Motor-generador eléctrico con campo unipolar con configuración de bobina conmutable.

Un aparato motor-generador electromagnético giratorio con espacio de aire axial que comprende:

un par de estatores axialmente separados, incluyendo cada uno un conjunto de imanes permanentes en forma de disco (146) que produce un campo magnético dentro de un espacio entre los estatores; un bastidor del rotor toroidal ferromagnético (140) montado de manera giratoria dentro del campo magnético; una pluralidad de arrollamientos (148') enrollados en el rotor, comprendiendo cada uno de los arrollamientos una pluralidad de bobinas enrolladas en forma de toroide alrededor del bastidor del rotor (140) (148) y comprendiendo cada una de las bobinas (148) al menos una envoltura, caracterizado por que la bobinas (148) están interconectadas a través de una red de conmutación montada en el rotor, estando la red de conmutación configurada para la colocación de cada una de las bobinas (148) dentro de cada arrollamiento (148') alternativamente, en una de:

A) conexión eléctrica en serie;

B) conexión eléctrica en paralelo; y

C) eléctricamente aislada,

en donde, dentro de cada uno de los arrollamiento (148'), al menos dos de las bobinas (148) están en conexión eléctrica en serie y, al mismo tiempo, al menos dos de las bobinas (148) están en conexión eléctrica en paralelo, con lo que por el giro del rotor se producen una tensión de salida una corriente de salida y un par de salida seleccionables.

Motor-generador eléctrico con campo unipolar con configuración de bobina conmutable Antecedentes Solicitudes relacionadas La presente solicitud reivindica prioridad internacional a partir de una Solicitud de Patente de Utilidad De Estados Unidos presentada con anterioridad con número de serie 11210044 y titulada Motor-generador Eléctrico con Campo Unipolar con Configuración de bobina Conmutable presentada el 22/08/05.

Campo de la Presente Divulgación La presente divulgación se refiere, en general, a motor-generadores eléctricos y, más particularmente, a tales máquinas electromagnéticas giratorias con conmutación electrónica de la configuración de bobina giratoria.

Descripción de la técnica relacionada La siguiente técnica define el estado actual del campo del aparato descrito y reivindicado en la presente memoria:

