ES1145185U - Motion generator device by alternative magnetic drive (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓN DESCRIPTION
Dispositivo generador de movimiento por accionamiento magnético alternativo Alternative magnetic drive motion generating device
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El presente invento consiste en un dispositivo magnético de accionamiento mecánico, basado en la atracción y repulsión entre elementos magnéticos y electromagnéticos. The present invention consists of a magnetic device with mechanical actuation, based on the attraction and repulsion between magnetic and electromagnetic elements.
La utilización del magnetismo es conocida desde tiempos remotos. Sus 10 propiedades son empleadas, por ejemplo en la utilización de motores eléctricos giratorios convencionales, en los que se generan unas cargas eléctricas que se repelen o atraen con cargas electromagnéticas; así, el funcionamiento básico de un motor eléctrico es la aplicación de corriente para generar un campo electromagnético en un estator y producir la 15 repulsión/atracción en determinadas posiciones de un rotor, provisto a su vez de una o más bobinas y/o provisto de imanes permanentes que generan los campos que por su atracción o repulsión producen el movimiento de dicho rotor. La potencia del motor depende directamente de la intensidad del campo generado. 20 The use of magnetism has been known since ancient times. Its 10 properties are used, for example in the use of conventional rotating electric motors, in which electric charges are generated that repel or attract with electromagnetic charges; Thus, the basic operation of an electric motor is the application of current to generate an electromagnetic field in a stator and produce the repulsion / attraction in certain positions of a rotor, in turn provided with one or more coils and / or provided with permanent magnets that generate the fields that by their attraction or repulsion produce the movement of said rotor. The power of the motor depends directly on the intensity of the generated field. twenty
Estado de la técnica anterior Prior art
Los motores eléctricos se configuran usualmente con un estator y un rotor, en el que una serie de elementos electromagnéticos situados en el estator provocan campos electromagnéticos que actúan sobre el rotor 25 (usualmente de un material ferromagnético) y provocan su rotación. Electric motors are usually configured with a stator and a rotor, in which a series of electromagnetic elements located in the stator cause electromagnetic fields that act on the rotor 25 (usually of a ferromagnetic material) and cause their rotation.
De forma alternativa se han desarrollado motores magnéticos alternativos del tipo biela-manivela, que cuando están formados por múltiples elementos, comprenden un cigüeñal que permite distintas 30 posiciones de biela sobre un eje único. Estos dispositivos están normalmente provistos de uno o más sensores de posición que permiten Alternatively, alternative magnetic motors of the crank-crank type have been developed, which when formed by multiple elements, comprise a crankshaft that allows different crank positions on a single axis. These devices are normally provided with one or more position sensors that allow
activar o desactivar campos eléctricos que cooperan con correspondientes imanes permanentes. activate or deactivate electric fields that cooperate with corresponding permanent magnets.
Por ejemplo, la patente ES 2000067 describe un motor electromagnético en el que uno a más cilindros provistos de electroimanes y actúan sobre 5 una pieza magnética a modo de pistón de modo que a través de una biela se acciona el cigüeñal del motor. Las patentes US 4404503, FR 2592536, FR 2466127, ES 2024311, ES 2324442, ES2402461 describen configuraciones similares, en las que el movimiento del elemento magnético inducido es rectilíneo y va guiado, y posteriormente mediante 10 una biela o similar se trasmite el movimiento de rotación al eje. For example, the ES 2000067 patent describes an electromagnetic motor in which one with more cylinders provided with electromagnets and a piston-like magnetic part act on 5 so that the engine crankshaft is driven through a connecting rod. US 4404503, FR 2592536, FR 2466127, ES 2024311, ES 2324442, ES2402461 describe similar configurations, in which the movement of the induced magnetic element is rectilinear and is guided, and subsequently by means of a connecting rod or the like the transmission of shaft rotation.
Uno de los problemas en ambos tipos de motores es el de las pérdidas mecánicas, particularmente en el sistema de guiado del “pistón” debido a la fricción, en primer lugar puramente mecánica debido al movimiento 15 circular del cigüeñal (si lo hay) o correspondiente elemento giratorio, y en segundo lugar inducida por el empuje o atracción magnética, que en adición al de los elementos de giro (rodamientos) disminuyen de manera muy significativa los rendimientos de este tipo de motores. One of the problems in both types of engines is that of mechanical losses, particularly in the "piston" guidance system due to friction, first purely mechanical due to the circular movement of the crankshaft (if any) or corresponding rotating element, and secondly induced by the thrust or magnetic attraction, which in addition to that of the rotating elements (bearings) significantly reduce the performance of this type of motors.
