Motor por interacción selectiva de campos magnéticos de imanes permanentes.

Comprende un rotor central (1) giratorio alrededor de un eje principal (2), con varios primeros imanes permanentes (3) repartidos en su periferia presentado un mismo polo en un lado exterior; una pluralidad de rotores satélite (5) dispuestos alrededor del rotor central (1), cada uno giratorio alrededor de un correspondiente eje secundario (6) paralelo al eje principal (2), con varios segundos imanes permanentes (7) repartidos en su periferia presentado el mismo polo que los primeros imanes permanentes en un lado exterior; una transmisión mecánica de movimiento para obligar al rotor central (1) y rotores satélite (5) a girar en direcciones opuestas enfrentando los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7) al girar; y una pluralidad de pantallas de magnetismo (9), cada una interpuesta entre el rotor central (1) y uno de los rotores satélite (5) en una porción de corriente arriba de la trayectoria de los primeros y segundos imanes permanentes

Motor por interacción selectiva de campos magnéticos de imanes permanentes.

Campo de la técnica

La presente invención concierne a un motor por interacción selectiva de campos magnéticos de imanes permanentes, útil para contribuir al ahorro energético, eventualmente en cooperación con un motor de tipo convencional.

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 generador 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.

En varios de los documentos citados se menciona el uso de pantallas de magnetismo para interrumpir o mitigar la interacción entre los campos magnéticos de imanes permanentes. Sin embargo, no mencionan las características constructivas de tales pantallas de magnetismo. No se conoce en la técnica un material que permita construir una pantalla relativamente delgada capaz de interrumpir las líneas de fuerza magnética entre dos imanes o entre un imán y un material ferromagnético.

Exposición de la invención

La presente invención tiene por objeto contribuir a mejorar los anteriores aparatos aportando un motor basado en la interacción selectiva de campos magnéticos de imanes permanentes usando pantallas de magnetismo efectivas para interrumpir las líneas de fuerza entre los imanes permanentes.

El motor de la presente invención comprende en esencia un primer rotor montado para girar alrededor de un eje principal soportado en un bastidor y al menos un segundo rotor montado para girar alrededor de un eje secundario soportado en dicho bastidor y paralelo a dicho eje principal. Alrededor de la periferia del mencionado primer rotor están fijados una pluralidad de primeros imanes permanentes distanciados a intervalos angulares iguales, presentando todos los mencionados primeros imanes permanentes un mismo polo en un lado exterior, es decir, el lado más alejado del eje principal. De manera similar, alrededor de la periferia de dicho segundo rotor están fijados una pluralidad de segundos imanes permanentes distanciados a intervalos angulares iguales, presentado todos los mencionados segundos imanes permanentes un mismo polo en un lado exterior, es decir, el lado más alejado de dicho eje secundario. El polo dispuesto en el mencionado lado exterior de los primeros imanes permanentes del primer rotor es igual que el polo dispuesto en el lado exterior de los segundos imanes permanentes del segundo rotor, de manera que los primeros y segundos imanes permanentes se repelen.

Los primer y segundo rotores están enlazados cinemáticamente por unos medios mecánicos de transmisión de movimiento que los obligan a girar en direcciones opuestas y velocidades tangenciales seleccionadas de manera que los primeros y segundos imanes permanentes de los primer y segundo rotores son enfrentados temporal y consecutivamente al girar sin que se produzca contacto físico entre ellos. Entre los primer y segundo rotores está interpuesta parcialmente una pantalla de magnetismo capaz de anular o mitigar las líneas de fuerza magnética entre los primeros imanes permanentes del primer rotor y los segundos imanes permanentes del segundo rotor. La pantalla de magnetismo está dispuesta en una porción de corriente arriba de las trayectorias de los primeros y segundos imanes permanentes, de manera que la fuerza de repulsión creada en una porción de corriente abajo de las trayectorias de los primeros y segundos imanes permanentes por las líneas de fuerza entre los mismos no interrumpidas o mitigadas por la pantalla de magnetismo impulsan el giro de los primer y segundo rotores en direcciones opuestas. Los mencionados medios mecánicos de transmisión de movimiento transmiten el giro del eje secundario del segundo rotor al eje principal del primer rotor y viceversa, y el giro del eje principal puede ser usado para accionar un aparato, tal como una máquina o un vehículo.

