ITVI20120309A1 - Motore a magneti permanenti - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

Il presente trovato à ̈ generalmente applicabile nel settore tecnico delle macchine rotanti e dei motori e azionamenti meccanici, ed ha particolarmente per oggetto un motore rotativo a magneti permanenti naturali o artificiali.

Stato della Tecnica

Sono note macchine a magneti permanenti per convertire in un moto rotatorio varie forme di energia, come ad esempio l’energia cinetica e/o potenziale di un corpo traslante od oscillante o l’energia di un fluido.

In particolare, US2003/0020348 di titolarità J.V. Pellegrino descrive una macchina avente una barra centrale alla quale viene trasferita energia cinetica di tipo rotazionale grazie all’interazione periodica di almeno un magnete permanete posizionato su martello mobile ed almeno un altro magnete permanente solidale alla barra centrale.

US2004/0055797 di titolarità C. White descrive un’automobile avente un motore provvisto di magneti permanenti. Più in dettaglio, il motore comprende una coppia di dischi di uguale diametro e vincolati girevolmente sullo stesso asse di rotazione ad una distanza predeterminata. I dischi sono messi in oscillazione attorno all’asse di rotazione grazie all’interazione tra magneti permanenti opportunamente posizionati sugli stessi. Tra i due dischi sono posizionati due arpionismi in grado di trasformare il moto oscillatorio dei dischi in un moto rotatorio che viene successivamente trasferito alle ruote dell’automobile grazie a corrispondenti alberi di trasmissione.

In generale le macchine note di questo tipo presentano almeno un organo vincolato girevolmente e provvisto di magneti permanenti, il quale viene messo in rotazione mediante interazione con uno o più elementi mobili provvisti di magneti permanenti. La rotazione dell’organo girevole produce direttamente o mediante meccanismi di trasmissione il moto rotatorio che si desidera generare, mentre gli elementi mobili devono essere movimentati mediante energia esterna per consentire alla macchina di continuare a funzionare senza violare nessun principio della fisica.

Un primo problema comune alle macchine note di questo tipo à ̈ quello che i meccanismi per trasferire l’energia esterna agli elementi mobili sono generalmente complessi e spesso non riescono a fornire al sistema energia sufficiente per far ruotare il membro girevole come dovrebbe.

Un ulteriore problema noto à ̈ che l’interazione tra i magneti permanenti del membro girevole e i magneti permanenti degli elementi mobili avviene periodicamente, generando un moto del membro girevole discontinuo e generalmente non regolare.

Presentazione dell’invenzione

Scopo del presente trovato à ̈ quello di superare almeno parzialmente gli inconvenienti sopra riscontrati, mettendo a disposizione un motore a magneti permanenti in grado di generare un moto rotatorio sostanzialmente continuo, privo di discontinuità e di indesiderati cali della potenza e della coppia generata.

Un altro scopo del trovato à ̈ mettere a disposizione un motore che possa generare efficacemente potenza meccanica, utilizzando una sorgente esterna di energia.

Un altro scopo del trovato à ̈ mettere a disposizione un motore che sia affidabile e abbia una vita media relativamente elevata.

Un altro scopo del trovato à ̈ mettere a disposizione un motore che possa agevolmente essere controllato e comandato mediante un’unità di controllo.

Un altro scopo del trovato à ̈ mettere a disposizione un motore che consenta di minimizzare i consumi energetici del sistema complessivo.

Un altro scopo del trovato à ̈ mettere a disposizione un motore che presenti una ridotta usura nel tempo.

Un altro scopo del trovato à ̈ mettere a disposizione un motore che risulti relativamente compatto e con ingombro complessivo relativamente contenuto.

Tali scopi, nonché altri che appariranno più chiaramente nel seguito, sono raggiunti da un motore a magneti permanenti avente una o più delle caratteristiche qui descritte, illustrate e/o rivendicate.

Forme di realizzazione vantaggiose del trovato sono definite in accordo con le rivendicazioni dipendenti.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un motore a magneti permanenti secondo il trovato, illustrate a titolo di esempio non limitativo con l'ausilio delle unite tavole di disegno in cui:

la FIG.1 Ã ̈ una vista frontale del motore secondo il trovato;

la FIG.2 Ã ̈ una vita frontale parziale del motore di FIG.1;

la FIG. 3 Ã ̈ una vita schematica ingrandita di alcuni particolari di un'ulteriore forma di realizzazione del motore 1.

Descrizione dettagliata di alcuni esempi di realizzazione preferiti Con riferimento alle figure citate, viene descritto un motore a magneti permanenti naturali o artificiali, identificato globalmente con il numero di riferimento 1, il quale potrà comprendere uno statore 2 ed un rotore 3 vincolato girevolmente sullo statore 2 attorno ad un asse di rotazione R. Lo statore 2 potrà essere provvisto di una prima pluralità di magneti permanenti 4, mentre il rotore potrà comprendere una seconda pluralità di magneti permanenti 5, destinati ad interagire fra loro per promuovere la rotazione del rotore 3.

Il rotore 3 potrà presentare un bordo periferico 6, in corrispondenza del quale sono disposti i magneti permanenti della seconda pluralità 5.

Il motore 1 potrà comprendere mezzi 7 di vincolo mobile di ogni magnete permanente della prima pluralità 4 sullo statore 2. Opportunamente, i mezzi di vincolo mobile 7 potranno comprendere una pluralità di leve allungate 8, ognuna delle quali potrà presentare un’estremità libera 9 ed un’estremità 10 incernierata sullo statore 2. Ogni magnete permanente della prima pluralità 4 potrà essere montato su un’estremità libera 9 di una leva allungata 8. Inoltre, quest’ultima potrà essere ruotabile tra una posizione distale, indicata nei disegni con la lettera di riferimento D, e una posizione prossimale, indicata nei disegni con la lettera di riferimento P. Quando una leva allungata 8 si trova nella posizione distale D il rispettivo magnete permanente della prima pluralità 4 montato sulla sua estremità libera 9 viene ad essere radialmente distanziato dai magneti permanenti della seconda pluralità 5 in modo da ridurre l’interazione magnetica reciproca. Quando una leva allungata 8 si trova nella posizione prossimale P, il rispettivo magnete permanente della prima pluralità 4 montato sulla sua estremità libera 9 risulta essere radialmente in prossimità e sfalsato tangenzialmente lungo il bordo periferico 6 rispetto ad un corrispondente magnete permanente della seconda pluralità 5. In questo modo viene promossa selettivamente la repulsione magnetica reciproca tra il magnete permanente della prima pluralità 4 e quello della seconda pluralità 5 lungo il bordo periferico 6 e per effetto di tale forza magnetica repulsiva che ha una componente tangenziale il rotore 3 ruota attorno all’asse di rotazione R.

Il motore 1 potrà comprendere mezzi attuatori, illustrati schematicamente con la freccia F in FIG. 2, attivabili mediante energia esterna ed agenti, mediante applicazione di una forza e/o coppia, su ogni leva allungata 8 per spostarla selettivamente dalla posizione distale D a quella prossimale P vincendo la forza magnetica di repulsione tra il magnete permanente della prima pluralità 4 che si trova sull’estremità libera 9 ed il corrispondente magnete permanente della seconda pluralità 5 montato sul rotore 3.

Come raffigurato in FIG. 1, lo statore 2 potrà comprendere una pluralità di perni 11 sui quali potranno essere incernierate le leve allungate 8. I perni 11 potranno essere disposti attorno all’asse di rotazione R fra loro angolarmente spaziati di un primo passo angolare P1. In modo similare, i magneti permanenti della seconda pluralità 5 potranno essere disposti attorno all’asse di rotazione R fra loro angolarmente distanziati di un secondo passo angolare P2.

Vantaggiosamente, il primo passo angolare P1 potrà essere diverso dal secondo passo angolare P2 in modo che durante la rotazione del rotore 3 ci sia sempre almeno una delle leve allungate 8 posizionabile nella posizione prossimale P con il rispettivo magnete permanente della prima pluralità 4 sfalsato opportunamente in direzione sostanzialmente tangenziale al bordo periferico 6 rispetto ad un corrispondente magnete permanente della seconda pluralità 5 per promuovere la rotazione del rotore 6. Questa particolare caratteristica permette di sviluppare una rotazione sostanzialmente continua e regolare del rotore 6.

Come illustrato in FIG.2, i perni 11 potranno essere disposti lungo un primo percorso C1 sostanzialmente circonferenziale con centro nell’asse di rotazione R e i magneti permanenti della seconda pluralità 5 potranno essere disposti lungo un secondo precorso C2 sostanzialmente circonferenziale e concentrico con il primo percorso circonferenziale C1. Inoltre, le leve allungate 8 potranno avere fra loro lunghezze sostanzialmente uguali.

Il bordo periferico 6 del rotore 3 potrà essere suddiviso in porzioni a dente di sega 12 di ampiezza angolare pari al secondo passo angolare P2. Ogni porzione a dente di sega 12 potrà avere una prima parete 13 inclinata rispetto al secondo percorso circonferenziale C2 e destinata ad entrare selettivamente in contatto con l’estremità libera 9 di una leva allungata 8, per favorirne lo spostamento dalla posizione prossimale P alla posizione distale D durante la rotazione del rotore 3. Inoltre, ogni porzione a dente di sega 12 potrà avere una seconda parete 14 inclinata rispetto al secondo percorso circonferenziale C2 con inclinazione opposta rispetto alla prima parete inclinata 13 della porzione a dente di sega 12. Questa seconda parete inclinata 14 potrà anche avere un’inclinazione prossima alla direzione radiale e potrà permettere ai mezzi attuatori di spostare ogni leva allungata 8 selettivamente dalla posizione distale D alla posizione prossimale P in modo che il magnete permanente della prima pluralità 4 posizionato sull’estremità libera 9 della leva stessa sia radialmente in prossimità rispetto ad un corrispondente magnete permanente della seconda pluralità 5.

I mezzi attuatori potranno essere di vario tipo e, in particolare, potranno comprendere una pluralità di cilindri idraulici o pneumatici aventi un’estremità vincolata allo statore 2 e l’altra estremità mobile agente su una corrispondente leva allungata 8 per esercitare selettivamente su quest’ultima una forza e spostarla selettivamente dalla posizione distale D alla posizione prossimale P. Alternativamente, in un secondo esempio di realizzazione del motore 1 secondo il trovato, i mezzi attuatori potranno comprendere una pluralità di attuatori elettrici lineari o rotativi. Anche in questo esempio di realizzazione gli attuatori elettrici potranno avere un’estremità vincolata allo statore 2 e l’altra estremità mobile agente su una corrispondente leva allungata 8 per esercitare su quest’ultima rispettivamente una forza o una coppia e spostarla selettivamente dalla posizione distale D a quella posizione prossimale P. In un terzo esempio di realizzazione, mezzi attuatori potranno comprendere una pluralità di elementi elastici aventi un’estremità vincolata allo statore 2 e l’altra estremità mobile agente su una corrispondente leva allungata 8 di per esercitare su quest’ultima una forza o una coppia e spostarla selettivamente dalla posizione distale D a quella prossimale P. In questo caso, dopo che gli elementi elastici hanno scaricato la loro energia potenziale elastica agendo sulle leve allungate 8, se non intervengono altre fonti energia esterne, il motore si fermerebbe.

In un'ulteriore forma di realizzazione, i mezzi attuatori potranno comprendere una pluralità di terzi magneti permanenti naturali o artificiali agenti sui primi magneti permanenti 4 per movimentarli tra le posizioni distale D e prossimale P.

Quindi, per consentire un funzionamento continuo del motore stesso, i mezzi attuatori potranno comprendere mezzi di ripristino periodico dell’energia elastica degli elementi elastici. Tali mezzi di ripristino periodico dell’energia elastica potranno essere di vario tipo, come ad esempio non limitativo, di tipo elettrico o idraulico.

Vantaggiosamente, lo statore 2 potrà comprendere mezzi di guida, ad esempio le asole 20 impegnate con un rispettivo perno 21, per guidare la rotazione delle leve allungate 8 fra le posizioni distali D e prossimali P.

Opportunamente, il motore 1 potrà includere inoltre mezzi di controllo, non illustrati nelle figure, agenti sui mezzi attuatori per controllare la movimentazione delle leve allungate 8 fra le posizioni distali D e prossimali P. Ad esempio, i mezzi di controllo potranno includere un’unità a microprocessore PLC.

In tal modo, un utente potrà innescare la rotazione del rotore 3 portando le leve allungate 8 dalla posizione distale D a quella prossimale P, così da promuovere l’interazione magnetica fra i magneti 4 e 5, e di disinnescare la rotazione dello stesso portando le leve allungate 8 dalla posizione prossimale P a quella distale D, così da interrompere l’interazione magnetica fra i magneti 4 e 5.

In una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva, illustrata in FIG.3, i mezzi di guida 20, 21 potranno essere atti a movimentare scorrevolmente i primi magneti permanenti 4 lungo direzioni di scorrimento sostanzialmente radiali, definite ad esempio dalle asole 20. In tal caso, i mezzi attuatori potranno agire sui primi magneti permanenti 4 per movimentarli lungo le direzioni definite dalle stesse asole 20.

Alla luce di quanto precede, si comprende che l’invenzione raggiunge gli scopi prefissatisi.

Il motore secondo l’invenzione à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel concetto inventivo espresso nelle rivendicazioni allegate. Tutti i particolari potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, ed i materiali potranno essere diversi a seconda delle esigenze, senza uscire dall'ambito di tutela del trovato.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un motore a magneti permanenti comprendente: - uno statore (2) provvisto di una pluralità di primi magneti permanenti (4) naturali o artificiali; - un rotore (3) girevolmente accoppiato con detto statore (2) per ruotare attorno ad un asse di rotazione (R), il rotore (3) avendo un bordo periferico (6) che include una pluralità di secondi magneti permanenti (5) naturali o artificiali; in cui detti primi magneti permanenti (4) sono montati mobili su detto statore (2) per muoversi fra una posizione prossimale (P) al bordo periferico (6) del rotore (3) in cui gli stessi (4) interagiscono con detti secondi magneti permanenti (5) per respingersi reciprocamente per repulsione magnetica ed una posizione distale (D) dallo stesso in cui i primi magneti permanenti (4) sono radialmente distanziati da detti secondi magneti permanenti (5), essendo previsti mezzi attuatori agenti su detti primi magneti permanenti (4) per muoverli lungo dette posizioni distale (D) e prossimale (P) e per mantenerli in detta posizione prossimale (P) all'atto dell'interazione reciproca con detti secondi magneti permanenti (5), in modo da promuovere la rotazione di detto rotore (3).
2. 2. Motore secondo la rivendicazione 1, in cui detti primi magneti permanenti (4) e detti secondi magneti permanenti (5) sono montati rispettivamente su detto statore (2) e detto rotore (3) in modo che in detta posizione prossimale (P) ci sia sempre un numero sufficiente di detti primi magneti permanenti (4) reciprocamente affacciati ai secondi magneti permanenti (5) per garantire la rotazione in continuo di detto rotore (3).
3. 3. Motore secondo la rivendicazione precedente, in cui detto bordo periferico (6) di detto rotore (3) à ̈ suddiviso in porzioni a dente di sega (12) consecutive di ampiezza angolare uguale, ognuna di dette porzioni a dente di sega (12) avendo una parete (13) inclinata di guida destinata a guidare scorrevolmente ognuno di detti primi magneti permanenti (4) mantenuto in detta posizione prossimale (P) ed una parete operativa (14) che include almeno uno di detti secondi magneti permanenti (5), ognuna di dette pareti operative (14) essendo interposta fra due di dette pareti di guida (13) consecutive in modo che durante la rotazione del rotore (3) ognuno di detti primi magneti permanenti (4) si trovi affacciato ad una rispettiva parete operativa (14) all’atto del passaggio fra due pareti di guida (13) consecutive, così da promuovere sia la rotazione del rotore (3) che il contemporaneo scorrimento del primo magnete permanente (4) sulla parete di guida (13) successiva per repulsione magnetica reciproca fra lo stesso e l'almeno un secondo magnete permanente (5) della corrispondente parete operativa (14).
4. 4. Motore secondo la rivendicazione precedente, in cui detti primi magneti permanenti (4) e detti secondi magneti permanenti (5) sono montati rispettivamente su detto statore (2) e dette pareti operative (14) in modo da trovarsi reciprocamente affacciati alla minima distanza con periodicità predeterminata lungo detto bordo periferico (6) di detto rotore (3) sufficiente a garantire che la coppia agente su quest’ultimo resti sostanzialmente costante nel tempo.
5. 5. Motore secondo la rivendicazione precedente, in cui ognuno di detti primi magneti permanenti (4) si trovi reciprocamente affacciato alla minima distanza con il rispettivo secondo magnete permanente (5) quando fra gli stessi sono interposte fra 2 e 4 pareti operative (14) consecutive.
6. 6. Motore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ognuno di detti primi magneti permanenti (4) à ̈ montato su un'estremità libera (9) di una rispettiva leva allungata (8) suscettibile di ruotare attorno a una seconda estremità (10) tra dette posizioni prossimale (P) e distale (D), detto statore (2) comprende una pluralità di perni (11) disposti attorno a detto asse di rotazione (R) fra loro angolarmente spaziati di un primo passo angolare (P1) per incernierare dette leve allungate (8), i secondi magneti permanenti (5) essendo disposti attorno a detto asse di rotazione (R) fra loro angolarmente distanziati di un secondo passo angolare (P2).
7. 7. Motore secondo la rivendicazione precedente, in cui detti perni (11) sono disposti lungo un primo percorso sostanzialmente circonferenziale (C1) con centro in detto asse di rotazione (R), detti secondi magneti permanenti (5) essendo disposti lungo un secondo precorso (C2) sostanzialmente circonferenziale e concentrico con detto primo percorso circonferenziale (C1), dette leve allungate (8) avendo lunghezze sostanzialmente uguali fra loro, detti mezzi attuatori agendo su detti primi magneti permanenti (4) per portare l'estremità libera (9) di ogni leva allungata (8) a scorrere lungo dette pareti di guida (13) di dette porzioni a dente di sega (12).
8. 8. Motore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto statore (2) comprende mezzi di guida (20, 21) per guidare la movimentazione di detti primi magneti permanenti (4) fra dette posizioni distali (D) e prossimali (P).
9. 9. Motore secondo la rivendicazione precedente, in cui detti mezzi di guida (20, 21) sono atti a movimentare scorrevolmente detti primi magneti permanenti (4) lungo direzioni di scorrimento sostanzialmente radiali.
10. 10. Motore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre mezzi di controllo agenti su detti mezzi attuatori per controllare la movimentazione di detti primi magneti permanenti (4) fra dette posizioni distali (D) e prossimali (P), in modo da consentire ad un utente di innescare la rotazione del rotore (3) portando detti primi magneti permanenti (4) dalla posizione distale (D) a quella prossimale (P) e di disinnescare la rotazione dello stesso (3) portando gli stessi dalla posizione prossimale (P) a quella distale (D).