WO2015162315A1 - Motor poliédrico magnético de propulsión de fluidos - Google Patents
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- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
Definitions
- a series of motors are known that use coils (Brushless motors) that allow the rotation of a disk with magnets on its outside.
- coils Brushless motors
- a first object of the invention is an engine system as defined in claim 1.
- a fluid propulsion motor system is provided with a motor (1) comprising: - a stator (2) intended to be fixed to a motor support (1) having a generally hollow spherical configuration that supports a plurality of first magnetic exciter elements (3);
- a rotor circumscribed by a spherical shell having a plurality of second excited magnetic elements (19) in the form of permanent magnets and being installed within the stator;
- the stator is constituted by a structure in the form of polyhedral lattice with polygonal cells arranged with spherical symmetry and delimited by respective vertebrae (5) of the structure, through whose cells (4) a fluid (F) to be propelled can circulate, and where at each vertex (6) of the polyhedral structure a respective first exciter magnetic element is fixedly mounted, so that each respective first exciter magnetic element has a respective first homologous exciter element disposed symmetrically with respect to the center of the sphere, and additionally serving the respective vertebrae of the polyhedral structure to house respective data line (7), electric line (8) for feeding the respective first exciter magnetic element and hydraulic network (9) for cooling and regulation of magnets; ii) the rotor is constituted by
- iv) computer means (27) are provided for receiving data from the respective position detection means and transmitting data to the respective switching means through said data line;
- an electric power supply (29) is provided for voltage supply and has the capacity to accumulate the electrical energy generated through the coils (15) when the rotor rotates.
- Figures 1, 2 and 3 show schematically a perspective view of the stator of a motor system according to the invention.
- Figures 4, 5, 6, 7 and 8 also schematically illustrate the respective views of the rotor of a motor system according to the invention and of the propeller and magnets included in said rotor.
- Figure 9 shows schematically a vertex portion of the rotor structure, showing the installation of the data lines, electric and hydraulic.
- Figure 10 illustrates the exploded view of the apex exciter elements, showing the different elements that form it.
- FIG 11 shows a block diagram of the motor system according to the invention.
- the fluid propulsion motor system consists of a motor (1), composed of a stator (2) with respective first magnetic exciter elements (3) and a rotor (18) with respective second magnetic elements excited (19), respective switching means (25) for switching the magnetic polarity of the first excited magnetic elements, respective position detection means (26) for determining the relative position between the first and the second magnetic elements, and a hydraulic system to cool and adjust the spherical magnets.
- the motor system consists of computer means (27) for receiving data from the position detecting means (26) and transmitting data to the switching means (25), through respective data lines (7), and an electrical power supply (29) for voltage supply and for accumulating the generated energy.
- the stator (2) is constituted by a structure in the form of polyhedral lattice with polygonal cells (4) arranged with spherical symmetry and delimited by respective vertebrae (5) of the structure.
- the stator (2) is constructed from two hemispherical shells (10, 11) that are joined together by a joint piece (12).
- each vertex (6) of the polyhedral structure a respective first element is fixedly mounted. magnetic exciter (3), so that each respective first exciter magnetic element has a respective first homologous exciter element disposed symmetrically with respect to the center of the sphere. It can additionally be seen that in the respective vertebrae (5) of the polyhedral structure the data line (7), the electric line (8) for supplying the respective first magnetic exciter element (3) and a hydraulic network (9) are arranged. .
- the rotor (18) is constituted by a double helix (20) of spherical shell with a generally spherical support cage (21) attached thereto. ; additionally it can be seen that in both the geometric poles (22, 23) and in symmetrical positions corresponding to the meridians (24) of the support cage there are respective second excited magnetic elements (19), it being understood that said geometric poles contain the axis of the propeller (20).
- the first exciter magnetic elements (3) arranged in each of the vertices (6) of the lattice structure of the stator (2) are constituted by the respective means of generation of electrical energy by means of a coil and switching by means of an electromagnet (16), while on its inner wall appear respective position detection means (26), intended to determine their relative position with respect to the second magnetic elements excited (19) of the rotor (18).
- FIG. 11 a functional block diagram of the motor system according to the invention is shown in Figure 11.
- the computer means (27) are connected through the data line (7) on the one hand with the respective switching means (25) of the respective coil and with respective means of position determination (26). ) of each first exciter magnetic element (3).
- the power supply (29) supplies operating voltage to the computer means (27), as well as to the switching means (25) of the coils.
