ES1070165U - Generador de campos magneticos giratorios o lineales en estado solido, para inductores y excitatrices de alternadores, dinamos y motores electricos en general. - Google Patents

Abstract

1. Generador de campos magnéticos giratorios o lineales en estado sólido, para inductores y excitatrices de alternadores, dinamos y motores eléctricos en general, caracterizado porque comprende una estructura que sujeta una circuitería electrónica de control y de medición constituidos en dos cuerpos, que en bloque queda adherido a la vez a una pluralidad de devanados inductores e inducidos contenidos en un armazón con bornas de conexión de entrada y salida, que a la vez dicho armazón constituido por elementos fijos carece de piezas móviles mecánicas, que al rotar el campo magnético en el devanado inductor del armazón por el cuerpo de circuitos, dicho conjunto se mantiene fijo y autónomo. 2. Generador de campos magnéticos giratorios o lineales en estado sólido, para inductores y excitatrices de alternadores, dinamos y motores eléctricos en general, caracterizado según reivindicación anterior porque de los dos cuerpos de la circuitería electrónica de control, el que hace de mediciónestá dotado a su vez de un circuito que por su configuración distinta y pluralidad de componentes cuenta con medios de actuación y evaluación conectados a las bornas de entrada y salida, que a la vez dispone exteriormente de medios manuales de actuación y de señalización eléctrica, que dicha estructura y el armazón constituyen un bloque a la manera de que en una sola pieza queda como un generador eléctrico.

Description

Generador de campos magnéticos giratorios o lineales en estado sólido, para inductores y excitatrices de alternadores, dinamos y motores eléctricos en general.

Objeto de la invención

La invención tiene por objeto constituir una máquina de tal manera que con el apoyo único de unos circuitos electrónicos diseñados al efecto produzcan energía eléctrica en estado sólido, o en su caso, produzcan desplazamiento mecánica de tipo giratorio o lineal, ambos procedimientos están basados en los conceptos de inducción de Faraday, aprovechando a favor de los mismos las fuerzas electromagnéticas que se producen según la Ley de Lenz, consiguiéndose con estos circuitos electrónicos eliminar por completo o de reducir ostensiblemente la fuerza mecánica exterior que normalmente se aplican a los ejes en la producción de energía, o inversamente como motor eléctrico para producir el movimiento mecánico a distintas velocidades con una cierta mejora en sus características y par de potencia, de cuyo control, forma y alimentación se realiza únicamente por dichos circuitos electrónicos de potencia y devanados.

Antecedentes en los que se apoya la mejora e invención

Son plenamente conocidas las múltiples realizaciones de generadores de energía eléctrica y motores eléctricos, todos ellos basados en el principio de inducción de Faraday y la Ley de Lenz. En todas estas máquinas eléctricas se distinguen un circuito inductor que genera un campo magnético que induce en otro circuito una fuerza electromotriz, y la práctica habitual de los inducidos es que los mismos esté constituido por un devanado dispuesto en el interior de una carcasa cilíndrica hueca, de material ferromagnético llamados estator que quedan alojado en ranuras dispuestas al efecto, mientras que el circuito inductor está dispuesto en un rotor cilíndrico que interacciona con el estator y al que se le suministra la energía necesaria para generar el campo inductor.

En la mayoría de los generadores el circuito inductor consiste en un devanado cuyas bobinas están alojadas en ranuras o dispuestos en brazos que actúan como expansiones polares con un devanado en cada brazo, la alimentación del devanado inductor se realiza por medio de una corriente continua que genera un campo magnético, en ambos casos al hacerlo girar por medio de una fuerza mecánica exterior, el flujo magnético de dicho rotor atraviesa las bobinas del inducido del estator de una forma secuencial, generando así una senoide de fuerza electromotriz inducida.

En los motores la forma de funcionamiento es la misma pero a la inversa de los generadores, el campo fijo sigue en el rotor excitándose mediante corriente continua y las bobinas de la armadura del estator están divididas en varias partes y están alimentadas con una corriente alterna exterior. La variación de las ondas de corriente en la armadura provoca una reacción magnética variable con los polos de devanados del campo fijo, y hace que dicho campo gire a una velocidad constante arrastrando mecánicamente al eje, la velocidad se determina por la frecuencia de la corriente en la línea de potencia de corriente alterna.