La pantalla de magnetismo está formada por dos placas hechas de imán permanente superpuestas con polos iguales en sus caras en contacto y polos iguales en sus caras exteriores. En situación operativa, los polos situados en las caras exteriores de las dos placas de la pantalla de magnetismo son iguales a los polos situados en los lados exteriores de los primeros y segundos imanes permanentes de los primer y segundo rotores con el resultado de interrumpir substancialmente la interacción magnética entre los primeros y segundos imanes permanentes en la porción de corriente arriba de sus trayectorias. A lo largo de esta descripción, las porciones de corriente arriba y corriente debajo de las trayectorias de los primeros y segundos imanes permanentes se entiende que está delimitada por un plano imaginario que une o que contiene el eje principal y el eje secundario. Así, por ejemplo, la pantalla de magnetismo está situada corriente arriba de dicho plano imaginario en relación con las direcciones de las trayectorias de los primeros y segundos imanes permanentes, y preferiblemente tiene un borde delantero situado en dicho plano imaginario o cerca del mismo. En un ejemplo de realización, la dimensión circunferencial de los primeros imanes permanentes es mayor que la dimensión circunferencial de los segundos imanes permanentes, y están dispuestos de acuerdo con los diámetros y las velocidades tangenciales de los respectivos primer y segundo rotores de manera que un borde delantero de cada primer imán permanente atraviesa el mencionado plano imaginario antes que un borde delantero de un correspondiente...

1. Motor por interacción selectiva de campos magnéticos de imanes permanentes, comprendiendo en combinación:

un primer rotor (1) dispuesto para girar alrededor de un eje principal (2) soportado en un bastidor;

una pluralidad de primeros imanes permanentes (3) fijados a dicho primer 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 de dicho eje principal (2);

al menos un segundo rotor (5) dispuesto para girar alrededor de un eje secundario (6) soportado en dicho bastidor y paralelo al eje principal (2);

una pluralidad de segundos imanes permanentes (7) fijados a dicho segundo rotor (5) y distanciados a intervalos angulares iguales alrededor de su periferia, presentado todos los mencionados segundos imanes permanentes (7) un mismo polo en un lado exterior más alejado de dicho eje secundario (6) e igual al polo dispuesto en dicho lado exterior de los primeros imanes permanentes (3) del primer rotor (1);

unos medios mecánicos de transmisión de movimiento enlazando los primer y segundo rotores (1, 5) para obligarlos a girar en direcciones opuestas y velocidades tangenciales seleccionadas de manera que los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7) de los primer y segundo rotores (1, 5) son enfrentados temporal y consecutivamente al girar; y

una pantalla de magnetismo (9) interpuesta parcialmente entre los primer y segundo rotores (1, 5), estando dicha pantalla de magnetismo (9) formada por al menos dos placas de imán permanente (36, 37) superpuestas con polos iguales en sus caras en contacto y polos iguales en sus caras exteriores, siendo los polos en sus caras exteriores iguales a los polos en los lados exteriores de los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7) de los primer y segundo rotores (1, 5) para interrumpir o mitigar una interacción magnética entre los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7) en una porción de corriente arriba de sus trayectorias; y

un motor auxiliar (27) de tipo convencional conectado al motor por interacción selectiva de campos magnéticos de imanes permanentes de manera que dicho motor auxiliar puede suministrar potencia al motor por interacción selectiva de campos magnéticos de imanes permanentes durante un período de puesta en marcha y/o en periodos de carga superior a un umbral preestablecido.

2. Motor, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la pantalla de magnetismo (9) está situada corriente arriba de un plano imaginario (41) que une el eje principal (2) y el eje secundario (6) en relación con las direcciones de las trayectorias de los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7), y tiene un borde delantero en o cerca de dicho plano imaginario (41).