- the direction of drive of the motor system according to the invention is determined by the direction of the axis of the propeller (2 ⁇ ) of the rotor (18) and said orientation can be chosen by the appropriate polarization of respective first exciter elements (3) of the stator ( 2) by attracting second excited magnetic elements (19) arranged in the geometric poles (22, 23) of the support cage (21) of said rotor (18).
- the stop or deceleration of the rotor and consequently the stop of the motor system is achieved with the proper switching of the magnetic polarities of the first magnetic elements exciters (3) in a reverse maneuver to that previously indicated for the start of the motor run.
- Said computer means (27) allow on the one hand to perform an adequate synchronization of the polarity change of the first magnetic elements (3) of the stator (2) by means of the orientation of the axis of the propeller (20) and the start or rotor stop (18).
- a vehicle which consists of a capsule-shaped passenger compartment in which a motor system according to the invention is mounted.
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Abstract
El sistema de motor consta de un motor (1), con un estator (2) con respectivos primeros elementos magnéticos excitadores (3) y un rotor (18) con respectivos segundos elementos magnéticos excitados (3), medios de conmutación (25) respectivos para conmutar la polaridad magnética de los primeros elementos magnéticos, medios de detección de posición (26) respectivos para determinar la posición relativa entre los primeros y los segundos elementos magnéticos (19), y un sistema hidráulico (28) para refrigeración y regulación de intensidad de imanes esféricos por medio de un pistón (17). El estator tiene forma de celosía poliédrica con celdillas poligonales (4) dispuestas con simetría esférica y delimitadas por respectivas vertebras (5), por cuyas celdillas puede circular un fluido a propulsar (F), estando montado en cada vértice (6) de la estructura poliédrica un respectivo primer elemento excitador (3) que tiene un respectivo primer elemento homólogo dispuesto simétricamente respecto del centro de la esfera; el rotor (18) consta de una hélice (20) de envolvente esférica con una jaula de soporte (21) esférica fijada a ella y estando dispuestos los respectivos segundos elementos excitados, en polos geométricos (22, 23) y en posiciones simétricas correspondientes a meridianos (24) de dicha jaula de soporte. Cada primer elemento excitador (3) tiene una bobina generadora de electricidad (15), un electroimán (16), un pistón hidráulico (17) y un imán esférico (14) en su interior que puede desplazarse, para variar su distancia axial respecto de los segundos elementos magnéticos excitados (19). Unos medios de ordenador (27) están previstos para gobernar la polaridad magnética de los elementos excitadores y la posición de los pistones hidráulicos. Los vehículos (V) conforme a la invención constan de al menos dos sistemas de motor conforme se ha descrito.
Description
DESCRIPCION
Motor poliédrico magnético de propulsión de fluidos. Ámbito y técnica anterior
Se conocen una serie de motores que utilizan bobinas (motores Brushless) que permiten el giro de un disco con imanes en su exterior. También existe el diseño de un disco en el que disponiendo en su corteza unos imanes y acercando a estos una serie de imanes en forma de disco permiten un giro de dicho ingenio.
Estos dispositivos aprovechan los efectos del magnetismo y del electromagnetismo para proporcionar potencia mecánica utilizando una potencia eléctrica muy reducida.
De manera esquemática, estos dispositivos y máquinas funcionan según el siguiente principio, los imanes permanentes del rotor son impulsados con fuerza rotatoria a merced de un campo magnético pulsante producido por elementos magnéticos situados en el estator, debido a la frecuencia de oscilación a que éstos están sometidos y a la adecuada sincronización de oscilación, la velocidad del rotor puede regularse. Por tanto, en este tipo de máquinas solamente es necesario una reducida potencia eléctrica para conseguir la oscilación o cambio de la polaridad de los elementos magnéticos del estator.
Mediante un sencillo sistema mecánico, se logra una oscilación del campo magnético de los elementos magnéticos dispuestos en el estator, de manera que el campo magnético pulsante, arrastra a los imanes permanentes instalados en el rotor, produciendo así el correspondiente trabajo mecánico.