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Así, un objetivo de la presente invención es el de producir un dispositivo de accionamiento mecánico por medios magnéticos que reduzca de una manera significativa las pérdidas mecánicas que tienen los mecanismos correspondientes de tipo biela-manivela. De este modo, se obtiene la ventaja de evitar pérdidas por rozamiento entre los elementos mecánicos 25 en el movimiento de traslación, ya que el movimiento no va guiado, si no que se transmite a través de un mecanismo de cuadrilátero articulado. Thus, an objective of the present invention is to produce a mechanical drive device by magnetic means that significantly reduces the mechanical losses of the corresponding crank-crank type mechanisms. In this way, the advantage of avoiding friction losses between the mechanical elements 25 in the translational movement is obtained, since the movement is not guided, but is transmitted through an articulated quadrilateral mechanism.
Descripción de la invención Description of the invention
La presente invención describe un dispositivo generador de movimiento 30 por accionamiento magnético alternativo, en el que el movimiento de atracción y repulsión se transmite a través de un mecanismo de The present invention describes a motion generating device 30 by alternative magnetic drive, in which the attraction and repulsion movement is transmitted through a mechanism of
cuadrilátero articulado; un primer eje fijo de giro libre articula una primera barra que está provista de un imán permanente; este imán permanente es accionado mediante la acción de un electroimán cuya polaridad se cambia en función de la posición de dicha primera barra, que se sitúa desde una posición de giro en la que el imán permanente 5 está situado próximamente al electroimán, a una posición alejada, en la que las fuerzas de atracción/repulsión son poco significativas. El imán permanente, solidario a la primera barra, por tanto, trazará un arco de circunferencia en movimiento de vaivén. articulated quadrilateral; a first fixed axis of free rotation articulates a first bar which is provided with a permanent magnet; This permanent magnet is activated by the action of an electromagnet whose polarity is changed according to the position of said first bar, which is located from a rotating position in which the permanent magnet 5 is located close to the electromagnet, at a remote position , in which the forces of attraction / repulsion are insignificant. The permanent magnet, integral to the first bar, will therefore draw an arc of circumference in reciprocating motion.
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En el extremo opuesto, se dispone un segundo eje en el que se obtiene la potencia del sistema; dicho segundo eje solo permite su movimiento de giro, sin traslación, y es solidario al extremo de una segunda barra, que gira solidariamente a dicho segundo eje; los extremos de la primera barra y de la segunda barra, se encuentran unidos entre sí por los 15 extremos de una tercera barra; cada una de las uniones de dicha tercera barra con la primera y la segunda barra respectivamente, se encuentran articulados por medio de un rodamiento. La posición que adopta dicha tercera barra es variable a lo largo del recorrido de giro, entre un movimiento circular en uno de sus extremos y un movimiento de vaivén 20 en arco de circunferencia, en el otro. At the opposite end, a second axis is arranged in which the power of the system is obtained; said second axis only allows its turning movement, without translation, and is integral with the end of a second bar, which rotates in solidarity with said second axis; the ends of the first bar and the second bar are joined together by the 15 ends of a third bar; each of the unions of said third bar with the first and the second bar respectively, are articulated by means of a bearing. The position adopted by said third bar is variable along the turning path, between a circular movement at one of its ends and a reciprocating movement 20 in an arc of circumference, on the other.
Este efecto de atracción y repulsión es producido por los campos magnéticos creados por una bobina alimentada que está situada en una posición fija, de modo que dichos campos inciden sobre un imán situado 25 en una barra del cuadrilátero. Según la polaridad aplicada a la bobina, se produce la atracción o repulsión del imán. Este movimiento de vaivén se transmite a través de las barras del cuadrilátero plano, provocando la rotación del eje. This attraction and repulsion effect is produced by the magnetic fields created by a fed coil that is located in a fixed position, so that said fields impact on a magnet located in a quadrilateral bar. Depending on the polarity applied to the coil, the attraction or repulsion of the magnet occurs. This reciprocating movement is transmitted through the bars of the flat quadrilateral, causing rotation of the axis.