Otra particularidad de los generadores es que cuanto mayor sea aplicada la velocidad de rotación en el campo inductor fijo, mayor es la energía que obtendremos en su salida, esta situación nos da en teoría un aspecto importante para vislumbrar como se produce la generación de energía, ya que todo depende de la velocidad de rotación del campo inductor fijo, sin que en el mismo se aprecie realmente un consumo mayor o desproporcionado para la respuesta que se está obteniendo en el circuito de salida o estator, esta situación motiva a que aparezcan y se usen hoy día los generadores eléctricos autoexcitados, donde la energía del campo inductor está siendo realimentada constantemente por el propio inducido del estator, es decir, sin necesidad de utilizar una fuente eléctrica externa salvo para el autoarranque de la maquina y la preexcitación inicial del inductor, esta situación nos da lugar a una determinada confusión que hasta ahora así está establecida en la construcción de las máquinas eléctricas, es decir, que la energía eléctrica debe aparecer siempre por causas de la aplicación de momentos mecánicos cinéticos, cuando la realidad es por causa de emplear la simple y constante rotación del campo magnético fijo que proporciona el inductor, pudiéndose generar este campo giratorio por otros medios completamente ajenos a la mecánica conocida para poder conseguir el mismo efecto con el consiguiente aprovechamiento del fenómeno de la histéresis que los campos magnéticos generan y proporcionan los materiales férricos o similares para proveemos de la autoexcitación.

Un ejemplo de cambios de aplicación de los campos magnéticos y de mecánica lo pone de manifiesto la simple trayectoria de una grabadora de sonidos, por ejemplo, en 1881 Thomas Edison creó un aparato capaz de transformar la energía acústica en mecánica hasta llegar en su evolución al disco de vinilo, que por medio de vibraciones y la rotación se grababa y se reproducía el sonido, después el danés Valdemar Poulsen patentó en 1900 el telegráfono, que grababa los sonidos en un hilo de metal que se desplazaba entre polos de un electroimán, naciendo así la grabación mediante cinta magnética, perfeccionándose de tal manera que apareció también el sistema VHS para la grabación de vídeo, donde la idea del sonido siempre había ido evolucionando en la creencia de que ambos conceptos de movimiento mecánico y campos magnéticos estaban íntimamente relacionados, después con la llegada del ordenador, el disco compacto o CD y sobre todo con los Pen Drive donde en su interior sólo contiene un chip de memoria flash y un circuito de reloj se empieza a desbaratar estos conceptos antiguos de mecánica y magnetismo, alcanzando su perfección gracias a las técnicas digitales de la reproducción sonora, llegándose a eliminar por completo el movimiento mecánico para la grabación y reproducción de dicho sonido, ello se puede ver en los actuales mp3, mpeg, vcd, divx, avi, etc., la reproducción mecánico magnética del sonido e incluso del vídeo se produce en un sistema donde su estado es completamente estático o de funcionamiento sólido, las características de cada una de estas porciones de sonido se convierten en largas series intangibles de 0 y 1 desapareciendo por completo dicho movimiento físico, sustituyéndose el mismo simplemente por convertidores lógicos situados en circuitos integrados electrónicos y en memorias flash, que lo simulan aprovechando las oscilaciones eléctricas emparejas con determinados patrones de reloj.

Volviendo nuevamente al motor eléctrico y a los generadores, el magnetismo se ha utilizado para generar electricidad por más de 100 años. Los enfoques que han sido utilizados hasta ahora no permiten el aprovechamiento directo del movimiento orbital ferromagnético oculto dentro de los átomos para realizar un trabajo útil, siempre se ha mantenido en el trabajo necesario de rotación mecánica para la generación de electricidad, utilizándose los medios que produzcan la energía mecánica necesaria como el gas natural, energía hidroeléctrica y el carbón. Siempre hasta ahora se mantiene el supuesto, de que esas fuentes brutas de movimiento son necesarias y primordiales para causar el magnetismo tanto para generar electricidad como para poner en marcha inversamente un motor eléctrico, es decir la misma doctrina antigua en la forma de producir sonido según se ha explicado en el párrafo anterior.

Hasta la fecha, ha habido muy poca atención científica en el uso y aprovechamiento de la rotación subatómicas dentro de los elementos magnéticos que provoca su magnetismo en el primer orden interno de la materia, siempre se ha pensado mejor, en consumir tos limitados recursos naturales para producir el movimiento porque también se piensa más y mejor en tos intereses creados al efecto para producir lo que llaman economía, aunque dicha economía de tos hidrocarburos que por supuesto es un invento egoísta y subjetivo con respecto a las leyes universales de la naturaleza y de tan sólo unos pocos hombres, cause la destrucción del planeta y de toda la vida que hay en ella como consecuencia de la polución y del calentamiento global que provoca dicho consumo. Sin embargo, la incesante rotación de los spines magnéticos de tos materiales férricos es un recurso intrínsecamente natural e inagotable, es decir, está y forma parte de la materia en sus aspectos más íntimos, este movimiento magnético es permanente y la humanidad no puede ni debe esperar a que se acabe de destruir el planeta por la contaminación o se acabe el petróleo con el caos económico que ello implica para fijarse en dicho spin magnético de estos materiales.

Todos los motores eléctricos y generadores eléctricos trabajan de la misma manera, el principio es idéntico, y de hecho, la mayoría de los generadores pueden funcionar también como motores, muchos de estos últimos por su diseño también tienen la capacidad de poder generar electricidad, esta gran versatilidad hasta ahora se ha estudiado superficialmente, no se ha planteado más profundidad en la observación de dicho fenómeno. Cuando un generador produce electricidad, este actúa como una bomba de agua en un circuito cerrado, dicho flujo de electrones producto de la excitación magnética entra y sale del dispositivo que lo originó y esto permite realizar y aprovechar un trabajo simplemente por el principio de conservación del estado inicial e intimo de la materia, al igual que por ejemplo la corriente de agua, la electricidad se recircula en un bucle sin fin, a través de un circuito cerrado saliendo y volviendo a entrar en el material ferromagnético, recirculándose conforme se siga practicando una constante una rotación magnética que provoque continuamente la excitación de estos spines. Esta corriente eléctrica que regresa y entra en el generador de la misma manera es de la misma forma aún cuando se trate de un motor, toda esta situación está derivada del movimiento pero con la salvedad en ambos, de que la fuerza física producto del campo magnético que aparecen en los mismos, según sea generador o motor, pueden ser positiva ó negativa, todo ello, siempre en relación al principio de conservación de la energía que por ende está en la materia y que tiende a su estado normal de equilibrio, esta situación quizás es la que nos provoca la ceguera a todos nosotros, tendiéndose siempre a usar la mecánica del movimiento físico como parte fundamental para poder vencer la fuerza negativa en la producción de la energía eléctrica, ya que a la inversa y como motor eléctrico produce lo mismo y con la misma fuerza pero en positivo, hasta ahora la mecánica practicada para vencer la resistencia producto de la posición en que la materia tiende a su estado normal de reposo o equilibrio magnético, hace que se siga manteniendo dicho desequilibrio de campos y por ende continúe el circuito cerrado de la energía.

Es consecuente en un motor eléctrico actual que al practicarle una tensión más alta se acelera y a un menor voltaje sus revoluciones disminuyen, que al practicarle una carga en su eje se frena y demanda más corriente para mantenerse en equilibrio, en generadores sin embargo, a más demanda de energía la rotación desacelera pegando un tirón negativo o hacia atrás para mantenerse también en equilibrio, el generador paradójicamente actúa como un freno a su propio avance, y este tirón hacia atrás se convierte en grandes cantidades de carbón, gas natural y otros recursos limitados que se utilizan hoy en día, todo ello, porque su principio de diseño todavía sigue aún sin cambiarse y sigue así desde hace más de 100 años.

Descripción de la invención

El objeto de la presente invención es dar a conocer el procedimiento para constituir una máquina de tal manera que produzca energía eléctrica o en su caso que funcione como motor eléctrico, cuya estructura y funcionalidad nos de el resultado que se persigue, la generación de un campo magnético rotatorio o lineal en estado sólido, de esta forma al eliminar la acción mecánica se reducirá o se eliminará por completo la oposición de las fuerzas magnéticas entre el rotor y estator, y dependiendo de cómo se diseñe para por ejemplo la generación de energía, no se utilizará fuerza mecánica exterior alguna para mantener al rotor en unas determinadas revoluciones nominales, de esta forma la fuerza magnética aplicada deja de ser directamente proporcional a la intensidad activa que circulará por el inducido.

Para conseguir la simulación del movimiento de un campo magnético en un sistema productor estático hay que plantearse de antemano dos cosas, y una vez planteadas corregir un parámetro sobre el campo magnético que hasta ahora en el plano de la comunidad internacional científica y de la física aún no han publicado, quizás por falta de atención o preocupación de los científicos o por simplemente mantener y seguir una tradición antigua iniciada por los primeros investigadores del imán, hoy día se sigue divulgando un error de concepto sobre la representación gráfica de las lineas de fuerza que origina la influencia magnética de un imán o de un electroimán en el espacio, Faraday la ideo y es aplicada en todos los campos del electromagnetismo, dicha noción para ver el flujo magnético sigue recogiendo esa tradición iniciada por Faraday donde dicha representación de las líneas de fuerza se observa mediante el espectro que genera al alinearse las partículas de limaduras de hierro.

Esta representación es falsa, y para averiguarlo hay que aplicar simplemente la lógica siguiente, al igual que las cargas positivas o negativas, cada una de ellas tiene un potencial inicial estática pero a la vez quedan en desequilibrio con respecto a sus opuestos, y se observa que existen tales cargas, cuando se les pone al alcance de ellas un conductor que las comunique, entonces éstas se ponen en movimiento y generan una corriente que producen un trabajo, calor, luz, etc., pues en el caso de los imanes o electroimanes, el polo norte y el polo sur ocurre exactamente lo mismo, cada polo magnético está equipotencialmente estático, formando un globo de fuerza e influencia independiente en esa figura y que siempre está relacionado y depende del otro opuesto, pero dichos globos de fuerza no se comunican, hasta tanto no se le ponga a su alcance de influencia un material conductor ferromagnético que le proporcione el canal de conducción a dicha fuerza magnética al igual que ocurriría con la comente eléctrica y el cobre, es entonces cuando se produce el cortocircuito y se puede apreciar las teóricas líneas de fuerza, pero estas líneas de fuerza que se ven uniéndose a ambos polos, sólo es el producto de dicho cortocircuito, si no existiré el conductor no hay líneas de fuerza que constituyan la conducción del norte al sur, sólo hay globos de fuerza independientes esperando bajo su influencia a que se unan por medio del citado conductor ferromagnético como las laminas de hierro, limaduras de hierro o cualquier material derivado que conduzca dicho campo, esta situación se puede ver y apreciar perfectamente en un TV a color de rayos catódicos, al cual una vez en marcha y con una carta electrónica de sintonía y ajuste por colores, por ejemplo, para ver sólo el rojo o sólo el azul, se generará una imagen en la pantalla de fósforo al juntar en el centro de la misma un imán recto, aquí se observa que los electrones antes de incidir en el fósforo de la pantalla se desvían como consecuencia de la influencia de cada globo de fuerza y dichos electrones desviados no es un fenómeno producto de la conducción o de un cortocircuito como lo haría las limaduras de hierro, en dicha imagen se ven determinados cuadrantes para por ejemplo el polo norte y una línea neutra en el ecuador que es independiente hasta tanto no se ponga en conducción dichos globos de fuerza o polos magnéticos, es decir, en un imán recto cada polo magnético es una fuerza potencialmente independiente y a la vez dependiente de su contrario, cada polo magnético tiene su propio centro geométrico y con respecto al polo contrario tienen un ecuador que es una línea neutra ausente de líneas de fuerza que comuniquen ambos polos hasta tanto no se le ponga al alcance un conductor apropiado que unan dichos campos o globos de fuerza magnética.

Otra situación producto de la imagen en el centro de la pantalla de fósforo del citado TV a color de rayos catódicos, es que si coges dos imanes o electroimanes y lo juntas puedes ver como las imágenes de los globos o campos de fuerzas varían, sea por atracción o repulsión, o cambian sus cuadrantes y centros geométricos según su posición e influencia, es decir, si coges dos piezas magnéticas rectas con polos opuestos en sus propios lados y las une en constante repulsión, de tal manera que se repelan cada polo norte con el norte de la otra figura y a la vez también se repelan el sur con el sur conjuntamente de esa otra figura y mutuamente como si fuera un sándwich, los centros geométricos independientes de cada polo magnético y de cada figura se unifican desplazándose en uno sólo como producto de la suma de dos globos de fuerzas y dan como resultado una sola o única figura magnética, situación por la cual se basa el principio y desarrollo de la invención que nos ocupa, pudiéndose constituir una maquina que en estado sólido generemos un campo magnético rotatorio con ayuda de la electrónica y obtengamos por tanto una geometría de desplazamientos de estos citados centros geométricos de estos elementos magnéticos, sin necesidad de aplicar el desplazamientos físico a dicho material que genera e induce dicho campo magnético.

El generador de campos magnéticos según la invención, presenta una estructura adecuada para alojar un estator convencional de material ferromagnético y otro grupo de devanados que actúa como un rotor y que también esta constituido por materiales ferromagnéticos, dicho rotor es semejante en su diseño o configuración a otro estator pero del tipo brushless o en su caso constituidos con devanados de tipo imbricado, ondulado, concéntrico, etc, es decir, que dicho rotor carece de escobillas y por tanto no necesitará hacer contacto eléctrico en un colector común, las ventajas que se obtienen con este rotor tipo brushless o de similar constitución, es que el mismo no rota y por tanto queda completamente estático con respecto al inducido o estator, además de que la corriente y la velocidad son en cierto punto independientes, ya que el mismo lo determina un circuito de control electrónico al efecto, consiguiéndose mayor eficiencia al tener menos perdidas por calor, mayor rendimiento ante un menor consumo para la misma potencia y menor peso, es decir, que el rotor funciona gracias a la conmutación electrónica basada en un efecto secuencial para poder posicionar los polos magnéticos con una relación velocidad y par magnético constante, y por tanto obtener un rango de velocidad elevado al no tener limitación mecánica alguna.

El circuito de control esta constituido por una pluralidad de componentes electrónicos que se encargan de generar una etapa contadora y decodificadora decimal, donde linealmente simulan un desplazamiento secuencial de sus varias salidas de potencia y por tanto sirve como regulador de velocidad para una pluralidad de devanados que estructuralmente proporcionarán el campo magnético giratorio o en su caso de forma lineal, aprovechando sus niveles lógicos ceros y unos para producir dichos campos o para transmitir también de forma inversa un movimiento a un determinado eje, este circuito es el que se encarga de suministrar tanto la corriente necesaria como la frecuencia derivada de un patrón de reloj interno para poder obtener en cascada la simulación secuencial de este movimiento rotatorio para una determinada RPM. Este circuito de control suministra en principio una corriente constante para generar un campo magnético de determinada de potencia no requiriendo en dicho inicio de una mayor corriente para el incremento del campo ante una determinada demanda de potencia en el estator, sólo se variaría la velocidad del campo giratorio aunque posteriormente pueda dar paso dicho circuito a una mayor corriente de excitación, es decir, el conjunto puede actuar como generador con excitación independiente.

Este circuito electrónico conjunto con el rotor estático también permite establecer otros diseños conocidos para actuar como generador de electricidad, por ejemplo, utilizando dichos campos rotatorios de estado sólido en configuración de inductor autoexcitado, constituyéndose por tanto maquinas generadoras en excitación serie o en paralelo, excitación shunt, excitación compound, u otras tipologías donde en cualquiera de los casos, la fuente de alimentación es proporcionada por un circuito electrónico de control hacia el bobinado de excitación y que le llega a través del inducido de la propia máquina, constituyéndose el flujo inicial y sucesivos de excitación por el propio producto de la velocidad y la histéresis de dichos materiales ferromagnéticos.

Para constituir la máquina objeto de la invención como un generador, ambos devanados están dispuestos en el estátor parte fija y concéntricamente o tubularmente se aloja el denominado como rotor que también será parte fija, siendo el devanado inducido ya sea como alternador o como dinamo de los de tipos conocidos y estando el devanado inductor constituido por una pluralidad de bobinas independientes regularmente distribuidas respecto al devanado inducido y que están controladas por el circuito electrónico que simulan el movimiento secuencial. También ambos devanados de inducido e inductor pueden estar dispuestos de forma lineal, quedando ambos en paralelos y enfrentados de forma fija simulando una configuración de tipo sándwich. En todos los casos, la potencia se fijará en función de la sección y de la relación que se establezca en los devanados, y el circuito electrónico que simula la cadencia secuencia) de activación de los devanados inductores, está dispuesto de tal manera que dicha cadencia de ceros y de unos lógicos en sus salidas debe ser similar a un desplazamiento creciente y decreciente, como por ejemplo, el que realiza una oruga o una serpiente en su desplazamiento, o a la senoide que se desplaza en una cuerda recta cuando se le provoca una sacudida en unos de sus extremos transmitiéndose al otro extremo en el espacio, es decir, la simulación de la rotación o de la linealidad producto de dicha secuencia de movimiento para la generación de campos debe ser practicada correctamente, concretamente el polo magnético que corresponda en su secuencia de desplazamiento debe de coincidir cada centro geométrico magnético, en su proceso creciente y decreciente, con cada masa polar receptora del inducido, para ello se deberá utilizar una pluralidad de devanados para cada polo magnético en concreto, de forma que una vez se active cada grupo polar inductor, dicho campo se inicie en un tamaño, después engorde y luego disminuya su tamaño, de esta forma se consigue desplazar en la simulación dicho centro geométrico del campo magnético y con ello se consigue no caer en el error de que el sistema de inductor y de estator actúe según el principio de funcionamiento de un simple transformador, pues esto provocaría que la demanda de corriente del estator o inducido sea proporcional a la entrante,
y por tanto, la corriente sería sólo de paso transmitiéndose la energía como si fuera un primario y un secundario.

Este sistema se puede diseñar de muchas maneras, bien como motor, en conjunto como motor y generador a la vez, y como generador eléctrico, aunque este último como tal no puede actuar como un motor en sentido inverso pues el mismo carecería de eje rotatorio, obteniéndose del mismo una incapacidad para producir fuerza mecánica negativa como producto de la comente que regresa de un circuito cerrado (por ejemplo, después de su uso en una bombilla), es decir, no existiría el tirón hacia atrás o fuerza contra electromotriz al aplicarle una carga a la corriente que proporciona la salida del inducido. Como generador, el campo magnético del inductor gira simplemente en una forma similar a un anillo o volante de inercia, pero sin medio físico que emparejadamente sirva de soporte y proporcione dicha rotación para producir el efecto mecánico. La energía será proporcional a la velocidad de rotación del campo, cuanto más rápido está girando el campo magnético mayor será la cantidad de electricidad producida, siempre dentro de los limites que proporcione el material ferromagnético que se emplee, dependiendo de su saturación, permeabilidad magnética, así como, de la histéresis que proporcione dicho material.

Las ventajas de producir un campo magnético giratorio o lineal sin utilizar piezas en movimiento en absoluto, ocasiona en los sistemas con configuración de inductores autoexcitados, que dichos sistemas se autoabastezcan de su propia energía, convirtiéndose dichas máquinas en generadores de estado sólido con características de producción ilimitadas. La ausencia de movimiento mecánico se presta a constituir modelos de estado sólido modularizados y miniaturizados con muy poco peso, pudiéndose producir dispositivos de diminuto tamaño similar a la batería alcalina de tamaño estándar, a la vez que, también pueden ser construidos en tamaños normalizados tanto estándar como grandes, y todo ello, según las necesidades de producción de energía eléctrica y de autoabastecimiento, estos módulos de potencia magnética pueden operar todo el día y todos los días del año ya que carecen de rozamiento mecánico y de desgastes de piezas mecánicas. Si se desea dar más potencia se puede tanto aumentar la corriente de excitación o las revoluciones del campo giratorio, todo ello, desde la placa del circuito de control electrónico que se constituya para su control.

El funcionamiento del sistema en estado sólido está basado en los principios básicos del funcionamiento de los generadores de energía eléctrica mecánicos, es decir, que no crean energía a pesar de producir mucha más energía de la consumida por el circuito electrónico y la excitatriz, lo que el sistema hace es pasar una energía de excitación por inducción basada en tos principios de Faraday, a otra bobina en la que se genera una fuerza electromotriz inducida, estando ésta en función de la cuantía de velocidad como producto del movimiento secuencial rotatorio o lineal provocado por el circuito electrónico de control que genera dicha secuencia, y que hace variar el flujo magnético del inductor por dicho efecto simulado de la rotación, por tanto, la fuerza electromotriz inducida será directamente proporcional a la variación de las revoluciones de este rotor estático.

La placa de control está constituida únicamente por circuitos, elementos y componentes de electrónica que funcionan a tensión rectificada así como de otros circuitos de potencia que en sus varias salidas atacan a los devanados y los mismos pueden funcionar con corrientes paralelas en continua o en alterna, también consta de otro circuito regulador que toman muestras de la corriente que circula tanto por el circuito de salida como el de entrada que alimenta a todo el conjunto, para provocar el by pass o puente oportuno para producir el funcionamiento por autoexcitación. El circuito principal que genera la secuencia de movimiento en cascada funciona dependiente de un circuito oscilador (astable oscillator), que actúa como un reloj de frecuencia variable de cuya velocidad y por tanto rotación simulada, puede ser ajustada manualmente o bien automáticamente en función de la demanda de energía del inducido o estator, este circuito controla el funcionamiento de una pluralidad de devanados cerrando o abriendo el paso de corriente a cada devanado en particular de dicho conjunto, todo ello, para conseguir la perfecta simulación del movimiento de dichos campos magnéticos. Quedando todo el circuito diseñado y activado de tal forma, que en función de la corriente demandada por el usuario, la placa de control irá adecuando automáticamente la velocidad del uso de devanados generando una rotación acorde al nivel de carga demanda en el estator, en caso de no haber demanda la rotación disminuirá a su nivel nominal de mantenimiento o autoexcitación.

Para arrancar inicialmente todo el conjunto es necesario utilizar una tensión inicial de autoarranque, por ejemplo de una batería recargable, que alimente el circuito de control y la excitatriz o inductor, donde una vez en rotación dicho campo magnético al nivel nominal de autoexcitación, el circuito de control haga el puente e invierta el proceso cargando la batería para futuras paradas y arranques. El circuito de control puede contar también con un contador de revoluciones que informa exteriormente al usuario de la velocidad que está trabajando la máquina y de la tensión que mantiene en la salida del inducido o estator en cada momento, donde además de quedar regulada la misma, también detecta la sobretensión o una avería en el inducido que provoque sobrecarga, desconectando dichos circuitos automáticamente todo el sistema y parándolo instantáneamente ya que esta máquina tiene la ventaja de que carece de inercia mecánica, de esta forma, se evita accidentes ante un corto eléctrico y posibles sobrecalentamientos, donde además, un avisador acústico y visual informa de la avería al usuario para que sepa que el conjunto del sistema no está bien para producir energía.

Las ventajas que se conseguirán con este aparato es que al actuar de forma dinámica con ayuda de la electrónica en un sistema estático de devanados, podremos según el diseño que se constituya, bien producir energía eléctrica en pequeña o a gran escala, o en caso inverso, de proveer energía mecánica a un determinado eje. En caso de constituirse como generador de energía, se puede realizar grupos electrógenos de todo tipo y tamaños, paliando enormemente el gran problema de seguir utilizando los limitados recursos y de disminuir grandemente la contaminación que hasta ahora está directamente asociada por seguir utilizando esos recursos limitados, en definitiva, EVITAR LA DESTRUCCIÓN DEL PLANETA proveyéndonos de energía inagotable y limpia.

Los términos en que se ha descrito el objeto de esta invención y la descripción del mismo así como de los dibujos que se acompañan para su mejor comprensión deben ser tomados siempre con un carácter amplio y no limitativo.

Descripción de los gráficos

La figura 1 muestra un dibujo que sirve de ejemplo para constituir un generador eléctrico, donde dicho inductor que carece de eje y de colector común generará campos magnéticos giratorios en estado sólido, en esta figura se representa una carcasa que acoge dichos devanados inductores e inducidos correspondientes, constituidos principalmente para este caso por una carcasa redonda (1) que contiene en su interior un bloque laminado y ranurado de material ferromagnético (2) que a su vez queda atornillado dentro de la citada carcasa (1), dicho núcleo ferromagnético (2) alberga un conjunto de bobinados (3) que actúan como estator y en ellos se generan una fuerza electromotriz inducida que es producto del conjunto inductor (4), que a su vez también esta constituido por material ferromagnético y de una pluralidad de devanados inductores (5) que formarán los grupos polares magnéticos correspondientes (6), ambos grupos de devanados (3) y (4) se dispondrá con la sección y una relación adecuada en función de la cantidad de tensión y potencia que se desee que el sistema suministre, pudiéndose dichos devanados construirse de tipo brushless, como imbricado, ondulado, concéntrico, etc, careciendo en todos los casos de escobillas o colector común, a la vez que dicho devanado (5) del inductor (4) pueda estar en configuración con respecto al devanado (3) tanto en excitación serie como en paralelo, excitación shunt, excitación compound, u otras tipologías donde en cualquiera de los casos, el inductor (4) se alimentará y estará controlado por una circuitería electrónica que queda representada como ejemplos no limitativos en las figuras 2, 4, 7 y 8 respectivamente.