Objetos de la invención
Un primer objeto de la invención es un sistema de motor conforme se define en la reivindicación 1. Se proporciona un sistema de motor de propulsión de fluidos con un motor (1) que comprende:
- un estator (2) destinado a fijarse a un soporte de motor (1) que tiene una configuración generalmente esférica hueca que soporta una pluralidad de primeros elementos magnéticos excitadores (3);
- un rotor (18) circunscrito por una envolvente esférica que tiene una pluralidad de segundos elementos magnéticos excitados (19) en forma de imanes permanentes y que se instala dentro del estator;
- medios de conmutación (25) respectivos para conmutar la polaridad magnética de los primeros elementos magnéticos excitadores en función de la posición relativa entre dichos primeros elementos magnéticos excitadores y dichos segundos elementos magnéticos excitados;
- medios de detección de posición (26) respectivos para detectar la posición relativa entre dichos primeros elementos magnéticos excitadores y dichos segundos elementos magnéticos excitados y que están operativamente conectados a los medios de conmutación; que conforme a la invención está caracterizado porque: i) el estator está constituido por una estructura en forma de celosía poliédrica con celdillas poligonales dispuestas con simetría esférica y delimitadas por respectivas vertebras (5) de la estructura, a través de cuyas celdillas (4) puede circular un fluido (F) a propulsar, y donde en cada vértice (6) de la estructura poliédrica está fijamente montado un respectivo primer elemento magnético excitador, de manera que cada respectivo primer elemento magnético excitador tiene un respectivo primer elemento excitador homólogo dispuesto simétricamente respecto del centro de la esfera, y sirviendo adicionalmente las respectivas vertebras de la estructura poliédrica para alojar respectivas línea de datos (7) , línea eléctrica (8) para alimentación del respectivo primer elemento magnético excitador y red hidráulica (9) para refrigeración y regulación de imanes; ii) el rotor está constituido por una doble hélice (20) de envolvente esférica con una jaula de soporte generalmente esférica fijada a la misma y estando dispuestos los respectivos segundos elementos magnéticos excitados, por una parte en los polos geométricos de la
jaula de soporte y por otra parte en posiciones simétricas correspondientes a meridianos de dicha jaula; iii) los primeros elementos magnéticos excitadores se componen de la bobina generadora de electricidad (15), de un electroimán (16), de un imán esférico (14) en forma de bola a base de un material de imán permanente, del sistema de detección de movimiento (26) y de un pistón hidráulico (17). iv) están previstos medios de ordenador (27) para recibir datos desde los medios de detección de posición respectivos y trasmitir datos hasta los medios de conmutación respectivos a través de la citada línea de datos; v) está prevista una fuente de alimentación eléctrica (29) para suministro de tensión y que tiene capacidad de acumulación de la energía eléctrica generada a través de las bobinas (15) cuando gira el rotor.
Además resulta ventajoso conforme a una característica adicional de la invención cuando la estructura del estator está constituida con respectivos hemisferios unidos a través de una pieza de junta (12).
Breve descripción de los dibujos Otras características y ventajas de la invención resultarán más claramente de la descripción que sigue realizada con la ayuda de los dibujos anexos, referidos a ejemplos de ejecución no limitativos y en los que:
Las figuras 1, 2 y 3 muestran de manera esquemática una vista en perspectiva del estator de un sistema de motor conforme a la invención.
Las figuras 4, 5, 6, 7 y 8 ilustran también de manera esquemática las respectivas vistas del rotor de un sistema de motor conforme a la invención y de la hélice e imanes incluidos en dicho rotor.
La figura 9 muestra esquemáticamente una porción de vértice de la estructura del rotor, mostrando la instalación de las líneas de datos, eléctrica e hidráulica.
La figuras 10 ilustra el despiece de los elementos excitadores del vértice, enseñando los distintos elementos que la forman.
La figura 11 muestra un diagrama de bloques del sistema de motor según la invención.
Descripción detallada de una realización preferida
Como se muestra en las figuras, el sistema de motor de propulsión de fluidos consta de un motor (1), compuesto por un estator (2) con respectivos primeros elementos magnéticos excitadores (3) y un rotor (18) con respectivos segundos elementos magnéticos excitados (19), medios de conmutación (25) respectivos para conmutar la polaridad magnética de los primeros elementos magnéticos excitados, medios de detección de posición (26) respectivos para determinación de la posición relativa entre los primeros y los segundos elementos magnéticos, y un sistema hidráulico para refrigerar y graduar los imanes esféricos.
Adicionalmente dicho sistema de motor consta de medios de ordenador (27) para recibir datos desde los medios de detección de posición (26) y trasmitir datos hasta los medios de conmutación (25), a través de respectivas líneas de datos (7), y una fuente de alimentación eléctrica (29) para suministro de tensión y para acumular la energía generada. Como puede verse con mayor detalle en la figura 1, el estator (2) está constituido por una estructura en forma de celosía poliédrica con celdillas poligonales (4) dispuestas con simetría esférica y delimitadas por respectivas vertebras (5) de la estructura. Así, el estator (2) se construye a partir de dos carcasas semiesféricas (10, 11) que se unen formando un todo mediante una pieza de junta (12).
