ES2881755T3 - Estructura de motor eléctrico - Google Patents

Abstract

Una estructura de motor eléctrico que comprende: al menos dos conjuntos de imanes (50) dispuestos de manera opuesta a una distancia, donde cada conjunto de imanes (50) comprende un imán (51, 55) que tiene los polos dispuestos en perpendicular al movimiento de los imanes (51, 55), los imanes (51, 55) en un mismo conjunto de imanes (50) están apilados y tienen polos (N, S) de polaridad invertida en un mismo lado, y los imanes (51, 55) opuestos de conjuntos de imanes (50) vecinos tienen polos enfrentados (N, S) de la misma polaridad; al menos un montaje de bobina (60) dispuesto entre dos conjuntos de imanes (50) vecinos, donde los conjuntos de imanes (50) y el al menos un montaje de bobina (60) realizan un movimiento relativo, el al menos un montaje de bobina (60) está axialmente paralelo a una dirección de alineación entre los polos (N, S) enfrentados de los imanes (51, 55) opuestos, el al menos un montaje de bobina (60) comprende un magnetizador (61) envuelto en un devanado (65), y un yugo frontal (611) y un yugo posterior (612) extendidos desde dos extremos del magnetizador (61) en direcciones opuestas, el yugo frontal (611) interactúa primero con un imán (51, 55) en el movimiento relativo, el yugo posterior (612) interactúa más tarde con un imán (51, 55), hay una distancia específica (a) entre los yugos frontal y posterior (611, 612), y un elemento de detección frontal (851) y un elemento de detección posterior (852) están dispuestos respectivamente en los yugos frontal y posterior (611, 612); y un circuito de interruptor de detección (80) dispuesto entre los conjuntos de imanes (50) y el al menos un montaje de bobina (60), donde el circuito de interruptor de detección (80) comprende al menos un indicador negativo (81) o al menos un indicador positivo (83), cada uno dispuesto en un polo (N, S) en un imán (51, 55) que interactúa antes con el yugo frontal (611) del al menos un montaje de bobina (60) en el movimiento relativo, el indicador negativo (81) está dispuesto en un polo N de un imán (51, 55) que tiene el polo N frente al al menos un montaje de bobina (60), el indicador positivo (83) está dispuesto en un polo S de un imán (51, 55) estando el polo S orientado hacia el al menos un montaje de bobina (60), comprendiendo, además, el circuito de interruptor de detección (80) al menos un indicador de rotura (82), estando dispuesto el indicador de rotura (82) en un polo (N, S) sobre un imán (51, 55) que interactúa posteriormente con el yugo posterior (612) del al menos un montaje de bobina (60) en el movimiento relativo; en el que, cuando el elemento de detección frontal (851) detecta el indicador negativo (81) o el indicador positivo (83), se aplica una fuente de alimentación positiva o negativa al al menos un montaje de bobina (60); y, cuando el elemento de detección posterior (852) detecta el indicador de rotura (82), se corta el suministro de energía positiva o negativa al al menos un montaje de bobina (60), en el que los yugos frontal y posterior (611, 612) se extienden en un ángulo mayor que el ángulo recto con respecto al magnetizador (61) para aumentar eficazmente la distancia (a).

Description

DESCRIPCIÓN

Estructura de motor eléctrico

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

(a) Campo Técnico de la Invención

La presente invención se refiere en general a motores eléctricos y, más en particular, a un motor eléctrico que tiene una potencia de entrada baja y una potencia de salida alta.

(b) Descripción de la técnica anterior

Un motor eléctrico convencional produce una rotación de alta velocidad basada en el electromagnetismo y, como se muestra en la FIG. 1, incluye un estator 10 y un rotor 20 que giran el uno con respecto al otro. El estator 10 tiene múltiples devanados 11 alrededor de una pared interior del estator 10. El rotor 20 tiene múltiples imanes 21 alrededor de la circunferencia del rotor correspondientes a los devanados 11. La electricidad suministrada a los devanados 11 magnetiza los devanados 11 y, como tal, los devanados 11 atraen y repelen los imanes 21 del rotor 20 de modo que el rotor 20 gira a alta velocidad.

Cuando funciona el motor eléctrico convencional, la electricidad se suministra de manera intermitente. Sin embargo, debido al alto flujo magnético y al número de cortes entre los devanados 11 y los imanes 21, los devanados 11 todavía estarían influenciados por los imanes 21 bajo movimiento de inercia para producir voltaje cuando no se suministra electricidad. Como tal, se debe aplicar una potencia más alta al motor eléctrico para suprimir este voltaje producido internamente. Esto conduce a un derroche de energía innecesario. Además, un motor eléctrico convencional generalmente tiene un diseño de anillo y la fuerza magnética se produce desde un lado. Entonces, con una potencia de entrada idéntica, el motor eléctrico convencional tiene una potencia de salida pobre.

En otras palabras, si se puede mejorar la producción de voltaje cuando no se suministra electricidad, el motor eléctrico puede ser impulsado por una potencia menor. Además, si se puede mejorar la fuerza magnética, la potencia de salida se puede aumentar eficazmente. El documento US 2002/063484 A1 describe un motor con rotores de capa superior y de capa inferior y una armadura de capa intermedia, en el que los rotores están incrustados con imanes permanentes.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Por lo tanto, un objetivo principal de la presente invención es enseñar un motor eléctrico que tiene una potencia de entrada baja y, por lo tanto, reduce la pérdida de potencia al evitar la generación de electricidad cuando no se aplica electricidad.

Otro objetivo principal de la presente invención es enseñar un motor eléctrico capaz de reforzar la fuerza magnética durante el suministro de electricidad y aumentar la potencia de salida.

Con el fin de lograr los objetivos, la presente invención adopta los siguientes medios técnicos.

El motor eléctrico incluye al menos dos conjuntos de imanes, al menos un montaje de bobina y un circuito de interruptor de detección. Los conjuntos de imanes y el montaje de bobina se mueven unos con respecto al otro. Los conjuntos de imanes están dispuestos a una distancia y cada uno incluye al menos un imán cuyos polos están dispuestos perpendicularmente al movimiento del imán. Los imanes en un mismo conjunto de imanes están apilados y tienen polos en el mismo lado de polaridades invertidas. Los imanes opuestos de los conjuntos de imanes vecinos tienen polos enfrentados de la misma polaridad.

El al menos un montaje de bobina está dispuesto entre dos conjuntos de imanes vecinos, donde los conjuntos de imanes y el al menos un montaje de bobina realizan un movimiento relativo, el al menos un montaje de bobina es axialmente paralelo a una dirección de alineación entre los polos enfrentados de imanes opuestos, el al menos un montaje de bobina comprende un magnetizador envuelto en un devanado, y un yugo frontal y un yugo posterior se extienden desde dos extremos del magnetizador en direcciones opuestas, el yugo frontal interactúa primero con un imán en el movimiento relativo, el yugo posterior interactúa más tarde con un imán, y hay una distancia específica entre los centros de los yugos frontal y posterior.

El circuito de interruptor de detección está dispuesto entre los conjuntos de imanes y el al menos un montaje de bobina, donde el interruptor de detección comprende al menos un indicador negativo o al menos un indicador positivo, cada uno dispuesto en un polo en un imán que interactúa antes con el yugo frontal del al menos un montaje de bobina en el movimiento relativo, el indicador negativo está dispuesto en un polo N de un imán que tiene el polo N orientado hacia el al menos un montaje de bobina, el indicador positivo está dispuesto en un polo S de un imán que tiene el polo S orientado hacia al menos un montaje de bobina, el circuito de interruptor de detección comprende, además, al menos un indicador de rotura, estando dispuesto el indicador de rotura en un polo sobre un imán que interactúa más tarde con el yugo posterior del al menos un montaje de bobina en el movimiento relativo. Cuando el elemento de detección frontal detecta el indicador negativo o el indicador positivo, se aplica una fuente de alimentación positiva o negativa al al menos un montaje de bobina. Cuando el elemento de detección posterior detecta el indicador de rotura, se corta la fuente de alimentación positiva o negativa al al menos un montaje de bobina.

Los yugos frontal y posterior se extienden en un ángulo mayor que el ángulo recto con respecto al magnetizador para aumentar eficazmente la distancia.

El motor eléctrico, mediante la disposición de los imanes en conjuntos de imanes opuestos y la alineación de los conjuntos de bobina con los imanes y en conjuntos de imanes opuestos, no produce electricidad cuando no se aplica electricidad y produce fuerzas magnéticas duales. Además, al tener la misma polaridad entre conjuntos de imanes opuestos, polaridades invertidas entre conjuntos de imanes y magnetizadores, y la conmutación del circuito del interruptor de detección entre fuentes de alimentación positivas y negativas, el motor eléctrico evita la aparición de resistencia magnética, mejora la fuerza magnética y reduce eficazmente la potencia de salida y aumenta la potencia de salida.

Los objetivos y el sumario anteriores proporcionan solo una breve introducción a la presente invención. Para apreciar completamente estos y otros objetivos de la presente invención, así como la propia invención, todos los cuales serán evidentes para los expertos en la técnica, la siguiente descripción detallada de la invención y las reivindicaciones deben leerse junto con los dibujos adjuntos. En toda la memoria descriptiva y en los dibujos, números de referencia idénticos se refieren a partes idénticas o similares.

Muchas otras ventajas y características de la presente invención se harán evidentes para los expertos en la técnica al hacer referencia a la descripción detallada y a las hojas de dibujos adjuntas en las que se muestra un modo de realización estructural preferente que incorpora los principios de la presente invención a modo de ejemplo ilustrativo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La FIG. 1 es un diagrama esquemático que muestra un motor eléctrico convencional.

Las FIGS. 2A y 2B son diagramas esquemáticos que muestran un motor eléctrico de acuerdo con un primer ejemplo, que no entra dentro del alcance de la invención reivindicada.

Las FIGS. 3A y 3B son otros diagramas esquemáticos que muestran el motor eléctrico de las FIGS. 2A y 2B.

Las FIGS. 4A y 4B son diagramas esquemáticos que muestran un motor eléctrico de acuerdo con un segundo ejemplo, que no entra dentro del alcance de la invención reivindicada.

Las FIGS. 5A y 5B son diagramas esquemáticos que muestran un motor eléctrico de acuerdo con un tercer ejemplo, que no entra dentro del alcance de la invención reivindicada.

Las FIGS. 6A a 6C son diagramas esquemáticos que muestran un motor eléctrico de acuerdo con un cuarto ejemplo, que no entra dentro del alcance de la invención reivindicada.

La FIG. 7 es un diagrama esquemático que muestra un montaje de bobina de acuerdo con un modo de realización de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS MODOS DE REALIZACIÓN PREFERENTES

Las siguientes descripciones son solo modos de realización a modo de ejemplo, y no pretenden limitar el alcance, la aplicabilidad o la configuración de la invención de ninguna manera. Más bien, la siguiente descripción proporciona una ilustración conveniente para implementar modos de realización a modo de ejemplo de la invención. Se pueden realizar diversos cambios en los modos de realización descritos en cuanto a la función y la disposición de los elementos descritos sin apartarse del alcance de la invención como se expone en la reivindicación 1.

En la siguiente descripción, las referencias a las direcciones delantera y posterior, izquierda y derecha, superior e inferior, y lateral y vertical se basan en los dibujos adjuntos. Estos están destinados a facilitar la comprensión de la presente invención, no a limitarla. Tampoco deben confinar elementos a una ubicación o dirección específicas. Las diversas dimensiones mostradas en los dibujos o descritas en la memoria descriptiva pueden variarse de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención sin apartarse del alcance de las reivindicaciones.

Como se muestra en las FIGS. 2A a 6C, un motor eléctrico de acuerdo con la presente invención incluye al menos un par de conjuntos de imanes opuestos 50, al menos un montaje de bobina 60 y un circuito de conmutación de detección 80. El par de conjuntos de imanes 50 y el montaje de bobina 60 pueden girar y moverse linealmente unos con respecto al otro sincrónicamente. Un primer ejemplo, que no se encuentra dentro del alcance de la invención reivindicada, mostrado en las FIGS. 2A a 3B tiene un solo montaje de bobina 60 entre los conjuntos de imanes 50. Un segundo ejemplo, que no se encuentra dentro del alcance de la invención reivindicada, mostrado en las FIGS. 4A y 4B tienen múltiples conjuntos de bobina 60 entre los conjuntos de imanes 50. Un tercer ejemplo, que no se encuentra dentro del alcance de la invención reivindicada, mostrado en las FIGS. 5A a 6C implica varios pares de conjuntos de imanes 50 y varios conjuntos de bobina 60.

Como se muestra en las FIGS. 2A, 3A y 4A, en el primer y segundo ejemplos, que no se encuentran dentro del alcance de la invención reivindicada, los conjuntos de imanes 50 están dispuestos a una distancia y se denominan respectivamente un primer conjunto de imanes 50A y un segundo juego de imanes 50B. El primer y segundo conjunto de imanes 50A y 50B pueden moverse sincrónicamente con respecto al montaje de bobina 60. Cuando hay tres o más conjuntos de imanes 50, como se muestra en las FIGS. 5A y 6A, los primeros conjuntos de imanes 50A y los segundos conjuntos de imanes 50B están dispuestos alternativamente. Cada conjunto de imanes 50 incluye al menos un imán 51 y un imán 55 con polos magnéticos invertidos apilados verticalmente. Cada imán 51 o 55 tiene polos dispuestos perpendiculares al movimiento del imán. Como se muestra en las FIGS. 4A, 5A y 6A, en un primer conjunto de imanes 50A situado más a la izquierda, el imán 51 tiene su polo N adyacente a los conjuntos de bobina 60 y el imán 55 tiene su polo S adyacente a los conjuntos de bobina 60. Para dos conjuntos de imanes 50 vecinos, el imán 51 de uno está orientado al imán 55 del otro. Como tal, por ejemplo, el imán 51 de un primer conjunto de imanes 50A tiene su polo N adyacente a los conjuntos de bobina 60 y el imán 55 del segundo conjunto de imanes 50B opuestos también tiene su polo N adyacente a los conjuntos de bobina 60.

Los conjuntos de bobina 60 están dispuestos entre conjuntos de imanes 50 vecinos, y axialmente paralelos a una dirección de alineación entre los polos enfrentados de los imanes opuestos 51 y 55. Cada montaje de bobina 60 incluye un magnetizador 61 envuelto en un devanado 65. Se extienden dos yugos desde dos extremos del magnetizador 61 en direcciones opuestas. Uno de los yugos que interactúa primero con los polos de los conjuntos de imanes 50 se define como un yugo frontal 611 y el otro que interactúa más tarde se define como un yugo posterior 612. Cuando se aplica electricidad al devanado 65 y el magnetizador 61 se magnetiza en un electroimán, sus polos tienen polaridades correspondientes a los polos de los conjuntos de imanes 50 adyacentes. Los yugos frontal y posterior 611 y 612 tienen una distancia (a) entre sus centros. La distancia (a) debe ser lo más grande posible. Por lo tanto, como se muestra en la FIG. 7, los yugos frontal y posterior 611 y 612 se extienden no perpendicularmente al magnetizador 61 sino en un ángulo mayor que el ángulo recto para aumentar eficazmente la distancia (a).

El circuito de interruptor de detección 80 está dispuesto entre los conjuntos de imanes 50 y los conjuntos de bobina 60, e incluye al menos un indicador negativo 81 o al menos un indicador positivo 83, cada uno dispuesto en un punto que tiene la fuerza magnética más fuerte sobre los imanes 51 o 55 que interactúan antes con los yugos frontales 61 de los conjuntos de bobina 60 de acuerdo con su movimiento relativo. Para los imanes 51 que tienen el polo N orientado hacia los conjuntos de bobina 60, es un indicador negativo 81 ubicado en los imanes 51. Para los imanes 55 que tienen el polo S orientado hacia los conjuntos de bobina 60, es un indicador positivo 83 ubicado en los imanes 55 de modo que los devanados 65 en los conjuntos de bobina 60 pueden aplicarse con una fuente de alimentación positiva o negativa. El circuito de interruptor de detección 80 incluye, además, al menos un indicador de rotura 82, cada uno dispuesto en un punto que tiene la fuerza magnética más fuerte sobre los imanes 51 o 55 que interactúan más tarde con los yugos posteriores 612 de los conjuntos de bobina 60 de acuerdo con su movimiento relativo de modo que puede cortarse la electricidad suministrada a los devanados 65 de los conjuntos de bobina 60. Además, un elemento de detección frontal 851 y un elemento de detección posterior 852 se proporcionan respectivamente en los yugos frontal y posterior 611 y 612 donde la fuerza magnética es más fuerte. Cuando el elemento de detección frontal 851 de un montaje de bobina 60 detecta el indicador negativo 81 o el indicador positivo 83, entonces se aplica electricidad al montaje de bobina 60. Cuando el elemento de detección posterior 852 de un montaje de bobina 60 detecta el indicador de rotura 82, se corta la electricidad al montaje de bobina 60, como se muestra en las FIGS. 2A a 6C.

Como se describe, se logra un motor eléctrico que tiene una potencia de entrada reducida y una potencia de salida mejorada.

El funcionamiento del motor eléctrico de la presente invención se describe a continuación. Como se muestra en las FIGS. 2A y 2B a las FIGS. 5A y 5B, cuando los conjuntos de imanes 60 y los montajes de bobina 60 realizan movimientos relativos, como cuando los conjuntos de imanes 50 funcionan como rotor y se mueven hacia arriba, y los montajes de bobina 60 funcionan como estator y permanecen quietos, un indicador positivo 83 en un imán 51 o un indicador negativo 81 en un imán 55 interactúa primero con un elemento de detección frontal 851 en un yugo frontal 611 del montaje de bobina 60, se aplica una fuente de alimentación positiva o una fuente de alimentación negativa al montaje de bobina 60 para que el montaje de bobina 60 sea magnetizado en un electroimán con polaridades correspondientes. Por ejemplo, cuando dos conjuntos de imanes 50 opuestos y conjuntos de bobina 60 entre ellos tienen polaridades dispuestas como N-N-S-N como se muestra en las FIGS. 2A, 2B, 4A, 4B y 5A, se forma repulsión entre el yugo frontal 611 y el imán 51, proporcionando así una fuerza de empuje debido a la misma polaridad, y se forma atracción entre el yugo posterior 612 y el imán 55, proporcionando así una fuerza de tracción debida a polaridades opuestas. Como tal, se generan fuerzas magnéticas duales para ayudar a la dirección del movimiento. De forma alternativa, como se muestra en las FIGS. 3A, 3B, 4A, 4B y 5A, donde dos conjuntos de imanes 50 opuestos y conjuntos de bobina 60 entre ellos tienen polaridades dispuestas como S-S-N-S, se forma repulsión entre el yugo frontal 611 y el imán 55, lo que proporciona una fuerza de empuje debido a la misma polaridad, y se forma atracción entre el yugo posterior 612 y el imán 51, proporcionando así una fuerza de tracción debida a polaridades opuestas. De manera similar, se generan fuerzas magnéticas duales para ayudar a la dirección del movimiento.

Por otro lado, como se muestra en las FIGS. 2A a 5B, un indicador de rotura 82 en un imán 51 o 55 interactúa con un elemento de detección posterior 852 en un yugo posterior 612 del montaje de bobina 60, la electricidad aplicada al montaje de bobina 60 se corta de modo que el montaje de bobina 60 ya no está magnetizado para evitar que se forme repulsión entre el yugo frontal 611 que se aproxima y el imán 51 o 55, y para evitar que se forme atracción entre el yugo posterior 612 que se aproxima y el imán 51 o 55 si el montaje de bobina 60 no está cortado. Como tal, se puede evitar la generación de la obstrucción magnética al movimiento.

Además, como se muestra en las FIGS. 6A y 6C, la presente invención puede disponer, además, los conjuntos de imanes 50 y los conjuntos de bobina 60 de modo que diferentes conjuntos de bobina 60 se intercalen para producir una fuerza magnética cíclica y retransmitida, mejorando así la fuerza magnética y la potencia de salida.

