ES2431924B1 - Motor magnetico de alto rendimiento - Google Patents

Abstract

Motor magnético de alto rendimiento.#El motor de la invención está constituido a partir de un bloque principal (1), y un cárter (2), bloque en cuyo seno juega un rotor (3), en el que se establecen equiángulamente distribuidos una serie de grupos magnéticos (5) de material magnetizable. Radialmente a dicho rotor se establecen equiángulamente distribuidos una serie de pistones (6), en los que participa una cabeza (7) con su correspondiente núcleo magnético (5’), que es desplazable en sentido radial al rotor (3) mediante guías superiores (8), estando cada cabeza asociada articuladamente a un balancín (9) con su correspondiente eje de basculación (10), mientras que el otro extremo de dicho balancín (9) se relaciona con un puente (11), cuyo desplazamiento está limitado a un desplazamiento radial a través de guías inferiores (12).Los distintos puentes se relacionan con una biela en estrella (15) que se relaciona articuladamente con un cigüeñal (17), a través de una leva excéntrica (18), con la particularidad de que el movimiento del cigüeñal (17) está sincronizado con el del eje rotor (4) a través de una transmisión.

Description

DESCRIPCIÓN

Motor magnético de alto rendimiento

OBJETO DE LA INVENCIÓN 5

La presente invención se refiere a un motor magnético de alto rendimiento, que constituye una alternativa real a los motores térmicos.

El motor de la invención es aplicable en distintos ámbitos, entre los que cabe destacar sistemas de 10 propulsión de diversos tipos, hasta plantas industriales de generación eléctrica.

El objeto de la invención es proporcionar un motor limpio, ecológico, con una estructuración sencilla, que lo hace sumamente interesante a la hora de sustituir la tecnología anteriormente descrita.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 15

En el ámbito de aplicación práctica de la invención, son conocidos numerosos motores magnéticos, en los que participa un rotor y un estator, en los que el rotor se mueve debido a la repulsión magnética existente entre los polos magnéticos del rotor y del estator.

20

Sin embargo, este tipo de motores se basan en la inclusión de electroimanes, de manera que, éstos electroimanes para funcionar necesitan ser alimentado eléctricamente, con el consecuente consumo energético que ello supone.

Si bien se ha experimentado en la creación de motores en los que los electroimanes sean sustituidos por 25 metales magnetizados, éste tipo de motores no han resultado efectivos, debido a problemas de aislamiento magnético, así como el hecho de que para que sean realmente efectivos es necesario poder controlar la velocidad de giro del motor, la cual se controlaba en el caso de los electroimanes mediante el control de la corriente de alimentación de éstos, y que obviamente no es extrapolable al caso que nos ocupa.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN 30

El motor que se preconiza resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, merced a una novedosa estructuración sumamente efectiva.

Para ello, el motor de la invención está constituido a partir de un bloque principal y un cárter, en el que se 35 establece el sistema de lubricación del dispositivo, el cual si bien no trabaja a elevadas temperaturas, necesita de lubricación debido a los múltiples elementos móviles que participan en el mismo.

De forma más concreta, en el seno del comentado bloque se establece un rotor, dotado de una pluralidad de imanes equiangularmente distribuidos, mientras que circunferencialmente distribuidos y en oposición a dicho rotor 40 se establecen una serie de pistones, en los que participan igualmente imanes a base de metales magnetizados.

Las cabezas de los pistones son susceptibles de describir una trayectoria radial al rotor, mediante el concurso de respectivas guías, de manera que en cada pistón participa una cabeza, un balancín y un puente, balancín que relaciona el desplazamiento del puente con el de la cabeza. 45

Por su parte los puentes, mediante el concurso de respectivas guías, están limitados a un desplazamiento radial, similar al de la cabeza del pistón, relacionándose todos ellos con una única biela en estrella, con tantos brazos como puentes, y consecuentemente como pistones, biela que se relaciona articuladamente con un cigüeñal a través de una excéntrica. 50

El citado cigüeñal se relaciona con el eje del rotor a través de una transmisión, concretamente a través de un eje secundario, y una serie de engranajes y piñones solidarios al los distintos ejes, mediante los cuales se sincroniza el giro del eje del rotor con el desplazamiento axial de los cabezales de cada pistón con respecto al rotor.

55

En cuanto a los grupos magnéticos incluidos en el rotor y en las cabezas de los pistones, se ha previsto que los mismos queden embutidos en un cubilete de acero, abierto por una de sus caras.

La transmisión de sincronización del desplazamiento axial de las cabezas de los pistones con respecto al rotor deberá ser tal que, cuando uno de éstos alcance el punto de máxima aproximación al rotor, quede enfrentado a uno de los grupos magnéticos del rotor, con la especial particularidad de que uno de éstos imanes, preferentemente el situado en la cabeza del pistón deberá estar ligeramente inclinado con respecto al plano tangencial, en orden a generar una fuerza de desplazamiento lateral para dicho rotor provocada por la repulsión magnética entre imanes. 5

Para controlar la velocidad de giro del motor, se ha previsto que la misma se consiga mediante la regulación de la distancia máxima de aproximación de cada cabeza de pistón al rotor.

Esto se consigue a través de los balancines que relacionan la cabeza con el puente del pistón. 10

Para ello, el eje del balancín juega en el seno de una ranura alargada, al igual que en el caso de su extremidad inferior en cuya ranura se establece el eje asociado al puente.

De forma más concreta, el eje central del balancín está asociado a un brazo asociado a su vez a la zona 15 media de una palanca, que bascula en uno de sus extremos con respecto a un punto fijo del chasis del bloque, mientras que su extremidad opuesta está asociada a un tirante que se relaciona con un anillo establecido sobre la parte superior del bloque del motor.

Así pues, a partir de este anillo, es decir, mediante el desplazamiento vertical del mismo, se consigue 20 regular de forma sincronizada, el desplazamiento máximo para todas las cabezas de pistón, desde un punto en el que la influencia magnética entre los grupos magnéticos del rotor y de los pistones es nula, hasta un punto en que dicha influencia es máxima, en la que se conseguiría la máxima velocidad de rotación para el motor.

Tal y como se ha comentado con anterioridad, el motor estará asistido por un sistema de lubricación para 25 el mismo, mediante baño de aceite refrigerado por aire, con su correspondiente filtro y radiador, situándose la bomba de aceite en la base inferior o carter del motor, bomba que será accionada a través de la correspondiente transmisión asociada al eje del rotor.

En caso de que el dispositivo esté previsto para su aplicación en la automoción, el eje del rotor podrá 30 estar asociado igualmente, mediante la correspondiente transmisión, a un alternador, a través del que alimentar eléctricamente el vehículo.

Cabe destacar el hecho de que, al igual que ocurre en el mundo de los motores de combustión, el motor descrito podrá tener un carácter modular, es decir, constituirse motores mas complejos a partir de la estructuración 35 básica descrita, en el que se establezcan dos o mas rotores con sus correspondientes pistones asociados a un mismo eje o incluso a ejes distintos, sin que ello afecte a la esencialidad de la invención.

Tal y como se ha comentado anteriormente, el motor de la invención no es solo aplicable en la industria de la automoción, sino que es igualmente aplicable como elemento de accionamiento de generadores de energía, ya 40 sean portátiles o de grandes dimensiones en plantas generadoras de energía, pudiéndose igualmente aplicar en el ámbito de la aviación ligera.

Por último, cabe destacar el hecho de que cada uno de los grupos magnéticos deberá ser magnetizado periódicamente, utilizando para ello un magnetizador de pulsos industrial, si bien se ha podido comprobarse que la 45 autonomía del motor es sumamente elevada, dado que la tendencia a desalinear los campos magnéticos de los materiales ferromagnéticos utilizados en los grupos magnéticos es mucho menor, a la necesaria para alinear dichos campos magnéticos, lo que se traduce en un rendimiento sumamente elevado para el motor.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS 50

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: 55

La figura 1.- Muestra una vista de perfil de un motor magnético de alto rendimiento realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención.

La figura 2.- Muestra una vista en perspectiva del motor de la figura anterior, parcialmente seccionado, para permitir observar su estructuración interna.

La figura 3.- Muestra una vista en perspectiva del rotor que participa en el motor de las figuras anteriores, y en la que, por motivos de simplicidad y claridad, se ha representado únicamente uno de los pistones que participan 5 en el motor.

La figura 4.- Muestra una vista en explosión del conjunto de la biela en estrellada que acciona al conjunto de pistones y el correspondiente cigüeñal de accionamiento de la misma.

10

La figura 5.- Muestra una vista en perfil del mecanismo de regulación de la velocidad de giro del motor, en situación de mínimas velocidad para el motor.

La figura 6.- Muestra, una vista similar a la de la figura 5, pero correspondiente al punto de máxima aceleración para el motor. 15

La figura 7.- Muestra una vista en planta del conjunto total de los pistones situados radialmente al rotor, correspondiente a la situación mostrada en la figura 5.

La figura 8.- Muestra una vista en planta del conjunto total de los pistones situados radialmente al rotor, 20 correspondiente a la situación mostrada en la figura 6.

La figura 9.- Muestra una vista en perspectiva del conjunto del motor en la situación de máxima velocidad de giro para el mismo.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN 25

Como se puede ver en las figuras referidas, el motor magnético de la invención está constituido a partir de un bloque principal (1), y un carter (2), bloque que quedará cubierto por una pareja de semi-carcasas, no representadas en las figuras, bloque o chasis en cuyo seno juega un rotor (3), con su correspondiente eje rotor (4).

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De forma más concreta, el rotor (3) presenta una configuración tendente al cilindro, en el que se establecen equiangularmente cinco grupos magnéticos (5), de material magnetizable, de manera que radialmente a dicho rotor se establecen equiangularmente distribuidos seis pistones (6), en los que participa una cabeza (7) con su correspondiente núcleo magnético (5’), que es desplazable en sentido radial al rotor (3) a lo largo de una pareja de guías superiores (8), estando cada cabeza asociada articuladamente a un balancín (9) con su correspondiente eje de 35 basculación (10), mientras que el otro extremo de dicho balancín (9) se relaciona con un puente (11), cuyo desplazamiento está limitado a un desplazamiento radial a través de una pareja de guías inferiores (12), jugando el eje (13) que relaciona el puente (11) con el balancín (9) en una ranura (14) practicada en el extremo inferior del balancín (9).

40

Por su parte, y tal y como se puede observar en la figura 3, los distintos puentes se relacionan con una biela en estrella (15), dotada de seis brazos, a través de respectivos pasadores (16), biela en estrella (15) que, como se puede observar en la figura 4, se relaciona con un cigüeñal (17), a través de una leva excéntrica (18), concretamente a través de un eje (19) perpendicular a dicha leva.

45

El movimiento de dicho cigüeñal (17) se sincroniza con en del eje rotor (4) a través de un eje secundario (20), a través de respectivos juegos de piñones y coronas (21-22-23-24-25), de manera que, por cada giro del rotor el cigüeñal (17) da cinco vueltas, por lo que la biela describe cinco círculos completos traccionando y presionando sobre los distintos puentes (11), y provocando el desplazamiento radial sincronizado de las cabezas (7),

50

Tal y como se ha comentado anteriormente, cada núcleo magnético (5-5’) se encuentra semiembutido en un cubilete de acero, lo que estabiliza el sentido y dirección del flujo magnético, quedando el campo magnético relegado al núcleo del motor, de manera que el lóbulo magnético se focaliza en la cara abierta del imán, aumentando en intensidad y disminuyendo de tamaño, lo que permite incrementar el par motor y ser precisa una carrera más corta para los pistones, lo que facilita el aumento de revoluciones por minuto y la potencia final. 55

La transmisión de sincronización del desplazamiento axial de las cabezas (7) de los pistones con respecto al rotor (3) deberá ser tal que, cuando uno de éstos alcance el punto de máxima aproximación al rotor, quede

enfrentado a uno de los grupos magnéticos (5) del rotor, con la especial particularidad de que uno de éstos imanes, preferentemente el situado en la cabeza del pistón deberá estar ligeramente inclinado con respecto al plano tangencial entre ambos, en orden a generar una fuerza de desplazamiento lateral para dicho rotor provocada por la repulsión magnética entre imanes, evitando así puntos de equilibrio.

5

En cuanto al control de la velocidad de giro del motor, se ha previsto que la misma se consiga mediante la regulación de la distancia máxima de aproximación de cada cabeza (7) de pistón al rotor (3).

De forma más concreta, el eje (10) del balancín juega en el seno de una ranura alargada (26), mientras que el eje (11) del puente (9) lo hace en el seno de una ranura (14). 10

Dicho eje (10) del balancín, está asociado a un brazo (27) que articula sobre la zona media de una palanca (28), uno de cuyos extremos, concretamente el inferior (29) articula con respecto a un punto fijo del chasis, mientras que el extremo superior (30) se fija a un tirante (31), fijado a un anillo (32), que relaciona de forma sincronizada todos los pistones, desplazable a lo largo de guías verticales (33), pudiendo adoptar la posición de 15 máxima velocidad, la mostrada en las figuras 6,8 y 9 o de mínima velocidad, como la mostrada en las figuras 1, 2, 5 y 7.

Consecuentemente, el desplazamiento vertical del anillo (32) trae consigo una regulación del desplazamiento máximo para todas las cabezas de pistón, desde un punto en el que la influencia magnética entre los 20 grupos magnéticos del rotor y de los pistones es nula, hasta un punto en que dicha influencia es máxima, en la que se conseguiría la máxima velocidad de rotación para el motor.

Tal y como se puede observar en las figuras 1 y 2, el eje rotor (4) estará asociado a una corona (34), que engrana en un piñón (35), de un eje terciario (36) que a partir de una pareja de engranajes cónicos (37-37’) transmiten 25 el movimiento a un eje de salida (38).

Como también es convencional, el eje cigüeñal (17), a través de la correspondiente transmisión (39), será capaz de accionar una bomba (40) de aceite, que participa en el sistema de lubricación mediante baño de aceite refrigerado por aire, con su correspondiente filtro y radiador. 30

Claims (1)

1. 
   
   

   REIVINDICACIONES

   1ª.- Motor magnético de alto rendimiento, caracterizado porque está constituido a partir de un bloque principal (1), y un carter (2), bloque en cuyo seno juega un rotor (3), en el que se establecen equiangularmente distribuidos una serie de grupos magnéticos (5), de material magnetizable, de manera que radialmente a dicho rotor se 5 establecen equiangularmente distribuidos una serie de pistones (6), en los que participa una cabeza (7) con su correspondiente núcleo magnético (5’), que es desplazable en sentido radial al rotor (3) mediante guías superiores (8), estando cada cabeza asociada articuladamente a un balancín (9) con su correspondiente eje de basculación (10), mientras que el otro extremo de dicho balancín (9) se relaciona con un puente (11), cuyo desplazamiento está limitado a un desplazamiento radial a través de guías inferiores (12), habiéndose previsto que los distintos puentes se 10 relacionan con una biela en estrella (15) que se relaciona articuladamente con un cigüeñal (17), a través de una leva excéntrica (18), con la particularidad de que el movimiento del cigüeñal (17) está sincronizado con en del eje rotor (4) a través de una transmisión.

   2ª.- Motor magnético de alto rendimiento, según reivindicación 1ª, caracterizado porque en el mismo 15 participan seis pistones, con sus correspondientes núcleos magnéticos, mientras que en el rotor participan cinco núcleos magnéticos, habiéndose previsto que cada núcleo magnético, tanto los del rotor como los de los pistones se encuentren semiembutidos en un cubilete de acero.

   3ª.- Motor magnético de alto rendimiento, según reivindicación 1ª, caracterizado porque la transmisión se 20 dispone de manera que cuando una de las cabezas (7) de los pistones alcance el punto de máxima aproximación al rotor, ésta quede enfrentada a uno de los grupos magnéticos (5) del rotor, con la especial particularidad de que uno de éstos imanes, preferentemente el situado en la cabeza del pistón deberá estar ligeramente inclinado con respecto al plano tangencial entre ambos.

   25

   4ª.- Motor magnético de alto rendimiento, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el eje (10) del balancín (9) juega en el seno de una ranura alargada (26), mientras que el eje (11) del puente (9) lo hace en el seno de una ranura (14), habiéndose previsto que dicho eje (10) del balancín, esté asociado a un brazo (27) que articula sobre la zona media de una palanca (28), cuyo extremo inferior (29) articula con respecto a un punto fijo del chasis, mientras que el extremo superior (30) se fija a un tirante (31), fijado a un anillo (32), que relaciona de forma sincronizada todos 30 los pistones, anillo desplazable a lo largo de guías verticales (33).

   5ª.- Motor magnético de alto rendimiento, según reivindicación 1ª, caracterizado porque la transmisión que relaciona el eje rotor (4) con el cigüeñal (17) es una transmisión con una relación de multiplicación de cinco a uno.

   35

   6ª.- Motor magnético de alto rendimiento, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el eje rotor (4) estará asociado a una corona (34), que engrana en un piñón (35), de un eje terciario (36) que a partir de una pareja de engranajes cónicos (37-37’) transmiten el movimiento a un eje de salida (38).

   7ª.- Motor magnético de alto rendimiento, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el eje cigüeñal 40 (17), acciona una bomba (40) de aceite, a través de la correspondiente transmisión (39), bomba que participa en un sistema de lubricación mediante baño de aceite refrigerado por aire, con su correspondiente filtro y radiador.

   8ª.- Motor magnético de alto rendimiento, según reivindicación 1ª, caracterizado porque cuando el motor está previsto para su aplicación en la automoción, el eje del rotor podrá está asociado, mediante la correspondiente 45 transmisión, a un alternador.

   9ª.- Motor magnético de alto rendimiento, según reivindicación 1ª, caracterizado porque presenta un carácter modular, mediante el que es posible constituir motores mas complejos, en el que se establecen dos o mas rotores con sus correspondientes pistones asociados a un mismo eje o incluso a ejes distintos. 50