ES2550334T3 - Generador de inducción - Google Patents

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ES2550334T3 ES12728267.1T ES12728267T ES2550334T3 ES 2550334 T3 ES2550334 T3 ES 2550334T3 ES 12728267 T ES12728267 T ES 12728267T ES 2550334 T3 ES2550334 T3 ES 2550334T3
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Abstract

Generador de inducción (1) para un conmutador de radio que comprende un elemento magnético (20) con dos tramos de contacto de polo magnético (25, 27) o con un tercer tramo de contacto de polo magnético (25, 27) rodeado por dos tramos de contacto de polo magnético (25, 27), formando un tramo de contacto de polo magnético un tramo de contacto de polo norte (27) y un tramo de contacto de polo sur (25) adyacente al mismo, y un núcleo de bobina (11) que tiene tramos de contacto de polo (15) que se pueden poner en contacto con los tramos de contacto de polo magnético (25, 27), siendo el número de los tramos de contacto de polo (15) diferente al número de los tramos de contacto de polo magnético (25, 27), estando el elemento magnético (20) y el núcleo de bobina (11) dispuestos de modo que se pueden mover uno con respecto al otro de modo que se puede generar una inversión de dirección del flujo magnético en el núcleo de bobina (11) en caso de un cambio entre una primera posición de reposo (Y1) que define una dirección de movimiento (X; Y) para el movimiento relativo y una segunda posición de reposo (Y3), estando en cada una de las posiciones de reposo (Y1, Y3) un tramo de contacto de polo norte (27) y un tramo de contacto de polo sur (25) en contacto con tramos de contacto de polo (15) asignados en cada caso de modo que en la primera posición de reposo (Y1) en el núcleo de bobina (11) se puede generar un flujo magnético con una primera dirección que está opuesto a una segunda dirección de un flujo magnético que se puede generar en el núcleo de bobina (11) en la segunda posición de reposo (Y2), caracterizado por que el núcleo de bobina (11) tiene dos o tres tramos de contacto de polo (15); y por que el generador de inducción (1) tiene un tramo de contacto deslizante (31) magnetizable que se extiende de manera paralela a la dirección de movimiento (X; Y) para el guiado deslizante del movimiento relativo entre el núcleo de bobina (11) y el elemento magnético (20) manteniendo un contacto magnético existente entre el núcleo de bobina (11) y el elemento magnético (20).

Description

E12728267
16-10-2015
DESCRIPCIÓN
Generador de inducción
5 La presente invención se refiere a un generador de inducción para un conmutador de radio de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, en particular para un conmutador de acción rápida en miniatura.
En el estado de la técnica se han propuesto numerosos generadores de inducción que se pueden emplear, tal como en el presente caso, para su uso en un conmutador de radio de energía autónoma.
El documento DE 103 15 765 A1 muestra un convertidor de energía electromagnético en el que se puede mover un elemento rodeado por una bobina con respecto a un imán permanente, estando el flujo magnético en unas posiciones de reposo primera y segunda en cada caso cerrado por el elemento móvil. El convertidor de energía está configurado de modo que, como consecuencia de un movimiento de vuelco guiado alrededor de un eje del elemento
15 móvil, el flujo magnético en la bobina se invierte.
El documento DE 198 52 470 A1 muestra un sistema de generación de energía en el que imanes permanentes dispuestos en un carril de soporte, alineados con una polaridad alternante, se mueven en un circuito oscilante de modo que pasan por una disposición de bobina de inducción, estando previsto un entrehierro entre el imán permanente y la disposición de bobina de inducción.
El documento US 2011 013 3975 A1 da a conocer un generador de inducción con un tramo de contacto deslizante mecánico que no se puede magnetizar.
25 Para configurar un conmutador de radio de manera miniaturizable, tal como en el presente caso, se tiene que generar regularmente una energía eléctrica elevada a partir del proceso de accionamiento mecánico del conmutador a pesar de un tamaño constructivo pequeño del sistema de inducción. Para ello, el proceso de conmutación se tiene que realizar de la manera lo más rápida posible (de manera repentina), tal como es conocido. Por consiguiente, el elemento móvil se tiene que acelerar rápidamente y se tiene que frenar de forma correspondientemente intensa. A este respecto se puede producir un impacto mecánico que puede conducir a efectos de inducción mutua y, con ello, a pérdidas de energía y a problemas de resistencia en el conmutador de radio. Además, debido al proceso de conmutación se genera ruidos acústicos que no son deseados según la aplicación del conmutador de radio. Además es necesario un esfuerzo de accionamiento correspondientemente grande para conseguir un proceso de conmutación mediante una desconexión entre el elemento magnético y el núcleo de bobina en caso de un cambio
35 entre las posiciones de reposo que generan una tensión de inducción. Por consiguiente, las soluciones conocidas son mejorables.
Con el generador de inducción propuesto de acuerdo con la reivindicación 1 se deben superar los problemas anteriormente descritos. El generador de inducción comprende un elemento magnético y un núcleo de bobina. Por un elemento magnético se entiende un componente que al menos comprende un imán permanente con tramos que se pueden poner en contacto en el polo norte y en el polo sur que pueden ser puntos, líneas o superficies. Estos tramos se denominan a continuación tramo de contacto de polo norte o tramo de contacto de polo sur. Mediante estos tramos se puede generar un flujo magnético mediante un contacto magnético con los mismos. Para ello está previsto el núcleo de bobina que está configurado a partir de un material magnetizable tal como hierro o similares. El
45 núcleo de bobina comprende al menos dos tramos de contacto de polo que están dispuestos de manera contactable con el tramo de contacto de polo norte y con el tramo de contacto de polo sur. Preferiblemente, el núcleo de bobina está configurado en forma de U. En el sentido de la presente invención se tienen que entender por una forma en U configuraciones cualesquiera que al menos tienen dos tramos de contacto de polo dirigidos en la misma dirección. Así, en una forma en U entran preferiblemente también formas de realización en forma de C y en forma de V. Más preferiblemente, el núcleo de bobina comprende al menos tres tramos de contacto de polo dirigidos fundamentalmente en una misma dirección. A este respecto, más preferiblemente, el núcleo de bobina puede estar configurado, por ejemplo, en forma de E o en forma de W.
Mediante un contacto simultaneo de un tramo de contacto de polo con el tramo de contacto de polo norte y del otro
55 tramo de contacto de polo con el tramo de contacto de polo sur se genera un flujo magnético que discurre entre el polo norte y el polo sur del elemento magnético mediante el núcleo de bobina. Para poder generar una tensión de inducción es necesaria una inversión de la dirección del flujo magnético. Por tanto, el núcleo de bobina y el elemento magnético están dispuestos de manera que se pueden mover uno con respecto al otro. Dicho de otro modo, el núcleo de bobina o el elemento magnético puede estar previsto de manera móvil. De forma alternativa, tanto el núcleo de bobina como el elemento magnético pueden estar dispuestos de manera móvil. La disposición se realiza preferiblemente en un soporte que puede ser una carcasa, por ejemplo, de un conmutador de radio para el que está previsto preferiblemente el generador de inducción. De manera correspondiente, el núcleo de bobina y el elemento magnético pueden tener dispositivos que posibilitan una interacción con el soporte de modo que se pueden mover el núcleo de bobina o el elemento magnético u opcionalmente uno de estos componentes o ambos componentes al
65 mismo tiempo, por lo que se puede generar el movimiento relativo entre los mismos. El núcleo de bobina y el elemento magnético están dispuestos en cada caso de modo que se pueden mover uno con respecto al otro al
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menos entre una primera posición de reposo y una segunda posición de reposo. El movimiento del núcleo de bobina y/o del elemento magnético se realiza preferiblemente mediante un elemento de accionamiento que se puede acoplar con el núcleo de bobina o con el elemento magnético, que al menos se puede accionar de forma manual o controlada por máquina y que transmite la fuerza de accionamiento ejercida en el accionamiento al núcleo de bobina
5 o al elemento magnético para forzar el movimiento relativo. El cambio repentino de una posición de reposo a otra se puede realizar preferiblemente en función de la velocidad de accionamiento. Más preferiblemente, la velocidad de accionamiento corresponde a la velocidad de cambio con la que se realiza el cambio de una posición de reposo a otra. Esto se puede conseguir, por ejemplo, mediante una capacidad de acoplamiento directo del núcleo de bobina o del elemento magnético con el elemento de accionamiento.
En la respectiva posición de reposo se genera un flujo magnético entre el núcleo de bobina y el elemento magnético, discurriendo el flujo magnético generado en una de las direcciones de reposo en una dirección opuesta en comparación con el flujo magnético generado en la otra de las posiciones de reposo. Mediante la inversión de la dirección del flujo magnético que preferiblemente se generó de forma repentina se puede generar habitualmente en
15 el núcleo de bobina una polarización invertida de bobina que, en interacción con una bobina de inducción que preferiblemente rodea el núcleo de bobina, conduce a una tensión de conducción. También pueden estar previstas más de dos posiciones de reposo. Para este caso es preferible una disposición de modo que en caso de un cambio entre dos posiciones de reposo adyacentes se puede conseguir una polarización invertida de bobina para generar una tensión de inducción.
El elemento magnético con su tramo de contacto de polo norte y de polo sur está conformado de manera correspondiente para generar el flujo magnético mediante el núcleo de bobina. Para poder posibilitar un cambio entre las al menos dos posiciones de reposo con una inversión de dirección de flujo magnético correlacionada en un generador de inducción configurado de manera lo más compacta posible, el elemento magnético tiene con respecto
25 a un núcleo de bobina ejemplar dos tramos de contacto de polo, preferiblemente dos tramos de contacto de polo norte que rodean un tramo de contacto de polo sur o dos tramos de contacto de polo sur que rodean un tramo de contacto de polo norte. Los respectivos dos tramos de contacto de polo sur o de polo norte se pueden realizar preferiblemente mediante una zapata polar en forma de U dispuesta en contacto con el polo correspondiente del imán permanente. Los respectivos brazos de la zapata polar rodean el imán permanente, estando el polo libre del imán permanente preferiblemente en contacto con una zapata polar adicional que forma el otro de los dos tramos de contacto de polo sur o de polo norte del elemento magnético. Preferiblemente, los tramos de contacto de polo del núcleo de bobina y del elemento magnético están dispuestos en cada caso de manera paralela a la dirección de movimiento relativo. Más preferiblemente, las superficies de contacto configuradas por los respectivos tramos de contacto de polo y de polo sur o de polo norte están dispuestas en cada caso en un plano común.
35 En una forma de realización preferida alternativa con respecto a un núcleo de bobina en forma de E o en forma de W, el elemento magnético tiene preferiblemente un tramo de contacto de polo norte y un tramo de contacto de polo sur que están dispuestos de modo que éstos se pueden poner en contacto con los al menos tres tramos de contacto de polo del núcleo de bobina en las al menos dos posiciones de reposo para la inversión de la dirección del flujo magnético. Por ejemplo, el elemento magnético puede tener para ello una forma en U, formando preferiblemente los respectivos extremos libres de los brazos de la forma en U el tramo de contacto de polo norte y el tramo de contacto de polo sur. La base de la forma en U se puede configurar más preferiblemente mediante el imán permanente.
El generador de inducción tiene además un tramo de contacto deslizante que se extiende de manera paralela a una
45 dirección de movimiento del núcleo de bobina y/o del elemento magnético, en lo sucesivo, del componente móvil. La dirección de movimiento o la dirección del movimiento relativo se establece previamente mediante la disposición de las posiciones de reposo. Por consiguiente, la dirección de movimiento del componente móvil discurre de manera paralela a una línea de movimiento entre las posiciones de reposo, línea de movimiento a lo largo de la que se puede mover el componente móvil.
El tramo de contacto deslizante está configurado a partir de un material magnetizable. El tramo de contacto deslizante puede estar configurado preferiblemente a partir de varias superficies de contacto deslizante puntuales, una o varias superficies de contacto deslizante a modo de línea y/o superficie. Preferiblemente, la superficie de contacto deslizante recubre al menos un 100 % al menos de una superficie de contacto configurada en cada caso
55 por el tramo de contacto de polo o el tramo de contacto de polo norte o de polo sur asociado que está prevista como superficie de paso asociada al respectivo tramo de contacto para el flujo magnético en la respectiva posición de reposo. Más preferiblemente, la superficie de contacto deslizante recubre la superficie de paso en más de un 100 %. Dicho de otro modo, la superficie de contacto deslizante supera en altura a la superficie de paso al menos en uno de sus lados en la dirección de movimiento relativo y/o de manera transversal a la misma. De este modo se puede mejorar adicionalmente el flujo magnético o la densidad de flujo entre el núcleo de bobina y el elemento magnético en la respectiva posición de reposo.
Con el tramo de contacto deslizante se puede guiar de manera deslizante el movimiento relativo entre el núcleo de bobina y el elemento magnético. Un guiado en el sentido de la presente invención existe cuando el componente
65 móvil se puede mover en la dirección de movimiento a lo largo del tramo de contacto deslizante o de la superficie de contacto deslizante.
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Por un guiado deslizante se debe entender un movimiento del componente móvil que entra en contacto con el tramo de contacto deslizante a lo largo del movimiento relativo o en la dirección de movimiento del componente móvil. Dicho de otro modo, el núcleo de bobina y/o el elemento magnético se pueden guiar de manera deslizante durante un movimiento relativo a lo largo del tramo de contacto deslizante, en particular a lo largo de la superficie de 5 contacto deslizante. El tramo de contacto deslizante es preferiblemente tal que el componente móvil se apoya en la superficie de contacto deslizante del tramo de contacto deslizante durante el movimiento relativo o está conectado magnéticamente con el tramo de contacto deslizante, preferiblemente de forma directa, es decir, sin un entrehierro situado entre los mismos, con excepción de un entrehierro debido a la fabricación o tolerancias. Entrehierros de este tipo debidos a la fabricación o tolerancias entre superficies de contacto que están en contacto entre sí no se pueden evitar completamente y preferiblemente se tienen que entender como inherentes con un guiado deslizante. Mediante el guiado deslizante se garantiza que el elemento magnético con el núcleo de bobina permanece en contacto magnético durante el cambio entre las posiciones de reposo. Con ello se puede reducir la fuerza de accionamiento para realizar el cambio, ya que se puede evitar una desconexión completa del elemento magnético del núcleo de bobina. En cada caso es necesaria al menos una fuerza de accionamiento igual o mayor que la fuerza de atracción 15 para una desconexión dirigida en contra de la fuerza de atracción. Mediante el guiado deslizante, esto es, la puesta en contacto que existe mediante el tramo de contacto deslizante durante el movimiento relativo entre el elemento magnético y el núcleo de bobina, se reduce considerablemente la fuerza de accionamiento necesaria para el cambio entre las posiciones de reposo. Preferiblemente, el tramo de contacto deslizante, en particular la superficie de contacto deslizante, se extiende en ángulo recto con respecto a la dirección activa de la fuerza de atracción que actúa entre el elemento magnético y el núcleo de bobina. Dicho de otro modo, el tramo de contacto deslizante se extiende preferiblemente en ángulo recto con respecto a la superficie de contacto configurada entre el tramo de contacto de polo y el tramo de contacto de polo norte o de polo sur asociado. Con ello, la fuerza de accionamiento necesaria para el cambio entre las posiciones de reposo se puede reducir a un importe de, como máximo, un 30 %, preferiblemente a un importe en un intervalo de un 20 % a un 30% de la fuerza de atracción. De este modo ya no se 25 produce un impacto mecánico habitual por lo demás en el cambio entre las posiciones de reposo en el que el elemento magnético y el núcleo de bobina se desconectan magnéticamente de forma temporal para, a continuación, volver a coincidir, por lo que se establece de nuevo un contacto magnético. Con ello se puede hacer frente a problemas de resistencia y pérdidas de rendimiento energético. Además, con el generador de inducción anteriormente descrito se puede aumentar un grado de libertad de accionamiento, ya que un rendimiento energético que se puede producir por el generador de inducción se puede conseguir opcionalmente en función de la velocidad de accionamiento del elemento de accionamiento acoplable con el componente móvil o independientemente de ello, esto es, con una velocidad de accionamiento previamente definida. Adicionalmente, con el generador de inducción anteriormente descrito se vuelve posible una adaptación mediante una intensificación o una supresión previamente determinada de forma opcional de una háptica para percibir el proceso de conmutación y el ruido acústico generado
35 habitualmente. Además, cuando sea necesario, mediante la estructura modular del generador de inducción se pueden remplazar de manera sencilla componentes individuales como, por ejemplo, el núcleo de bobina, el elemento magnético o un componente que tiene el tramo de contacto deslizante. Además se puede reducir una cadena de tolerancia debida a la disposición de los componentes del generador de inducción.
Los efectos mencionados anteriormente y efectos adicionales se explican en relación con las formas de realización preferidas indicadas con las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con una forma de realización preferida de acuerdo con la reivindicación 2, al menos en la posición intermedia, el tramo de contacto deslizante está en contacto al mismo tiempo con el tramo de contacto de polo norte
45 y el tramo de contacto de polo sur. Dicho de otro modo, el tramo de contacto deslizante tiene una extensión que corresponde a la distancia entre el tramo de contacto de polo norte y el tramo de contacto de polo sur. Con ello se puede mejorar adicionalmente el guiado deslizante del movimiento relativo en el cambio entre las posiciones de reposo, ya que un espacio intermedio formado entre el tramo de contacto de polo norte y el tramo de contacto de polo sur se puede superar con un guiado deslizante manteniendo el contacto magnético.
De acuerdo con una forma de realización preferida adicional con las características de la reivindicación 3, el tramo de contacto deslizante se configura al menos por el tramo de contacto de polo del núcleo de bobina. Con ello no es necesario prever un componente adicional a parte del núcleo de bobina y del elemento magnético para conseguir el guiado deslizante del movimiento relativo. De este modo, la estructura del generador de inducción se puede
55 mantener sencilla. Sin embargo, esta forma de realización requiere que todos los componentes del núcleo de bobina y del elemento magnético se puedan colocar de forma muy exacta entre sí.
De acuerdo con una forma de realización preferida con las características de la reivindicación 4, el tramo de contacto deslizante forma un guiado deslizante para el elemento magnético, ya que el tramo de contacto deslizante se extiende al menos en parte por un espacio intermedio formado entre tramos de contacto de polo adyacentes del núcleo de bobina. Más preferiblemente, el tramo parcial de contacto deslizante tiene en la dirección de movimiento relativo una extensión que corresponde a la distancia entre el tramo de contacto de polo norte y el tramo de contacto de polo sur a partir del tramo de contacto de polo. Con ello, igualmente, se puede superar con un guiado deslizante el espacio intermedio formado entre el tramo de contacto de polo norte y el tramo de contacto de polo sur
65 manteniendo el contacto magnético, por lo que se puede mejorar adicionalmente el guiado deslizante del movimiento relativo, tal como se describió anteriormente.
