BRPI0621437A2 - dispositivos de transporte da eletricidade através do vácuo e de materiais dielétricos - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVOS DE TRANSPORTE DA ELETRICIDADE ATRAVéS DO VáCUO E DE MATERIAIS DIELéTRICOS. A invenção propõe um meio de transporte à distância da energia elétrica e/ou da informação que utiliza para isso, em regime lentamente variável, o campo Coulombiano que circunda todo o conjunto de condutores carregados. O dispositivo de acordo com a invenção é composto por dispositivos de produção e de consumo da energia situados a curta distância uns dos outros, ele não utiliza nem a propagação de ondas eletromagnéticas nem a indução e não pode se reduzir a uma simples disposição de condensadores elétricos. O dispositivo se modela sob a forma de uma interação entre dipolos elétricos assimétricos oscilantes, constituídos por um gerador de alta tensão alta frequência (1) ou por uma carga de alta tensão alta frequência (5) colocados entre dois eletrodos. Os dipolos exercem entre si uma influência mútua. Os dispositivos de acordo com a invenção são adaptados para a alimentação de aparelhos eletrodomésticos e industriais, eles são especialmente adaptados para a alimentação de dispositivos de baixas potências móveis em um ambiente limite e para a transmissão não radiante de informações em curta distância.

Description

"DISPOSITIVOS DE TRANSPORTE DA ELETRICIDADE ATRAVÉS DO VÁCUO E DE MATERIAIS DIELÉTRICOS"

Domínio técnico:

A invenção está ligada ao domínio do transporte da energia elétrica.

As observações sobre os efeitos da eletricidade, primeiro de maneira empírica nos séculos XVII e XVIII com o auxílio das máquinas eletrostáticas, e depois de maneira quantitativa a partir dos trabalhos de Charles Augustin Coulomb (1736-1806) seguidos por numerosos outros que 10 se apoiaram em invenções das quais a primeira significativa foi a garrafa de Lyde, foram agrupadas e representadas pela primeira vez em um formalismo unificado por Sir James Clerk Maxwell (1831-1879). A descoberta das ondas eletromagnéticas por Heinrich Rudolph Hertz (1857-1894) foi o prelúdio à invenção do rádio em 1896 por Marconi. As equações de Maxwell, 15 completadas pela relação de força de Lorentz (1853-1928), simplesmente representadas depois em um formalismo mais compacto são não somente ainda de atualidade mas deram mesmo origem à relatividade. É possível de fato dizer que Einstein transpôs para a mecânica o caráter de invariância por transformação de Lorentz observado no comportamento das equações de 20 Maxwell-Lorentz. E possível, em acordo com essas últimas, classificar as ações à distância em três categorias:

- Uma ação puramente elétrica que corresponde à repulsa/atração mecânica de duas cargas distantes e que leva à definição do potencial Coulombiano.

- Uma ação puramente magnética que corresponde à repulsa/atração de dois ímãs e permite a definição de um potencial magnético escalar (não confundir com o potencial vetor).

- Para terminar uma ação combinada que se produz desde que os fenômenos apresentam variações suficientemente rápidas no tempo e que corresponde à propagação das ondas eletromagnéticas.

Será notado que as duas primeiras ações não se propagam, a terceira, que corresponde à propagação da energia na velocidade da luz, é associada a ondas transversais (as ondas longitudinais não sendo compatíveis 5 com as equações de Maxwell). Será notado também que as aplicações das forças à distância podem apresentar um caráter macroscópico mecânico quando as cargas são ligadas à matéria, ou um caráter macroscópico somente elétrico quando as cargas são livres em uma matéria sólida imóvel.

Será chamado no que se segue: "influência elétrica" ou mais simplesmente "influência" o transporte de energia à distância somente pela força elétrica; "indução magnética" ou mais simplesmente "indução" o transporte de energia à distância somente pela força magnética. As ondas eletromagnéticas sendo o caso especial em que a energia se propaga por oscilações em quadratura dessas duas formas de energia. Somente as ondas eletromagnéticas podem veicular energia em grandes distâncias, os outros casos correspondem a energia estocada nas proximidades imediatas dos geradores, a energia está somente disponível a curta distância, quer dizer localmente. Matematicamente a densidade de energia que pode ser associada a potenciais escalares decresce muito rapidamente com a distância.

As aplicações da influência e da indução são numerosas e variadas. No que diz respeito às aplicações mecânicas da influência podem ser citados notadamente o eletroscópio e os projetores de cargas (pinturas, tintas, poeiras) utilizados em maquinas tais como projetores de tinta, fotocopiadoras, limpadores de atmosfera. As aplicações mecânicas da indução (ímãs, eletroímãs) são extremamente difundidas.