Dicha circuitería electrónica de las figuras 2, 4, 7 y 8 está constituidas por una pluralidad de componentes y se alimenta con tensión rectificada proveniente de una batería (18) que será cargada constantemente por el propio sistema productor, donde dicha circuitería según las figuras 2, 4 y 7, cuenta con un circuito oscilador (8), que actúa como un reloj de frecuencia variable y que en estos ejemplos y para su mejor comprensión se ajusta manualmente a través del potenciómetro (9), aunque también puede constituirse de otro circuito (20) de la figura 8, que sustituya dicho potenciómetro (9) de las figuras 2, 4 y 7 para que realice la variación automática de dicha frecuencia, todo ello, en función de la lectura de demanda de potencia que resulte en el devanado (3) de la figura 1 y 8, además de, un circuito contador y decodificador (10) de las figuras 2 y 7, donde linealmente simulan un desplazamiento secuencial de sus varias salidas (11), actuando ambos circuitos (8) y (10) como un conjunto regulado por frecuencia que provocará más o menos rápido dicho desplazamiento de niveles lógicos ceros y unos en un sentido y en dichas salidas (11), que por medio de el circuito de la figura 3 se recibirá dicha cadencia lógica proveniente de un único par de salidas (11) de la figura 2, siendo la entrada (12) A y B de la figura 3 la que activará finalmente una etapa de potencia (13) que puede estar formada por transistores, tiristores, triacs, etc., que se encarga de suministrar la corriente necesaria y la variación de su sentido en cada devanado (14) que individualmente integra el conjunto de devanados (5) del inductor (4) de la figura 1 y 8, además, si se coloca un condensador de baja capacidad en la base del componente (13) de la citada figura 3, el proceso de arranque y paro de cada bobina (14) será más suave, todo ello, en base al tiempo de descarga para cada secuencia.

La figura 4 sirve de ejemplo no limitativo para la constitución de pequeños generadores de campos giratorios, donde se observa que el paso de corriente en cada devanado inductor (14) sólo adquiere un sentido, siendo dicho circuito apto para la miniaturización de pequeñas dinamos que sólo entreguen corriente continua, lo mismo ocurre con el circuito de la figura 7, que se observa mejor la representación que se quiere transmitir, quedando en circulo cada salida (11) hacia los transistores y devanados (14), que generarán el campo giratorio en un inductor.

Las figuras 5 y 6 representan dos ejemplos no limitativos de la fluctuación del campo magnético entre el estator y el rotor estático, donde el inductor es activado en base a la cadencia secuencial proveniente de las salidas (11) de la figura 2 y por cada devanado individual (14) de la figura 3, en esta simulación de las figuras 5 y 6 el movimiento del campo magnético está relacionado con la secuencia de unos y ceros lógicos (11) que activa cada devanado en particular (14), originando un desplazamiento de los campos magnéticos (15) y consecuentemente los centros geométricos (16) de las masas polares que se desplazan en función de dicha secuencia (11), por tanto, el efecto de que el campo magnético que empieza en un tamaño, después crece y más tarde decrece, es el símil exacto de un hipotético desplazamiento mecánico de dicho campo cuando en su caso lo hubiere realizado un eje que lo mueva.

Con respecto a la figura 8, se muestra una representación muy simple o ejemplo de constitución del generador eléctrico, donde el estator (3) contiene borras de conexión (19) para el abastecimiento eléctrico externo y que a su vez también alimenta la placa de control electrónica (17) y (20), donde dichas placas sostiene una batería (18) para el arranque del sistema y la preexcitación previa del grupo inductor (5), para una vez en funcionamiento a nivel nominal de autoexcitación, el conjunto de circuito de control (17) haga el puente e invierta el proceso cargando la batería para futuras paradas y arranques, además de, un contador de revoluciones contenidos en el circuito (20) que informa de la velocidad que está trabajando la máquina y del controlador de revoluciones y de la tensión que mantiene en la salida del inducido, que además de quedar regulada la misma, también detectará las sobrecargas, desconectando dicho circuito (20) todo el sistema parándolo instantáneamente.

Claims (2)

1. Generador de campos magnéticos giratorios o lineales en estado sólido, para inductores y excitatrices de alternadores, dinamos y motores eléctricos en general, caracterizado porque comprende una estructura que sujeta una circuitería electrónica de control y de medición constituidos en dos cuerpos, que en bloque queda adherido a la vez a una pluralidad de devanados inductores e inducidos contenidos en un armazón con bornas de conexión de entrada y salida, que a la vez dicho armazón constituido por elementos fijos carece de piezas móviles mecánicas, que al rotar el campo magnético en el devanado inductor del armazón por el cuerpo de circuitos, dicho conjunto se mantiene fijo y autónomo.

2. Generador de campos magnéticos giratorios o lineales en estado sólido, para inductores y excitatrices de alternadores, dinamos y motores eléctricos en general, caracterizado según reivindicación anterior porque de los dos cuerpos de la circuitería electrónica de control, el que hace de medición está dotado a su vez de un circuito que por su configuración distinta y pluralidad de componentes cuenta con medios de actuación y evaluación conectados a las bornas de entrada y salida, que a la vez dispone exteriormente de medios manuales de actuación y de señalización eléctrica, que dicha estructura y el armazón constituyen un bloque a la manera de que en una sola pieza queda como un generador eléctrico.