Motor eléctrico de bajo consumo.

Motor eléctrico de bajo consumo con rotor de imanes permanentes y estator de corriente continua pulsatoria,

caracterizado por tener rotor de eje (1) con disco (2), imanes (3) distribuidos perimetralmente y estator, sobre soporte (4) con apoyos (10), incorporando bobinas (5) dotadas, opcionalmente, de núcleo (6) ferromagnético. Imanes de todo tipo, preferentemente de tierras raras. Bobinas (5) alimentadas en continua pulsatoria con controlador óptico (7) mecánico o similar, relés (9) electromagnéticos, electrónicos u otro tipo y alimentación de tensión continua variable (8) con filtro de alisamiento. Si tiene núcleos (6), su posición es regulable e inmovilizable por estar roscados y existir tuercas (11).

Equipado con bobinas circulares (5.1) o elipsoidales (5.2). Alternativamente puede tener dos o más discos (2) idénticos en dimensiones y disposición de imanes (3), instalándose mismo número de bobinas (5) desfasadas un ángulo "alfa".

MOTOR ELÉCTRICO DE BAJO CONSUMO OBJETO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un motor eléctrico de corriente continua, con rotor de imanes permanentes, capaz de reducir exponencialmente la energía primaria utilizada en su alimentación.

El motor objeto de la invención comprende una estructura que se puede aplicar a cualquier mecanismo que produzca trabajo, con un consumo considerablemente inferior al de los motores eléctricos convencionales, sin riesgo de sobrecalentamientos.

SECTOR DE LA TÉCNICA AL QUE SE REFIERE LA INVENCIÓN

La invención que se presenta afecta a la Sección de Electricidad de la Clasificación Internacional de Patentes, capítulo de conversión de la energía eléctrica en lo concerniente a Motores Eléctricos incidiendo, desde el punto de vista industrial, en la fabricación de motores eléctricos especiales.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Actualmente hay en el mercado innumerables motores eléctricos y electromagnéticos que generan trabajo mecánico. Han sido desarrollados según los principios de las leyes eléctricas y tienen como objeto la transformación de la energía eléctrica en trabajo teniendo en común que, en la transformación de la energía eléctrica en trabajo soportan pérdidas ocasionadas por el rozamiento y el calor.

Su rendimiento se calcula haciendo la diferencia entre la energía consumida y la producida. Así, cuando un motor consume 150W de energía eléctrica y produce 100W de trabajo mecánico, su rendimiento es del 66%.

Entre los distintos tipos de motores, los más utilizados son los de rotor de "jaula de ardilla" y los de rotor con imanes permanentes. En ambos casos el rotor está rodeado por el estator que contiene un número determinado de electroimanes, y su cantidad, número de espiras y diámetro del hilo, viene dado en función de las características y potencias que se quieran conseguir.

Según el estado de la técnica, su principio de funcionamiento se basa en que cuando pasa una corriente eléctrica por el bobinado, genera un campo magnético que al interrelacionarse con el rotor, bien de jaula de ardilla o de imanes permanentes, este campo magnético del estator, opuesto al campo magnético del rotor, produce un trabajo mecánico. Estos motores se alimentan de forma constante y en consecuencia los bobinados se calientan produciendo una merma en su eficiencia. Precisan de una fuente de alimentación, que según la configuración del motor, de tensión alterna (monofásica, bifásica o trifásica), o de tensión continua (baterías, o rectificadores de alterna a continua).

Estos motores soportan pérdidas en cuanto a la alimentación eléctrica, como pérdidas por histéresis, corrientes de Foucault, efecto Joule, etc., y en cuanto a sus partes mecánicas, por rozamiento.

Actualmente, los motores electromagnéticos son los más utilizados por su facilidad de construcción. Son los conocidos como motores de inducción. Por lo expuesto nos encontramos que las pérdidas calor son inherentes e imposibles de eliminar, añadiendo que el mencionado efecto calor, se

transmite a los elementos mecánicos, como los rodamientos, sumándose al propio calor producido en los rozamientos, produciendo una pérdida mayor en su efectividad. Todo ello produce que se refuerce la fuerza contraelectromotriz, fuerza que como se sabe es la fuerza que se opone a la energía que alimenta el motor en el momento que se le exige un trabajo mecánico.

Cada carga mecánica en el eje del motor aumentará la fuerza contraelectromotriz, aumentando su resistencia, y en consecuencia se incrementará la demanda de energía eléctrica para vencer la resistencia de las cargas. Esto producirá un aumento de la temperatura en el cableado, que se traducirá en una pérdida de eficiencia.

Por lo expuesto, se demuestra que la alimentación permanente de electricidad al motor, representa calentamiento y disminución de la eficiencia del mismo.

El estado de la técnica actual, acepta las fuerzas resistivas descritas anteriormente, y para compensarlas sobredimensiona los equipos, propiciando un consumo extra.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Con el objeto de solucionar las deficiencias mencionadas anteriormente, se ha desarrollado el motor de eléctrico de bajo consumo.

Este motor podrá ser utilizado sustituyendo a cualquier motor eléctrico, mecánico, hidráulico, de combustión, etc., que accione cualquier mecanismo productor de trabajo.

Se trata de un motor eléctrico de corriente continua con rotor de imanes permanentes. Esto ya supone una primera ventaja en el campo de los motores de imanes permanentes pues también existen motores de continua donde dichos imanes se sitúan en el estator en cuyo caso la alimentación al devanado del rotor exige la instalación de colector y escobillas para que se produzca la conmutación.

Tanto las delgas del colector como las escobillas sufren desgaste y en consecuencia requieren un mantenimiento periódico.

El devanado está, por tanto, en el estator como en tantos otros motores de los existentes en el mercado pero con la particularidad de que, a diferencia de aquéllos, la corriente de alimentación no es permanente sino que es continua pulsatoria lo cual representa la segunda gran ventaja de la invención.

El resultado práctico de la invención es un motor eléctrico que no se calienta en el grado de los convencionales y reduce los costes de la energía primaria utilizada para su funcionamiento lo cual redunda en un aumento de su eficiencia.

El motor eléctrico de bajo consumo de la invención consta de un rotor compuesto por uno o varios discos, o un cilindro, en los que se encuentran encastados, en función del diámetro del rotor, un número determinado de imanes permanentes, de forma cilindrica o troncales de base cuadrada, rectangular o cualquier otra figura geométrica.

El estator consta de una serie de bobinas o solenoides repartidos circularmente de manera uniforme sobre planos que coinciden con los de cada disco del rotor, teniendo un número de bobinas idéntico al de ¡manes existentes en cada disco. Estos solenoides podrán ser cilindricos,

cuadrangulares o rectangulares, abarcando con sus líneas de flujo, uno o varios ¡manes permanentes del rotor. Asimismo, aunque pueden montarse sobre un núcleo de aire, es preferible dotarles de un núcleo de material férrico para potenciar los efectos del campo magnético que generan. El volumen y la ubicación de cada núcleo en el interior de cada solenoide ha sido estudiado con precisión para evitar el efecto de frenado que se produce por la atracción que ejercen los imanes permanentes del rotor.

Como en todos los motores eléctricos existe una zona de entrehierro entre el rotor y el estator de amplitud suficiente para evitar que rocen y no demasiado grande para evitar pérdidas de flujo magnético.

Con esta disposición, se consigue un enfrentamiento de los polos norte o sur de los ¡manes permanentes del rotor con los campos electromagnéticos norte o sur generados en las bobinas del estator cuando por ellas circula la corriente continua de excitación.

El movimiento del rotor se consigue por el efecto de repulsión que se produce al coincidir un polo norte o sur del rotor con un polo norte o sur del estator, es decir por coincidencia de polos del mismo signo.

Una de las características básicas del motor de la invención es que los solenoides solamente reciben corriente de excitación cuando se hallan situados sobre los imanes permanentes y durante el tiempo que dura el recorrido de cada imán permanente sobre su correspondiente solenoide. Es decir las bobinas se excitan únicamente durante el tiempo imprescindible para optimizar el efecto de repulsión (o atracción en su caso), quedando inertes durante los tiempos muertos entre cada dos ¡manes consecutivos. Ello explica la razón de que la corriente continua de

excitación de las bobinas es pulsatoria como consecuencia de lo cual su calentamiento es menor si se compara con una excitación continuada.

Se comprende también la necesidad de que dicha corriente pulsatoria esté perfectamente sincronizada con el movimiento del rotor. Ello se consigue por medio de interruptores mecánicos, ópticos, magnéticos o de cualquier otro tipo que transmiten las órdenes de apertura y cierre a relés mecánicos o electrónicos.

Dado que el rotor es solidario con el eje que lo soporta, los elementos que provoquen los disparos de apertura o cierre pueden estar colocados indistintamente sobre el eje o sobre cualquier parte del rotor. Complementariamente se dispone de un automatismo o servo motor, controlado por el correspondiente programa, que regulariza el disparo en función de las r.p.m. (revoluciones...

1.- Motor eléctrico de bajo consumo que se materializa como un motor con rotor de imanes permanentes y estator con bobinas alimentadas con corriente continua pulsatoria, caracterizado porque el rotor consta de un eje (1) sobre el que se solidariza un disco (2), en forma de cilindro de revolución, con una serie de imanes (3) permanentes, uniformemente repartidos en su periferia y el estator, montado sobre un soporte (4) que se fija a cualquier plataforma o mesa estática mediante apoyos (10), incorpora una serie de bobinas (5) dotadas, o no, de un núcleo (6) ferromagnético y porque las bobinas (5) se alimentan con una tensión continua pulsatoria regulada por medio de un controlador óptico (7), mecánico o similar, una serie de relés (9) mecánicos, electromagnéticos, electrónicos o de cualquier otro tipo y una fuente de alimentación de tensión continua variable (8) con sus correspondientes condensadores y protecciones.

2.- Motor eléctrico de bajo consumo, según reivindicación primera, caracterizado porque los imanes permanentes pueden ser de cualquier tipo aunque se prefieren los denominados en magnetismo como de tierras raras.

3.- Motor eléctrico de bajo consumo, según reivindicación primera, caracterizado porque, cuando dispone de núcleos (6), la posición de éstos es regulable en el interior de las bobina (5) pues tanto los núcleos como los carretes de las bobinas están roscados pudiendo bloquearse su posición mediante tuercas (11).

4.- Motor eléctrico de bajo consumo, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque puede estar equipado con bobinas circulares (5.1) o elipsoidales (5.2).

5.- Motor eléctrico de bajo consumo, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, opcionalmente, sobre el mismo eje (1) se pueden montar dos o más discos (2) idénticos en dimensiones y disposición de sus imanes (3), instalándose en el soporte (4) dos o más juegos de 5 bobinas (5) con un desfase angular "a" de las bobinas de un disco respecto a las del adyacente.