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Con la forma de realización preferida además de acuerdo con la reivindicación 5, el elemento de contacto deslizante se puede fijar de manera sencilla en el tramo de contacto de polo. El elemento de contacto deslizante puede rodear el tramo de contacto de polo en lados opuestos o, más preferiblemente, por toda la circunferencia. A este respecto, preferiblemente, el elemento de contacto deslizante puede sobresalir en el lado del tramo de contacto de polo que
5 está alejado del espacio intermedio formado entre dos tramos de contacto de polo adyacentes al menos en un importe que corresponde a la dimensión del tramo de contacto de polo norte o del tramo de contacto de polo sur en la dirección de movimiento. Con ello, el elemento magnético se puede guiar de manera fiable con un deslizamiento durante el cambio entre las posiciones de reposo manteniendo el contacto magnético entre el núcleo de bobina y el elemento magnético.
De acuerdo con una forma de realización alternativa preferida con las características del a reivindicación 6, el elemento de contacto deslizante forma un guiado deslizante para el núcleo de bobina, pudiendo mejorarse el guiado deslizante del núcleo de bobina, ya que el espacio intermedio entre el tramo de contacto de polo norte y el tramo de contacto de polo sur del núcleo de bobina se puede superar con un guiado deslizante manteniendo el contacto
15 magnético. Más preferiblemente, el elemento de contacto deslizante comprende una hendidura para rodear el tramo de contacto de polo norte y/o de polo sur. El rodeo se puede realizar preferiblemente en lados opuestos del tramo de contacto de polo norte o del tramo de contacto de polo sur o, más preferiblemente, por toda la circunferencia. De este modo, el elemento de contacto deslizante se puede disponer de manera sencilla en el elemento magnético.
De acuerdo con una forma de realización preferida con las características de la reivindicación 8 se propone una configuración alternativa adicional del elemento de contacto deslizante. El elemento de contacto deslizante está dispuesto preferiblemente entre el núcleo de bobina y el elemento magnético de modo que el núcleo de bobina puede entrar en contacto al menos con los tramos de contacto de polo y el elemento magnético al menos con el tramo de contacto de polo norte y con el tramo de contacto de polo sur puede entrar en contacto con el elemento de 25 contacto deslizante en lados superficiales asignados del elemento de contacto deslizante. Los lados superficiales forman a este respecto una superficie de apoyo para el componente estacionario y una superficie de contacto deslizante para el componente móvil. Dicho de otro modo, el lado superficial forma una superficie de apoyo cuando el núcleo de bobina o el elemento magnético en contacto con este lado superficial reproduce el componente inmóvil, esto es, estacionario, durante el movimiento relativo. En cambio, el lado superficial forma la superficie de contacto deslizante para el componente movido durante el movimiento relativo. Con un elemento de contacto deslizante conformado de este modo se puede conseguir preferiblemente por todo un trayecto de movimiento del movimiento relativo un guiado deslizante del componente móvil manteniendo el contacto magnético. El guiado deslizante se mejora de este modo adicionalmente. El guiado deslizante requiere en general fuerzas de fricción que se tienen que superar durante el movimiento relativo mediante una fuerza de accionamiento correspondientemente aumentada.
35 Sin embargo, las fuerzas de accionamiento tienen menos pérdidas que las pérdidas de rendimiento energético generadas por un impacto. A pesar de las fuerzas de fricción, la fuerza de accionamiento se puede reducir hasta el valor preferido anteriormente descrito. Preferiblemente, para la compensación o reducción de las fuerzas de fricción, la superficie de contacto deslizante se puede tratar superficialmente. Preferiblemente se pueden utilizar diversos modificadores de deslizamiento tales como grasas, aceites, revestimientos o similares para proporcionar una superficie de contacto deslizante mejorada con respecto a pérdidas de fricción. De forma alternativa o adicional, preferiblemente, la superficie de contacto deslizante se puede pulir.
Más preferiblemente, el elemento de contacto deslizante está dispuesto en el elemento magnético que además, preferiblemente, reproduce el componente móvil. De este modo se genera un flujo secundario magnético constante 45 entre el tramo de contacto de polo norte y el tramo de contacto de polo sur mediante el elemento de contacto deslizante. Sin embargo, el valor del flujo secundario es relativamente pequeño y apenas perjudica de forma notable el flujo principal generado entre el núcleo de bobina y el elemento magnético en la posición de reposo. La baja influencia se puede reducir preferiblemente de forma adicional por que el elemento de contacto deslizante está configurado a partir de una chapa fina o una lámina. El elemento de contacto deslizante fabricado a partir de chapa fina tiene preferiblemente un grosor máximo inferior a 3 mm, ya que el grosor y, con ello, la sección transversal del elemento de contacto deslizante influye considerablemente en el flujo secundario magnético. Más preferiblemente se utiliza una lámina magnetizable con un grosor de 0,05 mm a 0,1 mm. Según la aplicación y el tamaño del generador de inducción se pueden utilizar también láminas o chapas finas más gruesas como elemento de contacto deslizante teniendo en cuenta la influencia de la sección transversal. Debido a la pequeña sección transversal correlacionada
55 con el grosor pequeño preferible del elemento de contacto deslizante, el valor del flujo secundario se puede reducir o regular de forma predeterminable óptimamente. Básicamente es válido que el valor del flujo secundario se puede reducir o minimizar a medida que disminuye la sección transversal del elemento de contacto deslizante. Basándose en la pequeña sección transversal, el elemento de contacto deslizante ya está saturado en caso de un flujo secundario magnético débil de modo que, a partir del momento de saturación, el elemento de contacto deslizante deja pasar libremente el flujo magnético en la dirección de flujo principal. Preferiblemente, el valor de saturación se puede optimizar de forma adicional o alternativa mediante una elección de material adecuada del elemento de contacto deslizante. En este contexto, el elemento de contacto deslizante está conformado más preferiblemente a partir de un material que cumple con las características de la reivindicación 11.
65 De acuerdo con una forma de realización preferida con las características de acuerdo con la reivindicación 10 se puede reducir adicionalmente la sección transversal del elemento de contacto deslizante. La al menos una hendidura
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se dispone preferiblemente en una zona del tramo de contacto deslizante formada entre el tramo de contacto de polo norte y el tramo de contacto de polo sur, con lo que se puede optimizar adicionalmente el valor del flujo secundario magnético. Más preferiblemente, la hendidura tiene una extensión paralela a la dirección de movimiento relativo que es menor que una extensión dirigida en la misma dirección del espacio intermedio formado entre el tramo de
5 contacto de polo norte y el tramo de contacto de polo sur. Con ello se puede garantizar un flujo magnético máximo posible (flujo principal) entre el núcleo de bobina y el elemento magnético en la superficie de paso o en su superficie de contacto.
Más preferiblemente se puede compensar el efecto del flujo secundario mediante un imán permanente más potente que, preferiblemente, es hasta un 5 % más potente que un imán permanente que no está sujeto a una influencia parásita debido a un flujo secundario magnético.
De acuerdo con una forma de realización preferida adicional de acuerdo con una de las reivindicaciones 12 a 14 se puede proporcionar un generador de inducción con un rendimiento energético que se puede definir previamente de
15 forma independiente de la fuerza de accionamiento y la velocidad de accionamiento para realizar el movimiento relativo y/o una háptica para el cambio entre las posiciones de reposo. De acuerdo con esta forma de realización, más preferiblemente de acuerdo con una forma de realización de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 y 14 se posibilita un movimiento acelerado de forma repentina del componente móvil en la dirección del movimiento relativo a partir de una posición, en particular a partir de una posición correspondiente a la posición intermedia en la que surte efecto el elemento de salto.