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Puesto que uno de estos sistemas tiene unas posiciones de máxima y mínima atracción/repulsión, es recomendable que el sistema esté dotado Since one of these systems has maximum and minimum attraction / repulsion positions, it is recommended that the system be equipped
de un elemento de inercia, por ejemplo en el elemento giratorio del segundo eje, de modo que en los puntos en los que se produce escasa atracción/repulsión, el movimiento se encuentre impulsado aprovechando la energía de dicho elemento de inercia. of an inertia element, for example in the rotating element of the second axis, so that at the points where there is little attraction / repulsion, the movement is driven using the energy of said inertia element.
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Por otra parte, es también posible y contemplado dentro del alcance de la invención, la utilización de un eje único movido por una pluralidad de elementos de accionamiento, en los que la posición de cada imán será distinta en función de la posición de la correspondiente primera barra, así como también será distinta la polaridad aplicada a la bobina del 10 electroimán en función de que el movimiento de dicha primera barra con el imán permanente respecto a dicho electroimán sea de acercamiento o de alejamiento. On the other hand, it is also possible and contemplated within the scope of the invention, the use of a single axis moved by a plurality of drive elements, in which the position of each magnet will be different depending on the position of the corresponding first The polarity applied to the coil of the electromagnet will also be different, depending on whether the movement of said first bar with the permanent magnet with respect to said electromagnet is closer or farther away.
Además, está previsto dentro del alcance de la invención la utilización de 15 un segundo electroimán situado en oposición geométrica al primero que coopera con el mismo o con otro imán permanente, de modo que cuando se produce una fuerza de atracción en uno de los lados, ésta se ve reforzada con una fuerza de repulsión en el lado opuesto, y viceversa. Esta realización no se representa en las figuras. 20 Furthermore, the use of a second electromagnet located in geometric opposition to the first one cooperating with the same or another permanent magnet is provided within the scope of the invention, so that when an attractive force is produced on one of the sides, it is reinforced with a force of repulsion on the opposite side, and vice versa. This embodiment is not shown in the figures. twenty
Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings
Con objeto de ilustrar la explicación que va a seguir, adjuntamos a la presente memoria descriptiva, tres hojas de dibujos, en las que en cinco figuras se representa, a título de ejemplo y sin carácter limitativo, la 25 esencia de la presente invención, y en las que In order to illustrate the explanation to be followed, we attach to the present specification, three sheets of drawings, in which five figures represent, by way of example and without limitation, the essence of the present invention, and in which
La figura 1 muestra una vista esquemática lateral de una unidad del dispositivo magnético de accionamiento mecánico de la invención en una primera posición, en que el imán permanente y el electroimán están en fase de 30 máxima aproximación; Figure 1 shows a schematic side view of a unit of the magnetic mechanically operated device of the invention in a first position, in which the permanent magnet and the electromagnet are in the phase of maximum approximation;
La figura 2 muestra una vista esquemática lateral semejante a la de la figura 1, en que el imán permanente y el electroimán están en fase de alejamiento relativo; Figure 2 shows a schematic side view similar to that of Figure 1, in which the permanent magnet and the electromagnet are in the relative distance phase;
La figura 3 muestra una vista esquemática lateral semejante a la de las figuras 1 y 2, en que el imán permanente y el 5 electroimán están en una posición de máximo alejamiento; Figure 3 shows a schematic side view similar to that of Figures 1 and 2, in which the permanent magnet and the electromagnet are in a position of maximum distance;
La figura 4 muestra una vista esquemática lateral semejante a la de las figuras 1 a 3, en que el imán permanente y el electroimán están en fase de aproximación; y 10 Figure 4 shows a schematic side view similar to that of Figures 1 to 3, in which the permanent magnet and the electromagnet are in the approach phase; and 10
La figura 5 muestra una vista esquemática en perspectiva de un conjunto de unidades sobre un único eje en que cada unidad adopta una posición angular distinta. Figure 5 shows a schematic perspective view of a set of units on a single axis in which each unit adopts a different angular position.
En dichas figuras podemos ver los siguientes signos de referencia: 15 In these figures we can see the following reference signs: 15
1 primera barra del cuadrilátero articulado 1 first articulated quadrilateral bar
2 segunda barra del cuadrilátero articulado 2 second articulated quadrilateral bar
3 tercera barra del cuadrilátero articulado, que une el extremo de la primera barra con el extremo de la segunda barra 3 third bar of the articulated quadrilateral, which joins the end of the first bar with the end of the second bar
4 imán permanente 20 4 permanent magnet 20
5 electroimán 5 electromagnet
6 conexiones eléctricas del electroimán 6 electromagnet electrical connections
11 primer eje de articulación, de la primera barra 11 first axis of articulation, of the first bar
12 segundo eje de articulación, de la segunda barra, 12 second axis of articulation, of the second bar,
13, 14 ejes de articulación de la tercera barra con las barras 25 segunda y primera respectivamente 13, 14 axes of articulation of the third bar with bars 25 second and first respectively
Descripción de los modos de realización preferentes Description of preferred embodiments
Se describe un dispositivo generador de movimiento por accionamiento magnético alternativo, que está formado por un cuadrilátero articulado, 30 que está formado por: An alternative magnetic drive motion generating device is described, which is formed by an articulated quadrilateral, which is formed by:
una primera barra (1) portadora, de forma solidaria, de un imán permanente (4) o de un electroimán, y que es susceptible de giro en vaivén en forma de arco respecto a un eje (11) al que está unida en uno de sus extremos, permitiendo un giro libre no restringido; 5 a first bar (1) bearing, in a solidary manner, a permanent magnet (4) or an electromagnet, and which is capable of rotating in an arc-like manner with respect to an axis (11) to which it is attached in one from its ends, allowing an unrestricted free spin; 5
Una segunda barra (2) que realiza un giro circular completo y continuo, y está solidariamente unida a un eje (12), del que se obtiene la energía mecánica correspondiente para el fin que se desee; A second bar (2) that performs a complete and continuous circular rotation, and is jointly attached to an axis (12), from which the corresponding mechanical energy is obtained for the desired purpose;
Una tercera barra (3) que está articulada mediante un eje (13) a la 10 segunda barra (2) y mediante un eje (14) a la primera barra (1); y A third bar (3) that is articulated by an axis (13) to the second bar (2) and by an axis (14) to the first bar (1); Y
Un electroimán (5) o un imán permanente dispuesto en una posición fija respecto al sistema, que se enfrenta al imán permanente (4) o al electroimán dispuesto en la barra (1), y que en función de las polaridades respectivas produce una fuerza de 15 atracción o de repulsión; An electromagnet (5) or a permanent magnet arranged in a fixed position with respect to the system, which faces the permanent magnet (4) or the electromagnet arranged in the bar (1), and which, depending on the respective polarities, produces a force of 15 attraction or repulsion;
Una conexión al electroimán (5) fijo, o al electroimán dispuesto en la barra (1) móvil; en general se preferirá que el electroimán (5) esté en posición fija, y el imán permanente (4) quede fijado a la barra (1), y así evitar movilidad de la conexión eléctrica; no 20 obstante, el funcionamiento será idéntico en uno y otro caso; A connection to the fixed electromagnet (5), or to the electromagnet arranged in the mobile bar (1); in general it will be preferred that the electromagnet (5) is in a fixed position, and the permanent magnet (4) is fixed to the bar (1), and thus avoid mobility of the electrical connection; However, the operation will be identical in both cases;
Una leva o dispositivo de cambio de la polaridad en el electroimán en posiciones determinadas, generalmente las posiciones extremas de giro de la barra (1); para más conjuntos de barras habrá más levas o dispositivos de cambio de polaridad; 25 A cam or device for changing the polarity in the electromagnet in certain positions, generally the extreme turning positions of the bar (1); for more sets of bars there will be more cams or polarity change devices; 25
Según posible realización, un cuerpo de inercia vinculado al segundo eje (12); According to a possible embodiment, a body of inertia linked to the second axis (12);
De manera preferente, un conjunto de cuadriláteros articulados, como el descrito, con el segundo eje (12) común, y generalmente también con el primer eje (11) también alineado, y desfasados 30 angularmente un ángulo adecuado, según el número de conjuntos. Preferably, a set of articulated quadrilaterals, as described, with the second common axis (12), and generally also with the first axis (11) also aligned, and angularly offset by an appropriate angle, according to the number of assemblies .
En posición de reposo, la bobina del electroimán (5) está desconectada, y no existen fuerzas de atracción ni de repulsión. Al conectar el electroimán se produce una fuerza de atracción o de repulsión, en función de la posición de la segunda barra (2), lo que fuerza al imán permanente (4) a aproximarse o alejarse del electroimán (5), y con ello a 5 la primera barra (1). Ello produce un correspondiente movimiento de la tercera barra (3) que a su vez la transmite a la segunda barra (2), que gira sobre el eje (12). Alcanzada una de las posiciones extremas (equivalentes al punto muerto superior o punto muerto inferior en un motor de combustión alternativo) la leva o dispositivo de cambio de 10 polaridad comanda la inversión de la polaridad del electroimán, que pasa de una repulsión a producir una atracción entre el imán permanente y el electroimán, y viceversa. Debido a la inercia del giro del segundo eje (12), el movimiento de rotación se produce de modo continuo. In the rest position, the electromagnet coil (5) is disconnected, and there are no forces of attraction or repulsion. When the electromagnet is connected, an attraction or repulsion force is produced, depending on the position of the second bar (2), which forces the permanent magnet (4) to approach or move away from the electromagnet (5), and thus to 5 the first bar (1). This produces a corresponding movement of the third bar (3) which in turn transmits it to the second bar (2), which rotates on the axis (12). Once one of the extreme positions (equivalent to the upper dead center or lower dead center in an alternative combustion engine) has been reached, the cam or polarity change device commands the reversal of the electromagnet's polarity, which passes from a repulsion to produce an attraction between the permanent magnet and the electromagnet, and vice versa. Due to the inertia of the rotation of the second axis (12), the rotation movement occurs continuously.
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Como se ha apuntado anteriormente, es posible que en lugar de un electroimán (5) y un imán permanente haya dos parejas en posiciones invertidas u opuestas, lo que favorecerá el movimiento, especialmente en las posiciones alejadas entre el electroimán (5) y el imán permanente (4), toda vez que desde una posición intermedia se producirá una 20 aproximación a la otra pareja; toda vez que cuando una de las parejas se produzca una atracción y en la otra una repulsión, y la polaridad de los electroimanes cambiará alcanzadas las posiciones extremas, se producirá una tendencia al movimiento de modo continuo; aun cuando está previsto que el imán permanente se sitúe en el elemento móvil y el 25 electroimán en el elemento fijo, puede también ser al revés, o combinar tanto en el elemento móvil como en el elemento fijo un imán permanente y un electroimán. As noted above, it is possible that instead of an electromagnet (5) and a permanent magnet there are two pairs in inverted or opposite positions, which will favor movement, especially in the remote positions between the electromagnet (5) and the magnet permanent (4), since from an intermediate position there will be an approximation to the other couple; since when one of the couples produces an attraction and in the other a repulsion, and the polarity of the electromagnets will change after reaching the extreme positions, a tendency to movement will occur continuously; even if it is provided that the permanent magnet be placed on the mobile element and the electromagnet on the fixed element, it can also be the other way around, or combine both a permanent magnet and an electromagnet in both the mobile element and the fixed element.
Según realización preferente, el dispositivo de la invención está provisto 30 de un conjunto de unidades como la descrita sobre un único eje de giro o sobre respectivos ejes de giro sincronizados, de modo que pueda According to a preferred embodiment, the device of the invention is provided with a set of units as described on a single axis of rotation or on respective synchronized axes of rotation, so that it can
aprovecharse de una manera óptima la fuerza magnética. Cada unidad estará normalmente desfasada angularmente con respecto a las otras vinculadas al mismo eje o al eje sincronizado. De manera preferente el desfase es regular, y ocupa la totalidad de la circunferencia. take advantage of the magnetic force in an optimal way. Each unit will normally be angularly offset with respect to the others linked to the same axis or to the synchronized axis. Preferably the offset is regular, and occupies the entire circumference.
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FD1K | Utility model lapsed |
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