No âmbito das aplicações de transformação da energia mecânica em energia elétrica e inversamente, podem ser citados no que diz respeito à indução magnética: os motores e geradores elétricos usuais. Existem também motores de influência, os geradores de influência sendo também chamados impropriamente de "máquinas eletrostáticas". A estocagem total da energia magnética (indução) é realizada por componentes chamados bobinas ou selfs enquanto que a estocagem local da energia elétrica (influência) é realizada por condensadores. Disposições especiais de selfs ou de condensadores permitem realizar transformadores de indução ou de influência. E preciso notar que tais dispositivos fazem intervir correntes alternadas. As leis da influência e da indução permanecem válidas em regimes variáveis enquanto as freqüências utilizadas forem suficientemente baixas, fala-se então de regimes quase estáticos ou quase estacionários. Na prática é preciso que o tamanho do dispositivo permaneça pequeno diante do comprimento de onda no meio em questão. Para freqüências superiores, influência e indução não são mais dissociáveis e deve-se levar em consideração fenômenos de propagação. A invenção que será descrita se apóia na possibilidade de transportar em curta distância através do vácuo ou qualquer material dielétrico isolante energia elétrica por influência. A esse título a indução e as ondas eletromagnéticas não participam no princípio utilizados e só poderão portanto estar presentes no âmbito de dispositivos anexos ou de perdas. Os dispositivos 0 de acordo com a invenção empregam formas de acoplamentos capacitivos múltiplos entre vários condutores que são designados historicamente de acordo com a expressão "condutores em influência parcial". Tais regimes estão bastante afastados da imagem habitual que se tem de dispositivos usuais ditos "de influência total", parece portanto necessário voltar para as bases da eletrostática que permitem defini-los mais precisamente.

Se é colocada em um condutor esférico afastado de qualquer outro condutor a carga elétrica Q, o potencial V que pode ser ligado ao condutor é dado por V = Q/4πεR (tomando-se a convenção habitual: potencial nulo até o infinito), onde R é o raio do condutor e ε a permissividade elétrica do meio dielétrico circunvizinho. A carga elétrica em um condutor isolado é portanto intrinsecamente ligada ao potencial pela fórmula Q = C.V (1), com C = 4πεR. A capacidade obtida pode ser chamada de "capacidade intrínseca" do condutor pois ela mede de certa forma o acoplamento para a influência entre o eletrodo e o meio dielétrico circunvizinho. O valor obtido para os gases usuais é muito próximo daquele que se obtém no vácuo. Quando vários eletrodos estão presentes em um meio dielétrico dado, é possível definir a capacidade própria de cada condutor pela fórmula (1), o valor obtido é diferente daquele que se obtém para um condutor isolado. Além disso é conveniente definir as capacidades de influência mútuas. Na situação geral de η condutores em influência, as cargas Qi(i = 1, 2,..., n) obtidas nos η condutores são ligadas aos potenciais Vi pela relação matricial (Qj) = (Cy) (V1), a matriz (Qij) sendo uma matriz nxn. O coeficiente Ca sendo a capacidade própria do condutor i, ela só é igual a sua capacidade intrínseca se as distâncias entre o condutor i e os outros condutores são grandes diante do tamanho do condutor i. Quando dois condutores estão muito próximos e apresentam superfícies confrontantes grandes, é possível mostrar que tem-se: Cn=C22=-C12=-C21=C e Q1=-Q2=Q e portanto: Q = C(Vi-V2). Diz-se então que os condutores estão em influência total. E possível também dizer que dois condutores estão em influência total quando todas as linhas de campo que deixam um condutor encontram sistematicamente o outro, eles estão em influência somente parcial se certas linhas chegam a condutores diferentes dos dois condutores inicialmente considerados.

O caso da interação entre dois dipolos elétricos distantes no qual se apóia a invenção depende da influência parcial entre quatro condutores e não pode portanto em nenhum caso se reduzir a uma união de condensadores usuais mesmo assimétricos. Não é possível utilizar em tais casos a expressão "acoplamento capacitivo" para descrever a situação global, em contrapartida é possível falar de matriz das capacidades ou de coeficientes capacitivos.

