular una pérdida de energía magnética minimizada en un estado activado cuando está en funcionamiento. [0012] La presente invención presenta un dispositivo magnético conmutable que comprende un primer imán permanente, un segundo imán permanente, una carcasa que presenta dos elementos polares ferromagnéticos pasivos magnéticamente separados, estando montados dicho primer y segundo imán permanente en el interior de la carcasa y entre los elementos polares de manera apilada para poder girar entre sí alrededor del eje del dispositivo, y medios de accionamiento para provocar el giro del primer y el segundo imán permanente, en el que dicho dispositivo presenta un campo magnético externo relativamente fuerte cuando dicho primer y segundo imán permanente se encuentran situados entre sí de manera que el polo norte y sur del primer imán quedan substancialmente alineados respecto al polo norte y sur del segundo imán, y el dispositivo presenta un campo magnético externo relativamente débil cuando el primer y el segundo imán se encuentran situados entre si de manera que el polo norte del primer imán queda substancialmente alineado respecto al polo sur del segundo imán y viceversa, caracterizado por el hecho de que dicho primer y segundo imán permanente presentan forma cilíndrica y están polarizados diametralmente, y por el hecho de que dichos dos elementos polares pasivos (a) son piezas polares de un material de baja reluctancia magnética, (b) presentan una dimensión a lo largo de la dirección de apilado del primer y el segundo imán permanente seleccionada para proporcionar una trayectoria de baja reluctancia magnética minimizada en el interior de las piezas polares a lo largo del eje del dispositivo, preferiblemente siendo dichas dimensiones aproximadamente las mismas que las de los imanes permanentes apilados, y (c) rodean los imanes permanentes con un espesor de pared que presenta una forma para maximizar el campo magnético externo en un estado activado del dispositivo o bien para proporcionar una intensidad de campo magnético externo que es aproximadamente uniforme alrededor del perímetro de las piezas polares en un estado activado del dispositivo. [0013] En las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones preferidas. Preferiblemente, el primer y el segundo imán son sustancialmente en forma de disco, y van montados en la carcasa de manera que una cara del primer imán queda opuesta a una cara del segundo imán. [0014] Es preferible que un imán vaya montado fijo en la carcasa y que el otro imán... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo magnético conmutable que comprende una carcasa, un primer imán permanente (10), y un segundo imán permanente (11), presentando la carcasa dos elementos polares ferromagnéticos pasivos magnéticamente separados (12, 13), entre los cuales van montados el primer y el segundo imán permanente (10, 11) de manera apilada de modo que pueden girar entre sí alrededor de un eje del dispositivo, comprendiendo el dispositivo, además, medios de accionamiento (22) para provocar el giro relativo del primer y el segundo imán permanente (10, 11), en el que dicho dispositivo presenta un campo magnético externo relativamente fuerte cuando dicho primer y segundo imán permanente (10, 11) están situados uno respecto al otro de manera que el polo norte y sur del primer imán (10) se encuentran substancialmente alineados con los respectivos polos norte y sur del segundo imán (11), y el dispositivo presenta un campo magnético externo relativamente débil cuando el primer y el segundo imán (10, 11) están situados uno respecto al otro de manera que el polo norte del primer imán (10) se encuentra substancialmente alineado con el polo sur del segundo imán (11) y viceversa, caracterizado por el hecho de que dicho primer y segundo imán permanente (10, 11) presentan una forma esencialmente cilíndrica y están diametralmente polarizados, y por el hecho de que dichos dos elementos polares pasivos (12, 13) (a) son piezas polares de un material de baja reluctancia magnética, (b) presentan una dimensión a lo largo de la dirección de apilamiento del primer y el segundo imán permanente (10, 11) seleccionada para proporcionar una trayectoria de baja reluctancia magnética minimizada en el interior de las piezas polares (12, 13) a lo largo del eje del dispositivo, y (c) rodean los imanes permanentes (10, 11) con un espesor de pared que presenta una forma para maximizar el campo magnético externo en un estado activado del dispositivo o bien para proporcionar una intensidad de campo magnético externo que es aproximadamente uniforme alrededor del perímetro de las piezas polares (12, 13) en un estado activado del dispositivo. 2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el primer y el segundo imán (10, 11) presentan una forma sustancialmente de disco. 3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por el hecho de que un imán (10) está 25 montado fijo en la carcasa entre los elementos polares (12, 13) y el otro imán (11) puede girar en el interior de la carcasa. 4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que el otro imán (11) está dispuesto para el giro de 180º para variar el dispositivo de un estado que presenta el campo magnético externo relativamente fuerte a un estado que presenta el campo magnético externo relativamente débil. 30 5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que la carcasa está realizada presentando una configuración unitaria o de una sola pieza de material, y en el que dos partes de la carcasa presentan un área reducida en sección transversal de manera que el resto de partes de la carcasa presentan y forman las dos piezas polares pasivas. 6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que la carcasa está 35 realizada presentando una configuración unitaria o de una sola pieza de material, y en el que dos partes de la carcasa están tratadas de manera que las dos partes son no magnéticas y el resto de partes de la carcasa presentan y forman las dos piezas polares pasivas. 7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la carcasa define una cámara en la cual van montados el primer y el segundo imán, presentando la cámara uno o dos extremos abiertos a lo largo del eje del dispositivo. 8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que la cámara presenta uno o más elementos de cierre de la cámara dispuestos de manera que cierran uno o ambos extremos abiertos de la cámara. 9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que un imán más inferior (10) forma uno de los elementos de cierre de la cámara y cierra el extremo inferior de la cámara. 45 10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la carcasa está realizada en acero suave, hierro dulce, o una aleación permalloy. 11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por el hecho de que el espesor de pared de las piezas polares es una función matemática de la intensidad de campo a lo largo del perímetro de los imanes permanentes dipolares (10, 11) de manera que la carcasa presenta una forma oval en sección transversal. 50 12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por el hecho de que el espesor de pared de las piezas polares (12, 13) es una función matemática de la distribución de la masa magnética de los imanes permanentes dipolares (10, 11) a lo largo de su perímetro de manera que la carcasa presenta una forma oval en sección transversal.   13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por el hecho de que las dos piezas polares pasivas (12, 13) rodean los imanes permanentes (10, 11) con un espesor de pared que es constante a lo 8   largo del perímetro de los imanes permanentes dipolares de manera que la intensidad de campo magnético es aproximadamente uniforme alrededor del perímetro de las piezas polares en un estado activado del dispositivo 14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que los medios de accionamiento comprenden un mango o empuñadura (22) conectado al imán giratorio (11). 5 15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que el mango (22) comprende una palanca sensible a la torsión dispuesta para no permitir la aplicación al imán giratorio de un par que supere un valor predeterminado, de manera que en ausencia de un circuito magnético externo apropiado dicho dispositivo no puede conmutarse a una posición en la que dicho dispositivo presente un campo magnético externo relativamente fuerte. 16. Dispositivo según la reivindicación 14 o 15, caracterizado por el hecho de que el mango (22) o empuñadura se 10 acciona manualmente, eléctricamente, neumáticamente, hidráulicamente o por la acción de expansión de una tira bimetálica. 17. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el primer y el segundo imán (10, 11) comprenden imanes de tipo de tierras raras. 18. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la dimensión 15 de las piezas polares (12, 13) a lo largo de la dirección de apilado del primer y el segundo imán permanente es aproximadamente la misma que la de los imanes permanentes apilados (10, 11). 9     11   12