WO2010037880A1 - Motor por interacción selectiva de campos magnéticos de imanes permanentes - Google Patents

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WO2010037880A1
WO2010037880A1 PCT/ES2009/000478 ES2009000478W WO2010037880A1 WO 2010037880 A1 WO2010037880 A1 WO 2010037880A1 ES 2009000478 W ES2009000478 W ES 2009000478W WO 2010037880 A1 WO2010037880 A1 WO 2010037880A1
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magnetism
satellite
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Inventor
Jaume Motas Valls
Original Assignee
Jecsalis Dissenys I Patents, S.L.
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Publication date
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Publication of WO2010037880A4 publication Critical patent/WO2010037880A4/es

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K53/00—Alleged dynamo-electric perpetua mobilia

Definitions

  • the present invention concerns a motor by selective interaction of permanent magnet magnetic fields, useful for contributing to energy savings, possibly in cooperation with a conventional type motor.
  • Document ES-A-1015076 discloses a magnetic motor comprising two rotors mounted on a frame to rotate around respective parallel axes. Identical and mutually geared sprockets are fixed to both axes forcing the two rotors to rotate at equal speeds in opposite directions. Each rotor has cross arms, at the ends of which permanent magnets are arranged. The magnets mounted on one of the rotors are fixed while the magnets mounted on the other rotor can rotate freely around respective axes perpendicular to the axis of rotation of the corresponding rotor.
  • JP-A-60226766 discloses a driving power generating device comprising a stator consisting of an odd number of fixed permanent magnets arranged by pairs spaced at equal angular intervals around its inner perimeter, the magnets of each pair having opposite poles in its inner side, and a rotor mounted to rotate about an axis and provided an even number of permanent magnets spaced at equal angular intervals around its outer perimeter, all rotor magnets having the same pole on the outer side.
  • the device further comprises a magnetic unit capable of canceling the lines of magnetic force arranged between the stator and the rotor and mechanically connected to rotate in cooperation with the rotor. This magnetic unit controls the forces of repulsion and attraction between the permanent magnets of the stator and the rotor.
  • JP-A-6137261 discloses a rotating equipment comprising a number of permanent magnets fixed at equal angular intervals in the inner perimeter of a stator and an equal number of permanent magnets fixed at equal angular intervals in the outer perimeter of a rotor mounted to rotate around an axis. Between the permanent magnets of the rotor and the stator, a magnetism screen body is statically arranged with a screen portion associated with each magnet stator of the stator to interrupt lines of magnetic braking force at the moment when they are stronger.
  • JP-A-58206884 discloses a magnetic actuation apparatus based on a first static permanent magnet facing a second permanent magnet provided with vertical reciprocating movement and connected to a rotating shaft by means of a crank and crankshaft mechanism.
  • a device operated by an electromagnet interposes a display plate between the two electromagnets and removes it alternately.
  • the force of attraction between the two magnets moves the second magnet upwards by half a turn of the shaft by virtue of the crank and crankshaft mechanism.
  • the lines of force between the two magnets are interrupted and the second magnet descends due to gravity by making another half turn of the rotating axis, and so on.
  • the present invention aims to contribute to improving the above apparatuses by providing a motor based on the selective interaction of permanent magnet magnetic fields using effective magnetism screens to interrupt the lines of force between the permanent magnets.
  • the motor of the present invention essentially comprises a first rotor mounted to rotate around a main shaft supported in a frame and at least a second rotor mounted to rotate around a secondary axis supported in said frame and parallel to said main axis.
  • a first rotor mounted to rotate around a main shaft supported in a frame and at least a second rotor mounted to rotate around a secondary axis supported in said frame and parallel to said main axis.
  • Around the periphery of said first rotor are fixed a plurality of first permanent magnets spaced at equal angular intervals, all said first permanent magnets having the same pole on an outer side, that is, the side furthest from the main shaft.
  • first and second rotors are kinematically linked by mechanical means of motion transmission that force them to rotate in opposite directions and selected tangential speeds so that the first and second permanent magnets of the first and second rotors are faced temporarily and consecutively when rotating without physical contact between them.
  • a magnetism screen is partially interposed capable of canceling or mitigating the lines of magnetic force between the first permanent magnets of the first rotor and the second permanent magnets of the second rotor.
  • the magnetism screen is arranged in a portion of upstream of the paths of the first and second permanent magnets, such that the repulsive force created in a portion of downstream of the paths of the first and second permanent magnets along the lines of force between them not interrupted or mitigated by the magnetism screen propel the rotation of the first and second rotors in opposite directions.
  • Said mechanical movement transmission means transmits the rotation of the secondary axis of the second rotor to the main axis of the first rotor and vice versa, and the rotation of the main axis can be used to drive an apparatus, such as a machine or a vehicle.
  • the magnetism screen is formed by two plates made of permanent magnet superimposed with equal poles on their faces in contact and equal poles on their outer faces.
  • the poles located on the outer faces of the two plates of the magnetism screen are equal to the poles located on the outer sides of the first and second permanent magnets of the first and second rotors with the result of substantially interrupting the magnetic interaction between the first and second permanent magnets in the upstream portion of their trajectories.
  • the upstream and downstream portions below the trajectories of the first and second permanent magnets are understood to be delimited by an imaginary plane that joins or contains the main axis and the secondary axis.
  • the magnetism screen is located upstream of said imaginary plane in relation to the directions of the paths of the first and second permanent magnets, and preferably has a leading edge located in said imaginary plane or near it.
  • the circumferential dimension of the first permanent magnets is larger than the circumferential dimension of the second permanent magnets, and they are arranged according to the diameters and tangential speeds of the respective first and second rotors so that an edge The front of each first permanent magnet crosses the mentioned imaginary plane before a leading edge of a corresponding second permanent magnet, while rear edges of the first and second permanent magnets cross the imaginary plane substantially at the same time.
  • the two permanent magnet plates that form the magnetism screen are substantially the same size, so that when their respective edges are superimposed they are contiguous, and the magnetism screen includes a permanent magnet bead string arranged along said contiguous edges of the two plates.
  • This shot bead tends to neutralize the lines of magnetic force at the adjacent edges of the plates.
  • the aforementioned permanent magnet shot can be obtained, for example, by grinding permanent magnets until obtaining a granulate and passing the granulate obtained through one or more sieves to obtain a substantially uniform particle size or not exceeding a predetermined maximum size.
  • the aforementioned maximum size will depend on the size of the magnetism screen, and, by way of example only, can be indicated as a maximum particle size for a general application magnetism screen of 0.5 to 1.5 mm.
  • the magnetism screen may also include a permanent magnet shot layer on the outer face of the permanent magnet plate facing the first rotor or a permanent magnet shot layer on the outside face of each of the two plates, the layer or layers of permanent magnet shot being also wrapped by said strip together with the plates and the string of permanent magnet shot.
  • each of the first permanent magnets of the first rotor has on the outer side an ideally exposed surface in the form of a cylinder part surface with all its equidistant points from the main axis and each of the second permanent magnets of the second rotor has on the outer side an ideally exposed surface in the form of a cylinder part surface with all its equidistant points from the secondary axis.
  • the first and second permanent magnets have on the inner side hidden surfaces in the form of a cylinder part surface substantially parallel to their respective exposed surfaces, and front and rear edges (according to the directions of their paths) ideally in the form of planes whose imaginary extensions converge on the respective main and secondary axes of the first and second rotors.
  • the secondary axis is mobilely supported with respect to the frame and connected to a first control mechanism, which can be operated manually or by mechanical means to gradually vary the distance between the secondary axis and the main axis.
  • a first control mechanism which can be operated manually or by mechanical means to gradually vary the distance between the secondary axis and the main axis.
  • the magnetism screen is also movably mounted and connected to a second operable control mechanism to move said magnetism screen between a position of minimum interference and a position of maximum interference between the first and second magnets of the first and second second rotors, including any intermediate position.
  • said first and second control mechanisms if they coexist, are arranged so that they can be operated simultaneously and / or together to match said minimum distance position with said minimum interference position and said maximum position distance with said maximum interference position.
  • minimum interference position it is intended to indicate that position of the magnetism screen partially interposed between the first and second rotors in the upstream portion of the paths of the first and second permanent magnets suitable for the operation of the motor at maximum power
  • the diameters of the first and second rotors may be substantially equal, in which case they will have the same number of respective first and second permanent magnets, or they may be different, in which case the larger diameter rotor will have a larger number of permanent magnets.
  • the first rotor is of larger diameter and a plurality of second rotors are arranged at equal angular intervals around the first rotor, so that the first rotor acts as a central rotor and the second rotors act as Some satellite rotors.
  • the aforementioned satellite rotors are mounted to rotate around respective secondary axes parallel to the main axis and equidistant from it.
  • Mechanical means of motion transmission are arranged kinematically linking the central rotor and the satellite rotors to force them to rotate in opposite directions and selected tangential speeds so that the second permanent magnets of the satellite rotors are temporarily and consecutively faced with the first permanent magnets of the central rotor when turning.
  • a corresponding magnetism screen which has characteristics and an arrangement according to what is described above.
  • the number of satellite rotors arranged around the central rotor is an odd number to avoid lines of force passing through the center or main axis of the central rotor. More preferably, the The number of first permanent magnets arranged in the central rotor is an odd number and the number of satellite rotors is equal to the number of first permanent magnets in the central rotor.
  • the secondary axes are mobilely supported with respect to the frame and connected to a first control mechanism, which can be operated manually or by mechanical means to gradually vary and in unison the distance between the secondary axes and the main axis between a minimum distance position and a maximum distance position, including any intermediate position.
  • the magnetism screens are fixed to the frame in selected static positions.
  • all the magnetism screens are connected to a second control mechanism that can be operated to move the magnetism screens in unison between a position of minimum interference and a position of maximum interference, including any intermediate position. , as described above for a single second rotor.
  • both first and second control mechanisms are arranged so that they can be operated simultaneously and / or together to move both the satellite rotors and the magnetism screens by matching the minimum distance position of the rotors. with the position of minimum interference of the magnetism screens and the position of maximum distance of the rotors with the position of maximum interference of the magnetism screens.
  • This allows the motor to be regulated between a state of unemployment or minimum power and a state of maximum power, including any intermediate state.
  • the main axis of the central rotor is configured so that it can be connected by means of a mechanical transmission of output movement to an apparatus to be operated, such as a machine or A vehicle.
  • the main axis of the central rotor is also additionally connected by means of a mechanical transmission of input movement to an auxiliary motor, such as a conventional electric motor, so that it can supply power to the central rotor during a start-up period and / or in periods of load exceeding a preset threshold.
  • Fig. 1 is a schematic representation in front elevation of an engine by interaction selective magnetic fields of permanent magnets according to an example of basic embodiment of the present invention with the rotors in a first singular angular position
  • Fig. 2 is a schematic representation in front elevation of the motor of Fig. 1 in a second singular angular position
  • Fig. 3 is an enlarged schematic view showing the arrangement of a magnetism screen in the motor of Figs. 1 and 2
  • Fig. 4 is a perspective view of permanent magnet plates that are part of the magnetism screen
  • Fig. 1 is a schematic representation in front elevation of an engine by interaction selective magnetic fields of permanent magnets according to an example of basic embodiment of the present invention with the rotors in a first singular angular position
  • Fig. 2 is a schematic representation in front elevation of the motor of Fig. 1 in a second singular angular position
  • Fig. 3 is an enlarged schematic view showing the arrangement of a magnetism screen in the motor of Figs. 1 and 2
  • FIG. 5 is a perspective view with cut out parts of the magnetism screen according to an embodiment example
  • Fig. 6 is a partial sectioned perspective view illustrating the integration of the magnetism screen into a support member
  • Fig. 7 in a sectioned perspective view of a support member that supports the magnetism screen and a magnetic cooperation component
  • Fig. 8 is a partial cross-sectional view of a magnetism screen according to another exemplary embodiment integrated in a support member
  • Fig. 9 is a schematic representation in front elevation of a motor by selective interaction of permanent magnet magnetic fields according to a complex embodiment example of the present invention
  • Figs. 10 and 11 are partial front elevation views illustrating the operation of a first control mechanism in the motor of Fig.
  • FIG. 12 and 13 are partial front elevation views illustrating the simultaneous operation of first and second control mechanisms in an engine according to a variant of the complex embodiment shown in Fig. 9, where for some clarity of the drawing some elements of the engine have been totally or partially omitted;
  • Figs. 14 and 15 are partial front elevation views illustrating the simultaneous operation of first and second control mechanisms in an engine according to another variant of the complex embodiment shown in Fig. 9, where for some clarity of the drawing some elements of the engine have been totally or partially omitted;
  • Fig. 16 is a schematic diagram illustrating an example of application of the motor device of the present invention.
  • a motor is generally designated by selective interaction of magnetic fields of magnets permanent according to a basic embodiment of the present invention, which comprises a first rotor 1 arranged to rotate around a main shaft 2 (not shown in Figs. 1 and 2) supported on a frame (not shown) and a second rotor 5 mounted to rotate around a secondary axis 6 supported on said frame and parallel to the main axis 2.
  • Said first rotor 1 has a plurality of first permanent magnets 3, which are spaced apart and distributed at equal angular intervals around its periphery All said first permanent magnets 3 have the same pole, for example the pole S, on an outer side furthest from said main axis 2.
  • the said second rotor 5 has a plurality of second permanent magnets 7, which are spaced apart and distributed at equal angular intervals around s ⁇ periphery. All said second permanent magnets 7 have the same pole, for example the S pole, on an outer side furthest from said secondary axis 6.
  • the pole arranged on the outer side of the second permanent magnets 7 of the second rotor 5 has to be equal to the pole arranged on the outer side of the first permanent magnets 3 of the first rotor 1.
  • Each of the first permanent magnets 3 of the first rotor 1 has an exposed surface 3 on the outer side in the form of a cylinder part surface with all its equidistant points from the main axis 2 and each of the second permanent magnets 7 of the second rotor 5 has an exposed surface 7a on the outer side in the form of a cylinder part surface with all its equidistant points from the secondary axis 6.
  • the first and second permanent magnets 3, 7 have an inner side and front and rear edges embedded in the material of the respective first and second rotors 1, 5, They are made of a non-magnetic material, such as a plastic.
  • Mechanical means of motion transmission are arranged kinematically linking the first and second rotors 1, 5 to force them to rotate in opposite directions and selected tangential speeds so that the first and second permanent magnets 3, 7 of the first and second rotors 1, 5 are faced temporarily and consecutively when turning.
  • the mentioned mechanical means of transmission of movement are symbolically represented by respective first and second cogwheels 44, 45 in solidarity with the first and second rotors 1, 5, respectively, and mutually geared, so that the tangential speeds of the First and second rotors 1, 5 are the same, although other transmission means are possible to provide equal or different tangential speeds.
  • a magnetism screen 9 is partially interposed between the first and second rotors 1, 5 , which is capable of interrupting or mitigating the interaction of the magnetic fields of the first and second permanent magnets 3, 7 through it.
  • the said magnetism screen 9 is attached to a support member 42 fixed to the frame by means of fixing elements 43, such as screws or the like.
  • the support member 42 maintains the magnetism screen 9 located upstream of an imaginary plane 41 containing the geometric axis of the main axis 2 of the first rotor and the geometric axis of the secondary axis 6 of the second rotor 5 in relation to the directions of the paths of the first and second permanent magnets 3, 7.
  • the magnetism screen 9 preferably has a leading edge located in said imaginary plane 41, or near it.
  • the circumferential dimension of the first permanent magnets 3 is larger than the circumferential dimension of the second permanent magnets 7 by a distance d (Fig. 1).
  • the first and second permanent magnets 3, 7 are arranged in accordance with the diameters and tangential speeds of the first and second rotors 1, 5 so that the leading edge of each first permanent magnet 3 crosses the imaginary plane 41 before the leading edge of a corresponding second permanent magnet 7, as shown in Fig. I 5 while the rear edges of the first and second permanent magnets 3, 7 cross the imaginary plane substantially at the same time, as shown in Fig. 2.
  • the interaction of the magnetic fields of the first and second permanent magnets 3, 7 of the first and second rotors I 5 5 is canceled or mitigated by the action of the magnetism screen 9.
  • the interaction of the magnetic fields of the same sign creates magnetic repulsion forces between the first and second permanent magnets 3, 7 that drive the rotation of the first and second rotors 1, 5 in the respective opposite directions indicated by arrows in Figs. 1 and 2.
  • the motor 30 according to the basic embodiment illustrated in Figs. 1 and 2 does not include any control mechanism to regulate the power.
  • the magnetism screen 9 is formed by two permanent magnet plates 36, 37 superimposed with equal poles on their faces in contact (for example the N poles) and equal poles on their outer faces (for example the S poles).
  • the poles arranged on the outer faces of said permanent magnet plates 36, 37 of the magnetism screen 9 must be equal to the poles arranged on the outer sides of the first and second permanent magnets 3, 7 of the first and second rotors 1 , 5 in order to interrupt or mitigate the magnetic interaction between the first and second permanent magnets 3, 7 in the upstream portion of their paths, where the magnetism screen 9 is located.
  • the two permanent magnet plates 36, 37 of the magnetism screen 9 are substantially the same size and when they are superimposed they have respective contiguous edges 36a, 37a.
  • the magnetism screen 9 includes a permanent magnet bead cord 38 disposed along said contiguous edges 36a, 37a of the two permanent magnet plates 36, 37 in order to help neutralize the magnetic lines of force in those mentioned contiguous edges 36a, 37a.
  • the equal poles on the faces of the two permanent magnet plates 36, 37 in mutual contact generate a magnetic force of repulsion, so they must be forced by external means to remain attached.
  • the two permanent magnet plates 36, 37 of the magnetism screen 9 are held together against the magnetic force of repulsion by a strip 40, which also wraps said permanent magnet bead cord 38.
  • This strip 40 can be, for example, a shrink wrap made of plastic by packing the two permanent magnet plates 36, 37 and the permanent magnet bead cord 38, as shown in Fig. 5.
  • Fig. 6 part of the support member 42 is shown, which is in the form of a hollow shell made of non-ferromagnetic metal sheet, such as zinc, and the magnetism screen 9 is housed within the hollow shell formed by the support member 42.
  • a greater part of the magnetism screen 9 is covered by the sheet of the support member 42, and in the coated parts, the sheet of the support member 42 is in contact with the strip 40 of the magnetism screen 9.
  • Fig. 7 an alternative configuration is shown where the support member 42 in addition to supporting the magnetism screen 9 supports, at an opposite end, an auxiliary magnetism screen 46 whose function will be explained later in relation to a complex embodiment example of the engine 50 schematically illustrated in Figs. 9 to 11.
  • an auxiliary magnetism screen 46 whose function will be explained later in relation to a complex embodiment example of the engine 50 schematically illustrated in Figs. 9 to 11.
  • said auxiliary magnetism screen 46 is simply formed of permanent magnet shot arranged in an envelope that delimits its outer shape.
  • the support member 42 is formed by a hollow non-ferromagnetic metal sheet housing and the permanent magnet shot of the auxiliary magnetism screen 46 is housed at one end of the hollow housing of the support member 42 conveniently shaped.
  • Within the hollow housing of the support member 42 there are also a pair of parallel tubes 48 fixed, for example by welding, to the two opposite walls of the sheet of the support member 42. These two tubes 48 allow insertion therethrough of corresponding fixing elements, such as screws, threaded rods, etc., to fix the support member 42, and consequently the magnetism screen 9 and the auxiliary magnetism screen 46, to the frame in a fixed position.
  • the tube 48 closest to the auxiliary magnetism screen 46 can optionally be used as part of the wrapper that encloses the permanent magnet shot, as illustrated in Fig. 7.
  • a variant embodiment is shown in Fig. 8 where the magnetism screen 9 also includes a permanent magnet shot layer 39 on the outer face of the pegnanente magnet plate 36 facing the first rotor 1. In this case, the strip 40 also wraps said permanent magnet shot layer 39.
  • the magnetism screen 9 could have a permanent magnet shot layer on the outer face of the other permanent magnet plate 37 facing the second rotor 5, or a layer of permanent magnet shot on the outer face of each of the permanent magnet plates 36, 37.
  • a motor 50 according to a complex embodiment of the present invention, which comprises a central rotor 1 mounted on a frame (not shown) so that it can rotate around a main shaft 2 and a plurality of rotors satellite 5 arranged at equal angular intervals around said central rotor 1 so that they can rotate around respective secondary axes 6 parallel to the main axis 2.
  • the central rotor 1 of Fig. 9 has essentially the same characteristics as the first rotor 1 of Figs. 1 and 2, and each satellite rotor 5 of Fig. 9 has essentially the same characteristics as the second rotor 5 of Figs. 1 and 2.
  • the central rotor 1 has a number of first permanent magnets 3 distributed at equal angular distances at its periphery and each satellite rotor 5 has a number of second permanent magnets 7 distributed at equal angular distances at its periphery.
  • a magnetism screen 9 is arranged to act in a manner analogous to the way the magnetism screen 9 described in relation to Figs. 1 to 8
  • each of the magnetism screens is attached to one end of a support member 42 which in turn is fixed to the frame by means of fixing elements 43.
  • the support member 42 carries, at another end of the opposite to the magnetism screen 9, an auxiliary magnetism screen 46 near the corresponding satellite rotor 5.
  • the function of this auxiliary magnetism screen 46 is to mitigate any interaction between the magnetic fields of the second permanent magnets 7 of two adjacent satellite rotors 5.
  • the assembly formed by the support member 42, the magnetism screen 9 and the auxiliary magnetism screen 46 could be analogous to that described above in relation to Fig. 7.
  • the shape and dimensions of the support members 42, screens of magnetism 9 and auxiliary magnetism screens 46 are variable and will be appropriate to the characteristics of the central rotor 1 and satellite rotors 5.
  • the central rotor 1 and all the satellite rotors 5 are kinematically linked to each other by mechanical means of motion transmission that force the satellite rotors 5 to rotate in a direction opposite to the direction of rotation of the central rotor 1.
  • the relative tangential speeds are selected so that the second permanent magnets 7 of the satellite rotors 5 and the first permanent magnets 3 of the central rotor 1 face each other temporarily and consecutively when turning.
  • the central rotor 1 carries nine first permanent magnets 3, and around the central rotor 1 nine satellite rotors 5 are arranged, each of which in turn has three second permanent magnets 7 It will therefore be noted that the number of first permanent magnets 3 in the central rotor is equal to the number of satellite rotors 5.
  • the mechanical means of motion transmission are arranged such that, when rotating, the first permanent magnets 3 of the central rotor 1 they are faced consecutively, individually and simultaneously, to the second permanent magnets 7 of the satellite rotors 5. Furthermore, it will be observed that this number of first permanent magnets 3 of the central rotor 1 and of the satellite rotors 5 is odd.
  • first permanent magnets 3 and satellite rotors 5 ensures that there are no diametrically opposed opposing forces in the system that pass through main axis 2. Number nine has been selected to provide an adequate distribution of the satellite rotors 5 around the rotor central 1, although any other odd number would also be possible. However, the device of the present invention could also operate with an even number of first permanent magnets 3 in the central rotor 1 and satellite rotors 5, and even with a different number of first permanent magnets 3 in the central rotor 1 and of satellite rotors 5.
  • a number of satellite rotors 5 equal to the number of first permanent magnets 3 in the central rotor 1 plus / minus one could favor the generation of tangential components in the repulsion forces between the first and second permanent magnets 3 , 7.
  • the number of second permanent magnets 7 in each satellite rotor 5 is arbitrary, and could be different from three.
  • said mechanical movement transmission means comprise, for each satellite rotor 5, a first gear wheel 11 mounted on said frame so that it can freely rotate around an auxiliary shaft 13, and a second gear wheel 12 arranged so that it rotates in solidarity with the satellite rotor
  • the mechanical movement transmission means further comprise a plurality of first gear pulleys 14, each of which it is arranged so that they rotate in solidarity with one of said first cogwheels 11 around its corresponding auxiliary axle 13, and a first endless chain or cogwheel 15 arranged around all the first cogged pulleys 14 and engaged with a sector of each of them to force all the first sprockets to turn in unison in the same direction and consequently all the satellite rotors 5 to turn in unison in an opposite direction.
  • the mechanical movement transmission means further comprise second toothed pulleys 16 which rotate in solidarity with the central rotor 1 around the main axis 2, third toothed pulleys 17 which rotate in solidarity with some of the first sprockets 11 around their corresponding auxiliary axes 13, and second chains or toothed belts 18, each meshed with one of said second toothed pulleys 16 and one of said third toothed pulleys 17.
  • the central rotor 1 and all sprockets 11 rotate in the same direction
  • all satellite rotors 5 rotate in the same direction opposite to the direction of rotation of the central rotor 1.
  • the motor 50 of the embodiment shown in Fig. 9 incorporates three pairs of second and third wax toothed pulleys 16, 17 and corresponding te second chains or toothed belts 18 and spaced at equal angular intervals around the main axis 2 to provide a balanced tension distribution.
  • the number of them is irrelevant, being only an essential.
  • the first and second gear wheels 11, 12, the first, second and third gear pulleys 14, 16, 17, and the first and second chains or toothed belts 15, 18 are schematically represented by dashed lines.
  • both the central rotor 1 and the satellite rotors 5 are elongated in the axial direction thereof, for example, in the form of elongated cylinders with a body of a non-magnetic material, such as nylon or other polymeric material, or of a non-ferromagnetic metallic material, such as aluminum or austenitic stainless steel, and each of the first and second permanent magnets 3, 7 is in the form of a strip oriented in the axial direction housed in a corresponding race of the central rotor body 1 or satellite rotor 5.
  • the configuration of the first and second permanent magnets 3, 7 is as described above in relation to the embodiment of Figs. 1 and 2.
  • first and second permanent magnets 3, 7 capable of being faced at the same time, the radial distance from each of the main and secondary axes 1, 2 to the exposed surfaces 3a, 7a of the corresponding first and second permanent magnets 3, 7, the length in the axial direction of the first and second permanent magnets 3, 7, and the separation distance between the exposed surfaces 3 a, 7a of the first and second permanent magnets 3, 7 when faced determine the power of the motor device.
  • the secondary axes 6 of the satellite rotors 5 are mobilely supported with respect to the frame and connected to a control mechanism that can be operated to vary the distance between the secondary axes 6 and the main axis 2, and thereby vary the separation distance between the exposed surfaces 7a of the second permanent magnets 7 of the satellite rotors 5 and the exposed surfaces 3 a of the first permanent magnets 3 of the central rotor 1, when faced, between a minimum distance position Dl (Figs. 9 and 10) and a maximum distance position D2 (Fig. 11), including any intermediate position .
  • the motor can be regulated between a state of unemployment or minimum power, corresponding to the position of maximum distance D2 (Fig. 11), and a state of maximum power, corresponding to the position of minimum distance Dl (Figs. 9 and 10), including any intermediate state.
  • Said control mechanism comprises, for each axial end of the central rotor 1, an adjustment wheel 19 mounted on the frame so that it can rotate a limited angle in both directions around the main axis 2, regardless of the rotation of the central rotor 1.
  • This adjustment wheel 19 supports a number of first articulation pins 21 equal to the number of satellite rotors 5.
  • the first articulation pins 21 are distributed at equal angular intervals on the periphery of the adjustment wheel 19 and are equidistant from the main axis 2
  • the control mechanism comprises a pivoting arm 22 having a first end on which the secondary axis 6 is rotatably supported and a second end connected so that it can pivot about the corresponding auxiliary axis.
  • the control mechanism is completed with a plurality of connecting rods 20, each of which has a first end pivotally connected to one of said first articulation pins 21 of said adjustment wheel 19 and a second end connected to said first end of the corresponding pivoting arm 22 so that it can pivot about the secondary axis 6 of the respective satellite rotor 5.
  • the secondary axis 6 of each satellite rotor 5 is mobilely supported by one of the connecting rods 20 and one of the arms pivot 22, and the constant length of said pivot arm 22 ensures the correct engagement between the first and second gear wheels 11, 12 in any position.
  • the adjustment wheel 19 is connected to a lever 10 that can be operated either manually or motorized to rotate the adjustment wheel 19 the said limited angle in both directions around the main axis 2.
  • a rotation of the adjusting wheel 19 in one direction or another causes a movement in unison approaching or moving away from all the satellite rotors 5 with respect to the central rotor 1 (Figs. 10 and 11), and thus it is possible to adjust the device between the state of unemployment or minimum power and the state of maximum power, including any intermediate state.
  • the adjustment wheel 19, the connecting rods 20 and the pivoting arms 22 are represented by dashed lines, and, in Figs. 10 and 11, the central rotor 1 and the adjustment wheel 19 are partially represented and only one of the satellite rotors 5 with its corresponding connecting rod 20 and its pivoting arm 22 is shown.
  • a person skilled in the art will have alternative arrangements for the first control mechanism without departing from the scope of the present invention.
  • a variant embodiment of the engine 50 is described below, which is analogous to the complex embodiment described above in relation to Figs. 9 to 11 except that, here, in addition to the first control mechanism useful for moving all satellite rotors 5 in unison, all magnetism screens 9 are movably mounted relative to the frame and connected to a second operable control mechanism for moving said magnetism screens 9 in unison between a position of minimum interference (Fig. 12) and a position of maximum interference (Fig. 13), including any intermediate position.
  • Figs. 12 position of minimum interference
  • Fig. 13 position of maximum interference
  • the first and second control mechanisms are arranged to be operated simultaneously and together in order to match the minimum distance position Dl between the central rotor 1 and the satellite rotors 5 with the minimum interference position of the screens of magnetism 9 (Fig. 12), and the position of maximum distance D2 between the central rotor 1 and the satellite rotors 5 with the position of maximum interference of the screens of magnetism 9 (Fig. 13), and thereby regulate the motor between a state of unemployment or minimum power and a state of maximum power, including any intermediate state.
  • the second control mechanism comprises, for each axial end of each satellite rotor 5, a pivoting element 23 having a first end connected so that it can pivot about the auxiliary axis 13 and a second end pivotally connected to the corresponding support member 42 of the magnetism screen 9 by a second articulation pin 24.
  • each magnetism screen 9 is pivotally connected to its corresponding connecting rod 20 by a third articulation pin 25 located between said first articulation pin 21 and the auxiliary axis 6.
  • each magnetism screen 9 carries an auxiliary magnetism screen 46 analogous to that described above in relation to Fig. 7 to mitigate any interaction between the magnetic fields of the second magnets. permanent 7 of two adjacent 5 satellite rotors.
  • Alternative arrangements for the second control mechanism will occur to one skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
  • each support member 42 carries two magnetic screens 9 arranged in a substantially symmetrical manner at opposite ends thereof, and each assembly formed by the support member 9 and the two magnetism screens 9 is arranged so that it can rotate about a rotation axis 47 parallel to the main axis 2 and secondary axes 6 between a first position, in which the magnetism screens 9 act in relation to a satellite rotor 5 located to the left of the support member 42 to cause the rotation of the main shaft 2 in the counterclockwise direction (Fig.
  • the assembly formed by the support member 42 and the magnetic screens 9 is connected to a reversal mechanism that can be operated to move the assembly from the first position to the second position, and vice versa, and thereby reverse the direction of rotation of the main shaft 2 of the motor 50.
  • the shape and dimensions of the assembly formed by the support member 42 and the magnetic screens 9, as well as the position of the rotation axis 47, are selected to allow the assembly to rotate when the satellite rotors 5 are in the position of maximum distance (not shown) by the action of the first control mechanism.
  • the numerical reference 50 generally designates the motor of the present invention, which is preferably housed in a housing 33, and the main shaft 2 of the motor 50 has two ends 2a, 2b protruding from said housing 33
  • One of the protruding ends 2a of the main shaft 2 is connected by means of a mechanical transmission of input movement 26 to an auxiliary motor 27, which can be an electric, pneumatic, hydraulic, internal combustion engine, or any other conventional type, capable of supplying power to the motor of the present invention during commissioning thereof and / or in periods of load exceeding a pre-established threshold, or when deemed convenient.
  • the mentioned mechanical transmission of input movement 26 may include, among other elements, a clutch 31.
  • the other projecting end 2b of the main shaft 2 is connected by means of a mechanical transmission of output movement 28 to the input shaft 35 of an apparatus 29 that is desired to be operated, such as, for example, an electric generator, a vehicle, a machine tool or any other type, etc.
  • the mentioned mechanical transmission of output movement 28 may also include, for example, a reduction mechanism, a clutch and / or a rotary inverter 32 operable by means of a lever 34 for coupling and decoupling the input shaft 35 of the apparatus 29 and / or to selectively reverse the direction of rotation of the input shaft 35 of the apparatus 29 in relation to the direction of rotation of the main shaft 2 of the motor device 50.
  • a motor 30 according to the simple embodiment of the present invention shown in Figs. 1 and 2, with a single first rotor 1 and a single second rotor 5, could incorporate a first control mechanism to vary the separation distance between the first and second rotors 1, 2 based on an adjustment lever, a connecting rod and a pivoting arm equivalent to the adjusting wheel 19, the connecting rods 20 and the pivoting arms of Figs. 9 to 11.
  • the secondary shaft 6 of the second rotor would be supported in a mobile manner by the connecting rod and the pivoting arm.
  • the kinematic link between the first and second rotors 1, 2 would be carried out by means of first and second gear wheels equivalent to the first and second gear wheels 11, 12 of Figs.
  • the motor 30 could also include a second control mechanism to move the magnetism screen 9 in a manner equivalent to that described in relation to Figs. 12 and 13

Landscapes

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  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

Comprende un rotor central (1) giratorio alrededor de un eje principal (2), con varios primeros imanes permanentes (3) repartidos en su periferia presentado un mismo polo en un lado exterior; una pluralidad de rotores satélite (5) dispuestos alrededor del rotor central (1), cada uno giratorio alrededor de un correspondiente eje secundario (6) paralelo al eje principal (2), con varios segundos imanes permanentes (7) repartidos en su periferia presentado el mismo polo que los primeros imanes permanentes en un lado exterior; una transmisión mecánica de movimiento para obligar al rotor central (1) y rotores satélite (5) a girar en direcciones opuestas enfrentando los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7) al girar; y una pluralidad de pantallas de magnetismo (9), cada una interpuesta entre el rotor central (1) y uno de los rotores satélite (5) en una porción de corriente arriba de la trayectoria de los primeros y segundos imanes permanentes.

Description

MOTOR POR INTERACCIÓN SELECTIVA DE CAMPOS MAGNÉTICOS DE IMANES
PERMANENTES
Campo de la técnica La presente invención concierne a un motor por interacción selectiva de campos magnéticos de imanes permanentes, útil para contribuir al ahorro energético, eventualmente en cooperación con un motor de tipo convencional.