A física da influência no caso geral em que ela não é total é relativamente complexa. É possível notar que a lei de conservação da intensidade não é mais verificada aí. E fácil compreender que se em um 5 regime dinâmico cargas elétricas se depositam nas paredes de um condutor fino e alongado, sua quantidade ou mais precisamente seu fluxo diminui com a distância (e o inverso se cargas são coletadas). As equações de Maxwell impõem a conservação do fluxo de densidade de corrente total: jm + jd onde jd é a densidade de corrente de deslocamento dada por: ε — e jm a densidade de corrente material (aquela que circula nos condutores), a corrente de deslocamento substitui portanto a corrente material na fronteira condutor/dielétrico. Isso permanecendo válido para o vácuo que é portanto também atravessado na proximidade de um condutor por uma corrente de deslocamento. A densidade de corrente de deslocamento, usualmente muito 15 fraca, pode ser aumentada pela utilização de campos elétricos intensos e de freqüências elevadas. No entanto contrariamente a uma idéia falsa difundida, as corrente de deslocamento nem sempre estão associadas a ondas eletromagnéticas (senão seria preciso considerar que os condensadores em regime alternado são atravessados por ondas).Esses fenômenos locais elétricos ou magnéticos que não são associáveis a ondas e que impõem considerar o dielétrico que circunvizinha os condutores como um meio sob tensões elétricas ou magnéticas, podem ser chamados por analogia com os meios materiais: "fenômenos de transporte". Assim os elétrons que se deslocam de maneira coerente nos condutores não 25 estão em contato direto e interagem entre si ao mesmo título que condutores materiais distantes, por influência.

Ainda que se trate de transmissão de energia à distância sem contato sólido através de um meio dielétrico, a invenção não pertence ao domínio da transmissão da energia eletromagnética sob a forma de uma radiação mas sim do domínio do transporte da energia elétrica.

Estado da técnica

A influência foi descoberta e estudada bem antes da indução. Fora dos condensadores de influência total, ela só levou até agora a muito poucas aplicações industriais puramente elétricas. As forças mecânicas que podem ser obtidas por influência entre duas cargas distantes são muito pequenas em relação àquelas que se sabe produzir entre dois ímãs. Transportes de energia grandes só podem ser obtidos por dispositivos de influência parcial no caso da utilização de geradores de altas tensões altas freqüências.

As condições necessárias para o transporte da energia elétrica por influência foram reunidas pela primeira vez por Nikola Tesla (1856-1943). Os dispositivos utilizados tinham grandes tamanhos (várias dezenas de metros) e os efeitos observados se estendiam em várias dezenas de quilômetros ou seja em distâncias superiores ao comprimento de onda. Assim, Tesla não se colocava em um regime quase estático. Em sua patente US 64921 em 1900, ele descreve uma disposição que permite a transmissão transversal de energia à distância. O fato que ele utiliza a terra por um lado e as camadas ionizadas da atmosfera por outro lado (experiências de Colorado Spring), fazem pensar que ele realizou mais uma propagação de ondas transversais parcialmente guiadas pela ionosfera. Ele por outro lado observou em um dia de tempestade as primeiras ondas eletromagnéticas estacionárias. Mais recentemente Stanislav e Constantin Avramenko na patente WO 93/23907 pensam obter ondas longitudinais que se propagam ao longo de um fio muito fino. O dispositivo receptor que eles utilizam em um dos modos de realização parece recorrer à técnica do reservatório de carga que também é utilizada na presente invenção. Nessa mesma patente o gerador (visto como um emissor de ondas muito especiais) é portanto de uma natureza diferente da carga. E possível notar a esse título, a ausência de uma conexão em um dos bornes do circuito secundário do transformador.

A presente invenção se distingue dos trabalhos e patentes de Tesla pelo fato de que a energia é transmitida em curtas distâncias preferencialmente em um eixo longitudinal (paralelamente ao campo elétrico) e sem necessitar o uso de uma conexão à terra.

A presente invenção se distingue da patente de S e C Avramenko pelo fato de que a energia é transmitida em curtas distâncias sem fios nem ondas e pelo fato de que geradores e cargas têm a mesma natureza.

A presente invenção se distingue de qualquer forma de união de condensadores mesmo assimétricos pelo fato de que o modo mais simples de realização da invenção não se reduz em nenhum caso a uma tal união.

Exposição da invenção:

O dispositivo de acordo com a invenção propõe um meio de transporte da energia elétrica em relativamente curta distância através de um 15 meio dielétrico sem utilizar fios elétricos nem necessitar a menor forma de contato material tal como por exemplo a utilização da terra. A esse título a invenção permite transportar energia entre dois pontos distantes no vácuo. A técnica utilizada é baseada no uso da interação coulombiana que é chamada também: influência elétrica. A palavra "transporte", assim como os verbos e adjetivos

derivados, designam o caráter mecânico longitudinal ligado ao conceito de força elétrica. Assim, mesmo se no âmbito da invenção essa última é exercida à distância através do vácuo, sua ação não deve ser confundida com a transmissão eletromagnética que apresenta um caráter transversal não mecânico e que não participa no princípio utilizado de outro modo só sob a forma de perdas não desejadas.

Mais precisamente o dispositivo de acordo com a invenção se coloca no âmbito da influência parcial, âmbito no qual certos condutores devem ser considerados ou como isolados e em interação somente com o meio dielétrico circunvizinho (opcionalmente o vácuo) ou como em interação com vários condutores distantes às vezes longínquos e indefinidos. Para certos condutores utilizados no âmbito da invenção, a capacidade intrínseca do condutor isolado é a propriedade física importante que dá a ordem de grandeza dos desempenhos obtidos.

A ferramenta matemática que é adaptada para tratar o caso de múltiplos condutores em interações é a descrição matricial. No caso limite dos meios que podem ser considerados como contínuos os físicos utilizam também a expressão de "campo próximo" por oposição ao campo longínquo cujo tratamento é mais fácil.

O dispositivo de acordo com a invenção não pode em nenhum caso se resumir a uma união de condensadores clássicos que teriam como objeto realizar um acoplamento elétrico entre duas partes sólidas disjuntas. Em uma tal união cada elemento (um condensador clássico) pode ser considerado como totalmente disjunto dos outros enquanto que no âmbito da invenção os acoplamentos realizados entre os eletrodos são múltiplos.

O dispositivo de acordo com a invenção recorre a campos elétricos intensos que apresentam variações temporais rápidas para utilizar nos meios dielétricos no exterior dos condutores a corrente de deslocamento de Maxwell usualmente extremamente fraca. Esses mesmos campos são associados a potenciais e impedâncias que podem ser muito elevados em função do tamanho dos dispositivos realizados.

No dispositivo de acordo com a invenção as freqüências empregadas, chamadas na seqüência de altas freqüências (H.F.), são muito mais elevadas do que aquelas utilizadas habitualmente para o transporte da energia elétrica mas permanecem apesar de tudo suficientemente baixas para que a radiação eletromagnética seja desprezível. Isso é obtido quando o tamanho do dispositivo só representa uma pequena parte do comprimento de onda no meio exterior que circunvizinha esse último ou por uma utilização judiciosa das formas e das defasagens aplicadas aos diferentes eletrodos.

Nos modos de realização da invenção que será descrito, campos rapidamente variáveis de grande amplitude são obtidos com o auxílio de geradores de altas tensões altas freqüências (na seqüência H.T.H.F). Aos geradores H.T.H.F. serão associadas cargas H.T.H.F.

As tensões alternadas, são ou puramente sinusoidais ou compostas por várias freqüências e vão de algumas centenas de volts para aplicações com potências muito pequenas ou no âmbito de dispositivos de tamanhos muito pequenos (distâncias micrométricas) até vários MV (milhões de volts) para aplicações de grandes potências ou de grandes tamanhos.

Os geradores e cargas H.T.H.F que funcionam sob altas tensões e pequenas intensidades apresentam usualmente impedâncias elevadas.

Os dispositivos de acordo com a invenção se compõem de pelo menos duas partes disjuntas:

- um dispositivo produtor de energia composto por pelo menos um gerador H.T.H.F e por vários eletrodos eletricamente conectados a esse ou esses geradores cujo papel é carregar o meio circunvizinho, opcionalmente o vácuo, com energia elétrica. - um dispositivo consumidor de energia composto por pelo menos uma carga H.T.H.F. e opcionalmente por eletrodos conectados eletricamente a essa ou essas cargas.

Os eletrodos e fios de ligação são definidos no âmbito da invenção como meios condutores que têm extensões espaciais e formas bem definidas. Matematicamente eles correspondem a superfícies ou volume praticamente equipotenciais. Os eletrodos e os fios de ligação são constituídos habitualmente por metais condutores mas são opcionalmente parcialmente ou totalmente constituídos por líquidos condutores ou por gases ionizados eventualmente contidos por materiais dieletricamente sólidos. Os geradores H.T.H.F. de acordo com a invenção são obtidos de numerosas maneiras diferentes por exemplo a partir de uma baixa tensão alternada aplicada ao primário de um transformador de indução que fornece uma alta tensão ao secundário e que é capaz de funcionar a relativamente altas freqüências, mas também opcionalmente com o auxílio de transformadores piezelétricos ou qualquer tecnologia que dá os mesmos resultados.

As cargas H.T.H.F. de acordo com a invenção são dispositivos similares àqueles dos geradores H.T.H.F., opcionalmente elas utilizam para alimentar um dispositivo de baixa tensão as mesmas tecnologias que os 10 geradores quando elas são reversíveis.

O acoplamento obtido no âmbito dos dispositivos de acordo com a invenção é bidirecional simultâneo e verifica o princípio da ação reação.

Disso provém que, quando as tecnologias utilizadas tanto no lado do gerador quando no lado da carga são reversíveis, então o conjunto do dispositivo é reversível e a energia pode circular indiferentemente nos dois sentidos.

Quando são considerados sistemas simples não compostos por eletrodos múltiplos submetidos a defasagens, os geradores H.T.H.F., como opcionalmente as cargas H.T.H.F., são ligados por fios condutores a dois tipos de eletrodos colocados preferencialmente a curtas distâncias dos geradores, a fim de evitar as perdas radiativas.

Os eletrodos acima citados possuem propriedades e funções diferentes de acordo com seus tamanhos. Um grande eletrodo alimentado pela mesma corrente alternada que um pequeno, é submetido a tensões menores, esse gênero de eletrodo será chamado de:"eletrodo passivo" ou "eletrodo reservatório". O reservatório maior que se tem opcionalmente à disposição é a própria Terra. Os eletrodos de tamanhos menores são associados a campos maiores e são chamados "eletrodos ativos", serão designados sob o nome de "eletrodos geradores" aqueles que criam o campo e sob o nome de "eletrodos eletromotores" aqueles que são submetidos a ele. Em uma forma de realização reversível os eletrodos são alternadamente eletromotores e geradores de acordo com o sentido de transporte da energia.

A figura 1 representa uma associação possível produção/consumo. Um gerador H.T.H.F. (1) é ligado por um lado a um eletrodo passivo de grande tamanho (2) (fig. 1 a) ou à terra (eletrodo reservatório) (fig. lb) e por outro lado a um eletrodo ativo de menor tamanho (3) (eletrodo gerador) que produz uma zona de campo intensa na qual se 10 concentra a energia (4). A carga de alta impedância (5) é por sua vez ligada por um lado a um eletrodo de pequeno tamanho (6) (eletrodo eletromotor) colocado na zona na qual o campo é intenso e por outro lado a um outro eletrodo de preferência de maior tamanho (7) colocado em uma zona na qual o campo é mais fraco (eletrodo passivo). A realização descrita precedentemente (fig. 1), se resume a

considerar a interação entre dois dipolos elétricos oscilantes assimétricos. A esse título os dois dipolos elétricos interagem de uma maneira similar à interação obtida entre dois selfs magnéticos atravessados por correntes elétricas alternadas. O dispositivo de acordo com a invenção é portanto o equivalente, para a influência, dos transformadores de acoplamento parcial. O acoplamento sendo efetuado através de um meio dielétrico de permissividade ε no lugar de um meio indutivo de permeabilidade magnética μ no caso de um transformador.

Como no caso do transformador de ar, numerosas disposições são possíveis para os dois dipolos elétricos, a disposição especial na qual os dois dipolos são alinhados em um mesmo eixo permite melhorar o alcance e no caso especial da influência limitar o número de eletrodos ativos.

No caso de cargas que necessitam de uma adaptação de impedância, há no âmbito da invenção no mínimo somente dois eletrodos ativos, uma no lado do dispositivo produtor; o eletrodo gerador, e o outro no lado do dispositivo consumidor; o eletrodo eletromotor.

No caso de cargas que apresentam naturalmente uma impedância elevada, tais como meios de baixa pressão ionizados, materiais sólidos bastante resistivos ou certos semicondutores, tais cargas são colocadas opcionalmente diretamente na zona de campo intensa sem necessitar de conexões com eletrodos suplementares. Em tais casos são os limites físicos de tais meios que desempenham o papel de eletrodos. Assim no caso em que alimenta-se à distância uma carga H.T.H.F. de alta impedância natural tal como um gás ionizado contido em um invólucro sólido dielétrico e que se faz uso de uma tomada de terra ligada a um dos bornes do gerador, só há um único eletrodo ligado ao outro borne do gerador que seja necessário. Esse único eletrodo é então obrigatoriamente o eletrodo gerador.

A figura 2 representa diferentes situações possíveis para a 15 composição interna da carga H.T.H.F.

- A figura 2a representa o caso em que o uso de um transformador de indução (8) associado opcionalmente a um dispositivo retificador (não representado) permite alimentar uma carga final de baixa impedância (9).

- A figura 2b representa o caso em que a carga H.T.H.F. é simplesmente constituída por um componente que apresenta naturalmente uma grande impedância.

- A figura 2c representa o caso em que a carga H.T.H.F. é constituída por um gás ionizado de baixa pressão (15) contido em um invólucro sólido dielétrico (16).

A figura 3 representa modos de realização mais sofisticados da invenção.

- A figura 3a representa um caso em que um dispositivo suplementar de modulação (11) é inserido no lado do dispositivo consumidor entre o transformador abaixador de tensão (8) e a carga de baixa tensão (9). Essa modulação associada a um dispositivo de amplificação (12) no lado do dispositivo consumidor permite o transporte simultâneo da informação em um sentido oposto àquele do transporte da energia. A informação é gerada por um 5 dispositivo de controle e de gestão (13) colocado no lado do dispositivo consumidor, um dispositivo similar associado a um segundo modulador colocados no lado do dispositivo gerador entre o transformador elevador (8) e a fonte de potência (10) permitem que esse último se adapte à demanda em energia do dispositivo consumidor. A figura 3b representa um caso em que uma amplificação e uma gestão suplementar no lado do dispositivo consumidor permitem uma transmissão bidirecional, opcionalmente simultânea, das informações entre o dispositivo consumidor e o dispositivo gerador.

Essas trocas não são afetadas pelo sentido de transporte da energia. Uma inversão do sentido de transporte da energia é possível quando a montagem realizada utiliza dispositivos (9) e (10) reversíveis.

Em um modo de realização do dispositivo precedente de um protocolo de comunicação permite que o dispositivo consumidor demande ao dispositivo produtor para se adaptar a suas necessidades fazendo para isso 20 variar a amplitude média das tensões aplicadas sobre os eletrodos geradores. Inversamente o dispositivo produtor pode informar o dispositivo consumidor sobre suas reservas de potência. O dispositivo consumidor pode ser socorrido por um meio de estocagem interno da energia em caso de ruptura momentânea da ligação. Em um modo de realização da invenção que se resume em um acoplamento entre dois dipolos, que corresponde a uma estrutura quadripolar, a energia transmitida decresce proporcionalmente a 1/R4 quando a distância R entre os dipolos se torna grande. O alcance prático de um dipolo produtor que alimenta em energia um dipolo consumidor de pequeno tamanho relativo é assim da ordem de algumas vezes o tamanho do dipolo produtor.

No caso em que o dipolo consumidor dispõe de uma autonomia em energia, o alcance para o transporte somente da informação entre o dipolo produtor e o dipolo consumidor é bem superior àquele evocado precedentemente se uma amplificação suficiente do sinal recebido é realizada tanto no lado do dispositivo consumidor quanto do dispositivo produtor.

Em um modo de realização da invenção, o dispositivo produtor se coloca em vigília automaticamente quando a carga não necessita mais de energia diminuindo para isso bastante a amplitude média das tensões aplicadas ao eletrodo gerador sem romper a ligação informacional com o dispositivo consumidor. Uma vigília ainda mais intensa é realizada por interrogações intermitentes entre o dispositivo produtor e o dispositivo consumidor.

Finalmente em um modo especial de realização somente informação pode ser transmitida de acordo com um modo ou mono ou bidirecional alternado ou simultâneo.

Em certos modos de realização da invenção, os dispositivos produtores e os dispositivos consumidores ou simplesmente o ou os eletrodos geradores e o ou os eletrodos eletromotores são mantidos no lugar por uma ou várias ligações mecânicas eventualmente amovíveis que recorrem a materiais dielétricos de maneira que os eletrodos geradores e os eletrodos eletromotores sejam confrontantes sem contato elétrico direto. Um tal mecanismo se aproxima de um dispositivo de tipo "tomada elétrica".

Em certos modos de realização da invenção, os dispositivos produtores e os dispositivos consumidores são móveis uns em relação aos outros sem que a ligação energética que os une seja rompida. Essa mobilidade limitada em translações e em rotações é opcionalmente estendida a uma total mobilidade angular por uma gestão apropriada de campos giratórios. Uma rotação relativa entre um dispositivo produtor e um dispositivo consumidor é opcionalmente compensada por uma rotação contrária do campo obtida ou pela aplicação de tensões defasadas em um jogo de eletrodos no lado do dispositivo produtor ou por uma comutação interna de um jogo de eletrodos no lado do ou dos dispositivos consumidores.

