Motor de imanes permanentes
US4151431A
Estados Unidos
- Inventor
Howard R Johnson - Asignatario actual
- FIDEICOMISO BENÉFICO DE LA FUNDACIÓN DEL IMÁN PERMANENTE
- FIDEICOMISO DE CARIDAD DE LA FUNDACIÓN DEL IMÁN PERMANENTE
Aplicaciones en todo el mundo
Solicitud US05/422,306 eventos
1973-12-06
1974-06-21
1979-04-24
Solicitud concedida
1979-04-24
1996-04-24
Caducidad anticipada
Estado
Caducado - De por vida
Descripción
La invención se refiere al campo de los dispositivos de motor de imanes permanentes que utilizan únicamente los campos magnéticos creados por ellos para producir energía motriz.
Los motores eléctricos convencionales emplean fuerzas magnéticas para producir movimiento rotativo o lineal. Los motores eléctricos funcionan según el principio de que cuando un conductor se encuentra en un campo magnético que transporta corriente, se ejerce una fuerza magnética sobre él.
Normalmente, en un motor eléctrico convencional, el rotor o el estator, o ambos, están cableados de tal manera que los campos magnéticos creados por el electromagnetismo pueden emplear atracción, repulsión o ambos tipos de fuerzas magnéticas, para imponer una fuerza sobre la armadura para causar la rotación, o para hacer que la armadura se desplace en una trayectoria lineal. Los motores eléctricos convencionales pueden emplear imanes permanentes en el inducido o en los componentes del estator, pero en la técnica conocida hasta ahora, el uso de imanes permanentes en el estator o en el inducido requiere la creación de un campo electromagnético para actuar sobre el campo producido por los imanes permanentes. y se emplean medios de conmutación para controlar la activación de los electroimanes y la orientación de los campos magnéticos, para producir la potencia motriz.
Es mi creencia que el potencial completo de las fuerzas magnéticas que existen en los imanes permanentes no ha sido reconocido o utilizado debido a la información y teoría incompletas con respecto al movimiento atómico que ocurre dentro de un imán permanente. Creo que una partícula atómica actualmente sin nombre está asociada con el movimiento de electrones de un electroimán superconductor y el flujo de corriente sin pérdidas de las corrientes amperianas en los imanes permanentes. El flujo de electrones desapareados es similar en ambas situaciones. Se cree que esta pequeña partícula tiene carga opuesta y está ubicada en ángulo recto con el electrón en movimiento, y la partícula sería muy pequeña para penetrar todos los elementos conocidos, en sus diversos estados, así como sus compuestos conocidos, a menos que tengan electrones desapareados que capturan estas partículas cuando se esfuerzan por atravesarlas.
Los ferroelectrones se diferencian de los de la mayoría de los elementos en que no están apareados y, al estarlo, giran alrededor del núcleo de tal manera que responden a los campos magnéticos y crean uno ellos mismos. Si estuvieran emparejados, sus campos magnéticos se cancelarían. Sin embargo, al no estar emparejados, crean un campo magnético medible si sus giros se han orientado en una dirección. Los espines forman ángulos rectos con sus campos magnéticos.
En los superconductores de niobio en estado crítico, las líneas de fuerza magnéticas dejan de estar en ángulo recto. Este cambio debe deberse al establecimiento de las condiciones requeridas para espines electrónicos no apareados en lugar del flujo de electrones en el conductor, y el hecho de que se pueden formar electroimanes muy potentes con superconductores ilustra la enorme ventaja de producir el campo magnético mediante espines electrónicos no apareados en lugar de flujo de electrones convencional.
En un metal superconductor, donde la resistencia eléctrica se vuelve mayor en el metal que la resistencia del protón, el flujo se convierte en espines de electrones y las partículas positivas fluyen paralelas en el metal de la manera que ocurre en un imán permanente donde un poderoso flujo de partículas magnéticas positivas o el flujo magnético hace que los electrones desapareados giren en ángulo recto. En condiciones de superconducción criogénica, la congelación de los cristales en su lugar hace posible que continúen los espines, y en un imán permanente, la orientación del grano del material magnetizado da como resultado que los espines continúen y que el flujo fluya paralelo al metal. .
En un superconductor, al principio el electrón fluye y la partícula positiva gira; más tarde, cuando es crítico, ocurre lo contrario, es decir, el electrón gira y la partícula positiva fluye en ángulo recto. Estas partículas positivas se enhebrarán o se abrirán camino a través de los espines de electrones presentes en el metal.
En cierto sentido, un imán permanente puede considerarse el único superconductor a temperatura ambiente. Es un superconductor porque el flujo de electrones no cesa, y se puede hacer que este flujo de electrones realice un trabajo debido al campo magnético que suministra. Anteriormente, esta fuente de energía no se ha utilizado porque no era posible modificar el flujo de electrones para cumplir las funciones de conmutación del campo magnético. Tales funciones de conmutación son comunes en un motor eléctrico convencional donde se emplea corriente eléctrica para alinear la corriente de electrones mucho mayor en las piezas polares de hierro y concentrar el campo magnético en los lugares apropiados para dar el empuje necesario para mover la armadura del motor. En un motor eléctrico convencional, la conmutación se logra mediante el uso de escobillas, conmutadores, corriente alterna u otros medios conocidos.
Para lograr la función de conmutación en un motor de imanes permanentes, es necesario proteger la fuga magnética para que no aparezca como un factor de pérdida demasiado grande en los lugares equivocados. El mejor método para lograr esto es usar el superconductor de flujo magnético y concentrarlo en el lugar donde será más efectivo. La temporización y la conmutación se pueden lograr en un motor de imanes permanentes concentrando el flujo y utilizando la geometría adecuada del rotor y el estator del motor para hacer un uso más eficaz de los campos magnéticos generados por los espines de los electrones. Mediante la adecuada combinación de materiales, geometría y concentración magnética, es posible lograr una ventaja mecánica de alta relación, superior a 100 a 1, capaz de producir una fuerza motriz continua.
Que yo sepa, trabajos previos realizados con imanes permanentes y dispositivos motores que utilizan imanes permanentes no han logrado el resultado deseado en la práctica del concepto inventivo, y es con la combinación adecuada de materiales, geometría y concentración magnética que la presencia de los giros magnéticos dentro de un imán permanente pueden utilizarse como fuerza motriz.
Es un objeto de la invención utilizar el fenómeno de giro magnético de electrones desapareados que ocurren en material ferromagnético para producir el movimiento de una masa de manera unidireccional para permitir que un motor sea accionado únicamente por fuerzas magnéticas como ocurre dentro de los imanes permanentes. En la práctica de los conceptos inventivos, se pueden producir motores de tipo lineal o rotativo.
Es un objeto de la invención proporcionar la combinación adecuada de materiales, geometría y concentración magnética para utilizar la fuerza generada por espines de electrones desapareados que existen en imanes permanentes para accionar un motor. Ya sea que el motor constituya una realización lineal o una realización rotativa, en cada caso el "estator" puede consistir en una pluralidad de imanes permanentes fijos entre sí en una relación espacial para definir una pista, de forma lineal en la realización lineal, y de forma circular en la forma de realización giratoria. Un imán de armadura está situado en una relación espaciada con dicha pista definida por los imanes del estator en el que existe un espacio de aire entre ellos. La longitud del imán de la armadura está definida por polos de polaridad opuesta,
Los imanes del estator están montados de tal manera que los polos de polaridad similar están dispuestos hacia el imán del inducido y como el imán del inducido tiene polos que son atraídos y repelidos por el polo adyacente de los imanes del estator, tanto las fuerzas de atracción como las de repulsión actúan sobre el imán del inducido. para producir el desplazamiento relativo entre la armadura y los imanes del estator.
La fuerza motriz continua que produce el desplazamiento entre los imanes del inducido y del estator resulta de la relación de la longitud del imán del inducido en la dirección de su trayectoria de movimiento en relación con la dimensión de los imanes del estator y la separación entre ellos, en la dirección de la trayectoria del movimiento del imán del inducido. Esta relación entre el imán y el espaciado del imán, y con un espacio de aire aceptable entre el estator y los imanes del inducido, producirá una fuerza resultante sobre el imán del inducido que desplaza el imán del inducido a través del imán del estator a lo largo de su trayectoria de movimiento.
En la práctica de la invención, el movimiento del imán del inducido con respecto a los imanes del estator resulta de una combinación de fuerzas de atracción y repulsión que existen entre el estator y los imanes del inducido. Al concentrar los campos magnéticos de los imanes del estator y del inducido, se intensifica la fuerza motriz impuesta sobre el imán del inducido, y en las realizaciones descritas se describen tales medios de concentración de campo magnético.
Los medios de concentración del campo magnético descritos comprenden una placa de alta permeabilidad al campo magnético dispuesta adyacente a un lado de los imanes del estator en acoplamiento sustancial con los mismos. Este material de alta permeabilidad se dispone así junto a los polos de la misma polaridad de los imanes del estator. El campo magnético del imán del inducido puede concentrarse y orientarse direccionalmente inclinando el imán del inducido, y el campo magnético puede concentrarse aún más dando forma a los extremos de los polos del imán del inducido para concentrar el campo magnético en una superficie relativamente limitada en el imán del inducido. extremos del poste.
Preferiblemente, se utilizan una pluralidad de imanes de armadura que están alternados entre sí en la dirección del movimiento del imán de armadura. Tal compensación o escalonamiento de los imanes del inducido distribuye los impulsos de fuerza impuestos sobre los imanes del inducido y da como resultado una aplicación más suave de fuerzas al imán del inducido produciendo un movimiento más suave y uniforme del componente del inducido.
En la realización giratoria del motor de imanes permanentes de la invención, los imanes del estator están dispuestos en un círculo y los imanes del inducido giran alrededor de los imanes del estator. Se describen medios para producir un desplazamiento axial relativo entre el estator y los imanes del inducido para ajustar la alineación axial de los mismos, y así regular la magnitud de las fuerzas magnéticas que se imponen sobre los imanes del inducido. De esta manera se puede regular la velocidad de rotación de la realización giratoria.
Los objetos y ventajas antes mencionados de la invención se apreciarán a partir de la siguiente descripción y los dibujos adjuntos, en los que:
HIGO. 1 es una vista esquemática del flujo de electrones en un superconductor que indica los espines de electrones no apareados,
HIGO. 2 es una vista en sección transversal de un superconductor en un estado crítico que ilustra los espines de los electrones,
HIGO. 3 es una vista de un imán permanente que ilustra el movimiento del flujo a través del mismo,
HIGO. 4 es una vista en sección transversal que ilustra el diámetro del imán de la fig. 3,
HIGO. 5 es una representación en alzado de una realización de motor lineal del motor de imanes permanentes de la invención que ilustra una posición del imán del inducido con respecto a los imanes del estator e indica las fuerzas magnéticas impuestas sobre el imán del inducido.
HIGO. 6 es una vista similar a la fig. 5 que ilustra el desplazamiento del imán del inducido en relación con los imanes del estator y la influencia de las fuerzas magnéticas en este lugar,
HIGO. 7 es otra vista en alzado similar a las figs. 5 y 6 que ilustran un mayor desplazamiento del imán del inducido hacia la izquierda y la influencia de las fuerzas magnéticas sobre el mismo,
HIGO. 8 es una vista en planta desde arriba de una realización lineal del concepto inventivo que ilustra un par de imanes de armadura en relación enlazada dispuestos encima de los imanes del estator,
HIGO. 9 es una vista en sección, en alzado, diametral de una realización de motor rotativo de acuerdo con la invención, tomada a lo largo de la sección IX-IX de la fig. 10, y
HIGO. 10 es una vista en alzado de la realización del motor rotativo tomada a lo largo de la sección X-X de la fig. 9.
Para comprender mejor la teoría del concepto inventivo, se hace referencia a las FIGS. 1 a 4. En la FIG. 1 se ilustra un superconductor 1 que tiene un flujo de partículas positivo representado por la flecha 2, los electrones no apareados del material conductor ferroso 1 giran en ángulo recto con el flujo de protones en el conductor representado por la línea espiral y la flecha 3. De acuerdo con Según la teoría de la invención, el giro de los electrones desapareados ferrosos resulta de la estructura atómica de los materiales ferrosos y se cree que esta partícula atómica giratoria tiene una carga opuesta y está situada en ángulo recto con los electrones en movimiento. Se supone que es de tamaño muy pequeño capaz de penetrar otros elementos y sus compuestos, a menos que tengan electrones desapareados que capturen estas partículas cuando se esfuerzan por atravesarlos.
Hace tiempo que se reconoce la falta de resistencia eléctrica de los conductores en un estado superconductor crítico, y los superconductores se han utilizado para producir electroimanes de muy alta densidad de flujo magnético. HIGO. 2 representa una sección transversal de un superconductor crítico y los espines de los electrones están indicados por las flechas 3.
Un imán permanente puede considerarse un superconductor ya que el flujo de electrones en él no cesa y no presenta resistencia, y existen partículas giratorias eléctricas no apareadas que, en la práctica de la invención, se utilizan para producir la fuerza del motor. HIGO. 3 ilustra un imán permanente en forma de herradura en 4 y el flujo magnético que lo atraviesa está indicado por las flechas 5, siendo el flujo magnético del polo sur al polo norte ya través del material magnético. Los espines de electrones acumulados que se producen alrededor del diámetro del imán 5 se representan en 6 en la FIG. 4, y las partículas de electrones giratorias giran en ángulo recto en el hierro a medida que el flujo viaja a través del material del imán.
Al utilizar la teoría del hilado de electrones de los electrones de material ferroso, es posible, con los materiales ferromagnéticos, la geometría y la concentración magnética adecuados, utilizar los electrones que hilan para producir una fuerza motriz en una dirección continua, lo que da como resultado un motor capaz de realizar un trabajo.
Se aprecia que las realizaciones de motores que utilizan los conceptos de la invención pueden tomar muchas formas, y en las formas ilustradas se ilustran las relaciones básicas de los componentes para revelar los conceptos y principios de la invención.
Las relaciones de la pluralidad de imanes que definen el estator 10 se aprecian mejor en las FIGS. 5 a 8. Los imanes del estator 12 son preferiblemente de configuración rectangular, la FIG. 8, y tan magnetizados que los polos existen en las grandes superficies de los imanes, como se apreciará a partir de las designaciones N (Norte) y S (Sur). Los imanes del estator incluyen los bordes laterales 14 y 16 y los bordes de los extremos 18. Los imanes del estator están montados sobre una placa de soporte 20, que es preferiblemente de un material metálico que tiene una alta permeabilidad a los campos magnéticos y al flujo magnético, como el disponible con la marca comercial Netic. CoNetic vendido por Perfection Mica Company de Chicago, Illinois. Por lo tanto, la placa 20 estará dispuesta hacia el polo sur de los imanes del estator 12, y preferiblemente en contacto directo con ellos.
Preferiblemente, el espacio entre los imanes del estator 12 difiere ligeramente entre los imanes del estator adyacentes, ya que dicha variación en el espacio varía las fuerzas que se imponen sobre el imán del inducido en sus extremos, en un momento dado, y por lo tanto da como resultado un movimiento más suave del imán del inducido. en relación con los imanes del estator. Por lo tanto, los imanes del estator colocados uno con respecto al otro definen una pista 22 que tiene una dirección longitudinal de izquierda a derecha, como se ve en las Figs. 5 a 8.
En las FIG. 5 a 7 sólo se describe un único imán de armadura 24, mientras que en la FIG. 8 se muestra un par de imanes de armadura. Con el fin de comprender los conceptos de la invención, la descripción del presente documento se limitará al uso de un solo imán de armadura como se muestra en las FIGS. 5 a 7.
El imán de armadura tiene una configuración alargada en la que la longitud se extiende de izquierda a derecha, FIG. 5, y puede tener una forma de sección transversal rectangular. Para fines de orientación y concentración del campo magnético, el imán 24 se forma en una configuración arqueada arqueada definida por superficies cóncavas 26 y superficies convexas 28, y los polos están definidos en los extremos del imán como se apreciará en la FIG. 5. Para fines adicionales de concentración de campo magnético, los extremos del imán del inducido están formados por superficies biseladas 30 para minimizar el área de la sección transversal en los extremos del imán en 32, y el flujo magnético existente entre los polos del imán del inducido son los indicados por las líneas punteadas de luz. De manera similar, los campos magnéticos de los imanes del estator 12 se indican mediante líneas de puntos claras.
El imán del inducido 24 se mantiene en una relación espaciada por encima de la pista del estator 22. Esta separación puede lograrse montando el imán del inducido sobre una corredera, guía o pista ubicada encima de los imanes del estator, o el imán del inducido podría montarse sobre un vehículo con ruedas. carro o corredera soportada sobre una superficie no magnética o guía dispuesta entre los imanes del estator y el imán del inducido. Para aclarar la ilustración, los medios para soportar el imán de armadura 24 no se ilustran y tales medios no forman parte de la invención, y debe entenderse que los medios que soportan el imán de armadura evitan que el imán de armadura se aleje de los imanes del estator. o acercándose al mismo, pero permite el movimiento libre del imán de la armadura hacia la izquierda o hacia la derecha en una dirección paralela a la pista 22 definida por los imanes del estator.
Se observará que la longitud del imán del inducido 24 es ligeramente mayor que la anchura de dos de los imanes del estator 12 y la separación entre ellos. Las fuerzas magnéticas que actúan sobre el imán del inducido cuando está en la posición de la fig. 5 serán fuerzas de repulsión 34 debido a la proximidad de fuerzas de polaridad similar y fuerzas de atracción en 36 debido a la polaridad opuesta del polo sur del imán de armadura y el campo del polo norte de los imanes de sector. La fuerza relativa de esta fuerza está representada por el grosor de la línea de fuerza.
La resultante de los vectores de fuerza impuestos sobre el imán del inducido como se muestra en la FIG. 5 producen un vector de fuerza primaria 38 hacia la izquierda, la fig. 5, desplazando el imán del inducido 24 hacia la izquierda. En la Fig. 6 las fuerzas magnéticas que actúan sobre el imán del inducido están representadas por los mismos números de referencia que en la fig. 5. Mientras que las fuerzas 34 constituyen fuerzas de repulsión que tienden a alejar el polo norte del imán del inducido de los imanes del estator, las fuerzas de atracción impuestas sobre el polo sur del imán del inducido y algunas de las fuerzas de repulsión tienden a mover el imán del inducido. más hacia la izquierda, y como la fuerza resultante 38 continúa siendo hacia la izquierda, el imán de la armadura continúa siendo forzado hacia la izquierda.
HIGO. 7 representa un desplazamiento adicional del imán de armadura 24 hacia la izquierda con respecto a la posición de la fig. 6, y las fuerzas magnéticas que actúan sobre ellas están representadas por los mismos números de referencia que en las FIGS. 5 y 6, y el imán del estator continuará moviéndose hacia la izquierda, y dicho movimiento continúa a lo largo de la pista 22 definida por los imanes del estator 12.
Al invertirse el imán del inducido de modo que el polo norte quede situado a la derecha, como se ve en la fig. 5, y el polo sur está colocado a la izquierda, la dirección del movimiento del imán del inducido con respecto a los imanes del estator es hacia la derecha, y la teoría del movimiento es idéntica a la descrita anteriormente.
En la Fig. 8 se ilustra una pluralidad de imanes de armadura 40 y 42 que están conectados por enlaces 44. Los imanes de armadura tienen una forma y configuración idénticas a las de la realización de la FIG. 5, pero los imanes están escalonados entre sí en la dirección del movimiento del imán, es decir, la dirección de la pista 22 definida por los imanes del estator 12. Al escalonar así una pluralidad de imanes de armadura, se logra un movimiento más suave de los imanes de armadura interconectados. se produce en comparación con el uso de un solo imán de armadura, ya que hay una variación en las fuerzas que actúan sobre cada imán de armadura a medida que se mueve por encima de la pista 22 debido al cambio en las fuerzas magnéticas que se le imponen. El uso de varios imanes de armadura tiende a "suavizar" la aplicación de fuerzas impuestas sobre los imanes de armadura vinculados, dando como resultado un movimiento más suave del conjunto del imán del inducido. Por supuesto, se puede interconectar cualquier número de imanes de armadura, limitados únicamente por el ancho de la pista 22 del imán del estator.
En las FIG. 9 y 10 se ilustra una realización giratoria que abarca los conceptos inventivos. En esta realización, el principio de funcionamiento es idéntico al descrito anteriormente, pero la orientación de los imanes del estator y del inducido es tal que la rotación de los imanes del inducido se produce alrededor de un eje, en lugar de conseguir un movimiento lineal.
En las FIG. 9 y 10 se representa una base en 46 que sirve como soporte para un miembro de estator 48. El miembro de estator 48 está hecho de un material no magnético, tal como plástico sintético, aluminio o similar. El estator incluye una superficie cilíndrica 50 que tiene un eje, y un orificio roscado 52 está definido concéntricamente en el estator. El estator incluye una ranura anular 54 que recibe un manguito anular 56 de material de alta permeabilidad al campo magnético tal como Netic Co-Netic y una pluralidad de imanes de estator 58 están fijados sobre el manguito 56 en una relación circunferencial separada como será evidente en la FIG. 10. Preferiblemente, los imanes del estator 58 están formados con lados radiales convergentes para tener una configuración de cuña que tiene un manguito 56 de acoplamiento con la superficie interior curva y una superficie polar exterior convexa 60.
El inducido 62, en la realización ilustrada, tiene una configuración cóncava que tiene una porción de red radial y una porción que se extiende axialmente 64. El inducido 62 está formado de un material no magnético, y una ranura de recepción de correa anular 66 está definida en él para recibir un correa para transmitir energía desde la armadura a un generador u otro dispositivo que consume energía. Tres imanes de armadura 68 están montados en la porción de armadura 64, y dichos imanes tienen una configuración similar a la configuración de imán de armadura de las FIGS. 5 a 7. Los imanes 68 están escalonados entre sí en una dirección circunferencial en la que los imanes no están dispuestos en relaciones circunferenciales de 120° entre sí. Más bien, es deseable un ligero escalonamiento angular de los imanes de la armadura para "suavizar" las fuerzas magnéticas se imponen sobre el inducido como resultado de las fuerzas magnéticas que se imponen simultáneamente sobre cada uno de los imanes del inducido. El escalonamiento de los imanes de armadura 68 en una dirección circunferencial produce el mismo efecto que el escalonamiento de los imanes de armadura 40 y 42 como se muestra en la FIG. 8.
La armadura 62 está montada sobre un eje roscado 70 mediante cojinetes antifricción 72, y el eje 70 está roscado en el orificio roscado del estator 52, y puede girarse mediante la perilla 74. De esta manera, la rotación de la perilla 74 y el eje 70, desplaza axialmente el inducido 62 con respecto a los imanes del estator 58, y dicho desplazamiento axial será muy de la magnitud de las fuerzas magnéticas impuestas sobre los imanes del inducido 68 por los imanes del estator controlando así la velocidad de rotación del inducido.
Como se observará a partir de las Figs. 4-7 y 9 y 10, existe un entrehierro entre el imán o los imanes del inducido y los imanes del estator y la dimensión de esta separación afecta a la magnitud de las fuerzas impuestas sobre el imán o los imanes del inducido. Si la distancia entre los imanes del inducido y los imanes del estator se reduce, las fuerzas impuestas sobre los imanes del inducido por los imanes del estator aumentan y el vector de fuerza resultante que tiende a desplazar los imanes del inducido en su trayectoria de movimiento aumenta. Sin embargo, la disminución de la separación entre los imanes del inducido y del estator crea una "pulsación" en el movimiento de los imanes del inducido que es objetable, pero puede minimizarse hasta cierto punto utilizando una pluralidad de imanes del inducido. El aumento de la distancia entre los imanes del inducido y del estator reduce la tendencia a la pulsación del imán del inducido, pero también reduce la magnitud de las fuerzas magnéticas impuestas sobre los imanes del inducido. Por lo tanto, el espacio más efectivo entre los imanes de la armadura. Por lo tanto, la separación más eficaz entre los imanes del inducido y del estator es aquella que produce el vector de fuerza máxima en la dirección del movimiento del imán del inducido, con una creación mínima de pulsaciones objetables.
En las realizaciones descritas, la placa de alta permeabilidad 20 y el manguito 56 se describen para concentrar el campo magnético de los imanes del estator, y los imanes del inducido están arqueados y tienen extremos moldeados para concentrar el campo magnético. Aunque tales medios de concentración de campo magnético dan como resultado fuerzas más altas impuestas sobre los imanes del inducido para intensidades magnéticas dadas, no se pretende que los conceptos inventivos se limiten al uso de tales medios de concentración de campo magnético.
Como se apreciará a partir de la descripción anterior de la invención, el movimiento del imán o imanes del inducido resulta de la relación descrita de los componentes. La longitud de los imanes del inducido en relación con la anchura de los imanes del estator y la separación entre ellos, la dimensión del entrehierro y la configuración del campo magnético, combinados, producen el resultado y el movimiento deseados. Los conceptos inventivos se pueden poner en práctica aunque estas relaciones se puedan variar dentro de límites aún no definidos y se pretende que la invención abarque todas las relaciones dimensionales que logran el objetivo deseado del movimiento del inducido. A modo de ejemplo, con respecto a las FIGS. 4-7, se utilizaron las siguientes dimensiones en un prototipo operativo:
La longitud del imán de armadura 24 es de 31/8", los imanes del estator 12 tienen 1" de ancho, 1/4" de espesor y 4" de largo y están orientados al grano. El espacio de aire entre los polos del imán del inducido y los imanes del estator es de aproximadamente 1 1/2" y el espacio entre los imanes del estator es de aproximadamente 1/2" de pulgada.
En efecto, los imanes del estator definen una trayectoria de campo magnético de una sola polaridad interrumpida transversalmente en lugares espaciados por los campos magnéticos producidos por las líneas de fuerza existentes entre los polos de los imanes del estator y la fuerza unidireccional ejercida sobre el imán del inducido es un resultado de las fuerzas de repulsión y atracción existentes cuando el imán del inducido atraviesa esta pista de campo magnético.
Debe entenderse que el concepto inventivo abarca una disposición en la que el componente del imán del inducido es estacionario y el conjunto del estator está soportado para el movimiento y constituye el componente móvil, y otras variaciones del concepto inventivo serán evidentes para los expertos en la técnica sin apartándose del ámbito de la misma. Como se usa aquí, el término "pista" pretende incluir disposiciones tanto lineales como circulares de los imanes estáticos, y la "dirección" o "longitud" de la pista es esa dirección paralela o concéntrica a la dirección prevista del movimiento del imán del inducido.
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1. Un motor de imanes permanentes que comprende, en combinación, una pista de estator que define una dirección de pista y que tiene un primer y un segundo lado y está compuesto por una pluralidad de imanes permanentes de pista, cada uno de los cuales tiene un primer y un segundo polo de polaridad opuesta, estando dichos imanes dispuestos en los lados. relación de lado a lado que tiene una separación entre imanes adyacentes y polos similares que definen dichos lados de la pista, un imán permanente de armadura alargada ubicado en uno de dichos lados de la pista para el movimiento relativo al mismo y en relación espaciada con dicho lado de la pista donde existe un espacio de aire entre dicha armadura imán y dichos imanes de pista, teniendo dicho imán de inducido polos primero y segundo de polaridad opuesta ubicados en los extremos opuestos de dicho imán de inducido que define la longitud del mismo,estando dispuesta la longitud de dicho imán de armadura en una dirección en alineación general con la dirección de dicha pista, la separación de dichos polos de imán de armadura desde dicho lado asociado a la pista y la longitud de dicho imán de armadura en relación con el ancho y la separación de dicha pista siendo los imanes en la dirección de dicha pista tales que imponen una fuerza continua sobre dicho imán de armadura en dicha dirección general de dicha pista.
2. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 1, en el que la separación entre dichos polos de dicho imán del inducido y el lado de la pista del estator adyacente son sustancialmente iguales.
3. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 1, en el que varía la separación entre imanes de pista adyacentes.
4. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 1, en el que una pluralidad de imanes de inducido están dispuestos en un lado común de dicha pista de estator, estando dichos imanes de inducido interconectados mecánicamente.
5. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 4, en el que dichos imanes de armadura están escalonados entre sí en la dirección de dicha pista.
6. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 1, en el que los medios de concentración del campo magnético están asociados con dichos imanes de pista.
7. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 6, en el que dichos medios de concentración de campo comprenden una lámina de material magnético de alta permeabilidad al campo magnético que se acopla al lado y polo de dichos imanes de pista opuestos al lado y polo dispuestos hacia dicho imán de armadura.
8. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 1, en el que dicho imán de armadura tiene una configuración arqueada en su dirección longitudinal arqueada hacia dicha pista, teniendo dicho imán de armadura extremos conformados para concentrar el campo magnético en dichos extremos.
9. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 1, en el que dicha pista de estator tiene una configuración generalmente lineal y medios que soportan dicho imán de armadura con respecto a dicha pista para un movimiento generalmente lineal de dicho imán de armadura.
10. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 1, en el que dichos imanes de pista de estator definen un círculo que tiene un eje, un inducido montado de forma giratoria con respecto a dicha pista y concéntrico y coaxial al mismo, estando montado dicho imán de inducido sobre dicho inducido.
11. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 10, medios que ajustan axialmente dicho inducido con respecto a dicha pista por lo que la relación axial de dicho inducido magnético y dichos imanes de estator puede variarse para ajustar la velocidad de rotación de dicho inducido.
12. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 10, en el que una pluralidad de imanes de armadura están montados en dicha armadura.
13. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 12, en el que dichos imanes del inducido están espaciados circunferencialmente de manera no uniforme en dicho inducido.
14. Un motor de imán permanente que comprende, en combinación, un estator que comprende una pluralidad de imanes permanentes de estator espaciados circunferencialmente que tienen polos de polaridad opuesta, estando dispuestos dichos imanes para definir sustancialmente un círculo que tiene un eje, los polos de dichos imanes enfrentados en forma radial dirección con respecto a dicho eje y polos de la misma polaridad mirando hacia el lado contrario de dicho eje y los polos de polaridad opuesta mirando hacia dicho eje, una armadura montada para girar alrededor de dicho eje y dispuesta junto a dicho estator, al menos una armadura de imán permanente que tiene polos de polaridad opuesta montada en dicho inducido y en relación de separación radial con respecto a dicho círculo de imanes del estator, extendiéndose dichos polos del imán del inducido en la dirección circunferencial de rotación del inducido,siendo la separación de dichos polos magnéticos del inducido de dichos imanes del estator y la longitud circunferencial de dicho imán del inducido y la separación de dichos imanes del estator tales que imponen una fuerza circunferencial continua sobre dicho imán del inducido para hacer girar dicho inducido.
15. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 14, en el que una pluralidad de imanes de inducido están montados sobre dicho inducido.
16. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 14, en el que dichos imanes del inducido están espaciados circunferencialmente de forma asimétrica en dicho inducido.
17. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 14, en el que los polos de dicho imán de armadura están conformados para concentrar el campo magnético del mismo.
18. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 14, los medios de concentración de campo magnético asociados con dichos imanes de estator concentran los campos magnéticos de los mismos en los espacios entre imanes de estator adyacentes.
19. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 18, en el que dichos medios de concentración de campo magnético comprenden un anillo anular de material de alta permeabilidad al campo magnético concéntrico con dicho eje y en acoplamiento sustancial con polos de polaridad similar de dichos imanes de estator.
20. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 14, en el que dicho imán de armadura tiene una configuración arqueada arqueada en la dirección de dichos polos del mismo que definen un lado cóncavo y un lado convexo, estando dispuesto dicho lado cóncavo hacia dicho eje, y dichos polos de dicho imán de armadura está conformado para concentrar el campo magnético entre dichos polos del mismo.
21. En un motor de imanes permanentes según la reivindicación 14, medios para desplazar axialmente dicho estator y armadura entre sí para ajustar la alineación axial de dichos imanes de estator y armadura.
22. El método para producir una fuerza motriz unidireccional mediante imanes permanentes utilizando una pluralidad de imanes permanentes de estator espaciados que tienen polos de polaridad opuesta que definen una pista que tiene una dirección predeterminada, y un imán de armadura que tiene una longitud definida por polos de polaridad opuesta montados de forma móvil para el movimiento. con respecto a la pista en la dirección de la misma,y de una longitud predeterminada determinada por el ancho y las dimensiones de dichos imanes de estator que comprenden formar una pista de campo magnético mediante dichos imanes de estator que tienen un campo magnético de polaridad común interrumpido en ubicaciones separadas en una dirección transversal a la dirección de dicha pista de campo magnético por imanes campos creados por líneas magnéticas de fuerza existentes entre los polos de los imanes del estator y posicionando el imán de la armadura en relación espaciada con dicho campo magnético rastrean longitudinalmente en relación con la dirección del campo magnético rastrean una distancia tal que las fuerzas de repulsión y atracción impuestas sobre el el imán del inducido por dicha pista de campo magnético impone una fuerza unidireccional continua sobre el imán del inducido en la dirección de la pista del campo magnético.
23. El método para producir una fuerza motriz unidireccional como en la reivindicación 22 que incluye concentrar los campos magnéticos creados por líneas de fuerza magnética entre los polos de los imanes del estator.
24. El método de producir una fuerza motriz unidireccional como en la reivindicación 22 que incluye concentrar el campo magnético existente entre los polos del imán del inducido.
25. El método de producir una fuerza motriz unidireccional como en la reivindicación 22 que incluye concentrar los campos magnéticos creados por líneas magnéticas de fuerza entre los polos de los imanes del estator y concentrar el campo magnético existente entre los polos del imán del inducido.
26. El método para producir una fuerza motriz mediante imanes permanentes en el que las partículas giratorias de electrones no apareados existentes dentro de un imán permanente se utilizan para producir una fuerza motriz que comprende formar una pista de campo magnético de estator por medio de al menos un imán permanente, produciendo una armadura magnética campo por medio de un imán permanente y dar forma y ubicar dichos campos magnéticos de tal manera que produzcan un movimiento unidireccional continuo relativo entre dicho estator y los imanes que producen el campo del inducido.
27. El método para producir una fuerza motriz mediante imanes permanentes según la reivindicación 26, en el que dicho campo magnético del estator es sustancialmente de una sola polaridad.
28. El método para producir una fuerza motriz mediante imanes permanentes según la reivindicación 26, que incluye concentrar el campo magnético de dicha pista del campo del estator y el campo magnético del inducido.
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