3. Motor, de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dichas dos placas de imán permanente (36, 37) de la pantalla de magnetismo (9) son substancialmente del mismo tamaño y tienen unos respectivos bordes contiguos (36a, 37a), incluyendo la pantalla de magnetismo (9) un cordón de granalla de imán permanente (38) dispuesto a lo largo de dichos bordes contiguos (36a, 37a) de las dos placas de imán permanente (36, 37).

4. Motor, de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque las dos placas de imán permanente (36, 37) de la pantalla de magnetismo (9) son mantenidas juntas contra la fuerza magnética de repulsión por una faja (40), la cual envuelve también dicho cordón de granalla de imán permanente (38).

5. Motor, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la pantalla de magnetismo (9) incluye además una capa de granalla de imán permanente (39) al menos sobre la cara exterior de la placa de imán permanente (36) enfrentada al primer rotor (1), envolviendo dicha faja (40) también dicha capa de granalla de imán permanente (39).

6. Motor, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque la dimensión circunferencial de los primeros imanes permanentes (3) es mayor que la dimensión circunferencial de los segundos imanes permanentes (7), y están dispuestos de manera que un borde delantero de cada primer imán permanente (3) atraviesa el plano imaginario (41) antes que un borde delantero de un correspondiente segundo imán permanente (7) mientras que unos bordes traseros de los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7) atraviesan el plano imaginario substancialmente al mismo tiempo.

7. Motor, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque cada uno de los primeros imanes permanentes (3) del primer rotor (1) tiene en el lado exterior una superficie expuesta (3a) en forma de una superficie de parte de cilindro con todos sus puntos equidistantes del eje principal (2) y cada uno de los segundos imanes permanentes (7) del segundo rotor (5) tiene en el lado exterior una superficie expuesta (7a) en forma de una superficie de parte de cilindro con todos sus puntos equidistantes del eje secundario (6).

8. Motor, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el eje secundario (6) está soportado de manera móvil respecto a dicho bastidor y conectado a un primer mecanismo de control operable para variar la distancia entre el eje secundario (6) y el eje principal (2), y con ello la distancia entre los lados exteriores de los segundos imanes permanentes (7) del segundo rotor (5) y los lados exteriores de los primeros imanes permanentes (3) del primer rotor (1), cuando son enfrentados, entre una posición de mínima distancia y una posición de máxima distancia, incluyendo cualquier posición intermedia.

9. Motor, de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque la pantalla de magnetismo 9 está montada de manera móvil respecto al bastidor y conectada a un segundo mecanismo de control operable para mover dicha pantalla de magnetismo (9) entre una posición de mínima interferencia y una posición de máxima interferencia entre los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7) de los primer y segundo rotores (1, 5), incluyendo cualquier posición intermedia.

10. Motor, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque dichos primer y segundo mecanismos de control están dispuestos para ser operados simultáneamente y/o conjuntamente para hacer coincidir dicha posición de máxima distancia con dicha posición de máxima interferencia y dicha posición de mínima distancia con dicha posición de mínima interferencia.

11. Motor, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende una pluralidad de dichos segundos rotores (5) dispuestos a intervalos angulares iguales alrededor del primer rotor (1) de manera que el primer rotor (1) es un rotor central (1) y los segundos rotores (5) son unos rotores satélite (5), cada uno de los cuales está montado para girar alrededor de un correspondiente eje secundario (6) paralelo al eje principal (2) y equidistante del mismo, estando dichos medios mecánicos de transmisión de movimiento dispuestos enlazando el rotor central (1) y los rotores satélite (5) para obligarlos a girar en direcciones opuestas y velocidades tangenciales seleccionadas de manera que los segundos imanes permanentes (7) de los rotores satélite (5) son enfrentados temporal y consecutivamente a los primeros imanes permanentes (3) del rotor central (1), y estando dispuestas una pluralidad de dichas pantallas de magnetismo (9), cada una asociada a uno de dichos rotores satélite (5).