Como se muestra en la figura 9, en cada vértice (6) de la estructura poliédrica está fijamente montado un respectivo primer elemento
magnético excitador (3), de manera que cada respectivo primer elemento magnético excitador tiene un respectivo primer elemento excitador homólogo dispuesto simétricamente respecto del centro de la esfera. Puede verse adicionalmente que en las respectivas vertebras (5) de la estructura poliédrica están dispuestas la línea de datos (7), la línea eléctrica (8) para la alimentación del respectivo primer elemento magnético excitador (3) y una red hidráulica (9).
Haciendo ahora referencia a las figuras 4, 5, 6, 7 y 8, puede verse que el rotor (18) está constituido por una doble hélice (20) de envolvente esférica con una jaula de soporte (21) generalmente esférica fijada a la misma; adicionalmente puede verse que tanto en los polos geométricos (22, 23) como en posiciones simétricas correspondientes a los meridianos (24) de la jaula de soporte están dispuestos respectivos segundos elementos magnéticos excitados (19), debiendo entenderse que dichos polos geométricos contienen el eje de de la hélice (20).
Como se muestra con mayor detalle en las figuras 9 y 10, los primeros elementos magnéticos excitadores (3) dispuestos en cada uno de los vértices (6) de la estructura de celosía del estator (2) están constituidos por los respectivos medios de generación de energía eléctrica por medio de una bobina y de conmutación por medio de un electroimán (16), mientras que en su pared interior aparecen instalados medios de detección de posición (26) respectivos, destinados a determinar su posición relativa respecto de los segundos elementos magnéticos excitados (19) del rotor (18). Además existe un pistón hidráulico (17) con una cavidad interior en la que se encuentra alojada, con posibilidad de movimiento, un imán esférico (14).
Como se ha mencionado, en la figura 11 se muestra un diagrama de bloques funcionales del sistema de motor según la invención. En dicha puede verse que los medios de ordenador (27) están conectados a través de la línea de datos (7) por una parte con los respectivos medios de conmutación (25) de la respectiva bobina y con respectivos medios de determinación de posición (26) de cada primer elemento magnético excitador (3).
Adicionalmente, puede verse que la fuente de alimentación (29) suministra tensión de servicio a los medios de ordenador (27), así como también a los medios conmutación (25) de las bobinas.
De conformidad con lo anteriormente indicado se describirá ahora de manera simplificada, el funcionamiento del sistema de motor conforme a la invención.
Dirección de impulsión
La dirección de impulsión del sistema de motor conforme a la invención viene determinada por la dirección del eje de la hélice (2Θ) del rotor (18) y dicha orientación puede elegirse mediante la oportuna polarización de respectivos primeros elemento excitadores (3) del estator (2) mediante atracción sobre segundos elementos magnéticos excitados (19) dispuestos en los polos geométricos (22, 23) de la jaula de soporte (21) de dicho rotor (18). Marcha
Tras la elección de la dirección de impulsión como se ha descrito anteriormente, mediante la conmutación sincronizada de la polaridad magnética de los primeros elementos magnéticos excitadores (3) del estator (2) es posible generar mediante las fuerzas magnéticas de atracción/repulsión creadas sobre los segundos elementos magnéticos excitados (19), la rotación de rotor (18) con el consiguiente giro de su hélice (20), de manera que el fluido (F) en el que se encuentra inmerso el sistema de motor, es impulsado a través del sistema de celdillas (4) del estator (2). La aceleración del rotor se consigue por medio del imán esférico (14) en interior de los respectivos primeros elementos magnéticos excitadores (3). Esta aceleración se controla a través del pistón hidráulico (17), regulando la posición del imán esférico.
La parada o desaceleración del rotor y por consiguiente la parada del sistema de motor se consigue con la adecuada conmutación de las polaridades magnéticas de los primeros elementos magnéticos
excitadores (3) en una maniobra inversa a la anteriormente indicada para inicio de la marcha de motor.
Control
Los referidos medios de ordenador (27) permiten por una parte realizar una adecuada sincronización del cambio de la polaridad de los primeros elementos magnéticos (3) del estator (2) por medio de la orientación del eje de la hélice (20) y el inicio o parada del rotor (18).
Como se muestra en la figura 11, se proporciona un vehículo (V) que consta de un habitáculo en forma de cápsula en el que se monta un sistema de motor de acuerdo con la invención.