Tu et al, documento US 2004/0135452, desvela un generador eléctrico giratorio plano que incluye al menos una estructura de bobina toroidal para el corte de líneas magnéticas para inducir una corriente y al menos una estructura de polo magnético en forma de disco orientada en paralelo a la estructura de bobina helicoidal. Si se incluyen múltiples estructuras de bobina toroidal y estructuras de bobina magnéticas en forma de disco, las estructuras de bobina toroidal y las estructuras de bobina magnéticas en forma de disco se disponen de manera alterna. La estructura de bobina toroidal y la estructura de polo magnético en forma de disco no están provistas un material permeable. Cuando cualquiera de las estructuras de bobina toroidal o la al menos una estructura de polo magnético en forma de disco se hace girar por una fuerza externa, la estructura de bobina toroidal corta las líneas magnéticas que pasan a través de la misma para generar una corriente inducida. Neal, documento US 2002/0135263, desvela una pluralidad de segmentos de arco estator que forman un núcleo toroidal para un conjunto de estator utilizado para hacer un motor. En una realización preferida, se crea una pluralidad de campos magnéticos cuando la corriente eléctrica se conduce a través de un hilo enrollado alrededor de los polos en el núcleo toroidal. Un cuerpo monolítico de material de cambio de fase encapsula sustancialmente los conductores y mantiene los segmentos de arco estator en contacto entre sí en el núcleo toroidal. Se desvelan también las unidades de disco duro que utilizan el motor, y los métodos de construcción del motor y de las unidades de disco duro. Rose, documento US 6.803.691, desvela una máquina eléctrica que comprende un núcleo en forma de anillo magnéticamente permeable centrado en un eje de giro y que tiene dos lados axialmente opuestos. Las bobinas se enrollan en forma de toroide alrededor del núcleo y se disponen secuencialmente a lo largo de la dirección circunferencial. Cada bobina incluye dos patas laterales que se extienden radialmente, respectivamente, a lo largo de los lados del núcleo. Existen espacios sin bobinas entre las patas laterales adyacentes. Un soporte tiene una primera y segunda bridas laterales que se conectan mediante una estructura de puente y apoyan respectivamente el primer y segundo lados de la bobina. Mohler, documento US 6.507.257, desvela un actuador de enclavamiento bidireccional que se compone de un eje de salida con uno o más rotores montados de forma fija sobre el mismo. El eje y el rotor se montan para girar en un alojamiento magnéticamente conductor que tiene una bobina cilíndrica montada en su interior y se cierra mediante tapas de extremo conductivas. Las tapas de extremo tienen piezas de polos del estator montadas en su interior. En una realización, el rotor tiene al menos dos imanes permanentes magnetizados de forma opuesta que se montan de forma asimétrica, es decir, que son adyacentes en un lado y están separados por un vacío no magnético en el otro lado. La pieza de polo del estator tiene conductividad de flujo asimétrico y, en una realización, es axialmente más gruesa que la porción restante de la pieza de polo. Un tope evita que el rotor oscile a la posición neutral (donde los imanes del rotor están axialmente alineados con la porción de mayor conductividad de la pieza de polo) . Por lo tanto, el rotor se enclava magnéticamente en una de las dos posiciones siendo atraído hacia la posición neutral. La energización de la bobina con una corriente de polaridad opuesta hace que el rotor gire hacia su posición de enclavamiento opuesta, después de lo que se enclava magnéticamente en esa posición. Mohler, documento US 5.337.030, desvela un accionador de par sin escobillas de imán permanente que se compone de un núcleo electromagnético capaz de generar un campo de flujo magnético en forma de toroide formado alargado cuando está energizado. Fuera de la bobina generalmente cilíndrica hay un alojamiento exterior con placas de extremo superior e inferior en cada extremo. Montadas en las placas de extremo y extendiéndose una respecto a las otras están las piezas de polos del estator separadas desde su pieza de polo opuesta por un espacio de aire. Un rotor de imán permanente se dispone en el espacio de aire y se monta sobre un eje que a su vez se monta de forma giratoria en cada una de las placas de extremo. El rotor de imán permanente comprende al menos dos imanes permanentes, cubriendo cada uno una porción arqueada del rotor y con polaridades opuestas. La energización de la bobina con corriente en una dirección magnetiza las piezas de polos de tal manera que cada una de las dos piezas de polos atrae a uno de los imanes del rotor y repele el otro imán del rotor, lo que da como resultado un par generado por el eje de salida. La reversión del flujo de corriente da como resultado una reversión del par y del giro del rotor en la dirección opuesta. Se desvelan las realizaciones preferidas que tienen múltiples células, es decir, una pluralidad de

