MX2008001723A

MX2008001723A - Motor-generador electrico de induccion de corriente directa.

Info

Publication number: MX2008001723A
Application number: MX2008001723A
Authority: MX
Inventors: Dumitru Bojiuc
Original assignee: Dumitru Bojiuc
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2008-11-10
Also published as: KR20080045223A; WO2007024261A1; EA200800631A1; BRPI0615477A2; US20060038454A1; CN101248571A; JP2009505629A; EP1925069B1; CA2617918A1; EA013478B1; JP5550829B2; EP1925069A1; US7791242B2; EP1925069A4; CN101248571B

Abstract

Se proporciona un aparato electromagnético que tiene un elemento giratorio que actúa como un puente de transferencia entre dos proveedores energéticos activos, el elemento giratorio proporciona un núcleo ferromagnético con una pluralidad de bobinas solenoides que tienen energía eléctrica inducida desde imanes permanentes externos; la energía de transferencia del núcleo por inducción al imán permanente activo enrollado del estator interno, el recolector de energía y el inducir actúan como un generador.

Description

MOTOR-GENERADOR ELECTRICO DE INDUCCION DE CORRIENTE DIRECTA CAMPO DE LA INVENCION Esta descripción se relaciona de manera general con motores-generadores eléctricos y generadores eléctricos, y más particularmente con una máquina electromagnéticas giratorias de CD operadas por inducción.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION La siguiente técnica define el estado actual del campo del aparato descrito reivindicado en la presente: Tu et al., en el documento de E.U.A. 2004/0135452 describe un generador eléctrico giratorio plano que incluye por lo menos una estructura de bobina toroidal para cortar líneas magnéticas para inducir una corriente en por lo menos una estructura de polo magnético en forma de disco orientada paralela a la estructura de bobina helicoidal. Si se incluyen estructuras de bobina toroidales múltiples y estructuras de bobina magnética en forma de disco, las estructuras de bobina toroidal y las estructuras de bobina magnética en forma de disco se distribuyen de manera alternada. La estructura de bobina toroidal y la estructura de polo magnético en forma de disco no se proporcionan con un material permeable. Cuando las estructuras de bobina toroidal o por lo menos una REF. -.189669 estructura de polo magnético en forma de disco se hace girar por una fuerza externa, la estructura de bobina toroidal corta las líneas magnéticas que pasan a través de la misma para generar una corriente inducida. Neal, en el documento de E.U.A. 2002/0135263 describe una pluralidad de segmentos de arco de estator que forman un núcleo toroidal para un ensamblado de estator utilizado para elaborar un motor. En una modalidad preferida, se genera una pluralidad de campos magnéticos cuando se conduce corriente eléctrica a través de un alambre enrollado alrededor de los polos en el núcleo toroidal. Un cuerpo monolítico de material de cambio de fase encapsula sustancialmente los conductores y mantiene los segmentos de arco de estator en contacto entre sí en el núcleo toroidal. Los impulsores de disco duro que utilizan el motor y los métodos para construir el motor y las unidades de disco duro también se han descrito. Rose, en el documento de E.U.A. 6803691 describe una máquina eléctrica que comprende un núcleo en forma de anillo magnéticamente permeable centrada sobre un eje de rotación y que tiene dos lados axialmente opuestos. Lasa bobinas se enrollan toroidalmente alrededor del núcleo y se colocan secuencialmente a lo largo de la dirección circunferencial . Cada bobina incluye dos patas laterales que se extienden radialmente a lo largo, respectivamente, de los lados del núcleo. Existen espacios sin bobina entre patas laterales adyacentes. Una abrazadera tiene un primero y un segundo rebordes laterales que se conectan a una estructura de conexión y topan respectivamente con el primero y segundo lados de la bobina. Mohler, en el documento de E.U.A. 6,507,257 describe un accionador de inmovilización o basculante bidireccional que está constituido de una flecha de salida con uno o más rotores montados de manera fija sobre la misma. La flecha y el rotor se montan para rotación en un alojamiento magnéticamente conductor que tiene una bobina cilindrica montada en la misma y que se cierra por tapas de extremo conductoras. La tapa de extremo tienen piezas de polo de estator montadas sobre el mismo. En una modalidad, el rotor tiene por lo menos dos imanes permanentes magnetizados de manera opuesta los cuales se montan asimétricamente, es decir, están adyacentes en un lado y separadas por un hueco no magnético en el otro lado. La pieza de polo de estator tiene conductividad de flujo asimétrico y, en una modalidad, es axialmente más grueso que la porción remanente de la pieza de polo. Un tope evita que el rotor oscile a la posición neutra (en donde los imanes de rotor se alinean axialmente con la porción de mayor conductividad de la pieza de polo) . Por lo tanto, el rotor se inmoviliza magnéticamente en una de las dos posiciones que es extraída hacia la posición neutra. La energización de la bobina con una corriente de polaridad opuesta provoca que el rotor gire hacia su posición de inmovilización opuesta en donde se inmoviliza magnéticamente en esa posición. Mohler, en el documento de E.U.A. 5,337,030 describe un accionador de momento de torsión sin escobilla de imán permanente que está comprendida de un núcleo electromagnético capaz de generar un campo de flujo de imán conformado toroidalmente alargado cuando es energizado. Fuera de la bobina generalmente cilindrica es un alojamiento interno con placas de extremo superior e inferior en cada extremo. Montadas a las placas de extremo y extendiéndose una hacia la otra están las pijas de polo de estator separadas desde su pieza de polo opuesta por una separación de aire. Se coloca un rotor de imán permanente en la separación de aire montada sobre una flecha que a su vez se monta giratoriamente en cada una de las placas de extremo . El rotor de imán permanente comprende por lo menos dos imanes permanentes, cada uno abarca una porción arqueada del rotor y tiene polaridades opuestas. La energización de la bobina con corriente en una dirección magnetiza las piezas de polo de manera que cada una de las dos piezas de polo atrae a uno de los imanes del rotor que repele al otro imán del rotor lo que resulta en un momento de torsión generado por la flecha de salida. La inversión del flujo de corriente resulta en una inversión del momento de torsión y la rotación del rotor en la dirección opuesta. Se describen modalidades preferidas que tienen celdas múltiples, es decir, una pluralidad de combinaciones de estator-rotor-estator y/o celdas en las cuales existe una pluralidad de piezas de polo en cada plano de polo de estator. Kloosterhouse et al., en el documento de E.U.A. 5191255 describe un motor electromagnético que incluye un rotor que tiene una pluralidad de imanes montados a lo largo de un perímetro del rotor. Preferiblemente, los imanes adyacentes tienen polos opuestos orientados hacia fuera. Uno o más de los electroimanes se colocan adyacentes al perímetro del rotor de manera que conforme el rotor gira, los imanes montados en el rotor son transportados cerca de los polos de los electroimanes. Se suministra corriente a los electroimanes por un circuito impulsor en una relación de fase predeterminada con la rotación del rotor de manera que, para sustancialmente todas las posiciones angulares del rotor, la atracción y repulsión magnética entre los polos de los electroimanes y los imanes montados en el rotor impulsan al rotor a girar en una dirección deseada. El material reflejante se monta sobre el rotor en posiciones angulares predeterminadas. El circuito impulsor incluye un dispositivo fotosensible el cual produce una señal cuyo valor varía de acuerdo a si el dispositivo recibe luz reflejada del material reflejante. La señal se amplifica para producir una corriente impulsora para los electroimanes. Westley, en el documento 4623809 describe un motor de velocidad gradual que alberga una estructura de polo en la cual un par de placas estatoras idénticas, cada una con una pluralidad de polos, se colocan espalda con espalda con los polos que se proyectan en las direcciones opuestas, las placas de estator se colocan entre un par de copas de estator sustancialmente idénticas, cada copa de estator tiene una pluralidad de polos que se proyectan hacia adentro desde una pared trasera con una pared lateral periférica que termina en un reborde que se extiende hacia fuera. Una superficie mayor de cada reborde está en contacto con una cara sobre una de las placas de estator de manera que asegura una trayectoria magnética de baja reluctancia. Fawzy, en el documento 4565938 describe un dispositivo electromagnético el cual se puede utilizar como un motor o como un generador. El dispositivo tiene un alojamiento que incluye un medio de cojinete para sostener una flecha giratoria. Se proporciona un medio de imán de disco y se acomodan los polos para que tengan polaridad alternada y se montan sobre la flecha para definir un rotor. El dispositivo incluye por lo menos una primera zapata de polo en contacto con el medio de imán que tiene una porción que se extiende radialmente desde la misma para definir una cámara de polo virtual de una primera polaridad. También se incluye por lo menos una segunda zapata de polo en contacto con el imán y que tiene una porción que se extiende radialmente desde la misma para definir una cámara de polo virtual de la otra polaridad. Un estator toroidal se monta sobre el alojamiento y tiene bobinados del mismo. El estator se coloca anularmente alrededor de los imanes de disco de manera las cámaras de polo virtual de la primera y segunda zapatas de polo rodean porciones de los bobinados con campos circunferencialmente alternados de polaridad alternada. Se proporciona un medio para contacto eléctrico con el estator para extraer corriente cuando el dispositivo es operado como un generador o para suministrar corriente para operar el dispositivo como un motor. Fawzy, en el documento 4459501 describe un dispositivo electromecánico el cual se puede utilizar como un motor o como un generador que tiene un alojamiento, que incluye un medio de cojinete para sostener una flecha giratoria. Un par de discos de imán se colocan con los polos para que presenten polaridad opuesta sobre las dos caras de cada uno. Los imanes se montan cara a cara juntos sobre la flecha para definir un rotor. El dispositivo incluye por lo menos una primera zapata de polo en contacto con una cara de cada imán y que tiene una porción que se extiende radialmente desde la misma para definir, en su forma preferida, un par de cámaras de polo virtual de la misma polaridad que una cara. También se incluye por lo menos una segunda zapata de polo en contacto con una cara de cada imán y que tiene una porción que se extiende radialmente desde la misma para definir en su forma preferida un par de cámaras de polo virtuales de la misma polaridad que la otra cara. Un estator toroidal se monta sobre el alojamiento y tiene bobinados sobre el mismo. El estator se coloca anularmente alrededor de los imanes de disco de manera que las cámaras de polo virtual de la primera y segunda zapatas de polo rodean porciones del bobinado con campos circunferencialmente alternados de polaridad alternante. El medio para el contacto eléctrico con el estator extrae corriente cuando el dispositivo es operado como un generador o proporciona corriente para operar el dispositivo como un motor. Nuestra investigación de la técnica anterior con los extractos descritos en lo anterior muestra máquinas de electroimán giratorias en formas tanto de motor como de generador. De esta manera, la técnica anterior muestra en Neal, un núcleo toroidal con segmentos de arco radiales, en Fawzy vemos una cara de polo N-N y S-S de manera adyacente, en Tu et al., un polo N-S y S-N adyacente con bobinados de bobina radial, en Rose encontramos bobinas enrolladas radialmente en secuencia alrededor de un núcleo toroidal y con segmentos de imán permanentes con vecindad N-N y S-S. No obstante, la técnica anterior no describe una máquina electromagnética giratoria que proporcione campos electromagnéticos sumergidos en campos de imán permanente monopolo de polaridades opuestas, como se muestra en el presente aparato y el cual proporciona operación por inducción.

La presente descripción se diferencia de la técnica anterior porque proporciona ventajas desconocidas hasta ahora, como se describe en la breve descripción que sigue.

SUMARIO DE LA INVENCION Esta descripción muestra ciertos beneficios en la construcción y uso los cuales surgen de los objetivos que se describen a continuación. Un aparato electromagnético proporciona un elemento giratorio que actúa como un puente de transferencia entre dos proveedores energéticos activos, el elemento giratorio proporciona un núcleo ferromagnético con una pluralidad de bobinas de electroimán que tienen energía eléctrica inducida desde imanes permanentes externos; la energía de transferencia de núcleo ferromagnético por inducción a un estator interno en un imán permanente activo enrollado, por lo que el imán permanente enrollado funciona como un recolector de energía y un inductor para generar electricidad. Un objetivo primario inherente en el aparato y método de uso descrito en lo anterior es proporcionar ventajas no mostradas por la técnica anterior. Otro objetivo es proporcionar una máquina giratoria electromagnética la cual desarrolla una salida de DC y acepta una entrada de DC mientras actúa por inducción.

Un objetivo adicional es proporcionar dicha máquina útil como un motor eléctrico. Un objetivo adicional es proporcionar dicha máquina útil como un generador eléctrico. Un objetivo adicional es proporcionar dicha máquina que es capaz de ser operada como un dispositivo DC o como un dispositivo AC. Un objetivo adicional es proporcionar dicha máquina que es útil como un convertidor de energía. Otras características y ventajas del aparato y método de uso descrito se volverán evidentes a partir de la siguiente descripción más detallada cuando se tome junto con los dibujos anexos los cuales ilustran a modo de ejemplo los principios del aparato y método de su uso descrito en este documento.

DESCRIPCION BREVE DE LAS FIGURAS Las figuras anexas ilustran por lo menos una de las modalidades de mejor modo del presente aparato y método de su uso. En dichas figuras: la figura 1 es una vista en sección transversal vertical tomada en la dirección lateral del presente aparato; y la figura 2 es una vista en sección transversal vertical tomada en dirección longitudinal del mismo.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Las figuras descritas en lo anterior ilustran el aparato descrito y su método de uso en por lo menos una de sus modalidades preferidas del mejor modo la cual se define adicionalmente con detalle en la siguiente descripción. Aquellos con habilidad habitual en la técnica pueden ser capaces de realizar alteraciones y modificaciones a lo que se describe en la presente sin apartarse de su espíritu y alcance. Por lo tanto, debe entenderse que lo que se ilustra es lo que se establece únicamente con propósitos de ejemplo y no debe considerarse como una limitación en el alcance del presente aparato y métodos de uso. La figura 1 es una vista en sección transversal de una modalidad del aparato definido en la solicitud de E.U.A. número de serie 11200920, de la cual la presente solicitud es una continuación en parte y la cual opera bajo el mismo principio; en el cual el núcleo 140 ferromagnético lineal-toroidal tiene una bobina 148 solenoide de motor-generador eléctrico acortada y la cual es un autotransformador giratorio que gira entre imanes permanentes activos que se localizan externamente sobre el soporte 154 ferromagnético de imán permanente del estator y el imán permanente activo enrollado interno o el electroimán, al que denomina el recolector de energía e inductor 170. Esta modalidad preferida proporciona una orientación cilindrica. Las partes fijas de este motor-generador eléctrico lineal-toroidal cilindrico son las mismas que en la modalidad en forma de disco, los imanes permanentes activos con su soporte, con la diferencia de que el imán permanente activo localizado interno tendrá la bobina recolectora de energía e inductora 170 actuando mientras tanto como un transformador. El funcionamiento del presente aparato se determina por la parte móvil la cual en este caso actúa como un puente de transferencia entre dos proveedores energéticos activos. Las partes móviles son el núcleo 140 ferromagnético lineal-toroidal el cual, cuando gira, cada una de sus bobinas solenoides independientemente tiene energía eléctrica inducida desde los imanes permanentes externos y la cual después se transfiere por inducción de esta energía al imán permanente activo enrollado del estator interno, el recolector de energía e inductor 170 el cual, en este caso, actúa como un generador. Para obtener un efecto inverso, el recolector de energía e inductor 170 alimenta una corriente directa por pulsos a una frecuencia seleccionada para producir una velocidad rotacional seleccionada. Cuando se carga por la energía eléctrica inducida desde el recolector de energía interna e inductor 170, las bobinas del núcleo ferromagnético tienen energía eléctrica inducida de manera que cada solenoide se vuelve un electroimán activo. La bobina UMP norte y sur interactúan con el imán UMP permanente externo y también con el núcleo UMD ferromagnético con su propio UMP el cual produce el efecto de un sentido de desplazamiento del rotor, así como el transformador mecánico reversible móvil, el motor eléctrico conocido. La característica especial de la versión cilindrica descrita actualmente del presente aparato no utiliza un conmutador dado que esta función es llevada a cabo por el recolector de energía e inductor 170' ' . Las habilitaciones descritas en detalle en lo anterior se consideran novedosas con respecto a la técnica anterior de registro y se consideran críticas para el funcionamiento de por lo menos un aspecto del aparato y su método de uso y para la obtención de los objetivos descritos en lo anterior. Las palabras utilizadas en esta especificación para describir las presentes modalidades deben entenderse no solo en el sentido de su significado definido comúnmente, sino también para incluir por definición especial en esta especificación: estructura, material o acciones más allá del alcance de los significados definidos comúnmente. Por lo tanto, si un elemento se puede entender en el contexto de esta especificación que incluye más de un significado, entonces su uso debe entenderse como genérico a todos los medios posibles soportados por la especificación y por la palabra o palabras que describen al elemento. Las definiciones de las palabras o elementos de dibujos descritos en la presente significa que incluye no solo la combinación de elementos los cuales se establecen literalmente, sino también toda estructura, material o acciones equivalentes para realizar sustancialmente la misma función en sustancialmente la misma manera para obtener sustancialmente el mismo resultado. En este sentido, por lo tanto se contempla que una sustitución equivalente de dos o más elementos se puede realizar por cualquiera de los elementos descritos y sus diversas modalidades o que un elemento único puede estar sustituido por dos o más elementos en una reivindicación. Los cambios a partir de la materia objeto que se reclama como se observará por una persona habitualmente experta en la técnica, conocidos ahora o descubiertos posteriormente, se contemplan de manera expresa como equivalentes dentro del alcance propuesto y de sus diversas modalidades. Por lo tanto, las sustituciones obvias conocidas ahora o posteriormente para una persona habitualmente experta en la técnica se definen como dentro del alcance de los elementos definidos. Por lo tanto, esta descripción debe entenderse que incluye lo que se ilustra y describe específicamente en lo anterior, lo que es conceptualmente equivalente lo que se puede sustituir de manera obvia y también que incorpora las ideas esenciales. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un aparato electromagnético caracterizado porque comprende: un elemento giratorio que actúa como un puente de transferencia entre dos proveedores energéticos activos, el elemento giratorio proporciona un núcleo ferromagnético con una pluralidad de bobina de electroimán que tienen energía eléctrica inducida desde imanes permanentes externos; la energía de transferencia de núcleo ferromagnético por inducción a un estator interno puede activar un imán permanente, por lo que el imán permanente enrollado funciona como un recolector de energía e inductor para generar electricidad.