Como resultará fácilmente comprendido por las personas versadas en el arte, lo anteriormente descrito es meramente ilustrativo de un modo de realización preferido de la invención de modo que son posibles modificaciones técnicas de toda índole. Lista de referencias
1 Motor
2 Estator
3 Primeros elementos magnéticos excitadores
4 Celdillas del estator
5 Vertebras estructura estator
6 Vértices estructura estator
7 Línea de datos
8 Línea eléctrica
9 Red hidráulica
10 Hemisferio estator
11 Hemisferio estator
12 unta de unión
13 Primeros elementos magnéticos excitadores
14 Imán esférico
15 Bobina generadora de electricidad
16 Electroimán
17 Pistón
18 Rotor
19 Segundos elementos magnéticos excitados
20 Hélice del rotor
21 Daula soporte del rotor
22 Polo geométrico jaula soporte
23 Polo geométrico jaula soporte
24 Meridianos de jaula soporte
25 Medios de conmutación
26 Medios de detección de posición y movimiento 27 Medios de ordenador
28 Medios hidráulicos
29 Fuente de alimentación
F Fluido propulsado
SM Soporte motor
M Mandos
Claims
1. Un motor poliédrico magnético de propulsión de fluidos (1) caracterizado porque tiene:
- un estator (2) destinado a fijarse en un soporte de motor (S ) que tiene una configuración generalmente esférica hueca que soporta una pluralidad de primeros elementos magnéticos excitadores (3);
- un rotor (18) circunscrito por una envolvente esférica que tiene una pluralidad de segundos elementos magnéticos excitados (19) en forma de imanes permanentes y que se instala dentro del estator (2); - medios de generación de electricidad (15), para obtener energía a partir del giro de un imán esférico (14).
- medios de conmutación (25) respectivos para conmutar la polaridad magnética de los primeros elementos magnéticos excitadores en función de la posición relativa entre dichos primeros elementos magnéticos excitadores (3) y dichos segundos elementos magnéticos excitados a través de un electroimán (16);
- medios de detección de posición (26) para detectar la posición relativa entre dichos primeros elementos magnéticos excitadores y dichos segundos elementos magnéticos excitados y que están operativamente conectados a los medios de conmutación (25) ; caracterizado porque:
2. Un motor poliédrico magnético de propulsión de fluidos (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque posee un estator (2) que está constituido por una estructura en forma de celosía poliédrica con celdillas poligonales (4) dispuestas con simetría esférica y delimitadas por respectivas vertebras (5) de la estructura, a través de cuyas celdillas puede circular un fluido a propulsar (F), y donde en cada vértice (6) de la estructura poliédrica está fijamente montado un respectivo primer elemento magnético excitador (3), de manera que cada respectivo primer elemento magnético excitador tiene un respectivo primer elemento excitador homólogo dispuesto simétricamente respecto del centro de la esfera, y sirviendo
adicionalmente las respectivas vertebras (5) de la estructura poliédrica para alojar respectivas líneas de datos (7), eléctrica (8) para alimentación del respectivo primer elemento magnético excitador
(3) y la red hidráulica (9); 3. Un motor poliédrico magnético de propulsión de fluidos (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque tiene un rotor (18) que está constituido por una doble hélice (20) de envolvente esférica con una jaula de soporte (21) generalmente esférica fijada a la misma y estando dispuestos los respectivos segundos elementos magnéticos excitados (19), por una parte en los polos geométricos (22, 23) de la jaula de soporte y por otra parte en posiciones simétricas correspondientes a meridianos (M) de dicha jaula;
4. Un motor poliédrico magnético de propulsión de fluidos (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los primeros elementos magnéticos excitadores (3) se componen de la bobina generadora de electricidad (15), de un electroimán (16), de un pistón hidráulico (17), de una pieza esférica (13) en forma de bola a base de un material de imán permanente, del sistema de conmutación (25) y del sistema de detección de movimiento (26).
5. Un motor poliédrico magnético de propulsión de fluidos (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por poseer unos medios de ordenador (27) para recibir datos desde los medios de detección de posición (26) y para trasmitir datos hasta los medios de conmutación (25) a través de la citada línea de datos (7)j 6. Un motor poliédrico magnético de propulsión de fluidos (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque está provisto de una fuente de alimentación eléctrica (29) para suministro de tensión y que tiene capacidad de acumulación de la energía eléctrica generada a través de las bobinas (15) cuando giran los imanes esféricos (14). 7. Un motor poliédrico magnético de propulsión de fluidos (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura del estator (2) está constituida respectivos hemisferios (10, 11) unidos a través de una pieza de junta (12).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15782791 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15782791 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |