MX2008013414A - Aparato que genera electricidad utilizando una trayectoria magnetica de flujo simple. - Google Patents

Abstract

Métodos y aparato que generan electricidad a través de la operación de un circuito con base en una ruta de flujo magnético sencillo. Un miembro magnetizado proporciona la ruta de flujo. Una o más espirales conductivos de manera eléctrica son bobinados alrededor de un miembro, y un aparato interruptor de reluctancia o flujo es utilizado para controlar el flujo. Cuando esta en operación el aparato interruptor causa una inversa de polaridad (dirección) del flujo magnético del magneto permanente a través del miembro, y de esta manera induciendo la corriente eléctrica alterna en cada espiral. El aparato interruptor de flujo puede ser sin movimiento o rotacional. En las modalidades sin movimiento, dos o más interruptores de reluctancia son operados de manera que el flujo magnético de uno o más magnetos permanentes estacionaros es invertido a través del miembro magnetizado. En modalidades alternativas el aparato de interrupción de flujo comprende un cuerpo compuesto de materiales de alta o baja impermeabilidad, de manera que cuando el cuerpo es rotado, el flujo del magneto es invertido de manera secuencial a través del miembro magnetizado.

Description

APARATO QUE GENERA ELECTRICIDAD UTILIZANDO UNA TRAYECTORIA MAGNETICA DE FLUJO SIMPLE Campo de la invención La presente invención se refiere a métodos y aparatos en donde el flujo magnético de uno o más imanes permanentes se invierten en polaridad (dirección) en varias ocasiones a través de una trayectoria de flujo simple alrededor de la cual se enrolla una bobina o bobinas de conducción con el fin de inducir electricidad en las bobinas. Antecedentes de la invención Los métodos electromecánicos y electromagnéticos involucrados en movimientos de generadores y alternadores eléctricos son bien conocidos. Los alternadores y generadores usan con frecuencia imanes permanentes y normalmente tienen un rotor y un estator y una bobina o bobinas en las cuales se induce una EMF (fuerza electromotriz). La física implicada para producir electricidad es descrita por la ecuación del generador V= /(v x B) · di. Los imanes permanentes hechos de materiales que tienen una alta coercitividad, alta densidad de flujo magnético, alta fuerza motora magnética (mmf), y que no hay deterioración significativa de fuerza magnética en cierto tiempo son ahora comunes. Los ejemplos incluyen imanes de cerámica de ferrita (Fe203); samario cobalto (SmCo5); combinaciones de hierro, neodimio, y boro; y otros. Las trayectorias magnéticas para transformadores se construyen con frecuencia de materiales ferrosos laminados; los inductores usan con frecuencia materiales de ferrita, que se utilizan para la operación de una frecuencia más alta para ambos dispositivos. Los materiales magnéticos de alto funcionamiento para uso como trayectorias magnéticas dentro de un circuito magnético están ahora disponibles y son my convenientes para la conmutación de flujo magnético (rápido) con un mínimo de corrientes de Foucault. Un ejemplo es el material de capa nanocristalina de FINEMET® hecho por Hitachi de Japón. De acuerdo a Moskowitz, "Permanent Magnet Design and Application Handbook" 1995, página 52, el flujo magnético puede estar pensado como líneas de flujo que siempre salen y entran a las superficies de los materiales ferromagnéticos en ángulos rectos, que nunca pueden hacer verdaderas vueltas en ángulo recto, las cuales viajan únicamente en trayectorias rectas o curvas, que siguen la distancia más corta, y que siguen la trayectoria de reluctancia más baja. Una "reluctancia conmutada" es un dispositivo que puede considerablemente aumentar o disminuir (aumentar normalmente) la reluctancia (resistencia a la fuerza motora magnética) de una trayectoria magnética en una manera rápida y directa y posteriormente restaurarla a su valor original (mas bajo normalmente) en una manera rápida y directa. Una reluctancia conmutada tiene normalmente características análogas. A modo de contraste, un interruptor eléctrico de encendido/apagado normalmente tiene una característica digital, ya que no hay "escurrimiento" de electricidad. Con lo más reciente de la técnica, las reluctancias conmutadas tienen escurrimiento de flujo magnético. Las reluctancias conmutadas pueden implementarse mecánicamente, de tal manera que causan el movimiento retenedor para crear un entrehierro, o eléctricamente por varios medios, o por otros medios. Uno de los medios eléctricos es usando las bobinas de control enrolladas alrededor de las trayectorias de flujo. Otros medios eléctricos son la colocación dentro de la trayectoria de flujo de ciertas clases de materiales que cambian (aumento normalmente) su reluctancia en la aplicación de la electricidad. Otro medio eléctrico es saturar una región del material del interruptor de modo que la reluctancia aumenta en el aire insertando los cables de conducción eléctrica en el material según lo descrito por Konrad and Brudny en "An Improved Method for Virtual Air Gap Length Computation," en IEEE Transactions on Magnetice, Vol. 41, No. 10, October 2005. La literatura de la patente describe un número de construcciones que han sido diseñadas para variar las cantidades de flujo magnético en las trayectorias de flujo alternativas dividiendo desproporcionadamente el flujo de un imán o imanes permanentes estacionarios entre o en medio de trayectorias de flujo alternativas repetitivamente con el propósito de generar electricidad. El aumento de flujo en una trayectoria magnética y la disminución correspondiente en otra trayectoria (s) proporciona la base para inducir electricidad cuando las bobinas son enrolladas alrededor de las trayectorias. La física implicada para producir electricidad por estas construcciones es descrita por la ecuación transformadora V = -JdB/dt · ds. Una variación del medio de reluctancia conmutada se ha usado para hacer que el flujo aumente/disminuya a través de una trayectoria alternativa particular con un aumento/disminución correspondiente en otra trayectoria y hacer esto repetitivamente. Un medio de flujo de conmutación a lo largo de las trayectorias alternativas entre los polos opuestos de un imán permanente han incluido el principio de la transferencia de flujo descrito por R. J. Radus, Engineers' Digest, July, 1963. Un resultado de suministrar la trayectoria de flujo alternativa de geometría y permeabilidad generalmente similares es que, bajo condiciones particulares, la trayectoria alternativa primero seleccionada o la trayectoria seleccionada por la mayoría del flujo permanecerá siendo una "trayectoria preferida" que retendrá más flujo y la otra trayectoria, a pesar de que las trayectorias tengan reluctancia igual. (No hay una igualación automática de flujo entre las trayectorias similares.) Moskowitz, "Permanent Magnet Design and Application Handbook" 1995, página 87 discute este efecto con respecto al uso industrial de imanes permanentes para elevar y liberar hierro y acero girando el imán permanente encendido y (casi) apagado vía la reluctancia conmutada que consiste en el impulso eléctrico de las bobinas enrolladas alrededor de las trayectorias de flujo magnético (reluctancia conmutada). Los resultados experimentales con cuatro barras rectangulares de hierro (permeabilidad relativa = 1000) colocadas juntas en un cuadrado con un imán de barra permanente (la medida de densidad de flujo de un polo = 5000 Gauss) entre dos de las barras opuestas casi en una posición central mostrada que mueve y reemplaza a una de las barras extremas que está paralela al imán de barra resultará en aproximadamente 80% del flujo restante en la barra que permanece en contacto. Además los resultados mostraron que la trayectoria preferida debe experimentar un aumento de reluctancia aproximadamente de 10X de la trayectoria alternativa disponible antes de su condición de flujo desproporcionado que se producirá y transferirá a la trayectoria alternativa. La Patente Norteamericana No. 6,246,561 de Flynn; Patente Norteamericana No. 6,362,718 de Patrick; y Patente Norteamericana No. 6,946,938 de Pedersen todas describen un método y un aparato para conmutación (que divide) la cantidad de flujo magnético de un imán o imanes permanentes estacionarios entre y en medio de las trayectorias alternativas con el propósito de generar electricidad (y/o fuerza motora). Proporcionan el aumento del flujo magnético en una trayectoria con una disminución correspondiente en otra trayectoria (s). Hay siempre por lo menos dos trayectorias. Breve Descripción de la Invención La presente invención se refiriere a métodos y aparatos para la producción de electricidad a través de la operación de un circuito basado en una trayectoria de flujo magnético sola. Un miembro magnetizable proporciona la trayectoria de flujo. Una o más bobinas eléctricamente conductoras se enrollan alrededor del miembro, y un aparato de flujo o reluctancia conmutada se utiliza para controlar el flujo. Cuando se opera, el aparato de conmutación causa una inversión de polaridad (dirección) del flujo magnético del imán permanente a través del miembro, de tal modo que induce la corriente eléctrica alternativa en cada bobina.

De acuerdo a la invención, el aparato de conmutación de flujo puede ser inmóvil o giratorio. En las modalidades inmóviles, cuatro interruptores de reluctancia son operados por una unidad de control que hace que un primer par de interruptores se abran (aumento de reluctancia), mientras que otro par de interruptores se cierran (disminución de reluctancia). El par inicial se cierra después mientras que el otro par se abre, y así sucesivamente. Este ciclo de abrir y cerrar 2x2 se repite y, hace, que el flujo magnético desde el imán permanente estacionario se invierta en la polaridad a través del miembro magnetizable, causando la electricidad que es generada en las bobinas de conducción. Una modalidad inmóvil alternativa utiliza dos interruptores de reluctancia y dos entrehierros u otros materiales. En modalidades alternativas, el aparato de conmutación de flujo comprende un cuerpo compuesto de materiales de alta permeabilidad y baja permeabilidad, de modo que cuando el cuerpo gira, el flujo del imán se invierte secuencialmente a través del miembro magnetizable. En la modalidad preferida el cuerpo es cilindrico tiene un eje central, y el cuerpo gira sobre el eje. El cilindro se compone de un material de alta permeabilidad excepto por la sección del material de baja permeabilidad que dividió el cilindro en dos medios cilindros. Por lo menos una bobina conductora se enrolla eléctricamente alrededor del miembro magnetizable, de modo que cuando el cuerpo gira, una corriente eléctrica es inducida en la bobina. El cuerpo puede girarse por fuerzas mecánicas, electromecánicas u otras. Un método para generar corriente eléctrica, comprende las etapas de proporcionar un miembro magnetizable con una bobina conductora eléctricamente enrollada alrededor de la misma, y secuencialmente invierte el flujo desde un imán permanente a través del miembro, de tal modo que induce la corriente eléctrica en la bobina. Breve Descripción de los Dibujos La fig. 1 es un diagrama esquemático de un circuito magnético de acuerdo a la invención; La fig. 2 es una vista en perspectiva de una modalidad de la invención basada en los interruptores inmóviles de flujo magnético. La fig. 3 es un dibujo detallado de un interruptor de flujo inmóvil de acuerdo a la invención; La fig. 4 es un dibujo detallado de un interruptor de reluctancia de acuerdo a la invención La fig. 5 es un dibujo detallado de un interruptor de flujo inmóvil alternativo de acuerdo a la invención que utiliza entrehierros u otros materiales; La fig. 6 es un diagrama esquemático de un sistema que usa un interruptor de flujo giratorio de acuerdo a la invención; La fig. 7 es un dibujo detallado de un interruptor de flujo giratorio de acuerdo a la invención; La fig. 8 es un diagrama esquemático de un circuito de acuerdo a la invención que utiliza dos imanes permanentes y una sola trayectoria de flujo; La fig. 9 muestra una modalidad física posible del aparato con los componentes de la fig. 8, que incluye una unidad de control del interruptor de reluctancia; y La fig. 10 muestra y ordena generadores eléctricos interconectados de acuerdo a la invención. Descripción Detallada de la Invención La fig. 1 es un diagrama esquemático de un circuito magnético de acuerdo a la invención que utiliza un interruptor de flujo inmóvil. El circuito incluye los siguientes componentes: un imán permanente 102, una trayectoria de flujo simple 104, bobinas conductoras 106, 108, y cuatro interruptores de reluctancia 110, 112, 114, 116. Bajo el control de la unidad 118, los interruptores de reluctancia 110, 114 se abren (aumento de reluctancia), mientras que los interruptores 112, 116 se cierran (disminución de reluctancia). Los interruptores de reluctancia 110, 114 entonces cierran, mientras que los interruptores 112, 116 se abren, y así sucesivamente. Este ciclo de abrir y cerrar 2x2 se repite y, hace, que el flujo magnético del imán permanente estacionario 102 se invierta en polaridad a través de una trayectoria de flujo simple 104, causando electricidad que es generada en las bobinas de conducción 106, 108. Una forma eficiente del imán permanente 102 es una "C" en donde los polos están en una proximidad cercana una de otra y se acoplan con el interruptor de flujo. El flujo solo es llevado por un miembro magnetizable 100, también en una forma de "C" con los extremos que están en proximidad cercana una de otra y también se acoplan con el interruptor de flujo. En esta y en otras modalidades, el ciclo de conmutación 2x2 se realiza simultáneamente. De esta manera, el circuito de control 118 se implementa preferiblemente con contadores digitales de alimentación de reloj de cuarzo, circuito biestable, empaques de compuerta, o similares, para ajusfar el tiempo de subida, tiempo de caída, oscilación parásita y otros efectos parásitos. La etapa de salida del circuito de control puede utilizar FET (interruptores de efecto de campo) para enrutar formas de onda análogas o digitales a los interruptores de reluctancia como sea requerido. La fig. 2 es una perspectiva de una modalidad física posible del aparato que usa los componentes de la Fig. 1, mostrando sus posiciones relativas una a otras. Los interruptores de reluctancia 110, 112, 114, 116 pueden implementarse diferentemente, según lo descrito abajo, pero ocupará generalmente la misma posición relativa dentro del aparato. La fig. 3 es un dibujo detallado del interruptor de flujo inmóvil. Los segmentos que conectan 120, 122, 124, 126 deben hacerse de un material ferromagnético de alta permeabilidad. El volumen central 128 puede ser un agujero pasante, proporcionando un entrehierro, o puede ser llenado con material de vidrio, cerámica u otro de permeabilidad baja. Un superconductor u otra estructura que exhibe el efecto Meissner pueden utilizarse alternativamente. En la modalidad descrita en las figs. 2 y 3, los interruptores de reluctancia 110, 112, 114, 116 están implementados con una estructura de estado sólido que facilita la operación inmóvil. El interruptor de reluctancia inmóvil actualmente preferido es descrito por Toshiyuki Ueno y Toshiro Higuchi, en el documento "Investigation on Dynamic Properties of Magnetic Flux Control Device composed of Lamination of Magneto strictive Material Piezoelectric Material," The University of Tokyo 2004, el cual está totalmente incorporado en la presente por referencia. Según lo mostrado en la fig. 4, este interruptor está hecho de una lámina GMM (Material Magnetoestrictivo Gigante 42), una aleación TbDyFe, unida en ambos lados por un material (Piezoeléctrico) PZT 44, 46, al cual se aplica la electricidad. La aplicación de electricidad al PZT crea la tensión en el GMM, que causa que su reluctancia aumente. Otros arreglos son aplicables, incluyendo los descritos en la Solicitud de Patente Norteamericana No. de Serie 2006/0012453 pendiente, cuyo contenido completo está incorporado en la presente por referencia. Estos interruptores descritos en esta referencia se basan en los efectos magnetoeléctricos (ME) de materiales cristalinos líquidos en forma de efectos magnetoestrictivos y piezoeléctricos. Las propiedades de los materiales ME se describen, por ejemplo, en Ryu y colaboradores, "Magnetoelectric Effect in Composites of Magnetorestrictive and Piezoelectric Materials," Journal of Electroceramics, Vol. 8, 107-1 19 (2002), Filipov y colaboradores, "Magnetoelectric Effects at Piezoresonance in Ferromagentic-Ferroelectric Layered Composites," Abstract, American Physical Societv Meeting (March 2003) and Chang y colaboradore, "Magneto-band of Stacked Nanographite Ribbons," Abstract, American Physical Societv Meeting (March 2003). El contenido total de cada uno de estos documentos también se incorpora en la presente. Alternativas adicionales incluyen materiales que pueden calentarse y dejarse secuencialmente enfriar (o enfriarse y dejarse templar o calentarse y enfriarse activamente) arriba y debajo de la temperatura Currie, de tal modo que la reluctancia se modula. Gadolinium es un candidato desde su punto Currie a ser casi temperatura ambiente. Los superconductores de alta temperatura son otros candidatos, con el material que es enfriado en una cámara aislada a una temperatura sustancialmente en o casi a punto Currie. La microonda u otras fuentes de energía pueden utilizarse en conjunto con la unidad de control para efectuarse con esta conmutación. Dependiendo de cómo los interruptores rígidamente se contienen, además de limitar la expansión de los "yugos" pueden o no pueden ser necesarios alrededor del bloque mejor visto en la fig.4. La fig. 5 es un dibujo detallado de un interruptor de flujo inmóvil alternativo de acuerdo a la invención que utiliza entrehierros u otros materiales. Esta modalidad utiliza dos interruptores de reluctancia que funcionan eléctricamente 110, 114 y dos huecos 113, 115, de modo que cuando los interruptores son activados de una manera prescrita, el flujo del imán 102 se bloquea a lo largo de los segmentos del interruptor que contienen los interruptores y se fuerza a través de los segmentos que contienen los huecos, de tal modo que invierten el flujo a través del miembro magnetizable 100. En la activación de los dos interruptores de reluctancia 110, 114, el flujo, que busca una trayectoria de una reluctancia significativamente más baja, voltea de regreso a la trayectoria original que contiene los interruptores de reluctancia (no desactivados), de tal modo que invierte el flujo a través del miembro 100. Observe que los interruptores de flujo pueden también ser electromagnéticos para saturar las regiones locales del interruptor de modo que la reluctancia aumenta hacia el aire (o material hueco), creando un entrehierro virtual de acuerdo a lo descrito en Konrad y Brudny en los Antecedentes de la Invención. Más particularmente, el aparato de conmutación de flujo de acuerdo a esta modalidad utiliza un imán permanente que tiene un polo norte 'N' y de un polo sur 'S' en la relación opuesta a través de un hueco que define un volumen. Un miembro magnetizable con los extremos 'A' y '?' es soportado en relación opuesta a través de un hueco que comparte el volumen, y un interruptor de flujo que comprende un bloque estacionario en el volumen que tiene cuatro lados, 1-4, con dos lados opuestos interconectados a N y S, respectivamente y con otros dos lados opuestos que están interconectados a A y B, respectivamente. El bloque se compone de un material magnetizable segmentado por dos interruptores de flujo magnético operados eléctricamente y dos huecos rellenos de aire o de otro material (s). Una unidad de control en comunicación eléctrica con los interruptores de flujo es operativa para: a) pasivamente dejar un defecto de la trayectoria de flujo a través de los lados 1-2 y 3-4, después b) establecer activamente una trayectoria de flujo a través de los lados 2-3 y 1-4, y c) repetir a) y b) en una base secuencial.

Como una alternativa a un interruptor de flujo inmóvil, un interruptor de flujo giratorio puede utilizarse para implementar la secuencia alternativa 2x2. Con referencia a las figs. 6 y 7, el cilindro 130 con el hueco de flujo 132 es girado por un medio de movimiento 134. Esto hace que las mitades del cilindro 130 proporcionen dos concurrentes y puentes magnéticos de flujo separados (es decir, una condición del interruptor de reluctancia "cerrada"), en los cuales un extremo dado del miembro magnetizable 136 hace par con uno de los polos del imán permanente estacionario 138. Simultáneamente, el otro extremo del portador de la trayectoria de flujo 136 hace par con el polo opuesto del imán permanente estacionario 138. La fig. 7 es una vista detallada del cilindro. Cada giro de 90° del cilindro hace que los primeros puentes de flujo sean rotos (en "abrir" la condición de los interruptores de reluctancia) y un segundo conjunto de puentes de flujo se crea en donde se proporciona el extremo del miembro 136 que después se puentea con el polo opuesto del imán permanente estacionario 138. Un giro completo del cilindro 130 causa cuatro inversiones. Cada inversión de flujo dentro de la trayectoria de flujo simple 2 hace que una corriente eléctrica sea inducida en la bobina (s) de conducción 140, 142. En esta modalidad, es importante mantener un espaciado consistente exacto entre cada una de las "mitades" del cilindro 130 (que gira) con relación a los polos del imán permanente 138 y de los extremos del portador de la trayectoria de flujo 136 mientras que los puentes de flujo magnéticos son proporcionados por el cilindro 130 mientras gira. El cilindro giratorio 130 es hecho de material magnético de alta permeabilidad que se divide totalmente por el hueco del flujo 132. Un material preferido es un material nanocristalino tal como FINEMET® hecho por Hitachi. El hueco del flujo 132 puede ser de entrehierro, vidrio, cerámica, o cualquier material que exhibe permeabilidad magnética baja. El superconductor u otra estructura que exhibe el efecto Meissner pueden utilizarse alternativamente. Una forma eficiente del miembro magnetizable 136 es una "C" en el cuál sus extremos opuestos se curvan con un mismo radio que el cilindro 130 y están en proximidad más cercana posible con el cilindro giratorio 130. El imán permanente 138 también es preferiblemente en forma de C en el cuál los polos opuestos se curvan con un mismo radio que el cilindro 130 y están en proximidad más cercana posible con el cilindro giratorio 130. Las consideraciones de fabricación y montaje pueden dictar otras formas. Mientras que las modalidades descritas lejos de utilizar así un solo imán permanente, otras modalidades son posibles de acuerdo a la invención utilizando una pluralidad de imanes permanentes mientras que no obstante generan una trayectoria de flujo simple. La fig. 8 representa un circuito que utiliza dos imanes permanentes y una trayectoria de flujo simple.

La fig. 9 muestra una modalidad física posible del aparato basado en los componentes de la fig. 8, incluyendo una unidad de control de interruptor de reluctancia 158. Bajo el control de la unidad 158, los interruptores de reluctancia 150, 152 se abren (aumento de reluctancia), mientras que los interruptores 154, 156 se cierran (disminución de reluctancia). Los interruptores de reluctancia 150, 152 después se cierran, mientras que los interruptores 154, 156 se abren, y así sucesivamente. Este ciclo de abrir y cerrar 2x2 se repite y, así mientras lo hace, el flujo magnético desde los imanes permanentes estacionarios 160, 162 se invierten en polaridad a través del miembro magnetizable, causando electricidad que es generada en las bobinas de conducción 166, 168. En la implementación preferida de esta modalidad, los imanes se arreglan con sus polos N y S invertidos. El miembro magnetizable está colocado entre los dos imanes, y hay cuatro interruptores de flujo, SW1-SW4, dos entre cada extremo del miembro y los polos de cada imán. Los interruptores de reluctancia están implementados con las estructuras descritas arriba con referencia a las figs. 1 a 3. Como particularidad agregada, asume que el primer imán tiene los polos norte y sur, N1 y S1, el segundo imán tiene los polos norte y sur, N2 y S2 y el miembro tiene dos extremos A y B. Asumiendo que SW1 está situado entre N1 y A, SW2 está entre A y S2, SW3 está entre N2 y B, y SW4 está entre B y S1, el circuito de control operativo activa SW1 y SW4, después activa SW2 y SW3, y repite este proceso en una base secuencial. Como con las otras modalidades descritas en la presente, por razones de eficacia, la conmutación se lleva a cabo simultáneamente. En todas las modalidades descritas en la presente el material usado por el imán (s) permanente puede ser un montaje magnético o una sola unidad magnetizada. Los materiales preferidos son imanes de cerámica de ferrita (Fe203), samario cobalto (SmCos), o combinaciones de hierro, neodimio, y boro. La trayectoria de flujo simple es llevada por un material que tiene una alta permeabilidad magnética y construida para minimizar corrientes de Foucault. Tal material puede ser un montaje de hierro laminado o acero o núcleo de ferrita tales como los utilizados en los transformadores. Un material preferido es un material nanocristalino tal como FINEMET®. La bobina o bobinas de conducción se enrollan alrededor del material que transporta la trayectoria de flujo simple ya que muchas vueltas son requeridas para considerar los objetivos del voltaje, corriente y energía. El alambre del imán de cobre, aislado, estándar, ordinario, (alambre de motor) es suficiente y aceptable. Los materiales superconductores pueden también utilizarse. Por lo menos algo de la electricidad inducida en las bobinas de conducción pueden retroalimentarse dentro de la unidad de control del interruptor. En este modo de operación, los pulsos de inicio de la electricidad pueden proporcionarse desde una batería química o solar, de acuerdo a lo requerido. Aunque en las modalidades de las figs. 2 y 6 el imán y los materiales que transportan flujo son elementos planos que caen en planos ortogonales con el material que transporta el flujo cayendo fuera del volumen descrito por el imán, la trayectoria de flujo puede colocarse 'dentro' del volumen del imán o configurada en un ángulo. La escala física de los elementos puede también variarse para tomar ventaja de las técnicas de fabricación o de otras ventajas. La fig. 10, por ejemplo, muestra una configuración de circuitos magnéticos, cada uno teniendo una o más bobinas que pueden estar en serie, paralelas, o combinaciones en series paralelas, dependiendo del voltaje o de los requisitos actuales. En cada caso los imanes pueden colocarse o fabricarse usando técnicas comunes en la industria de la microelectrónica. Si los interruptores de flujo mecánico se utilizan, ellos pueden fabricarse usando técnicas tipo MEMs. Si los interruptores inmóviles se utilizan, los materiales pueden colocarse y/o depositarse. Las trayectorias preferiblemente se enrollan por adelantado después de escogerse y colocarlas en la posición de acuerdo a lo mostrado. La modalidad mostrada en la fig. 9 es también favorable a la miniaturización y replicación.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Generador eléctrico, que comprende: un bucle de material que transporta el flujo magnético; cuatro interruptores de flujo magnético espaciados aparte del material que crea dos conjuntos de puntos de conexión opuestos hacia el material entre los interruptores. un imán conectado a través de un juego de puntos de conexión opuestos, y un miembro que transporta el flujo conectado a través de otro conjunto de puntos de conexión opuestos, de tal modo que crean una configuración puente; un elemento eléctricamente conductor enrollado alrededor del miembro que transporta el flujo; y un operativo regulador para activar a los interruptores de flujo de modo que invierten el flujo del imán en el miembro que transporta el flujo en una base alternativa, por lo que induce la energía eléctrica en el elemento eléctricamente conductor.

2. Generador eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, en donde los interruptores de flujo son interruptores inmóviles, reluctancia de estado sólido.

3. Generador eléctrico de conformidad con la reivindicación 2, en donde los interruptores de flujo están compuestos de un material magnetoestrictivo gigante (GMM) y material piezoeléctrico (PZT).

4. Generador eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, en donde: el imán forma un primer bucle con un extremo norte '?' y un sonido extremo 'S' en relación opuesta a través de un hueco que define un volumen; el miembro magnetizable forma un segundo con los extremos 'A' y '?' en relación opuesta a través de un hueco que comparte el mismo volumen; y el regulador es operativo para activar los interruptores de flujo de modo que: a) acopla magnéticamente N con A y S con B, después b) acopla magnéticamente N con B y S con A, y c) repite las etapas a) y b) en una base alternativa.

5. Generador eléctrico de conformidad con la reivindicación 4, en donde el bucle del material que transporta el flujo magnético comprende: un bloque estacionario en el volumen que tiene cuatro lados, 1- 4, con dos lados opuestos interconectados a N y S, respectivamente, y con los otros dos lados opuestos que están interconectados a A y B, respectivamente, y en donde el regulador es operativo para: a) estabilizar una trayectoria de flujo a través de sus lados 1 -2 y 3-4, después b) estabilizar una trayectoria de flujo a través de sus lados 2- 3 y 1t4, y c) repetir a) y b) en una base alternativa.

6. Generador eléctrico de conformidad con la reivindicación 4, en donde el bucle de material que transporta flujo magnético comprende: un bloque estacionario en el volumen que tiene cuatro lados, 1-4, con dos lados opuestos interconectados a N y S, respectivamente, y con otros dos lados opuestos que están interconectados a A y B, respectivamente, con dos de los interruptores que están implementados como entrehierros u otro material; y en donde el regulador es operativo para: a) pasivamente dejar un defecto de la trayectoria de flujo a través de sus lados 1-2 y 3-4, después b) establecer activamente una trayectoria de flujo a través de los lados 2-3 y 1-4, y c) repetir a) y b) en una base alternativa.

7. Generador eléctrico de conformidad con la reivindicación 4, en donde el bucle del material que transporta el flujo magnético comprende un cuerpo compuesto de materiales de alta permeabilidad y baja permeabilidad, de tal manera que cuando el cuerpo gira, el flujo del imán está invertido a través del miembro magnetizable o en una base alternativa..

8. Aparato giratorio de conmutación de flujo de conformidad con la reivindicación 7, en donde el cuerpo es un cilindro compuesto de un material de alta permeabilidad a excepción por la sección del material de baja permeabilidad que dividió el cilindro en dos medios cilindros.

9. Aparato giratorio de conmutación de flujo de conformidad con la reivindicación 7, en donde el cilindro es mecánicamente girado.

10. Aparato giratorio de conmutación de flujo de conformidad con la reivindicación 7, en donde el cilindro es electromecánicamente girado.

11. Generador eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, en donde por lo menos una porción de la corriente eléctrica inducida en la bobina se utiliza para operar los interruptores de flujo.

12. Generador eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende: primero y segundo imanes que generan un flujo magnético en direcciones opuestas; y una pluralidad de interruptores de flujo operativos para invertir el flujo de los imanes a través del miembro que transporta el flujo en una base alternativa, de tal modo que induce la energía eléctrica en el elemento eléctricamente conductor.

13. Generador eléctrico de conformidad con la reivindicación 12, en donde: los imanes se arreglan con sus polos N y S invertidos; el miembro que transporta el flujo está colocado entre los dos imanes; y los cuatro interruptores de flujo, SW1-SW4, son arreglados con dos entre cada uno de los extremos del miembro que transporta el flujo y los polos de cada imán.

14. Generador eléctrico de conformidad con la reivindicación 12, en donde: el primer imán tiene los polos norte y sur, N1 y S1; el segundo imán tiene los polos norte y sur, N2 y S2; el miembro que transporta el flujo tiene dos extremos A y B; SW1 está entre N1 y A; SW2 está entre A y S2; SW3 está entre N2 y B; SW4 está entre B y S1; y el regulador es operativo para: a) activar SW1 y SW4, después b) activar SW2 y SW3, y c) repetir las etapas a) y b) en una base alternativa.

15. Generador eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, en donde el imán es un imán permanente.