A figura 4 representa o caso em que um jogo de quatro eletrodos comutados de maneira interna (não representada na figura) é utilizado para que um dispositivo consumidor móvel permaneça alimentado independentemente de sua posição angular no espaço. E preciso um jogo de no mínimo 6 eletrodos se o dispositivo consumidor pode girar em dois eixos. A gestão da rotação do ou dos campos explora opcionalmente a ligação informacional entre o ou os dispositivos produtores e o ou os dispositivos consumidores.

A figura 5 representa um modo de realização para a distribuição da energia a partir de um só dispositivo produtor para vários dispositivos consumidores em curtas distâncias.

A figura 6 representa um modo de realização possível para a distribuição de energia em médias ou grandes distâncias. Na figura 6 a energia é fornecida ao circuito por um gerador de alta freqüência baixa tensão (10), ela é em seguida distribuída a transformadores elevadores distantes (8), o uso da distribuição de baixa tensão permitindo limitar a potência reativa devida à capacidade própria dos cabos e as perdas Joules que lhe são associadas assim como as radiações induzidas pelos cabos (parte esquerda da figura 6). Para distâncias ainda maiores uma linha de propagação de tipo cabo coaxial (14) pode também ser utilizada para limitar as perdas por radiações eletromagnéticas (parte direita da figura 6).

Os eletrodos como os fios de ligação tanto no lado do dispositivo produtor quando no lado do dispositivo consumidor não necessitam ser bons condutores e têm opcionalmente uma impedância relativamente elevada. Eles são vantajosamente constituídos por muito poucos materiais condutores ou semicondutores.

Os eletrodos ativos nas realizações que empregam altas potências são opcionalmente recobertos com um ou vários materiais sólidos isolantes ou mais geralmente por uma matéria que apresenta uma alta tensão de ruptura e uma baixa condutividade de superfície a fim de garantir a segurança do utilizador impedindo para isso um grande aumento local da densidade de corrente em caso de contato acidental localizado.

Claims (17)

1. Dispositivos de transporte da eletricidade através do vácuo e de materiais dielétricos, caracterizados pelo fato de que incluem, por um lado, a disposição quase longitudinal de dois dispositivos dipolares oscilantes, distantes, assimétricos, exteriores um ao outro, um produtor e um consumidor de energia e, por outro lado, a existência de um acoplamento capacitivo entre principalmente dois eletrodos ativos, um (3) integrado ao produtor e o outro (6) ao consumidor, estes eletrodos são submetidos a altos potenciais, a zona de campo intenso é limitada ao espaço (4) situado entre estes eletrodos, os 10 eletrodos (2, 7) exteriores a esta zona são passivos, submetidos a baixos potenciais e não acoplados a outros eletrodos distantes.

2. Dispositivos de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que pelo fato de que energia potencial é fornecida ao meio circunvizinho (4) por um ou vários dispositivos produtores que compreendem pelo menos um eletrodo gerador (3) ligado a um gerador de alta tensão alta freqüência (1) e submetido a grandes variações de potencial. A outra extremidade do gerador é ligada ou a pelo menos um eletrodo de preferência de maior tamanho (2), distante do primeiro, que desempenha o papel de reservatório de cargas, ou opcionalmente substituída por uma conexão à terra.

3. Dispositivos de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que energia é utilizada à distância por um ou vários dispositivos consumidores opcionalmente similares àquele utilizado para o fornecimento da energia, o gerador de alta tensão alta freqüência é nesse caso simplesmente substituído por uma carga de alta tensão alta freqüência (5) conectada por um lado a um eletrodo eletromotor (6) colocado em uma zona na qual as variações de potencial são elevadas e por outro lado a um segundo eletrodo (7) colocado em uma zona na qual as variações de potência são menores.

4. Dispositivos de acordo com as reivindicações 2 e 3, caracterizados pelo fato de que eles formam cada um deles um dipolo elétrico assimétrico oscilante, os dois dipolos estando em influência mutua e sendo dispostos de preferência em alinhamento no mesmo eixo.

5. Dispositivos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizados pelo fato de que eles podem ser totalmente ou parcialmente reversíveis.

6. Dispositivos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizados pelo fato de que as freqüências utilizadas são vantajosamente as mais elevadas possíveis dentro do limite em que os comprimentos de onda associados no meio dielétrico circunvizinho permanecem grandes diante do tamanho dos ditos dispositivos, isso a fim de que a energia dispersada sob a forma de radiação eletromagnética seja pouca comparada com aquela transportada do dispositivos produtor para o dispositivo consumidor.

7. Dispositivos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizados pelo fato de que os eletrodos são opcionalmente parcialmente ou totalmente recobertos de materiais sólidos dielétricos ou mais geralmente de uma matéria que apresenta uma grande tensão de ruptura e uma pequena condutividade de superfície.