combinaciones de estator rotor estator y/o células en las que hay una pluralidad de piezas de polos en cada plano polar del estator. Kloosterhouse et al, documento US 5.191.255, desvela un motor electromagnético que incluye un rotor tiene una pluralidad de imanes montados a lo largo de un perímetro del rotor. Preferentemente, los imanes adyacentes tienen los polos opuestos hacia afuera. Uno o más electroimanes se disponen adyacentes al perímetro del rotor de modo que a medida que el rotor gira, los imanes montados en el rotor se llevan cerca de los polos de los electroimanes. La corriente se suministra a los electroimanes mediante un circuito de accionamiento en una relación de fase predeterminada con el giro del rotor de tal manera que, para sustancialmente todas las posiciones angulares del rotor, la atracción y repulsión magnética entre los polos de los electroimanes y los imanes montados en el rotor instan al rotor a girar en una dirección deseada. El material reflectante se monta en el rotor en posiciones angulares predeterminadas. El circuito de accionamiento incluye un dispositivo fotosensible que produce una señal cuyo valor varía en función de si el dispositivo está recibiendo la luz reflejada por el material reflectante. La señal se amplifica para producir corriente de accionamiento para los electroimanes. Westley, documento 4623809, desvela un motor paso a paso que aloja una estructura de polo en la que un par de placas de estator idénticas, cada una teniendo una pluralidad de polos, se sitúan en oposición con los polos que se proyectan en direcciones opuestas, estando las placas del estator situadas entre un par de copas del estator sustancialmente idénticas, teniendo cada copa del estator una pluralidad de polos que se proyectan hacia dentro desde una pared trasera con una pared lateral periférica que termina en una brida que se extiende hacia el exterior. Una superficie principal de cada brida está en contacto con una cara en una de las placas del estator con el fin de asegurar una trayectoria magnética de reluctancia baja. Fawzy, documento 4565938, desvela un dispositivo electromecánico que se puede utilizar como un motor o como un generador. El dispositivo tiene un alojamiento, que incluye medios de cojinete para soportar un eje giratorio. Medios magnéticos de disco se proporcionan, y polarizan para tener una polaridad alterna y se montan en el eje para definir un rotor. El dispositivo incluye al menos una primera zapata de polo en contacto con los medios magnéticos, que tiene una porción que se extiende radialmente desde el mismo para definir una cámara de polo virtual, de una primera polaridad. También se incluye al menos una segunda zapata de polo en contacto con el imán y con una porción que se extiende radialmente desde el mismo para definir una cámara de polo virtual con la otra polaridad. Un estator toroidal se monta en la carcasa y tiene arrollamientos sobre el mismo. El estator se... [Seguir leyendo]

1. Un aparato motor-generador electromagnético giratorio con espacio de aire axial que comprende: un par de estatores axialmente separados, incluyendo cada uno un conjunto de imanes permanentes en forma de disco (146) 5 que produce un campo magnético dentro de un espacio entre los estatores; un bastidor del rotor toroidal ferromagnético (140) montado de manera giratoria dentro del campo magnético; una pluralidad de arrollamientos (148') enrollados en el rotor, comprendiendo cada uno de los arrollamientos una pluralidad de bobinas enrolladas en forma de toroide alrededor del bastidor del rotor (140) (148) y comprendiendo cada una de las bobinas (148) al menos una envoltura, caracterizado por que la bobinas (148) están interconectadas a través de una red de conmutación montada en el rotor, estando la red de conmutación configurada para la colocación de cada una de las bobinas (148) dentro de cada arrollamiento (148') alternativamente, en una de:

A) conexión eléctrica en serie; B) conexión eléctrica en paralelo; y 15 C) eléctricamente aislada, en donde, dentro de cada uno de los arrollamiento (148') , al menos dos de las bobinas (148) están en conexión eléctrica en serie y, al mismo tiempo, al menos dos de las bobinas (148) están en conexión eléctrica en paralelo, con lo que por el giro del rotor se producen una tensión de salida una corriente de salida y un par de salida seleccionables.

2. El aparato motor-generador electromagnético giratorio de la reivindicación 1 que comprende además un sensor de corriente de salida interconectado con la red de conmutación, estando el sensor interconectado para controlar la red de conmutación para producir corriente de salida constante.

3. El aparato motor-generador electromagnético giratorio de la reivindicación 1 que comprende además un sensor de tensión de salida interconectado con la red de conmutación, estando el sensor interconectado para controlar la red de conmutación para producir una tensión de salida constante.

4. El aparato motor-generador electromagnético giratorio de la reivindicación 1, en el que un número seleccionado de bobinas (148) en cada uno de los arrollamientos (148') está desconectado, con lo que se puede seleccionar el par de salida.

5. El aparato motor-generador electromagnético giratorio de la reivindicación 1 que comprende además un sensor de velocidad de giro interconectado con la red de conmutación, estando el sensor de velocidad interconectado para controlar la red de conmutación para una velocidad y un par de salida constantes seleccionados.