Un generador de inducción definido con la reivindicación 14 como primera forma de realización alternativa se puede realizar, por ejemplo, mediante un extremo de tramo de contacto de polo biselado, teniendo el extremo un grosor que discurre de manera paralela a la dirección del movimiento relativo, que es idéntico o, más preferiblemente, 25 menor que una distancia dirigida en la misma dirección y formada entre el tramo de contacto de polo norte y el tramo de contacto de polo sur. De forma alternativa, el elemento magnético puede estar configurado preferiblemente también de modo que la distancia entre el tramo de contacto de polo norte y el tramo de contacto de polo sur es igual o, más preferiblemente, mayor que el grosor elegido del extremo libre del tramo de contacto de polo. Con ello, preferiblemente, se puede provocar un cambio brusco con una velocidad de cambio previamente definida a la otra posición de reposo a partir de la posición intermedia que conduce a un rendimiento energético definible de forma previamente determinada de la bobina de inducción independientemente de la velocidad de cambio. Preferiblemente, la velocidad de cambio se puede definir de forma previamente determinable mediante un elemento de accionamiento auxiliar, pudiendo el elemento de accionamiento auxiliar disponerse entre el elemento de accionamiento y el componente móvil y acoplarse con éstos de modo que la fuerza de accionamiento que se puede 35 ejercer sobre el elemento de accionamiento se puede transmitir al componente móvil. El elemento de accionamiento auxiliar está configurado de modo que el componente móvil se puede mover con una velocidad de cambio previamente definible para forzar el movimiento relativo tras el accionamiento del elemento de accionamiento independientemente de la velocidad de accionamiento ejercida sobre el elemento de accionamiento. El elemento de accionamiento auxiliar comprende un acumulador de energía para absorber y almacenar una energía de accionamiento transmitida por el elemento de accionamiento al elemento de accionamiento auxiliar y un dispositivo para emitir la energía almacenada como energía cinética al componente móvil abandonando la posición en la que surte efecto el elemento de salto. El elemento de accionamiento auxiliar es preferiblemente un elemento de resorte, más preferiblemente un resorte de hoja o un resorte helicoidal. De acuerdo con este ejemplo de realización preferido, la velocidad de accionamiento con la que se acciona el elemento de accionamiento no influye en el posible 45 rendimiento energético de la bobina de inducción que rodea el núcleo de bobina, ya que el proceso de conmutación
o la velocidad de cambio del componente móvil depende de otra posición de reposo, principalmente de la fuerza magnética del imán permanente y de la constante de resorte del elemento de resorte. Con ello se puede proporcionar un generador de inducción con un rendimiento energético definido que se puede alcanzar de forma repetible. Además, de forma adicional o alternativa se puede proporcionar una háptica que indica el cambio. En la posición en la que surte efecto el elemento de salto se puede notar al menos claramente el cambio debido al movimiento acelerado de forma repentina del componente móvil. En función de la relación definida en conexión con la constante de resorte se puede definir y regular de forma previamente determinada el efecto háptico.
Con la forma de realización alternativa preferida adicional con la reivindicación 14 se pueden conseguir los mismos
55 efectos. La elevación se puede formar preferiblemente mediante una deformación del elemento de contacto deslizante, mediante una colocación con unión de materiales o mediante una unión con arrastre de forma de un elemento de elevación configurado de forma previamente determinada con el elemento de contacto deslizante en una posición deseada del generador de inducción, preferiblemente en una posición correspondiente a la posición intermedia. La elevación puede variar con respecto a su forma de sección transversal y puede estar configurada de manera correspondiente al rendimiento energético a alcanzar de forma previamente determinada. Preferiblemente, la elevación puede comprender una rampa que conduce en la dirección de movimiento para el componente móvil para favorecer la conmutación o el cambio repentino entre las posiciones de reposo, preferiblemente de la posición intermedia a la posición de reposo dispuesta en la dirección del movimiento relativo. A este respecto, el núcleo de bobina permanece en contacto magnético con el elemento magnético por toda la extensión de la elevación, ya que
65 el núcleo de bobina se puede guiar de manera deslizante en contacto con la elevación a lo largo de la elevación y mediante la fuerza de atracción procedente del imán permanente. Preferiblemente, la forma de la elevación puede
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estar adaptada de manera correspondiente para apoyar el guiado deslizante. Para ello, la elevación puede tener preferiblemente un ángulo obtuso. Por ejemplo, el ángulo obtuso puede estar previsto en una transición entre un tramo de superficie de contacto deslizante que se extiende en la dirección del movimiento relativo y un tramo de superficie de contacto deslizante que discurre de manera oblicua al mismo y que conduce a un vértice de la
5 elevación y/o en una transición entre un tramo de superficie de contacto deslizante que conduce alejándose del vértice de la elevación y un tramo de superficie de contacto deslizante que se extiende en la dirección del movimiento relativo. De forma alternativa o adicional, el vértice de la elevación puede estar configurado preferiblemente con un ángulo obtuso sobre el lado opuesto a la superficie de contacto deslizante.
Tal como está descrito en relación con la primera alternativa, se puede conseguir de forma repetible el rendimiento energético constante a generar igualmente para la segunda alternativa al utilizarse preferiblemente un elemento de accionamiento auxiliar tal como se describió anteriormente en conexión con el componente móvil. También se puede regular la háptica mediante la elevación. A este respecto, en este ejemplo de realización se puede proporcionar de manera sencilla un generador de inducción con una háptica adaptada o un rendimiento energético previamente
15 definible mediante una posibilidad de remplazamiento del elemento de contacto deslizante por otro elemento de contacto deslizante que tiene una elevación configurada de otro modo.
De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención se propone un conmutador de radio con un grupo constructivo emisor y una antena de acuerdo con la reivindicación 15. El conmutador de radio es capaz de utilizar la tensión de inducción generada mediante el generador de inducción para una transmisión de una señal de radio mediante el grupo constructivo emisor y la antena. Más preferiblemente, el conmutador de radio tiene un elemento de accionamiento auxiliar acoplado con el componente móvil para forzar el movimiento relativo, tal como se describió anteriormente. Preferiblemente, el elemento de accionamiento auxiliar puede ser un elemento de resorte biestable o monoestable. Por un elemento de resorte biestable se debe entender un elemento de resorte mediante el
25 que se puede mover de forma repetible el componente móvil con un accionamiento a una de las posiciones de reposo y con un accionamiento adicional a la otra de las posiciones de reposo. En cambio, un elemento de resorte monoestable es un elemento de resorte mediante el que se puede mover el componente móvil con un accionamiento a una posición de reposo y, a continuación, se puede retroceder automáticamente a la otra posición de reposo. Preferiblemente, el elemento de reposo monoestable puede ser un único elemento de resorte que forma conjuntamente de forma integral un elemento de resorte que ejerce una fuerza de retroceso dirigida en contra de la fuerza de accionamiento o puede estar compuesto por al menos dos elementos de resorte que en cada caso actúan con elasticidad de resorte en la dirección de una posición de reposo y de forma opuesta entre sí.
Características y ventajas adicionales de la invención que está definida por las reivindicaciones resultan de la
35 siguiente descripción de ejemplos de realización de la invención y mediante las figuras de los dibujos que muestran detalles fundamentales de la invención.
Formas de realización preferidas de la invención se explican a continuación en más detalle mediante los dibujos adjuntos. Muestran:
La figura 1A una vista lateral esquemática de un generador de inducción de acuerdo con una forma de realización preferida en una posición correspondiente a una primera posición de reposo; La figura 1B una vista lateral esquemática del generador de inducción mostrado en la figura 1A en una posición correspondiente a una posición intermedia; 45 La figura 1C una vista lateral esquemática del generador de inducción mostrado en las figuras 1A y 1B en una posición correspondiente a una segunda posición de reposo; La figura 2A una vista lateral esquemática de un generador de inducción de acuerdo con una forma de
realización preferida en la posición correspondiente a una posición intermedia; La figura 2B una representación esquemática del generador de inducción mostrado en la figura 2A; La figura 3 una vista lateral esquemática de un generador de inducción de acuerdo con una forma de
realización preferida en la posición correspondiente a una segunda posición de reposo;
La figura 4 una vista lateral esquemática de un generador de inducción de acuerdo con una forma de realización preferida en la posición correspondiente a una posición intermedia; y La figura 5 una vista lateral en perspectiva de un generador de inducción de acuerdo con una forma de
55 realización preferida en la posición correspondiente a una segunda posición de reposo.
En la siguiente descripción y en los dibujos, números de referencia idénticos se refieren a elementos con una función idéntica o comparable.
Las figuras 1A a 1C muestran una vista lateral de un generador de inducción 1 de acuerdo con una forma de realización preferida de la presente invención, mostrando la figura 1A el generador de inducción 1 en una posición correspondiente a una primera posición de reposo Y1, la figura 1B el generador de inducción 1 en una posición que define una posición intermedia Y2 y la figura 1C el generador de inducción 1 en una posición correspondiente a una segunda posición de reposo Y3. El generador de inducción 1 de esta forma de realización comprende 65 fundamentalmente tres componentes, concretamente un primer componente 10 que genera una tensión de inducción, un segundo componente 20 que genera un flujo magnético, estando el primer componente 10 y el
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segundo componente 20 dispuestos de modo que se pueden mover uno con respecto al otro entre la primera posición de reposo Y1 y la segunda posición de reposo Y3, y un tercer componente 30 que guía de manera deslizante el movimiento relativo entre el primer componente 10 y el segundo componente 20. El movimiento relativo desde la primera posición de reposo Y1 por la posición intermedia Y2 hasta la segunda posición de reposo Y3 se
5 representa con Y en las figuras 1B y 1C, y el movimiento relativo de retroceso desde la segunda posición de reposo Y3 por la posición intermedia Y2 hasta la primera posición de reposo Y1 se representa con X en las figuras 1A y 1B.
El primer componente 10 del generador de inducción 1 comprende dos bobinas de inducción 16 que en cada caso tienen un paso 17, estando los pasos 17 o las bobinas de inducción 16 dispuestos de manera paralela entre sí. Así se pueden utilizar dos bobinas de inducción configuradas del mismo modo para el generador de inducción 1, por lo que se pueden reducir adicionalmente los costes de fabricación. El primer componente 10 tiene además un núcleo de bobina 11 en forma de U a partir de un material magnetizable. Los brazos 12, 13 del núcleo de bobina 11 en forma de U sobresalen en cada caso a través de un paso 17 de modo que los extremos de brazo 15 libres que en cada caso forman un tramo de contacto de polo con sus respectivas superficies frontales 14 que forman una
15 superficie de contacto de polo sobresalen de un extremo frontal de la bobina de inducción 16 correspondiente, estando la superficie de contacto de polo 14 dirigida en una dirección opuesta a una base de la forma de U. Preferiblemente, los brazos 12, 13 están guiados de forma centrada a través del respectivo paso 17 para poder generar en cada bobina de inducción 16 una tensión de inducción similar en una polarización invertida de la bobina.
El segundo componente 20 está dispuesto de manera opuesta al primer componente 10. El segundo componente 20 se conforma por un elemento magnético 20 que está dispuesto de manera opuesta al núcleo de bobina 11 y a las bobinas de inducción 16. El elemento magnético 20 comprende un imán permanente 21 que está rodeado por dos zapatas polares 22, 23. La primera zapata polar 22 está configurada en forma de U y se apoya en un polo sur S del imán permanente 21 de modo que el respectivo extremo de brazo 25 libre que tiene una primera superficie de 25 zapata polar 26 que define una superficie de contacto de polo sur de la primera zapata polar 22 supera en altura la superficie dirigida al núcleo de bobina 11 del polo norte N del imán permanente 21, estando las respectivas superficies de contacto de polo sur 26 de la primera zapata polar 22 dirigidas al núcleo de bobina 11. En el lado de polo norte N del imán permanente 21 está dispuesta una segunda zapata polar 23 correspondiente a la dimensión de la superficie de polo norte del imán permanente 20 dirigida al núcleo de bobina 11. La segunda zapata polar 23 tiene un grosor que discurre en la dirección del núcleo de bobina 11 de modo que una segunda superficie de zapata polar 28 de la segunda zapata polar 23, que está dirigida al núcleo de bobina 11 y define una superficie de contacto de polo norte, está situada en un plano común con las superficies de contacto de polo sur 26. Las zapatas polares primera 22 y segunda 23 están compuestas por un material magnetizable. Las zapatas polares primera 22 y segunda 23 pueden estar fabricadas a partir del mismo material que el núcleo de bobina 11. Además, de forma
35 alternativa, la primera zapata polar 22 se puede apoyar en el polo norte N del imán permanente 20 y la segunda zapata polar 23 se puede apoyar en el polo sur S (figura 2B y figura 4). Es fundamental para esta forma de realización que las primeras superficies de zapata polar 26 y la segunda superficie de zapata polar 28 estén dirigidas a las superficies de contacto de polo 14 del núcleo de bobina 11 y estén dispuestas de forma alternante en una dirección que une los brazos 12, 13, rodeando las primeras superficies de zapata polar 26 en esta dirección la segunda superficie de zapata polar 28. Las primeras superficies de zapata polar 26 forman en esta disposición superficies de zapata polar exteriores, mientras que la segunda superficie de zapata polar 28 reproduce una superficie de zapata polar céntrica.
Las superficies de contacto de polo sur 26 y la superficie de contacto de polo norte 28 están separadas entre sí de
45 modo que una de las superficies de contacto de polo sur 26 en la primera posición de reposo Y1 está dirigida de forma directamente opuesta a una de las superficies de contacto de polo 14, y la superficie de contacto de polo norte 28 en la primera posición de reposo Y1 está dirigida de forma opuesta a otra de las superficies de contacto de polo 14, tal como se muestra especialmente en la figura 1A. En este caso, la superficie de contacto de polo sur 26 superior mostrada en la figura 1A está situada de forma directamente opuesta a la superficie de contacto de polo 14 del tramo de contacto de polo 15 del brazo superior 12, y la superficie de contacto de polo norte 28 está situada de forma directamente opuesta a la superficie de contacto de polo 14 del tramo de contacto de polo 15 del brazo inferior
13. Los tramos de contacto de polo 15 del núcleo de bobina 11 y los tramos de contacto de polo sur 25 de la primera zapata polar 22 tienen en esta forma de realización una dimensión similar al menos en sus superficies 14, 26 directamente opuestas. Además, la distancia entre la respectiva primera zapata polar 22 y la segunda zapata polar
55 23 está elegida de modo que, en la segunda posición de reposo Y3, la otra superficie de contacto de polo sur 26 está dirigida de forma directamente opuesta a la otra de las superficies de contacto de polo 14 y la superficie de contacto de polo norte 28 está dirigida de forma directamente opuesta a una de las superficies de contacto de polo 14, tal como se muestra en la figura 1C. En este caso, la superficie de contacto de polo norte 28 está situada de forma directamente opuesta a la superficie de contacto de polo 14 del tramo de contacto de polo 15 del brazo superior 12, y la superficie de contacto de polo sur 26 inferior está situada de forma directamente opuesta a la superficie de contacto de polo 14 del tramo de contacto de polo 15 del brazo inferior 13.
El tercer componente 30 se forma mediante un elemento de contacto deslizante 30 fabricado a partir de un material magnetizable que está dispuesto entre las superficies de contacto de polo 14 y las superficies de zapata polar 26, 65 28. El elemento de contacto deslizante 30 tiene un grosor en un intervalo preferido de 0,05 mm a 0,1 mm. El elemento de contacto deslizante 30 se extiende en la dirección de disposición de las superficies de zapata polar 26,
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28 por toda la expansión del segundo componente 20. En una dirección que discurre de manera transversal a esta dirección de disposición y que define un ancho del generador de inducción 1, el elemento de contacto deslizante 30 recubre al menos 100 % de la respectiva superficie de contacto de polo 14 y de las respectivas superficies de zapata polar 26, 28.
5 Tal como se representa además en las figuras 1A a 1C, el elemento de contacto deslizante 30 está conformado con una sección transversal en forma de U y está dispuesto en el elemento magnético 20 de modo que los brazos 35 del elemento de contacto deslizante 30 se apoyan en el elemento magnético 20. Preferiblemente, los brazos 35 se apoyan bajo una fuerza de pretensado en el elemento magnético 20 para sujetar el elemento de contacto deslizante 30 no solo mediante la fuerza magnética existente entre el elemento de contacto deslizante 30 y el elemento magnético 20 en una dirección alejada de las superficies de zapata polar 26, 28 sino adicionalmente mediante la fuerza de pretensado ejercida por los brazos 35 sobre el elemento magnético 20 en una dirección que discurre de manera paralela al movimiento relativo en el elemento magnético 20. Además, en una forma de realización preferida no representada, el elemento de contacto deslizante 30 puede tener elementos de fijación adicionales que se
15 pueden apoyar en lados opuestos al menos de una de las zapatas polares 22, 23 para sujetar el elemento de contacto deslizante 30 adicionalmente en una dirección de ancho del generador de inducción 1 en el elemento magnético 20. La longitud de los brazos 35 y, preferiblemente, de los elementos de fijación adicionales, puede estar elegida de modo que se puede generar una fuerza de sujeción o pretensado suficiente para la fijación del elemento de contacto deslizante 30 en el elemento magnético 20. Debido al hecho de que el elemento de contacto deslizante 30 está fabricado a partir de una tira de chapa o una lámina, la fuerza de pretensado se puede alcanzar de manera sencilla mediante una curvatura correspondiente de los brazos 35 o de los elementos de fijación unos hacia otros.
El elemento de contacto deslizante 30 forma en sus lados superficiales dirigidos al núcleo de bobina 11 y al elemento magnético 20 superficies de apoyo o superficies de contacto deslizante 32 para el núcleo de bobina 11 o el
25 elemento magnético 20. La superficie de apoyo o contacto deslizante 32 está conformada de manera plana y en cada caso está en contacto de forma plana con las superficies de contacto de polo 14 del núcleo de bobina 11 y con las superficies de zapata polar 26, 28 de las zapatas polares 22, 23. Dado que, en esta forma de realización, el elemento de contacto deslizante 30 está dispuesto de forma estacionaria en el elemento magnético 20, el lado superficial dirigido al elemento magnético 20 forma una superficie de apoyo para el elemento magnético 20, mientras que el lado superficial del elemento de contacto deslizante 30 dirigido al núcleo de bobina 11 forma la superficie de contacto deslizante 32 para el núcleo de bobina 11. Sin embargo, también son concebibles formas de realización en las que el elemento de contacto deslizante 30 proporciona dos superficies de contacto deslizante 32, una para el elemento magnético 20 y una para el núcleo de bobina 11, pudiendo sujetarse el elemento de contacto deslizante 30, por ejemplo, mediante una carcasa que aloja el generador de inducción 1.
35 Tal como se representa con las figuras 1A a 1C, el primer componente 10 se guía de manera deslizante a lo largo de la superficie de contacto deslizante 32 en caso de un cambio entre la primera posición de reposo Y1 y la segunda posición de reposo Y3. Con ello, el elemento magnético 20 y el núcleo de bobina 11 se separan entre sí en una dirección transversal a una fuerza de atracción que actúa entre estos componentes 10, 20. Por tanto, la fuerza de accionamiento para forzar el movimiento relativo se puede reducir en una medida considerable. Preferiblemente, para el movimiento relativo deslizante es necesaria solo una fuerza de accionamiento de, como máximo, un 30 % de la fuerza de atracción entre el elemento magnético 20 y el núcleo de bobina 11 y, más preferiblemente, en un intervalo de un 20 % a un 30 %.
45 Además, para reducir fuerzas de fricción por deslizamiento, la superficie de contacto deslizante 32 puede estar tratada. Así, por ejemplo, la superficie de contacto deslizante 32 puede estar pulida y/o puede estar tratada con modificadores de deslizamiento tales como grasas, revestimientos y similares. La fuerza de accionamiento necesaria para realizar el movimiento relativo, esto es, tras el inicio del movimiento relativo para la continuación adicional del movimiento relativo entre el primer componente 10 y el segundo componente 20, se puede reducir de este modo, por lo que el movimiento relativo se puede realizar de manera más sencilla en total. Por lo demás, no es obligatorio que toda la superficie del elemento de contacto deslizante 30 esté tratada para reducir las fuerzas de fricción, sino solo un tramo de superficie de contacto deslizante 31 correspondiente al trayecto de movimiento del núcleo de bobina 11 que comprende la superficie de contacto deslizante 32 y mediante el que se realiza el guiado deslizante del núcleo de bobina 11.
55 A continuación se entra en la interacción del primer componente 10, del segundo componente 20 y del tercer componente 30.
Tal como se muestra en las figuras 1A a 1C, el elemento de contacto deslizante 30 une las superficies de contacto de polo sur 26 con la superficie de contacto de polo norte 28, por lo que se produce un flujo secundario magnético permanente entre estas superficies 26, 28. En la respectiva posición de reposo Y1 e Y3, el flujo secundario perjudica el flujo principal magnético B1, B2 que se puede generar entre el elemento magnético 20 y el núcleo de bobina 11. Sin embargo, la intensidad del flujo secundario depende de la sección transversal del elemento de contacto deslizante 30 y se puede influir de manera correspondiente en la misma mediante una variación de la sección
65 transversal. En principio es válido que el flujo principal B1, B2 se ve alterado menos por el flujo secundario cuanto menor es la sección transversal del elemento de contacto deslizante 30. Una sección transversal pequeña conduce
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a una magnetización de saturación más rápida del elemento de contacto deslizante 30 de modo que el flujo principal B1, B2 que se puede generar entre el núcleo de bobina 11 y el elemento magnético 20 no se ve alterado adicionalmente por el flujo secundario magnético una vez alcanzada la magnetización de saturación. Dicho de otro modo, el flujo principal magnético B1, B2 se reduce con respecto a su valor máximamente por el valor del flujo
5 secundario magnético que constituye la magnetización de saturación. La magnetización de saturación corresponde a una magnetización con la que el elemento de contacto deslizante 30 no experimenta un aumento de la magnetización a pesar de un aumento de una intensidad de campo magnético que actúa sobre el elemento de contacto deslizante 30 mediante el imán permanente. El valor derivado obligatoriamente mediante el flujo secundario se puede compensar preferiblemente mediante un imán permanente más potente. Para el elemento de contacto deslizante 30 utilizado en esta forma de realización preferida con un grosor de 0,05 mm a 0,1 mm es suficiente un imán permanente más potente hasta en un 5 %.
Más preferiblemente, el elemento de contacto deslizante 30 puede estar configurado a partir de un material que tiene una conductividad magnética mayor que el material de las zapatas polares 22, 23 y del núcleo de bobina 11.
15 Además, la sección transversal del elemento de contacto deslizante 30 se puede reducir mediante hendiduras 33 conformadas en el elemento de contacto deslizante 30 (figura 5). Tal como se representa en la figura 5, las hendiduras 33 están dispuestas en una zona que está situada de manera opuesta a un espacio intermedio 24 formado entre las zapatas polares 22, 23, Las hendiduras 33 tienen una dimensión a lo largo del trayecto de movimiento definido por la dirección de movimiento X; Y que es idéntica o menor que una dimensión dirigida en la misma dirección del espacio intermedio 24 o la distancia entre el tramo de contacto de polo sur 25 y el tramo de contacto de polo norte 27 en la dirección de movimiento X; Y.
Tal como se muestra además en las figuras 1A y 1C, se genera en la primera posición de reposo Y1 y en la segunda posición de reposo Y2 mediante un contacto de las superficies de zapata polar 26, 28 y de la superficie de contacto 25 de polo 14 con el elemento de contacto deslizante 30 un flujo principal magnético B1, B2 que define un primer flujo magnético B1 o un segundo flujo magnético B2, que discurre de forma anular por el núcleo de bobina 11 y el elemento magnético 20. El elemento magnético 20 y el núcleo de bobina 11 se sujetan en esta posición mediante la fuerza de sujeción provocada por la fuerza de atracción magnética. Mediante una fuerza de accionamiento que discurre de manera transversal a la fuerza de sujeción, que actúa sobre el elemento magnético 20 o el núcleo de bobina 11, se produce el movimiento relativo entre el elemento magnético 20 y el núcleo de bobina 11 en la dirección de movimiento X o Y. El núcleo de bobina 11 se guía de manera deslizante a lo largo de la superficie de contacto deslizante 32 en la dirección de la posición intermedia Y2. A medida que aumenta la distancia con respecto al tramo de contacto de polo sur 25 se reduce la fuerza de atracción magnética del elemento magnético 20 que actúa sobre el núcleo de bobina 11, que alcanza un valor mínimo en la posición intermedia Y2. Debido al elemento 35 de contacto deslizante 30 magnetizado permanentemente por el imán permanente 21, éste ejerce una fuerza de atracción constante sobre el núcleo de bobina 11, por lo que se garantiza una adhesión continua magnética del núcleo de bobina 11 en el elemento de contacto deslizante 30 o un contacto magnético entre estos componentes por el trayecto de movimiento completo entre la primera posición de reposo Y1 y la segunda posición de reposo Y3. Una vez que el núcleo de bobina 11 abandone la posición intermedia Y2 en la dirección de la primera posición de reposo Y1 o la segunda posición de reposo Y3 durante el movimiento relativo, la fuerza de atracción del elemento magnético 20 aumenta, por lo que el movimiento relativo entre el núcleo de bobina 11 y el elemento magnético 20 experimenta una aceleración hasta que el núcleo de bobina 11 haya alcanzado la primera posición de reposo Y1 o la segunda posición de reposo Y3. Una vez alcanzada la primera posición de reposo Y1 o la segunda posición de reposo Y3 (figura 1A o figura 1C) se genera un flujo magnético B1, B2 correspondiente que discurre de forma anular
45 de manera opuesta a la dirección de flujo magnético inicial. De este modo se produce una polarización invertida de la bobina que genera una tensión de inducción, pudiendo utilizarse la tensión generada preferiblemente mediante un grupo constructivo emisor que se puede conectar al generador de inducción 1, por ejemplo, en un conmutador de radio para una señal de transmisión.
El componente movido en esta forma de realización descrita a modo de ejemplo puede ser el núcleo de bobina 11 o el elemento magnético 20. También es concebible que el núcleo de bobina 11 y el elemento magnético 20 se sujeten de manera móvil en una carcasa que aloja el generador de inducción 1, por ejemplo, de un conmutador de radio. Preferiblemente, el elemento magnético 20 se prevé de manera móvil con el elemento de contacto deslizante 30 dispuesto en el mismo. De este modo se pueden mantener pequeñas las fuerzas que actúan en la región móvil. El
55 primer componente 10 con las bobinas de inducción 16 y el núcleo de bobina 11 se sujeta a este respecto preferiblemente de forma estacionaria o fija en la carcasa que aloja. Los componentes 10, 20, 30 individuales del generador de inducción 1 y la carcasa que aloja o sujeta el generador de inducción 1 se tienen que adaptar habitualmente entre sí de modo que se pueda conseguir la funcionalidad deseada tal como una sujeción estacionaria y una previsión correspondientemente móvil del primer componente 10, del segundo componente 20 o del tercer componente 30 entre la primera posición de reposo Y1 y la segunda posición de reposo Y3 para generar una tensión de inducción.
La conmutación anteriormente descrita entre las posiciones de reposo Y1, Y3 se puede provocar directamente o, preferiblemente, mediante uno o varios elementos de resorte que se sujetan con el generador de inducción 1 en una 65 carcasa, por ejemplo, de un conmutador de radio, estando los elementos de resorte dispuestos y configurados de modo que una fuerza de accionamiento ejercida sobre un elemento de accionamiento del conmutador de radio se
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puede transmitir con elasticidad de resorte al componente a mover para poder forzar un movimiento repentino del componente a mover entre las posiciones de reposo Y1, Y3. Para ello, el primer componente 10 y/o el segundo componente 20 tienen preferiblemente puntos de ataque para el o los elemento(s) de resorte para una transmisión con elasticidad de resorte de la fuerza de accionamiento necesaria para la conmutación al componente a mover.
5 Las figuras 2A a 3 muestran formas de realización preferidas de un generador de inducción 1 de acuerdo con la presente invención con un elemento de salto diferente. Las figuras 2A y 2B muestran en cada caso una vista lateral esquemática de un generador de inducción 1 con un primer tipo de elemento de salto en una posición correspondiente a la posición intermedia Y2, mostrando la figura 2B una representación conceptual del generador de inducción 1 mostrado con la figura 2A. La figura 3 muestra una vista lateral esquemática de un generador de inducción 1 con un segundo tipo de elemento de salto.
El generador de inducción 1 mostrado en las figuras 2A y 2B se diferencia fundamentalmente del generador de inducción 1 mostrado en las figuras 1A a 1C por la configuración especial de los tramos de contacto de polo 15 y por 15 la disposición girada 180° del imán permanente 21 que con el polo norte está en contacto con la zapata polar 22 en forma de U. Los tramos de contacto de polo 15 se estrechan en la dirección de la superficie de contacto de polo 14 hasta una medida a que es idéntica o menor que una distancia b formada entre la superficie de contacto de polo norte 26 y la superficie de contacto de polo sur 28. En caso de un cambio entre la primera posición de reposo Y1 y la segunda posición de reposo Y3, el núcleo de bobina 11 es atraído por las respectivas zapatas polares 22, 23 de modo que se realiza un cambio repentino a la respectiva primera posición de reposo Y1 o segunda posición de reposo Y3 tras abandonar la posición intermedia Y2. Por tanto, el tramo de contacto de polo 15 que se estrecha y el espacio intermedio 24 forman el elemento de salto. En este ejemplo de realización, el generador de inducción 1 se puede accionar con una velocidad de accionamiento diferente. A este respecto, la velocidad de accionamiento influye directamente en el rendimiento energético a generar de la bobina de inducción 16, ya que una velocidad de
25 cambio entre las posiciones de reposo Y1, Y3 depende de la velocidad de accionamiento. Además se puede notar el cambio de la posición intermedia Y2 a la respectiva posición de reposo Y1, Y3, con lo que el elemento de salto puede proporcionar además un efecto háptico. En función de la relación elegida de la distancia a con respecto a la distancia b se puede ajustar la háptica. Cuanto menor se elige la relación, mayor es el efecto háptico que se puede conseguir con ello.
En cambio, en conexión con un elemento de resorte no representado anteriormente descrito, una velocidad de accionamiento ejercida sobre el elemento de resorte no influye de forma eficaz en el rendimiento energético provocado por el cambio entre las posiciones de reposo Y1, Y3, ya que el cambio o la velocidad de cambio entre las posiciones de reposo Y1, Y3 viene establecido previamente por el movimiento generado de forma repentina por el
35 elemento de resorte al abandonar la posición intermedia Y2 durante una transición del elemento de resorte de un estado cargado a un estado no cargado. La fuerza de atracción magnética procedente del elemento magnético 20 favorece el comportamiento repentino. De este modo se puede obtener de forma repetible un rendimiento energético definido de la bobina de inducción 16, siendo el rendimiento energético independiente de la velocidad de accionamiento ejercida sobre el elemento de resorte.
Aunque en este ejemplo de realización se muestra y se describe un tramo de contacto de polo 15 estrechado, el efecto anteriormente descrito se puede conseguir de forma alternativa por que, en lugar de un estrechamiento del tramo de contacto de polo 15, las zapatas polares 22, 23 se disponen con una distancia b idéntica o mayor con respecto a la distancia a.
45 La figura 3 muestra fundamentalmente un generador de inducción 1 tal como se muestra en las figuras 1A a 1C con la diferencia de que el elemento de contacto deslizante 30 comprende una elevación 34 conformada de forma integral con el elemento de contacto deslizante 30 que está prevista en una zona que recubre el espacio intermedio
24. La elevación 34 conforma una rampa para el tramo de contacto de polo 15 en la dirección de la respectiva posición de reposo Y1, Y3. La elevación 34 está configurada de manera simétrica con respecto a un plano que discurre de manera perpendicular a través de un vértice de la elevación 34 y conforma en cada lado del vértice una transición formada con un ángulo obtuso de 135° de la rampa a un tramo de superficie de contacto deslizante 32 plano que llega hasta la elevación 34 o la rampa. El ángulo obtuso está situado más preferiblemente en un intervalo de 135° a 170°. La configuración simétrica no es obligatoriamente necesaria. Así, las transiciones pueden estar
55 configuradas con un ángulo diferente, por lo que las rampas se pueden conformar con una inclinación diferente entre sí. El vértice de la elevación 34 está conformado de manera plana. El vértice de la elevación 34 está configurado con un ángulo obtuso opuesto en el lado de superficie de contacto deslizante 32 de preferiblemente igual o mayor que 135°. Asimismo, el vértice en la dirección de movimiento relativo puede tener una extensión paralela al tramo de superficie de contacto deslizante 32.
La elevación 34 posibilita, por ejemplo, en conexión con un elemento de resorte no representado, tal como en el ejemplo de realización anteriormente descrito con las figuras 2A y 2B, un cambio repentino entre las posiciones de reposo Y1, Y3 y, con ello, un rendimiento energético idéntico que se puede generar de forma repetible independientemente de la fuerza de accionamiento que actúa sobre el elemento de resorte y la velocidad de 65 accionamiento. Una vez que el elemento de resorte se haya trasladado al estado cargado mediante la fuerza de accionamiento, el primer componente 10 o el segundo componente 20 se mueve mediante la transición del elemento
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de resorte del estado cargado al estado no cargado, volviéndose el tramo de contacto de polo 15 libremente móvil durante el movimiento relativo mediante la configuración plana del tramo de superficie de contacto deslizante 32 que llega hasta la elevación 34. Con el inicio de la transición a la elevación 34, el movimiento relativo del tramo de contacto de polo 15 se frena en primer lugar para acelerarse de forma brusca una vez alcanzado el vértice de la
5 elevación 34. El elemento de contacto deslizante 30 magnetizado garantiza a este respecto el guiado deslizante del tramo de contacto de polo 15 movido relativamente por la elevación 34 o el contacto magnético permanente del tramo de contacto de polo 15 con el elemento de contacto deslizante 30 durante todo el movimiento relativo.
El cambio repentino entre las posiciones de reposo Y1, Y3 se puede percibir mediante la elevación 34 a partir de la posición intermedia Y2, por lo que la elevación 34 forma al mismo tiempo un elemento háptico. En función de la configuración de la elevación 34 se puede ajustar la háptica de modo que se puede percibir de diferente manera o se puede regular el rendimiento energético que se puede definir de forma previamente determinada.
Los ejemplos de realización mostrados con las figuras 2A a 3 son ventajosos para aplicaciones en las que se debe
15 generar de forma repetible un rendimiento energético definido. Asimismo, estos ejemplos de realización son ventajosos en casos de aplicación en los que no es decisivo el rendimiento energético generado de forma repetible sino, por ejemplo, más bien una háptica ajustable. Esto se puede realizar, por ejemplo, por que el componente 10, 20 a mover se puede solicitar directamente por la fuerza de accionamiento sin una interconexión de un elemento de resorte. Con ello, tal como se describió anteriormente, la velocidad del cambio entre las posiciones de reposo Y1, Y3 depende de la velocidad de accionamiento. Cuanto mayor es la velocidad de accionamiento, más rápidamente se realiza el movimiento relativo, mayor es el rendimiento energético que se puede generar, siendo el cambio de la posición intermedia Y2 a la posición de reposo Y1, Y3 notable por el respectivo elemento de salto.
Con la figura 4 se muestra una vista lateral esquemática de un generador de inducción 1 de acuerdo con una forma
25 de realización preferida adicional en la posición correspondiente a la posición intermedia Y2. El generador de inducción 1 de este ejemplo de realización se diferencia del generador de inducción 1 mostrado con las figuras 1A a 3 por el hecho de que se ha renunciado al elemento de contacto deslizante 30. El generador de inducción 1 comprende un núcleo de bobina 11 con un tramo de contacto de polo 15 que en la superficie de contacto de polo 14 tiene una dimensión a que es mayor que la distancia b formada entre la superficie de contacto de polo norte 26 y la superficie de contacto de polo sur 28. La superficie de contacto de polo 14 forma a este respecto un tramo de superficie de contacto deslizante con una superficie de contacto deslizante para el elemento magnético 20. De manera correspondiente, el tramo de contacto de polo 15 está en contacto al menos en la posición intermedia Y2 con la superficie de contacto de polo norte 26 y con la superficie de contacto de polo sur 28, por lo que se produce un cortocircuito magnético temporal. El movimiento relativo entre el núcleo de bobina 11 y el elemento magnético 20
35 se puede realizar sin un efecto háptico debido a la relación entre la distancia a y b que es igual o mayor que 1.
Las formas de realización mostradas en las figuras 1 a 5 no se deben entender de forma limitativa para la invención.Éstas muestran ejemplos de realización preferidos de la presente invención. Son concebibles formas de realización adicionales que entran en el objeto de las reivindicaciones. Así, por ejemplo, en un ejemplo de realización, el elemento de contacto deslizante puede estar dispuesto en un espacio intermedio formado entre el tramo de contacto de polo sur y el tramo de contacto de polo norte, encontrándose una superficie de contacto deslizante del tramo de contacto deslizante preferiblemente en un plano con la superficie de contacto de polo sur y la superficie de contacto de polo norte. De forma alternativa o adicional, un elemento de contacto deslizante puede estar dispuesto en un espacio intermedio formado entre los tramos de contacto de polo del núcleo de bobina, situándose una superficie de
45 contacto deslizante del tramo de contacto deslizante preferiblemente en un plano con las superficies de contacto de polo de los tramos de contacto de polo. Además, el núcleo de bobina no está limitado a un aspecto en forma de U. Así, el núcleo de bobina puede tener brazos paralelos adicionales o solo un brazo, debiendo adaptarse de manera correspondiente el elemento magnético. Básicamente son necesarias al menos dos superficies de contacto de polo que se pueden poner en contacto con la superficie de contacto de polo sur y con la superficie de contacto de polo norte de modo que se puede generar una tensión de inducción mediante una polarización invertida de la bobina.
Además, por ejemplo, el generador de inducción 1 se puede utilizar en un conmutador de radio que tiene un grupo constructivo emisor y un grupo constructivo de antena con una antena. A este respecto, con el grupo constructivo emisor está conectado en contacto eléctrico con el mismo, por ejemplo, está conectado por enchufe, el generador de 55 inducción 1 mediante un elemento de contacto para la emisión de energía al grupo constructivo emisor. A este respecto, el conmutador de radio puede comprender adicionalmente un elemento de resorte tal como se describió anteriormente para forzar el movimiento relativo. El elemento de resorte puede estar configurado además preferiblemente de forma monoestable o biestable. Con un elemento de resorte monoestable, el componente móvil se vuelve a trasladar automáticamente a una posición de reposo inicial tras un único accionamiento del conmutador de radio. Para ello, el elemento de resorte monoestable tiene preferiblemente una función de retroceso que está configurada de forma integral con el elemento de resorte. Con un elemento de resorte biestable, el componente móvil se traslada de una posición de reposo a la otra posición de reposo tras un único accionamiento del conmutador de radio. Preferiblemente, el elemento de resorte biestable es de tal tipo que el componente móvil se puede mover de forma repetible entre dos posiciones de reposo. Por ejemplo, tanto el elemento de resorte
65 monoestable como el elemento de resorte biestable puede ser un resorte de hoja o un resorte en espiral.
E12728267
16-10-2015
Números de referencia
1
Generador de inducción
10
Primer componente
5
11 Núcleo de bobina
12
Primer brazo
13
Segundo brazo
14
Superficie de contacto de polo
15
Tramo de contacto de polo
10
16 Bobina de inducción
17
Paso de bobina de inducción
18
Superficie de contacto de polo
20
Elemento magnético
21
Imán permanente
15
22 Primera zapata polar
23
Segunda zapata polar
24
Espacio intermedio
25
Tramo de contacto de polo sur
26
Superficie de contacto de polo sur
20
27 Tramo de contacto de polo norte
28
Superficie de contacto de polo norte
30
Elemento de contacto deslizante
31
Tramo de superficie de contacto deslizante
32
Superficie de contacto deslizante
25
33 Hendidura
34
Elevación
35
Brazo del elemento de contacto deslizante
a
Dimensión del tramo de contacto de polo
b
Dimensión del espacio intermedio
30
B1 Primer flujo magnético
B2
Segundo flujo magnético
X, Y
Dirección de movimiento
Y1
Primera posición de reposo
Y2
Posición intermedia
35
Y3 Segunda posición de reposo

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Generador de inducción (1) para un conmutador de radio que comprende un elemento magnético (20) con dos tramos de contacto de polo magnético (25, 27) o con un tercer tramo de contacto de polo magnético (25, 27) 5 rodeado por dos tramos de contacto de polo magnético (25, 27), formando un tramo de contacto de polo magnético un tramo de contacto de polo norte (27) y un tramo de contacto de polo sur (25) adyacente al mismo, y un núcleo de bobina (11) que tiene tramos de contacto de polo (15) que se pueden poner en contacto con los tramos de contacto de polo magnético (25, 27), siendo el número de los tramos de contacto de polo (15) diferente al número de los tramos de contacto de polo magnético (25, 27), estando el elemento magnético (20) y el núcleo de bobina (11) dispuestos de modo que se pueden mover uno con respecto al otro de modo que se puede generar una inversión de dirección del flujo magnético en el núcleo de bobina (11) en caso de un cambio entre una primera posición de reposo (Y1) que define una dirección de movimiento (X; Y) para el movimiento relativo y una segunda posición de reposo (Y3), estando en cada una de las posiciones de reposo (Y1, Y3) un tramo de contacto de polo norte (27) y un tramo de contacto de polo sur (25) en contacto con tramos de contacto de polo (15) asignados en cada caso de modo que
    15 en la primera posición de reposo (Y1) en el núcleo de bobina (11) se puede generar un flujo magnético con una primera dirección que está opuesto a una segunda dirección de un flujo magnético que se puede generar en el núcleo de bobina (11) en la segunda posición de reposo (Y2), caracterizado por que el núcleo de bobina (11) tiene dos o tres tramos de contacto de polo (15); y por que el generador de inducción (1) tiene un tramo de contacto deslizante (31) magnetizable que se extiende de manera paralela a la dirección de movimiento (X; Y) para el guiado deslizante del movimiento relativo entre el núcleo de bobina (11) y el elemento magnético (20) manteniendo un contacto magnético existente entre el núcleo de bobina (11) y el elemento magnético (20).
  2. 2. Generador de inducción (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el tramo de contacto deslizante (31) está configurado de modo que éste está en contacto al mismo tiempo con el tramo de contacto de
    25 polo norte (27) y con el tramo de contacto de polo sur (25) al menos en una posición intermedia (Y2) definida entre la primera posición de reposo (Y1) y la segunda posición de reposo (Y3).
  3. 3.
    Generador de inducción (1) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el tramo de contacto deslizante (31) comprende al menos uno de los tramos de contacto de polo (15), y por que el tramo de contacto deslizante (31) se extiende de manera paralela a la dirección de movimiento (X; Y) de modo que al menos en la posición intermedia (Y2) se puede recubrir por el tramo de contacto deslizante (31) un espacio intermedio (24) definido entre el tramo de contacto de polo norte (27) y el tramo de contacto de polo sur (25).
  4. 4.
    Generador de inducción (1) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que el generador de inducción
    35 (1) comprende un elemento de contacto deslizante que tiene un tramo parcial de contacto deslizante adyacente al al menos un tramo de contacto de polo (15), formando el tramo parcial de contacto deslizante con el al menos un tramo de contacto de polo (15) el tramo de contacto deslizante (31).
  5. 5.
    Generador de inducción (1) de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que el elemento de contacto deslizante tiene una hendidura para rodear el al menos un tramo de contacto de polo (15).
  6. 6.
    Generador de inducción (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el generador de inducción
    (1) tiene un elemento de contacto deslizante (30) que forma el tramo de contacto deslizante (31), en el que el tramo
    de contacto deslizante (31) está dispuesto al menos en una zona de un espacio intermedio (24) definido entre el 45 tramo de contacto de polo norte (27) y el tramo de contacto de polo sur (25) y une el tramo de contacto de polo norte
    (27) con el tramo de contacto de polo sur (25).
  7. 7.
    Generador de inducción (1) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que el elemento de contacto deslizante (30) tiene una hendidura para rodear al menos el tramo de contacto de polo norte (27) o el tramo de contacto de polo sur (25).
  8. 8.
    Generador de inducción (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el generador de inducción
    (1) comprende un elemento de contacto deslizante (30) que forma el tramo de contacto deslizante (31), que está dispuesto entre el núcleo de bobina (11) y el elemento magnético (20) para el apoyo del tramo de contacto
    55 deslizante (31) en los tramos de contacto de polo (15) y los tramos de contacto de polo magnético (25, 27) en la primera posición de reposo (Y1), la segunda posición de reposo (Y3) y la posición intermedia (Y2).
  9. 9.
    Generador de inducción (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado por que el elemento de contacto deslizante (30) es una chapa fina o una lámina a partir de un material magnetizable.
  10. 10.
    Generador de inducción (1) de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, caracterizado por que el tramo de contacto deslizante (31) tiene al menos una hendidura (33) en una zona entre el tramo de contacto de polo norte (25) y el tramo de contacto de polo sur (27) para reducir una sección transversal del elemento de contacto deslizante (30) en esta zona.
    65
  11. 11. Generador de inducción (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 10, caracterizado por que el tramo de
    14
    contacto deslizante (31) tiene un valor de conductividad magnética igual o mayor que una superficie de contacto de polo (14) asignada para el contacto con el tramo de contacto de polo norte (27) y el tramo de contacto de polo sur (25).
    5 12. Generador de inducción (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el generador de inducción (1) comprende al menos un elemento de salto (a; b; 34) mediante el que se puede acelerar el movimiento relativo entre el núcleo de bobina (11) y el elemento magnético (20) independientemente de una fuerza de accionamiento que provoca el movimiento relativo y una velocidad de accionamiento correlacionada con un valor constante previamente determinable.
    10
  12. 13. Generador de inducción (1) de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que el elemento de salto (a; b; 34) actúa entre la primera posición de reposo (Y1) y la segunda posición de reposo (Y3), en particular en una zona correspondiente a la posición intermedia (Y2) entre el tramo de contacto de polo norte (27) y el tramo de contacto de polo sur (25).
    15
  13. 14. Generador de inducción (1) de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que el elemento de salto (a; b; 34) comprende una primera distancia (a) y una segunda distancia (b) con una relación de la primera distancia (a) con respecto a la segunda distancia (b) de ≤ 1, en el que la primera distancia (a) corresponde a una extensión que discurre de manera paralela a la dirección de movimiento relativo (X; Y) de una superficie de contacto de polo (14)
    20 formada por el tramo de contacto de polo (15), la segunda distancia (b) corresponde a una extensión que discurre de manera paralela a la dirección de movimiento relativo (X; Y) de un espacio intermedio (24) formado entre el tramo de contacto de polo sur (22) y el tramo de contacto de polo norte (23); o tiene una elevación (34) formada con el elemento de contacto deslizante (30).
    25 15. Conmutador de radio con un grupo constructivo emisor y una antena, caracterizado por que el conmutador de radio tiene un generador de inducción (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.
    15
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