Antecedentes de la invención El documento ES-A-1015076 da a conocer un motor magnético que comprende dos rotores montados en un bastidor para girar alrededor de respectivos ejes paralelos. Unas ruedas dentadas idénticas y mutuamente engranadas están fijadas a ambos ejes obligando a los dos rotores a girar a velocidades iguales en direcciones opuestas. Cada rotor lleva unos brazos en cruz, en los extremos de los cuales están dispuestos unos imanes permanentes. Los imanes montados en uno de los rotores son fijos mientras que los imanes montados en el otro rotor pueden girar libremente alrededor de respectivos ejes perpendiculares al eje de giro del correspondiente rotor.
La patente JP-A-60226766 describe un dispositivo generador de potencia motriz que comprende un estator compuesto por un número impar de imanes permanentes fijos dispuestos por parejas distanciadas a intervalos angulares iguales alrededor de su perímetro interior, presentando los imanes de cada pareja polos opuestos en su lado interior, y un rotor montado para girar alrededor de un eje y provisto un número par de imanes permanentes distanciados a intervalos angulares iguales alrededor de su perímetro exterior, presentando todos los imanes del rotor un mismo polo en el lado exterior. El dispositivo comprende además una unidad magnética capaz de cancelar las líneas de fuerza magnética dispuesta entre el estator y el rotor y conectada mecánicamente para girar en cooperación con el rotor. Esta unidad magnética controla las fuerzas de repulsión y atracción entre los imanes permanentes del estator y el rotor.
La patente JP-A-6137261 da a conocer un equipo giratorio que comprende un número de imanes permanentes fijados a intervalos angulares iguales en el perímetro interior de un estator y un igual número de imanes permanentes fijados a intervalos angulares iguales en el perímetro exterior de un rotor montado para girar alrededor de un eje. Entre los imanes permanentes del rotor y del estator está dispuesto estáticamente un cuerpo de pantalla de magnetismo con una porción de pantalla asociada a cada imán peπnanente del estator para interrumpir unas líneas de fuerza magnética de frenada en el momento en que las mismas son más fuertes. La patente JP-A-58206884 describe un aparato de accionamiento magnético basado en un primer imán permanente estático enfrentado a un segundo imán permanente dotado de movimiento vertical de vaivén y conectado a un eje giratorio por medio de un mecanismo de biela y cigüeñal. Un dispositivo accionado por un electroimán interpone una placa de pantalla entre los dos electroimanes y lo retira alternadamente. Cuando la placa de pantalla es retirada, la fuerza de atracción entre los dos imanes desplaza el segundo imán hacia arriba efectuando media vuelta del eje en virtud del mecanismo de biela y cigüeñal. Cuando la placa de pantalla es interpuesta, las líneas de fuerza entre los dos imanes se interrumpen y el segundo imán desciende por efecto de la gravedad efectuando otra media vuelta del eje giratorio, y así sucesivamente.
En los documentos ES-A-1048979, ES-A-1051230, CN-A-1078078, KR-A-100292857, KR-A-20010026946, KR-A-20010074126 y KR-A-20030009246 se describen otros ejemplos de dispositivos motores basados en el aprovechamiento de la fuerza magnética ejercida por imanes permanentes.
En varios de los documentos citados se menciona el uso de pantallas de magnetismo para interrumpir o mitigar la interacción entre los campos magnéticos de imanes permanentes. Sin embargo, no mencionan las características constructivas de tales pantallas de magnetismo. No se conoce en la técnica un material que permita construir una pantalla relativamente delgada capaz de interrumpir las líneas de fuerza magnética entre dos imanes o entre un imán y un material ferromagnético.
Exposición de la invención La presente invención tiene por objeto contribuir a mejorar los anteriores aparatos aportando un motor basado en la interacción selectiva de campos magnéticos de imanes permanentes usando pantallas de magnetismo efectivas para interrumpir las líneas de fuerza entre los imanes permanentes.
El motor de la presente invención comprende en esencia un primer rotor montado para girar alrededor de un eje principal soportado en un bastidor y al menos un segundo rotor montado para girar alrededor de un eje secundario soportado en dicho bastidor y paralelo a dicho eje principal. Alrededor de la periferia del mencionado primer rotor están fijados una pluralidad de primeros imanes permanentes distanciados a intervalos angulares iguales, presentando todos los mencionados primeros imanes permanentes un mismo polo en un lado exterior, es decir, el lado más alejado del eje principal. De manera similar, alrededor de la periferia de dicho segundo rotor están fijados una pluralidad de segundos imanes permanentes distanciados a intervalos angulares iguales, presentado todos los mencionados segundos imanes permanentes un mismo polo en un lado exterior, es decir, el lado más alejado de dicho eje secundario. El polo dispuesto en el mencionado lado exterior de los primeros imanes permanentes del primer rotor es igual que el polo dispuesto en el lado exterior de los segundos imanes permanentes del segundo rotor, de manera que los primeros y segundos imanes permanentes se repelen. Los primer y segundo rotores están enlazados cinemáticamente por unos medios mecánicos de transmisión de movimiento que los obligan a girar en direcciones opuestas y velocidades tangenciales seleccionadas de manera que los primeros y segundos imanes permanentes de los primer y segundo rotores son enfrentados temporal y consecutivamente al girar sin que se produzca contacto físico entre ellos. Entre los primer y segundo rotores está interpuesta parcialmente una pantalla de magnetismo capaz de anular o mitigar las líneas de fuerza magnética entre los primeros imanes permanentes del primer rotor y los segundos imanes permanentes del segundo rotor. La pantalla de magnetismo está dispuesta en una porción de corriente arriba de las trayectorias de los primeros y segundos imanes permanentes, de manera que la fuerza de repulsión creada en una porción de corriente abajo de las trayectorias de los primeros y segundos imanes permanentes por las líneas de fuerza entre los mismos no interrumpidas o mitigadas por la pantalla de magnetismo impulsan el giro de los primer y segundo rotores en direcciones opuestas. Los mencionados medios mecánicos de transmisión de movimiento transmiten el giro del eje secundario del segundo rotor al eje principal del primer rotor y viceversa, y el giro del eje principal puede ser usado para accionar un aparato, tal como una máquina o un vehículo.
La pantalla de magnetismo está formada por dos placas hechas de imán permanente superpuestas con polos iguales en sus caras en contacto y polos iguales en sus caras exteriores. En situación operativa, los polos situados en las caras exteriores de las dos placas de la pantalla de magnetismo son iguales a los polos situados en los lados exteriores de los primeros y segundos imanes permanentes de los primer y segundo rotores con el resultado de interrumpir substancialmente la interacción magnética entre los primeros y segundos imanes permanentes en la porción de corriente arriba de sus trayectorias. A lo largo de esta descripción, las porciones de corriente arriba y corriente debajo de las trayectorias de los primeros y segundos imanes permanentes se entiende que está delimitada por un plano imaginario que une o que contiene el eje principal y el eje secundario. Así, por ejemplo, la pantalla de magnetismo está situada corriente arriba de dicho plano imaginario en relación con las direcciones de las trayectorias de los primeros y segundos imanes permanentes, y preferiblemente tiene un borde delantero situado en dicho plano imaginario o cerca del mismo. En un ejemplo de realización, la dimensión circunferencial de los primeros imanes permanentes es mayor que la dimensión circunferencial de los segundos imanes permanentes, y están dispuestos de acuerdo con los diámetros y las velocidades tangenciales de los respectivos primer y segundo rotores de manera que un borde delantero de cada primer imán permanente atraviesa el mencionado plano imaginario antes que un borde delantero de un correspondiente segundo imán permanente, mientras que unos bordes traseros de los primeros y segundos imanes permanentes atraviesan el plano imaginario substancialmente al mismo tiempo. En un ejemplo de realización, las dos placas de imán permanente que forman la pantalla de magnetismo son substancialmente del mismo tamaño, de manera que cuando están superpuestas sus respectivos bordes quedan contiguos, y la pantalla de magnetismo incluye un cordón de granalla de imán permanente dispuesto a lo largo de dichos bordes contiguos de las dos placas. Este cordón de granalla tiende a neutralizar las líneas de fuerza magnética en los bordes contiguos de las placas. La mencionada granalla de imán permanente puede ser obtenida, por ejemplo, triturando imanes permanentes hasta obtener un granulado y pasando el granulado obtenido a través de uno o más cedazos para obtener un tamaño de partícula substancialmente uniforme o que no exceda de un tamaño máximo predeterminado. El mencionado tamaño máximo dependerá del tamaño de la pantalla de magnetismo, y, únicamente a título de ejemplo, se puede indicar como tamaño máximo de partícula para una pantalla de magnetismo de aplicación general de 0,5 a 1,5 mm.
Las dos placas de imán permanente de la pantalla de magnetismo se repelen mutuamente debido a que presentan polos iguales en sus caras en contacto, y son mantenidas juntas contra la fuerza magnética de repulsión por una faja, la cual preferiblemente envuelve también dicho cordón de granalla de imán permanente. Una foπna práctica de obtener y colocar una tal faja es utilizar una manga de plástico capaz de ser retractilada mediante aplicación de calor. Opcionalmente, la pantalla de magnetismo puede incluir además una capa de granalla de imán permanente sobre la cara exterior de la placa de imán permanente enfrentada al primer rotor o una capa de granalla de imán permanente sobre la cara exterior de cada una de las dos placas, quedando la capa o las capas de granalla de imán permanente también envueltas por dicha faja junto con las placas y el cordón de granalla de imán permanente.
Preferiblemente, cada uno de los primeros imanes permanentes del primer rotor tiene en el lado exterior una superficie expuesta idealmente en forma de una superficie de parte de cilindro con todos sus puntos equidistantes del eje principal y cada uno de los segundos imanes permanentes del segundo rotor tiene en el lado exterior una superficie expuesta idealmente en forma de una superficie de parte de cilindro con todos sus puntos equidistantes del eje secundario. También preferiblemente, los primeros y segundos imanes permanentes tienen en el lado interior unas superficies ocultas en forma de una superficie de parte de cilindro substancialmente paralelas a sus respectivas superficies expuestas, y unos bordes delantero y trasero (de acuerdo con las direcciones de sus trayectorias) idealmente en forma de planos cuyas prolongaciones imaginarias confluyen en los respectivos ejes principal y secundario de los primer y segundo rotores.
En un ejemplo de realización, con el fin de regular la potencia generada por el motor de la presente invención, el eje secundario está soportado de manera móvil respecto al bastidor y conectado a un primer mecanismo de control, el cual puede ser operado manualmente o por medios mecánicos para variar gradualmente la distancia entre el eje secundario y el eje principal. Con esto se consigue variar gradualmente la distancia entre los lados exteriores o superficies expuestas de los segundos imanes permanentes del segundo rotor y los lados exteriores o superficies expuestas de los primeros imanes permanentes del primer rotor, cuando son enfrentados, entre una posición de máxima distancia correspondiente a la mínima potencia y una posición de mínima distancia correspondiente a la máxima potencia, incluyendo cualquier posición intermedia. Opcionalmente, la pantalla de magnetismo también está montada de manera móvil y conectada a un segundo mecanismo de control operable para mover dicha pantalla de magnetismo entre una posición de mínima interferencia y una posición de máxima interferencia entre los primeros y segundos imanes peπnanentes de los primer y segundo rotores, incluyendo cualquier posición intermedia. Preferiblemente, los mencionados primer y segundo mecanismos de control, en el caso de que coexistan, están dispuestos de manera que pueden ser operados simultáneamente y/o conjuntamente para hacer coincidir dicha posición de mínima distancia con dicha posición de mínima interferencia y dicha posición de máxima distancia con dicha posición de máxima interferencia. Con el término "posición de mínima interferencia" se pretende indicar aquella posición de la pantalla de magnetismo parcialmente interpuesta entre los primer y segundo rotores en la porción de corriente arriba de las trayectorias de los primeros y segundos imanes permanentes adecuada para el funcionamiento del motor a máxima potencia.
Los diámetros de los primer y segundo rotores pueden ser substancialmente iguales, en cuyo caso tendrán el mismo número de respectivos primeros y segundos imanes permanentes, o pueden ser diferentes, en cuyo caso el rotor de mayor diámetro tendrá un número mayor de imanes permanentes. De acuerdo con un ejemplo de realización preferido, el primer rotor es de mayor diámetro y una pluralidad de segundos rotores están dispuestos a intervalos angulares iguales alrededor del primer rotor, de manera que el primer rotor actúa como un rotor central y los segundos rotores actúan como unos rotores satélite. Los mencionados rotores satélite están montados para girar alrededor de respectivos ejes secundarios paralelos al eje principal y equidistantes del mismo. Unos medios mecánicos de transmisión de movimiento están dispuestos enlazando cinemáticamente el rotor central y los rotores satélite para obligarlos a girar en direcciones opuestas y velocidades tangenciales seleccionadas de manera que los segundos imanes permanentes de los rotores satélite son enfrentados temporal y consecutivamente a los primeros imanes permanentes del rotor central al girar. Entre cada uno de los rotores satélite y el rotor central está dispuesta una correspondiente pantalla de magnetismo, la cual tiene unas características y una disposición de acuerdo con lo descrito más arriba. Preferiblemente, el número de rotores satélite dispuestos alrededor del rotor central es un número impar para evitar líneas de fuerza que pasen por el centro o eje principal del rotor central. Más preferiblemente, el número de primeros imanes permanentes dispuestos en el rotor central es un número impar y el número de rotores satélite es igual al número de primeros imanes permanentes en el rotor central.
Preferiblemente, para permitir regular la potencia del motor, los ejes secundarios están soportados de manera móvil respecto al bastidor y conectados a un primer mecanismo de control, el cual puede ser operado manualmente o por medios mecánicos para variar gradualmente y al unísono la distancia entre los ejes secundarios y el eje principal entre una posición de mínima distancia y una posición de máxima distancia, incluyendo cualquier posición intermedia. En un ejemplo de realización, las pantallas de magnetismo están fijadas al bastidor en unas posiciones estáticas seleccionadas. Sin embargo, en una realización alternativa, todas las pantallas de magnetismo están conectadas a un segundo mecanismo de control que puede ser operado para mover las pantallas de magnetismo al unísono entre una posición de mínima interferencia y una posición de máxima interferencia, incluyendo cualquier posición intermedia, tal como se ha descrito más arriba para un único segundo rotor. En este caso puede ser ventajoso que ambos primer y segundo mecanismos de control estén dispuestos de manera que puedan ser operados simultáneamente y/o conjuntamente para mover al mismo tiempo los rotores satélite y las pantallas de magnetismo haciendo coincidir la posición de mínima distancia de los rotores con la posición de mínima interferencia de las pantallas de magnetismo y la posición de máxima distancia de los rotores con la posición de máxima interferencia de las pantallas de magnetismo. Con ello se puede regular el motor entre un estado de paro o mínima potencia y un estado de máxima potencia, incluyendo cualquier estado intermedio.
En general, para facilitar una aplicación práctica del motor de la presente invención, el eje principal del rotor central está configurado de manera que puede ser conectado por medio de una transmisión mecánica de movimiento de salida a un aparato a accionar, tal como una máquina o un vehículo. El eje principal del rotor central también ser conectado adicionalmente por medio de una transmisión mecánica de movimiento de entrada a un motor auxiliar, tal como un motor eléctrico convencional, de manera que éste puede suministrar potencia al rotor central durante un período de puesta en marcha y/o en periodos de carga superior a un umbral preestablecido.
Breve descripción de los dibujos
Las anteriores y otras características y ventajas se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de un ejemplo de realización con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: la Fig. 1 es una representación esquemática en alzado frontal de un motor por interacción selectiva de campos magnéticos de imanes permanentes de acuerdo con un ejemplo de realización básico de la presente invención con los rotores en una primera posición angular singular; la Fig. 2 es una representación esquemática en alzado frontal del motor de la Fig. 1 en una segunda posición angular singular; la Fig. 3 es una vista esquemática de detalle ampliada mostrando la disposición de una pantalla de magnetismo en el motor de las Figs. 1 y 2; la Fig. 4 es un vista en perspectiva de unas placas de imán permanente que forman parte de la pantalla de magnetismo; la Fig. 5 es una vista en perspectiva con partes recortadas de la pantalla de magnetismo de acuerdo con un ejemplo de realización; la Fig. 6 es una vista parcial en perspectiva seccionada que ilustra la integración de la pantalla de magnetismo en un miembro de soporte; la Fig. 7 en una vista en perspectiva seccionada de un miembro de soporte que aguanta la pantalla de magnetismo y un componente de cooperación magnética; la Fig. 8 es una vista parcial en sección transversal de una pantalla de magnetismo de acuerdo con otro ejemplo de realización integrada en un miembro de soporte; la Fig. 9 es una representación esquemática en alzado frontal de un motor por interacción selectiva de campos magnéticos de imanes permanentes de acuerdo con un ejemplo de realización complejo de la presente invención; las Figs. 10 y 11 son vistas parciales en alzado frontal que ilustran el funcionamiento de un primer mecanismo de control en el motor de la Fig. 9, donde para una mayor claridad del dibujo algunos elementos del motor han sido total o parcialmente omitidos; las Figs. 12 y 13 son vistas parciales en alzado frontal que ilustran el funcionamiento simultáneo de unos primer y segundo mecanismos de control en un motor de acuerdo con una variante de la realización compleja mostrada en la Fig. 9, donde para una mayor claridad del dibujo algunos elementos del motor han sido total o parcialmente omitidos; las Figs. 14 y 15 son vistas parciales en alzado frontal que ilustran el funcionamiento simultáneo de unos primer y segundo mecanismos de control en un motor de acuerdo con otra variante de la realización compleja mostrada en la Fig. 9, donde para una mayor claridad del dibujo algunos elementos del motor han sido total o parcialmente omitidos; y la Fig. 16 es un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo de aplicación del dispositivo motor de la presente invención.
Descripción detallada de un ejemplo de realización Haciendo referencia en primer lugar a las Figs. 1 y 2, mediante la referencia numérica 30 se designa en general un motor por interacción selectiva de campos magnéticos de imanes permanentes de acuerdo con un ejemplo de realización básico de la presente invención, el cual comprende un primer rotor 1 dispuesto para girar alrededor de un eje principal 2 (no mostrado en las Figs. 1 y 2) soportado en un bastidor (no mostrado) y un segundo rotor 5 montado para girar alrededor de un eje secundario 6 soportado en dicho bastidor y paralelo al eje principal 2. Dicho primer rotor 1 lleva fijados una pluralidad de primeros imanes permanentes 3, los cuales están distanciados y distribuidos a intervalos angulares iguales alrededor de su periferia. Todos los mencionados primeros imanes permanentes 3 presentan un mismo polo, por ejemplo el polo S, en un lado exterior más alejado de dicho eje principal 2. El mencionado segundo rotor 5 lleva fijados una pluralidad de segundos imanes permanentes 7, los cuales están distanciados y distribuidos a intervalos angulares iguales alrededor de sμ periferia. Todos los mencionados segundos imanes permanentes 7 presentan un mismo polo, por ejemplo el polo S, en un lado exterior más alejado de dicho eje secundario 6. El polo dispuesto en el lado exterior de los segundos imanes permanentes 7 del segundo rotor 5 tiene que ser igual al polo dispuesto en el lado exterior de los primeros imanes permanentes 3 del primer rotor 1. Cada uno de los primeros imanes permanentes 3 del primer rotor 1 tiene en el lado exterior una superficie expuesta 3 a en forma de una superficie de parte de cilindro con todos sus puntos equidistantes del eje principal 2 y cada uno de los segundos imanes permanentes 7 del segundo rotor 5 tiene en el lado exterior una superficie expuesta 7a en forma de una superficie de parte de cilindro con todos sus puntos equidistantes del eje secundario 6. Los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 tienen un lado interior y unos bordes delantero y trasero incrustados en el material de los respectivos primer y segundo rotores 1, 5, los son de un material no magnético, tal como un plástico.
Unos medios mecánicos de transmisión de movimiento están dispuestos enlazando cinemáticamente los primer y segundo rotores 1, 5 para obligarlos a girar en direcciones opuestas y velocidades tangenciales seleccionadas de manera que los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 de los primer y segundo rotores 1, 5 son enfrentados temporal y consecutivamente al girar. A modo de ejemplo, en la realización básica mostrada en las Figs. 1 y 2 los mencionados medios mecánicos de transmisión de movimiento están representados simbólicamente por unas respectivas primera y segunda ruedas dentadas 44, 45 solidarias de los primer y segundo rotores 1, 5, respectivamente, y mutuamente engranadas, de manera que las velocidades tangenciales de los primer y segundo rotores 1, 5 son iguales, aunque son posibles otros medios de transmisión para proporcionar velocidades tangenciales iguales o diferentes. El tamaño y disposición de los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 debe estar de acuerdo con las velocidades tangenciales relativas de los primer y segundo rotores 1, 5. Entre los primer y segundo rotores 1, 5 está parcialmente interpuesta una pantalla de magnetismo 9, la cual es capaz de interrumpir o mitigar la interacción de los campos magnéticos de los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 a su través. La mencionada pantalla de magnetismo 9 está unida a un miembro de soporte 42 fijado al bastidor mediante unos elementos de fijación 43, tales como tornillos o similares. El miembro de soporte 42 mantiene la pantalla de magnetismo 9 situada corriente arriba de un plano imaginario 41 que contiene el eje geométrico del eje principal 2 del primer rotor y el eje geométrico del eje secundario 6 del segundo rotor 5 en relación con las direcciones de las trayectorias de los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7. La pantalla de magnetismo 9 tiene preferiblemente un borde delantero situado en dicho plano imaginario 41, o cerca del mismo. La dimensión circunferencial de los primeros imanes permanentes 3 es mayor que la dimensión circunferencial de los segundos imanes permanentes 7 en una distancia d (Fig. 1). Los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 están dispuestos de acuerdo con los diámetros y velocidades tangenciales de los primer y segundo rotores 1, 5 de manera que el borde delantero de cada primer imán permanente 3 atraviesa el plano imaginario 41 antes que el borde delantero de un correspondiente segundo imán permanente 7, tal como se muestra en la Fig. I5 mientras que los bordes traseros de los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 atraviesan el plano imaginario substancialmente al mismo tiempo, tal como se muestra en la Fig. 2.
En la porción de corriente arriba de la trayectoria de los primeros y segundos imanes pennanentes 3, 7 la interacción de los campos magnéticos de los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 de los primer y segundo rotores I5 5 está anulada o mitigada por la acción de la pantalla de magnetismo 9. Por el contrario, en la porción de corriente debajo de la trayectoria de los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 donde no se encuentra la pantalla de magnetismo 9, la interacción de los campos magnéticos del mismo signo crea unas fuerzas magnéticas de repulsión entre los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 que impulsan el giro de los primer y segundo rotores 1, 5 en las respectivas direcciones opuestas indicadas mediante flechas en las Figs. 1 y 2. El motor 30 de acuerdo con la realización básica ilustrada en las Figs. 1 y 2 no incluye ningún mecanismo de control para regular la potencia.