12. Motor, de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque todos los mencionados ejes secundarios (6) están soportados de manera móvil respecto a dicho bastidor y conectados a un primer mecanismo de control operable para variar al unísono la distancia entre los ejes secundarios (6) y el eje principal (2) entre una posición de mínima distancia y una posición de máxima distancia, incluyendo cualquier posición intermedia.

13. Motor, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque todas las pantallas de magnetismo (9) están montadas de manera móvil respecto al bastidor y conectadas a un segundo mecanismo de control operable para mover dichas pantallas de magnetismo (9) al unísono entre una posición de mínima interferencia y una posición de máxima interferencia, incluyendo cualquier posición intermedia.

14. Motor, de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque los primer y segundo mecanismos de control están dispuestos para ser operados simultáneamente y/o conjuntamente para hacer coincidir la posición de máxima distancia con la posición de máxima interferencia y la posición de mínima distancia con la posición de mínima interferencia, y con ello regular el motor entre un estado de paro o mínima potencia y un estado de máxima potencia, incluyendo cualquier estado intermedio.

15. Motor, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque el número de primeros imanes permanentes (3) en el rotor central (1) es un número impar y el número de rotores satélite (5) es igual al número de primeros imanes permanentes (3) en el rotor central (1).

16. Motor, de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque los medios mecánicos de transmisión de movimiento comprenden, para cada rotor satélite (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 rotor satélite (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 girar todos los rotores satélite (5) al unísono en una misma dirección, y al menos una segunda cadena o correa dentada (18) engranada con una segunda polea dentada (16) dispuesta para girar solidariamente con el rotor central (1) alrededor de dicho eje principal (2) y con una tercera polea dentada (17) dispuesta para girar solidariamente con una de las primeras ruedas dentadas (11) alrededor del correspondiente eje auxiliar (13) para hacer girar los rotores satélite (5) y el rotor central (1) en direcciones opuestas.

17. Motor, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el primer mecanismo de control comprende, para cada extremo axial del rotor central (1), 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 central (1) y soportando una pluralidad de primeros pasadores de articulación (21) repartidos a intervalos angulares iguales y equidistantes del eje principal (2), y para cada extremo axial de cada rotor satélite (5), un brazo pivotante (22) con un primer extremo soportando giratoriamente el eje secundario (6) y un segundo extremo conectado para pivotar alrededor del correspondiente eje auxiliar (13), y una pluralidad de bielas (20), cada una con un primer extremo conectado de manera pivotante a uno de dichos primeros pasadores de articulación (21) de dicha rueda de ajuste (19) y un segundo extremo conectado al primer extremo de uno de dichos brazos pivotante (22) de manera que puede pivotar alrededor del eje secundario (6) del respectivo rotor satélite (5).

18. Motor, de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque el segundo mecanismo de control comprende, para cada extremo axial de cada rotor satélite (5), un elemento pivotante (23) con un primer extremo conectado para pivotar alrededor un eje auxiliar (13) cuya posición es fija respecto al bastidor y un segundo extremo conectado de manera pivotante a la correspondiente pantalla de magnetismo (9) por un segundo pasador de articulación (24), estando además cada pantalla de magnetismo (9) conectada de manera pivotante a su correspondiente biela (20) por un tercer pasador de articulación (25) situado entre el citado primer pasador de articulación (21) y el eje auxiliar (6).

19. Motor, de acuerdo con la reivindicación 18, 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 o mínima potencia y un estado de máxima potencia, incluyendo cualquier estado intermedio.

20. Motor, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el eje principal (2) está configurado para ser conectado por medio de una transmisión mecánica de movimiento de salida (28) a un aparato (29) a accionar y por medio de una transmisión mecánica de movimiento de entrada (26) a un motor auxiliar (27) convencional capaz de suministrar potencia al rotor central (1) durante un período de puesta en marcha y/o en periodos de carga superior a un umbral preestablecido.