8. Dispositivos de acordo com a reivindicação 2, caracterizados pelo fato de que o gerador de altas tensões em altas freqüências (1) colocado entre os eletrodos (2) e (3), é opcionalmente realizado a parte de baixas tensões em altas freqüências utilizando para isso um transformador de indução que produz em seu enrolamento secundário altas tensões e capaz de funcionar em altas freqüências ou opcionalmente com o auxílio de transformadores piezelétricos ou mais geralmente qualquer tecnologia que pede gerar altas tensões em altas freqüências.

9. Dispositivos de acordo com a reivindicação 3, caracterizados pelo fato de que a carga (5) é opcionalmente constituída por uma carga de baixa tensão que funciona em alta freqüência (9) ligada a um dispositivo abaixador de tensão realizado ou com o auxílio de um transformador de indução (8) ou com o auxílio de um transformador piezelétrico ou mais geralmente qualquer tecnologia que dá o mesmo resultado.

10. Dispositivos de acordo com a reivindicação precedente, caracterizados pelo fato de que certas cargas constituídas por meios que apresentam uma baixa condutividade tal como por exemplo um gás pouco ionizado (15) contido em um invólucro dielétrico (16), certos meios sólidos bastante resistivos ou certos semicondutores, funcionam diretamente em altas tensões em altas freqüências sendo para isso colocados dentro da zona de campo intenso (4) que circunda um eletrodo gerador e sem necessitar de dispositivo abaixador de tensão ou de eletrodos adicionais.

11. Dispositivos de acordo com as reivindicações 2 e 3, caracterizados pelo fato de que em um modo de realização, os eletrodos geradores que pertencem ao dispositivo fornecedor e os eletrodos eletromotores que pertencem ao dispositivo consumidor apresentam entre si uma ou várias ligações mecânicas amovíveis de tipo tomada elétrica sem que 20 nenhum contato elétrico sólido seja realizado entre as duas partes amovíveis.

12. Dispositivos de acordo com as reivindicações 2 e 3, caracterizados pelo fato de que eles apresentam na ausência de qualquer ligação mecânica certos graus de mobilidade em translações e em rotações relativas sem que a ligação energética que os une seja rompida.

13. Dispositivos de acordo com as reivindicações 2 e 3, caracterizados pelo fato de que um ou vários dispositivos consumidores constituídos por somente dois eletrodos e de orientações quaisquer são todos alimentados se o dispositivo produtor gerado pela utilização de defasagens aplicadas a um jogo de eletrodos internos um campo giratório e, da mesma maneira um ou vários dispositivos consumidores distantes constituídos por uma carga conectada a um jogo de eletrodos comutados de modo interno, funcionam quaisquer que sejam suas posições angulares em relação a um campo de orientação dada.

14. Dispositivos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizados pelo fato de que a potência fornecida é opcionalmente distribuída para vários dispositivos consumidores distantes por um só dispositivo produtor equipado ou com um único grande eletrodos gerador ou com vários pequenos eletrodos geradores e uma variante (fig. 6) é 10 a produção centralizada da energia com o auxílio de um gerador de alta freqüência em baixa tensão (12), a energia é em seguida distribuída para transformadores de alta tensão distantes (13), sendo que a utilização de cabos coaxiais (14) permite transmitir a energia a distâncias desta vez bem superiores ao comprimento de onda que corresponde à freqüência utilizada.

15. Dispositivos de acordo com as reivindicações 2 e 3, caracterizados pelo fato de que estando em influência mútua, todas as formas de modulação por dispositivos internos ao dispositivos produtor e ao dispositivo consumidor distante que recorrem à ou às freqüências utilizadas para o transporte da energia ou a outras freqüências superpostas que não 20 produzem grandes perdas por radiação, permitem a transferência bidirecional simultânea de sinais que transportam informação independentemente do sentido de transporte da energia.

16. Dispositivos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizados pelo fato de que a ordem de grandeza do alcance efetivo do transporte da energia é definida pelo tamanho do dispositivo produtor quando os dispositivos consumidores têm um pequeno tamanho.

17. Dispositivos de acordo com a reivindicação precedente , caracterizados pelo fato de que no caso em que uma amplificação dos sinais recebidos é realizada tanto no lado do dispositivo produtor quanto do dispositivo consumidor, opcionalmente provido de um meio de estocagem interno da energia, somente informação pode ser transportada de maneira mono ou bidirecional, opcionalmente por intermitências, em distâncias nitidamente maiores.