En relación con las Figs. 3 a 5 se describe a continuación la construcción de la pantalla de magnetismo 9 según un ejemplo de realización. La pantalla de magnetismo 9 está formada por dos placas de imán permanente 36, 37 superpuestas con polos iguales en sus caras en contacto (por ejemplo los polos N) y polos iguales en sus caras exteriores (por ejemplo los polos S). Los polos dispuestos en las caras exteriores de dichas placas de imán permanente 36, 37 de la pantalla de magnetismo 9 deben ser iguales a los polos dispuestos en los lados exteriores de los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 de los primer y segundo rotores 1, 5 con el fin de interrumpir o mitigar la interacción magnética entre los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 en la porción de corriente arriba de sus trayectorias, donde la pantalla de magnetismo 9 está situada. Preferiblemente, las dos placas de imán permanente 36, 37 de la pantalla de magnetismo 9 son substancialmente del mismo tamaño y cuando están superpuestas tienen unos respectivos bordes contiguos 36a, 37a. La pantalla de magnetismo 9 incluye un cordón de granalla de imán permanente 38 dispuesto a lo largo de dichos bordes contiguos 36a, 37a de las dos placas de imán permanente 36, 37 con el fin de contribuir a neutralizar las líneas de fuerza magnéticas en los mencionados bordes contiguos 36a, 37a. Los polos iguales en las caras de las dos placas de imán permanente 36, 37en contacto mutuo generan una fuerza magnética de repulsión, por lo que deben ser forzadas por unos medios externos a permanecer unidas. Por ejemplo, en las realizaciones ilustradas, las dos placas de imán permanente 36, 37 de la pantalla de magnetismo 9 son mantenidas juntas contra la fuerza magnética de repulsión por una faja 40, la cual envuelve también dicho cordón de granalla de imán permanente 38. Esta faja 40 puede ser, por ejemplo, una funda de plástico retractilado empaquetando las dos placas de imán permanente 36, 37 y el cordón de granalla de imán permanente 38, tal como se muestra en la Fig. 5.
En la Fig. 6 se muestra parte del miembro de soporte 42, el cual es en la forma de una carcasa hueca hecha de chapa de un metal no ferromagnético, tal como cinc, y la pantalla de magnetismo 9 está alojada dentro de la carcasa hueca formada por el miembro de soporte 42. Así, una mayor parte de la pantalla de magnetismo 9 está recubierta por la chapa del miembro de soporte 42, y en las partes recubiertas, la chapa del miembro de soporte 42 está en contacto con la faja 40 de la pantalla de magnetismo 9. En la Fig. 7 se muestra una configuración alternativa donde el miembro de soporte 42 además de soportar la pantalla de magnetismo 9 soporta, en un extremo opuesto, una pantalla de magnetismo auxiliar 46 cuya función se explicará más adelante en relación un ejemplo de realización complejo del motor 50 ilustrado esquemáticamente en las Figs. 9 a 11. En la configuración alternativa de la Fig. 7, la mencionada pantalla de magnetismo auxiliar 46 está formada simplemente de granalla de imán permanente dispuesta en un envoltorio que delimita su forma exterior. En el ejemplo ilustrado, el miembro de soporte 42 está formada por una carcasa hueca de chapa de un metal no ferromagnético y la granalla de imán permanente de la pantalla de magnetismo auxiliar 46 está alojada en un extremo de la carcasa hueca del miembro de soporte 42 convenientemente conformado. Dentro de la carcasa hueca del miembro de soporte 42 también están dispuestos un par de tubos 48 paralelos fijados, por ejemplo por soldadura, a las dos paredes opuesta de la chapa del miembro de soporte 42. Estos dos tubos 48 permiten la inserción a su través de unos correspondientes elementos de fijación, tales como tornillos, varillas roscadas, etc., para fijar el miembro de soporte 42, y por consiguiente la pantalla de magnetismo 9 y la pantalla de magnetismo auxiliar 46, al bastidor en una posición fija. El tubo 48 más próximo a la pantalla de magnetismo auxiliar 46 puede ser usado opcionalmente como parte del envoltorio que encierra la granalla de imán permanente, tal como está ilustrado en la Fig. 7. En la Fig. 8 se muestra una variante de realización donde la pantalla de magnetismo 9 incluye además una capa de granalla de imán permanente 39 sobre la cara exterior de la placa de imán peπnanente 36 enfrentada al primer rotor 1. En este caso, la faja 40 también envuelve dicha capa de granalla de imán permanente 39. Alternativamente, la pantalla de magnetismo 9 podría tener una capa de granalla de imán permanente sobre la cara exterior de la otra placa de imán permanente 37 enfrentada al segundo rotor 5, o una capa de granalla de imán permanente sobre la cara exterior de cada una de las placas de imán permanente 36, 37.
En relación ahora con las Figs. 9 a 11 se describe un motor 50 de acuerdo con una realización compleja de la presente invención, el cual comprende un rotor central 1 montado en un bastidor (no mostrado) de manera que puede girar alrededor de un eje principal 2 y una pluralidad de rotores satélite 5 dispuestos a intervalos angulares iguales alrededor de dicho rotor central 1 de manera que pueden girar alrededor de respectivos ejes secundarios 6 paralelos al eje principal 2. El rotor central 1 de la Fig. 9 tiene esencialmente las mismas características que el primer rotor 1 de las Figs. 1 y 2, y cada rotor satélite 5 de la Fig. 9 tiene esencialmente las mismas características que el segundo rotor 5 de las Figs. 1 y 2. El rotor central 1 tiene un número de primeros imanes permanentes 3 repartidos a distancias angulares iguales en su periferia y cada rotor satélite 5 tiene un número de segundos imanes permanentes 7 repartidos a distancias angulares iguales en su periferia. Entre el rotor central 1 y cada uno de los rotores satélite 5 está dispuesta una pantalla de magnetismo 9 para actuar de una manera análoga a como lo hace la pantalla de magnetismo 9 descrita en relación con las Figs. 1 a 8.
En el motor 50 mostrado en las Figs. 9 a 11, cada una de las pantallas de magnetismo está unida a un extremo de un miembro de soporte 42 el cual a su vez está fijado al bastidor mediante unos elementos de fijación 43. El miembro de soporte 42 lleva, en otro extremo del opuesto a la pantalla de magnetismo 9, una pantalla de magnetismo auxiliar 46 cercana al correspondiente rotor satélite 5. La función de esta pantalla de magnetismo auxiliar 46 es mitigar cualquier interacción entre los campos magnéticos de los segundos imanes permanentes 7 de dos rotores satélite 5 adyacentes. El conjunto formado por el miembro de soporte 42, la pantalla de magnetismo 9 y la pantalla de magnetismo auxiliar 46 podría ser análogo al descrito más arriba en relación con la Fig. 7. La forma y dimensiones de los miembros de soporte 42, pantallas de magnetismo 9 y pantallas de magnetismo auxiliares 46 son variables y estarán adecuadas a las características del rotor central 1 y rotores satélite 5.
El rotor central 1 y todos los rotores satélites 5 están vinculados cinemáticamente entre sí por unos medios mecánicos de transmisión de movimiento que obligan a los rotores satélite 5 a girar en una dirección opuesta a la dirección de giro del rotor central 1. Las velocidades tangenciales relativas están seleccionada de manera que los segundos imanes permanentes 7 de los rotores satélite 5 y los primeros imanes permanentes 3 del rotor central 1 se van enfrentando temporal y consecutivamente al girar. En el ejemplo de realización mostrado en la Fig. 9, el rotor central 1 lleva nueve primeros imanes permanentes 3, y alrededor del rotor central 1 están dispuestos nueve rotores satélite 5, cada uno de los cuales lleva a su vez tres segundos imanes permanentes 7. Se observará pues que el número de primeros imanes permanentes 3 en el rotor central es igual al número de rotores satélite 5. Los medios mecánicos de transmisión de movimiento están dispuestos de manera que, al girar, los primeros imanes permanentes 3 del rotor central 1 se van enfrentando consecutivamente, de manera individual y simultánea, a los segundos imanes permanentes 7 de los rotores satélite 5. Además se observará que este número de primeros imanes permanentes 3 del rotor central 1 y de rotores satélite 5 es impar. El número impar de primeros imanes permanentes 3 y de rotores satélite 5 asegura que en el sistema no haya fuerzas opuestas diametralmente enfrentadas que pasen por eje principal 2. El número nueve se ha seleccionado para proporcionar una distribución adecuada de los rotores satélite 5 alrededor del rotor central 1, aunque también sería posible cualquier otro número impar. No obstante, el dispositivo de la presente invención también podría funcionar con un número par de primeros imanes permanentes 3 en el rotor central 1 y de rotores satélite 5, e incluso con un número diferente de primeros imanes permanentes 3 en el rotor central 1 y de rotores satélite 5. Por ejemplo, un número de rotores satélite 5 igual al número de primeros imanes permanentes 3 en el rotor central 1 más/menos uno podría favorecer la generación de componentes tangenciales en las fuerzas de repulsión entre los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7. El número de segundos imanes permanentes 7 en cada rotor satélite 5 es arbitrario, y podría ser diferente de tres.
En el ejemplo de realización ilustrado, los mencionados medios mecánicos de transmisión de movimiento comprenden, para cada rotor satélite 5, una primera rueda dentada 11 montada en dicho bastidor de manera que puede girar libremente alrededor de un eje auxiliar 13, y una segunda rueda dentada 12 dispuesta de manera que gira solidariamente con el rotor satélite
5 alrededor del eje secundario 6. Cada primera rueda dentada 11 está engranada con su
' correspondiente segunda rueda dentada 12, de manera que los rotores satélite 5 giran en la dirección opuesta a la dirección de giro de las primeras ruedas dentadas 11. Los medios mecánicos de transmisión de movimiento comprenden además una pluralidad de primeras poleas dentadas 14, cada una de las cuales está dispuesta de manera que giran solidariamente con una de dichas primeras ruedas dentadas 11 alrededor de su correspondiente eje auxiliar 13, y una primera cadena o correa dentada 15 sinfín dispuesta alrededor de todas las primeras poleas dentadas 14 y engranada con un sector de cada una de ellas para obligar a todas las primeras ruedas dentadas l i a girar al unísono en una misma dirección y en consecuencia a todos los rotores satélite 5 a girar al unísono en una dirección opuesta. Los medios mecánicos de transmisión de movimiento comprenden además unas segundas poleas dentadas 16 que giran solidariamente con el rotor central 1 alrededor del eje principal 2, unas terceras poleas dentadas 17 que giran solidariamente con algunas de las primeras ruedas dentadas 11 alrededor de sus correspondientes ejes auxiliares 13, y unas segundas cadenas o correas dentadas 18, cada una engranada con una de dichas segundas poleas dentadas 16 y una de dichas terceras poleas dentadas 17. Así, en virtud de las primeras, segundas y terceras poleas dentadas 14, 16, 17 y de las primera y segundas cadenas o correas dentadas 15, 18, el rotor central 1 y todas las ruedas dentadas 11 giran en una misma dirección, y en virtud de las primeras y segundas ruedas dentadas 11, 12, todos los rotores satélite 5 giran en una misma dirección opuesta a la dirección de giro del rotor central 1. El motor 50 del ejemplo de realización mostrado en la Fig. 9 incorpora tres parejas de segunda y tercera poleas dentadas 16, 17 y tes correspondientes segundas cadenas o correas dentadas 18 y distanciadas a intervalos angulares iguales alrededor del eje principal 2 para proporcionar una distribución de tensiones equilibrada. Sin embargo, el número de las mismas es irrelevante, siendo sólo una imprescindible. En la Fig. 9, las primeras y segundas ruedas dentadas 11, 12, las primeras, segundas y terceras poleas dentadas 14, 16, 17, y las primera y segundas cadenas o correas dentadas 15, 18 están representadas esquemáticamente mediante líneas de trazos.
Preferiblemente, tanto el rotor central 1 como los rotores satélite 5 son alargados en la dirección axial de los mismos, por ejemplo, en la forma de unos cilindros alargados con un cuerpo de un material no magnético, tal como nylon u otro material polimérico, o de un material metálico no ferromagnético, tal como aluminio o acero inoxidable austenítico, y cada uno de los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 tiene la forma de una tira orientada en la dirección axial alojada en una correspondiente regata del cuerpo del rotor central 1 o rotor satélite 5. La configuración de los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 es tal como se ha descrito anteriormente en relación con la realización de las Figs. 1 y 2. El número de primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 capaces de ser enfrentados al mismo tiempo, la distancia radial desde cada uno de los ejes principal y secundarios 1, 2 a las superficies expuestas 3a, 7a de los correspondientes primeros y segundos imanes permanentes 3, 7, la longitud en la dirección axial de los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7, y la distancia de separación entre las superficies expuestas 3 a, 7a de los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 cuando están enfrentados determinan la potencia del dispositivo motor.
En el motor 50 de la realización compleja mostrada en las Figs. 9 a 11, los ejes secundarios 6 de los rotores satélite 5 están soportados de manera móvil respecto a bastidor y conectados a un mecanismo de control que puede ser operado para variar la distancia entre los ejes secundarios 6 y el eje principal 2, y con ello variar la distancia de separación entre las superficies expuestas 7a de los segundos imanes permanentes 7 de los rotores satélite 5 y las superficies expuestas 3 a de los primeros imanes permanentes 3 del rotor central 1, cuando son enfrentados, entre una posición de mínima distancia Dl (Figs. 9 y 10) y una posición de máxima distancia D2 (Fig. 11), incluyendo cualquier posición intermedia. Así, variando la distancia de separación entre las superficies expuestas 3 a, 7a de los primeros y segundos imanes permanentes 3, 7 mediante dicho mecanismo de control se puede regular el motor entre un estado de paro o mínima potencia, correspondiente a la posición de máxima distancia D2 (Fig. 11), y un estado de máxima potencia, correspondiente a la posición de mínima distancia Dl (Figs. 9 y 10), incluyendo cualquier estado intermedio.
El mencionado mecanismo de control comprende, para cada extremo axial del rotor central 1, una rueda de ajuste 19 montada en el bastidor de manera que puede girar un ángulo limitado en ambas direcciones alrededor del eje principal 2, independientemente del giro del rotor central 1. Esta rueda de ajuste 19 soporta un número de primeros pasadores de articulación 21 igual al número de rotores satélite 5. Los primeros pasadores de articulación 21 están repartidos a intervalos angulares iguales en la periferia de la rueda de ajuste 19 y son equidistantes del eje principal 2. Para cada extremo axial de cada rotor satélite 5, el mecanismo de control comprende un brazo pivotante 22 que tiene un primer extremo en el que está soportado giratoriamente el eje secundario 6 y un segundo extremo conectado de manera que puede pivotar alrededor del correspondiente eje auxiliar 13, independientemente del giro de la primera rueda dentada 11. El mecanismo de control se completa con una pluralidad de bielas 20, cada una de las cuales tiene un primer extremo conectado de manera pivotante a uno de dichos primeros pasadores de articulación 21 de dicha rueda de ajuste 19 y un segundo extremo conectado al mencionado primer extremo del correspondiente brazo pivotante 22 de manera que puede pivotar alrededor del eje secundario 6 del respectivo rotor satélite 5.
Así, mientras que el eje principal 2 del rotor central 1 y los ejes auxiliares 13 tienen sus posiciones fijas respecto al bastidor, el eje secundario 6 de cada rotor satélite 5 está soportado de manera móvil por una de las bielas 20 y uno de los brazos pivotantes 22, y la longitud constante de dicho brazo pivotante 22 asegura el correcto engrane entre las primera y segunda ruedas dentadas 11, 12 en cualquier posición. Tal como se muestra en las Figs. 10 y 11, en este ejemplo de realización la rueda de ajuste 19 está conectada a una palanca 10 que puede ser operada ya sea manualmente o de manera motorizada para hacer girar la rueda de ajuste 19 el mencionado ángulo limitado en ambas direcciones alrededor del eje principal 2. Un giro de la rueda de ajuste 19 en una u otra dirección ocasiona un movimiento al unísono de acercamiento o alejamiento de todos los rotores satélite 5 respecto al rotor central 1 (Figs. 10 y 11), y así es posible regular el dispositivo entre el estado de paro o mínima potencia y el estado de máxima potencia, incluyendo cualquier estado intermedio. Para una mayor claridad del dibujo, en la Fig. 9, la rueda de ajuste 19, las bielas 20 y los brazos pivotantes 22 están representados mediante líneas de trazos, y, en las Figs. 10 y 11, el rotor central 1 y la rueda de ajuste 19 están representados parcialmente y sólo se muestra uno de los rotores satélite 5 con su correspondiente biela 20 y su brazo pivotante 22. A un experto en la técnica se le ocurrirán disposiciones alternativas para el primer mecanismo de control sin salirse del alcance de la presente invención.
En relación con las Figs. 12 y 13 se describe a continuación una variante de realización del motor 50 que es en todo análogo al ejemplo de realización complejo descrito anteriormente en relación con las Figs. 9 a 11 excepto en que, aquí, además del primer mecanismo de control útil para mover al unísono todos los rotores satélite 5, todas las pantallas de magnetismo 9 están montadas de manera móvil respecto al bastidor y conectadas a un segundo mecanismo de control operable para mover dichas pantallas de magnetismo 9 al unísono entre una posición de mínima interferencia (Fig. 12) y una posición de máxima interferencia (Fig. 13), incluyendo cualquier posición intermedia. En las Figs. 12 y 13, los primer y segundo mecanismos de control están dispuestos para ser operados simultáneamente y conjuntamente con el fin de hacer coincidir la posición de mínima distancia Dl entre el rotor central 1 y los rotores satélite 5 con la posición de mínima interferencia de las pantallas de magnetismo 9 (Fig. 12), y la posición de máxima distancia D2 entre el rotor central 1 y los rotores satélite 5 con la posición de máxima interferencia de las pantallas de magnetismo 9 (Fig. 13), y con ello regular el motor entre un estado de paro o mínima potencia y un estado de máxima potencia, incluyendo cualquier estado intermedio.
En la variante de realización de las Figs. 12 y 13, el segundo mecanismo de control comprende, para cada extremo axial de cada rotor satélite 5, un elemento pivotante 23 que tiene un primer extremo conectado de manera que puede pivotar alrededor del eje auxiliar 13 y un segundo extremo conectado de manera pivotante al correspondiente miembro de soporte 42 de la pantalla de magnetismo 9 por un segundo pasador de articulación 24. Además cada pantalla de magnetismo 9 está conectada de manera pivotante a su correspondiente biela 20 por un tercer pasador de articulación 25 situado entre el citado primer pasador de articulación 21 y el eje auxiliar 6. Así, Un giro de la rueda de ajuste 19 en una u otra dirección ocasiona un movimiento al unísono de acercamiento o alejamiento de todos los rotores satélite 5 respecto al rotor central 1 y de todas las pantallas de magnetismo 9 (Figs. 12 y 13), y así es posible regular el dispositivo entre el estado de paro o mínima potencia y el estado de máxima potencia, incluyendo cualquier estado intermedio. Un experto en la técnica comprenderá que, para el correcto funcionamiento del segundo mecanismo de control, no es imprescindible que el primer extremo del elemento pivotante 23 esté conectado para pivotar alrededor del eje auxiliar 13, pudiendo estar conectado para pivotar alrededor de cualquier otro eje o pasador de articulación auxiliar cuya posición sea fíja respecto al bastidor, con un resultado equivalente. Asimismo, aunque no es imprescindible, el miembro de soporte 42 de cada pantalla de magnetismo 9 lleva una pantalla de magnetismo auxiliar 46 análoga a la descrita más arriba en relación con la Fig. 7 para mitigar cualquier interacción entre los campos magnéticos de los segundos imanes permanentes 7 de dos rotores satélite 5 adyacentes. A un experto en la técnica se le ocurrirán disposiciones alternativas para el segundo mecanismo de control sin salirse del alcance de la presente invención.
En las Figs. 14 y 15 se muestra todavía otra variante de realización del motor 50 que es en todo análogo al ejemplo de realización complejo descrito anteriormente en relación con las Figs. 9 a 11 excepto en que, aquí, cada miembro de soporte 42 lleva dos pantallas magnéticas 9 dispuestas de una manera substancialmente simétrica en extremos opuestos del mismo, y cada conjunto formado por el miembro de soporte 9 y las dos pantallas de magnetismo 9 está dispuesto de manera que puede girar alrededor de un eje de giro 47 paralelo al eje principal 2 y ejes secundarios 6 entre una primera posición, en la que las pantallas de magnetismo 9 actúan en relación con un rotor satélite 5 situado a la izquierda del miembro de soporte 42 para ocasionar el giro del eje principal 2 en la dirección antihoraria (Fig. 14), y una segunda posición, en la que las pantallas de magnetismo 9 actúan en relación con un rotor satélite 5 situado a la derecha del miembro de soporte 42 para ocasionar el giro del eje principal 2 en la dirección horaria (Fig. 15). El conjunto formado por el miembro de soporte 42 y las pantallas magnéticas 9 está conectado a un mecanismo de reversión que puede ser actuado para mover el conjunto desde la primera posición a la segunda posición, y viceversa, y con ello revertir la dirección de giro del eje principal 2 del motor 50. La forma y dimensiones del conjunto formado por el miembro de soporte 42 y las pantallas magnéticas 9, así como la posición del eje de giro 47, están seleccionados para permitir el giro del conjunto cuando los rotores satélite 5 están en la posición de máxima distancia (no mostrada) por la acción del primer mecanismo de control. Con referencia ahora a la Fig. 16 se describe a continuación un ejemplo básico de aplicación del motor por interacción selectiva de campos magnéticos de imanes permanentes de la presente invención. En la Fig. 5, la referencia numérica 50 designa en general el motor de la presente invención, el cual está preferiblemente alojado en una carcasa 33, y el eje principal 2 del motor 50 tiene dos extremos 2a, 2b que sobresalen de dicha carcasa 33. Uno de los extremos sobresalientes 2a del eje principal 2 está conectado por medio de una transmisión mecánica de movimiento de entrada 26 a un motor auxiliar 27, el cual puede ser un motor eléctrico, neumático, hidráulico, de combustión interna, o de cualquier otro tipo convencional, capaz de suministrar potencia al motor de la presente invención durante la puesta en marcha del mismo y/o en periodos de carga superior a un umbral preestablecido, o cuando se considere conveniente. La mencionada transmisión mecánica de movimiento de entrada 26 puede incluir, entre otros elementos, un embrague 31. El otro extremo sobresaliente 2b del eje principal 2 está conectado por medio de una transmisión mecánica de movimiento de salida 28 al eje de entrada 35 de un aparato 29 que se desea accionar, tal como, por ejemplo, un generador eléctrico, un vehículo, una máquina herramienta o de cualquier otro tipo, etc. La mencionada transmisión mecánica de movimiento de salida 28 también puede incluir, por ejemplo, un mecanismo reductor, un embrague y/o un inversor de giro 32 accionable por medio de una palanca 34 para acoplar y desacoplar el eje de entrada 35 del aparato 29 y/o para invertir selectivamente el sentido giro del eje de entrada 35 del aparato 29 en relación con el sentido de giro del eje principal 2 del dispositivo motor 50.
Hay que tener en cuenta que un motor 30 de acuerdo con la realización simple de la presente invención mostrada en las Figs. 1 y 2, con un único primer rotor 1 y un único segundo rotor 5, podría incorporar un primer mecanismo de control para variar la distancia de separación entre los primer y segundo rotores 1, 2 basado en una palanca de ajuste, una biela y un brazo pivotante equivalentes a la rueda de ajuste 19, las bielas 20 y los brazos pivotantes de las Figs. 9 a 11. Para ello, el eje secundario 6 del segundo rotor estaría soportado de manera móvil por la biela y el brazo pivotante. La vinculación cinemática entre los primer y segundo rotores 1, 2 se efectuaría por medio de unas primera y segunda ruedas dentadas equivalentes a las primera y segunda ruedas dentadas 11, 12 de las Figs. 9 a 11, y un par de poleas dentadas conectadas por una cadena o correa dentada equivalentes a las segundas y terceras poleas dentadas 16, 17 y segundas cadenas o correas dentadas 18 de la Fig. 9. Opcionalmente, el motor 30 también podría incluir un segundo mecanismo de control para mover la pantalla de magnetismo 9 de una manera equivalente a la descrita en relación con las Figs. 12 y 13.
Un experto en la técnica será capaz de efectuar modificaciones y variaciones a partir del ejemplo de realización mostrado y descrito sin salirse del alcance de la presente invención según está definido en las reivindicaciones adjuntas. ///

Claims

REWTNDICACIONES
1.- Motor por interacción selectiva de campos magnéticos de imanes permanentes, comprendiendo en combinación: un primer rotor (1) dispuesto para girar alrededor de un eje principal (2) soportado en un bastidor; una pluralidad de primeros imanes permanentes (3) fijados a dicho primer rotor (1) y distanciados a intervalos angulares iguales alrededor de su periferia, presentado todos los mencionados primeros imanes peπnanentes (3) un mismo polo en un lado exterior más alejado de dicho eje principal (2); al menos un segundo rotor (5) dispuesto para girar alrededor de un eje secundario (6) soportado en dicho bastidor y paralelo al eje principal (2); una pluralidad de segundos imanes permanentes (7) fijados a dicho segundo rotor (5) y distanciados a intervalos angulares iguales alrededor de su periferia, presentado todos los mencionados segundos imanes permanentes (7) un mismo polo en un lado exterior más alejado de dicho eje secundario (6) e igual al polo dispuesto en dicho lado exterior de los primeros imanes permanentes (3) del primer rotor (1); unos medios mecánicos de transmisión de movimiento enlazando los primer y segundo rotores (1, 5) para obligarlos a girar en direcciones opuestas y velocidades tangenciales seleccionadas de manera que los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7) de los primer y segundo rotores (1, 5) son enfrentados temporal y consecutivamente al girar; y una pantalla de magnetismo (9) interpuesta parcialmente entre los primer y segundo rotores (1, 5), estando dicha pantalla de magnetismo (9) formada por al menos dos placas de imán permanente (36, 37) superpuestas con polos iguales en sus caras en contacto y polos iguales en sus caras exteriores, siendo los polos en sus caras exteriores iguales a los polos en los lados exteriores de los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7) de los primer y segundo rotores (1, 5) para interrumpir o mitigar una interacción magnética entre los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7) en una porción de corriente arriba de sus trayectorias.
2.- Motor, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la pantalla de magnetismo (9) está situada corriente arriba de un plano imaginario (41) que une el eje principal
(2) y el eje secundario (6) en relación con las direcciones de las trayectorias de los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7), y tiene un borde delantero en o cerca de dicho plano imaginario (41).
3.- Motor, de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dichas dos placas de imán permanente (36, 37) de la pantalla de magnetismo (9) son substancialmente del mismo tamaño y tienen unos respectivos bordes contiguos (36a, 37a), incluyendo la pantalla de magnetismo (9) un cordón de granalla de imán permanente (38) dispuesto a lo largo de dichos bordes contiguos (36a, 37a) de las dos placas de imán permanente (36, 37).
4.- Motor, de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque las dos placas de imán permanente (36, 37) de la pantalla de magnetismo (9) son mantenidas juntas contra la fuerza magnética de repulsión por una faja (40), la cual envuelve también dicho cordón de granalla de imán permanente (38).
5.- Motor, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la pantalla de magnetismo (9) incluye además una capa de granalla de imán permanente (39) al menos sobre la cara exterior de la placa de imán permanente (36) enfrentada al primer rotor (1), envolviendo dicha faja (40) también dicha capa de granalla de imán permanente (39).
6.- Motor, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque la dimensión circunferencial de los primeros imanes permanentes (3) es mayor que la dimensión circunferencial de los segundos imanes permanentes (7), y están dispuestos de manera que un borde delantero de cada primer imán permanente (3) atraviesa el plano imaginario (41) antes que un borde delantero de un correspondiente segundo imán permanente (7) mientras que unos bordes traseros de los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7) atraviesan el plano imaginario substancialmente al mismo tiempo.
7.- Motor, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque cada uno de los primeros imanes permanentes (3) del primer rotor (1) tiene en el lado exterior una superficie expuesta (3 a) en forma de una superficie de parte de cilindro con todos sus puntos equidistantes del eje principal (2) y cada uno de los segundos imanes permanentes (7) del segundo rotor (5) tiene en el lado exterior una superficie expuesta (7a) en forma de una superficie de parte de cilindro con todos sus puntos equidistantes del eje secundario (6).
8.- Motor, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el eje secundario (6) está soportado de manera móvil respecto a dicho bastidor y conectado a un primer mecanismo de control operable para variar la distancia entre el eje secundario (6) y el eje principal (2), y con ello la distancia entre los lados exteriores de los segundos imanes permanentes (7) del segundo rotor (5) y los lados exteriores de los primeros imanes permanentes (3) del primer rotor (1), cuando son enfrentados, entre una posición de mínima distancia y una posición de máxima distancia, incluyendo cualquier posición intermedia.
9.- Motor, de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque la pantalla de magnetismo 9 está montada de manera móvil respecto al bastidor y conectada a un segundo mecanismo de control operable para mover dicha pantalla de magnetismo (9) entre una posición de mínima interferencia y una posición de máxima interferencia entre los primeros y segundos imanes permanentes (3, 7) de los primer y segundo rotores (1, 5), incluyendo cualquier posición intermedia.
10.- Motor, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque dichos primer y segundo mecanismos de control están dispuestos para ser operados simultáneamente y/o conjuntamente para hacer coincidir dicha posición de máxima distancia con dicha posición de máxima interferencia y dicha posición de mínima distancia con dicha posición de mínima interferencia.
11.- Motor, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende una pluralidad de dichos segundos rotores (5) dispuestos a intervalos angulares iguales alrededor del primer rotor (1) de manera que el primer rotor (1) es un rotor central (1) y los segundos rotores (5) son unos rotores satélite (5), cada uno de los cuales está montado para girar alrededor de un correspondiente eje secundario (6) paralelo al eje principal (2) y equidistante del mismo, estando dichos medios mecánicos de transmisión de movimiento dispuestos enlazando el rotor central (1) y los rotores satélite (5) para obligarlos a girar en direcciones opuestas y velocidades tangenciales seleccionadas de manera que los segundos imanes permanentes (7) de los rotores satélite (5) son enfrentados temporal y consecutivamente a los primeros imanes permanentes (3) del rotor central (1), y estando dispuestas una pluralidad de dichas pantallas de magnetismo (9), cada una asociada a uno de dichos rotores satélite (5).
12.- Motor, de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque todos los mencionados ejes secundarios (6) están soportados de manera móvil respecto a dicho bastidor y conectados a un primer mecanismo de control operable para variar al unísono la distancia entre los ejes secundarios (6) y el eje principal (2) entre una posición de mínima distancia y una posición de máxima distancia, incluyendo cualquier posición intermedia.
13.- Motor, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque todas las pantallas de magnetismo (9) están montadas de manera móvil respecto al bastidor y conectadas a un segundo mecanismo de control operable para mover dichas pantallas de magnetismo (9) al unísono entre una posición de mínima interferencia y una posición de máxima interferencia, incluyendo cualquier posición intermedia.
14.- Motor, de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque los primer y segundo mecanismos de control están dispuestos para ser operados simultáneamente y/o conjuntamente para hacer coincidir la posición de máxima distancia con la posición de máxima interferencia y la posición de mínima distancia con la posición de mínima interferencia, y con ello regular el motor entre un estado de paro o mínima potencia y un estado de máxima potencia, incluyendo cualquier estado intermedio.
15.- Motor, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque el número de primeros imanes permanentes (3) en el rotor central (1) es un número impar y el número de rotores satélite (5) es igual al número de primeros imanes permanentes (3) en el rotor central (1).
16.- Motor, de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque los medios mecánicos de transmisión de movimiento comprenden, para cada rotor satélite (5), una primera rueda dentada (11) montada en dicho bastidor para girar alrededor de un eje auxiliar (13) y engranada con una segunda rueda dentada (12) dispuesta para girar solidariamente con el rotor satélite (5) alrededor del eje secundario (6), una primera polea dentada (14) dispuesta para girar solidariamente con dicha primera rueda dentada (11) alrededor de dicho eje auxiliar (13), y una primera cadena o correa dentada (15) engranada con todas las mencionadas primeras poleas dentadas (14) para hacer girar todos los rotores satélite (5) al unísono en una misma dirección, y al menos una segunda cadena o correa dentada (18) engranada con una segunda polea dentada (16) dispuesta para girar solidariamente con el rotor central (1) alrededor de dicho eje principal (2) y con una tercera polea dentada (17) dispuesta para girar solidariamente con una de las primeras ruedas dentadas (11) alrededor del correspondiente eje auxiliar (13) para hacer girar los rotores satélite (5) y el rotor central (1) en direcciones opuestas.
17.- Motor, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el primer mecanismo de control comprende, para cada extremo axial del rotor central (1), una rueda de ajuste (19) montado en el bastidor para girar un ángulo limitado en ambas direcciones alrededor del eje principal (2) independientemente del rotor central (1) y soportando una pluralidad de primeros pasadores de articulación (21) repartidos a intervalos angulares iguales y equidistantes del eje principal (2), y para cada extremo axial de cada rotor satélite (5), un brazo pivotante (22) con un primer extremo soportando giratoriamente el eje secundario (6) y un segundo extremo conectado para pivotar alrededor del correspondiente eje auxiliar (13), y una pluralidad de bielas (20), cada una con un primer extremo conectado de manera pivotante a uno de dichos primeros pasadores de articulación (21) de dicha rueda de ajuste (19) y un segundo extremo conectado al primer extremo de uno de dichos brazos pivotante (22) de manera que puede pivotar alrededor del eje secundario (6) del respectivo rotor satélite (5).
18.- Motor, de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque el segundo mecanismo de control comprende, para cada extremo axial de cada rotor satélite (5), un elemento pivotante (23) con un primer extremo conectado para pivotar alrededor un eje auxiliar (13) cuya posición es fija respecto al bastidor y un segundo extremo conectado de manera pivotante a la correspondiente pantalla de magnetismo (9) por un segundo pasador de articulación (24), estando además cada pantalla de magnetismo (9) conectada de manera pivotante a su correspondiente biela (20) por un tercer pasador de articulación (25) situado entre el citado primer pasador de articulación (21) y el eje auxiliar (6).
19.- Motor, de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque la rueda de ajuste
(19) está conectada a una palanca (10) operable para hacer girar la rueda de ajuste (19) dicho ángulo limitado en ambas direcciones alrededor del eje principal (2) y con ello regular el dispositivo entre un estado de paro o mínima potencia y un estado de máxima potencia, incluyendo cualquier estado intermedio.
20.- Motor, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el eje principal (2) está configurado para ser conectado por medio de una transmisión mecánica de movimiento de salida (28) a un aparato (29) a accionar y por medio de una transmisión mecánica de movimiento de entrada (26) a un motor auxiliar (27) convencional capaz de suministrar potencia al rotor central (1) durante un período de puesta en marcha y/o en periodos de carga superior a un umbral preestablecido.
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