A través de la descripción anterior, debería ser comprensible que el motor eléctrico, a través de la disposición de los imanes 51 y 55 en los conjuntos de imanes 50 opuestos y la alineación de los conjuntos de bobina 60 con los imanes 51 y 55 en los conjuntos de imanes 50 opuestos, no produce electricidad. cuando no se aplica electricidad, y produce fuerzas magnéticas duales. Además, al tener la misma polaridad entre los conjuntos de imanes 50 opuestos, polaridades invertidas entre los conjuntos de imanes 50 y los magnetizadores 61, y la conmutación del circuito del interruptor de detección 80 entre fuentes de alimentación positiva y negativa, el motor eléctrico evita la aparición de resistencia magnética, mejora la fuerza magnética, reduce eficazmente la potencia de salida y aumenta la potencia de salida.

Aunque ciertas características novedosas de la presente invención se han mostrado y descrito y se señalan en la reivindicación adjunta, no pretende limitarse a los detalles anteriores, ya que se entenderá que varias omisiones, modificaciones, sustituciones y cambios en las formas y los detalles del dispositivo ilustrado y en su funcionamiento pueden ser realizados por los expertos en la técnica sin apartarse de ninguna manera de las reivindicaciones de la presente invención.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   Una estructura de motor eléctrico que comprende:

   al menos dos conjuntos de imanes (50) dispuestos de manera opuesta a una distancia, donde cada conjunto de imanes (50) comprende un imán (51, 55) que tiene los polos dispuestos en perpendicular al movimiento de los imanes (51, 55), los imanes (51, 55) en un mismo conjunto de imanes (50) están apilados y tienen polos (N, S) de polaridad invertida en un mismo lado, y los imanes (51,55) opuestos de conjuntos de imanes (50) vecinos tienen polos enfrentados (N, S) de la misma polaridad;

   al menos un montaje de bobina (60) dispuesto entre dos conjuntos de imanes (50) vecinos, donde los conjuntos de imanes (50) y el al menos un montaje de bobina (60) realizan un movimiento relativo, el al menos un montaje de bobina (60) está axialmente paralelo a una dirección de alineación entre los polos (N, S) enfrentados de los imanes (51, 55) opuestos, el al menos un montaje de bobina (60) comprende un magnetizador (61) envuelto en un devanado (65), y un yugo frontal (611) y un yugo posterior (612) extendidos desde dos extremos del magnetizador (61) en direcciones opuestas, el yugo frontal (611) interactúa primero con un imán (51, 55) en el movimiento relativo, el yugo posterior (612) interactúa más tarde con un imán (51, 55), hay una distancia específica (a) entre los yugos frontal y posterior (611,612), y un elemento de detección frontal (851) y un elemento de detección posterior (852) están dispuestos respectivamente en los yugos frontal y posterior (611, 612); y

   un circuito de interruptor de detección (80) dispuesto entre los conjuntos de imanes (50) y el al menos un montaje de bobina (60), donde el circuito de interruptor de detección (80) comprende al menos un indicador negativo (81) o al menos un indicador positivo (83), cada uno dispuesto en un polo (N, S) en un imán (51, 55) que interactúa antes con el yugo frontal (611) del al menos un montaje de bobina (60) en el movimiento relativo, el indicador negativo (81) está dispuesto en un polo N de un imán (51, 55) que tiene el polo N frente al al menos un montaje de bobina (60), el indicador positivo (83) está dispuesto en un polo S de un imán (51, 55) estando el polo S orientado hacia el al menos un montaje de bobina (60), comprendiendo, además, el circuito de interruptor de detección (80) al menos un indicador de rotura (82), estando dispuesto el indicador de rotura (82) en un polo (N, S) sobre un imán (51, 55) que interactúa posteriormente con el yugo posterior (612) del al menos un montaje de bobina (60) en el movimiento relativo;

   en el que, cuando el elemento de detección frontal (851) detecta el indicador negativo (81) o el indicador positivo (83), se aplica una fuente de alimentación positiva o negativa al al menos un montaje de bobina (60) ; y, cuando el elemento de detección posterior (852) detecta el indicador de rotura (82), se corta el suministro de energía positiva o negativa al al menos un montaje de bobina (60), en el que los yugos frontal y posterior (611, 612) se extienden en un ángulo mayor que el ángulo recto con respecto al magnetizador (61) para aumentar eficazmente la distancia (a).