Как работает мотор колесо шкондина. Уникальные мотор-колёса Шкондина
Наш изобретатель с помощью денег нашего венчурного инвестора и международного менеджмента пересаживает мир на новый вид транспорта.
Был такой знаменитый частный патентовед Ян Львович Колчинский, – вспоминает изобретатель нового электродвигателя и основатель компании «Ультрамоторы» Василий Шкондин. - В конце 1980−х годов надо мной все смеялись, кроме него. Он первый сказал, что мое изобретение революционно, и у него я получил первые уроки бизнеса. Он, во-первых, придумал название «Мотор-колесо Шкондина», а во-вторых, сказал мне: «Делай как Бубка». Бубка не прыгал сразу на суперрекорд, а прибавлял по одному сантиметру в год и был чемпионом мира почти десять лет. Сейчас компания Шкондина на подходе к первому рекорду на рынке электробайков.
Летом на дорогах Индии впервые появятся электровелосипеды от компании Ultra Motor с оригинальным двигателем, созданным российским изобретателем Василием Шкондиным. Компания Ultra Motor готова в любой момент вывести на рынок и другие образцы «транспорта будущего», а финансировавшие разработки фонды Flintstone Technologies и «Русские технологии» через несколько лет рассчитывают получить пятикратные прибыли.
Вскоре британская инжиниринговая компания Ultra Motor (далее UM), созданная английским инвестиционным фондом Flintstone Technologies и венчурным фондом «Русские технологии», запустит свой первый проект. Она собирается вывести на рынок новый электродвигатель, который на Западе называют «мотор-колесо Шкондина». Его создатель Василий Шкондин является директором по развитию компании UM и работает в ее российском подразделении. Он возглавляет базирующийся в подмосковном Пущино инновационный отдел, в котором занимаются доводкой мотор-колес и созданием опытных образцов транспортных средств на основе электрической тяги.
По словам Шкондина, в лаборатории UM уже собраны образцы практически всех видов транспортных средств с двигателем, управляемым электромеханическим триггером: от инвалидной коляски до электромобиля. «Это прототипы транспорта будущего,– говорит Шкондин.– Давно ведутся разработки, которые направлены на ослабление зависимости транспорта от сырьевых ресурсов и увеличение его экологичности. Пока рынка электротранспорта нет: образцы электромобилей дороже обычных машин, хотя по многим техническим показателям им проигрывают. Но скоро транспорт с электро- и гибридными двигателями подешевеет и станет технически более совершенным, а Ultra Motor будет одной из первых компаний, которая сможет вывести на рынок массовый продукт».
Предвидя недалекий мировой бум в сфере электротранспорта, в UM решили, что освоение перспективного рынка лучше сразу начать с формирования ниши «под себя». Этой нишей может стать индийский рынок, на который к концу UM планирует вывести двигатель Шкондина для электровелосипеда с условным названием Cycles UM.
Изюминка ситуации в том, что электровелосипедов в Индии мало, хотя обычными велосипедами там пользуются более 300 млн человек.
Венчурный фонд «Русские технологии» входит в состав «Альфа-групп». Был создан для коммерческого развития перспективных российских технологических проектов. Объем капитала – $20 млн, средний размер инвестиций $1–3 млн. Одним из предыдущих проектов «Русских технологий» является совместное с Intel Capital участие в инвестировании компании «Электро-ком», которая занимается развитием технологии PLC для доступа в интернет через электрические сети. В состав акционеров Ultra Motor фонд «Русские технологии» вошел в апреле 2004 года, инвестировав $1,1 млн и получив 44% акций компании.
Мотор-колесо Шкондина
Василий Шкондин еще в 1975 году поставил перед собой цель создать двигатель, который бы в сфере транспорта превосходил традиционные электромоторы. Такая мысль появилась у журналиста по образованию, сотрудника Института русского языка им. А. С. Пушкина во время работы над филологической диссертацией «Вариантность лексических и грамматических единиц в русском языке».
«Я увидел, что никто никогда не занимался вариантностью технических единиц,– говорит Шкондин.– Придумано всего несколько типов электродвигателей, и их эксплуатируют везде, от электростанций до мясорубок. Я же еще во время службы в армии понял, что даже в тяговых двигателях можно использовать принцип магнетрона – импульсно-паузной системы, которая применяется в радиолокационных станциях».
Шкондин принялся работать над идеей – моторы он мастерил дома на кухне. Первый образец импульсно-инерционного двигателя он создал в начале 1980-х. Затем Шкондин работал в издательстве «Педагогика» и в советско-канадском издательстве «Книга Принтшоп», где его график оказался довольно щадящим. «Я старался все время посвящать совершенствованию импульсной технологии,– говорит Шкондин.– В издательстве работал просто для того, чтобы иметь деньги на жизнь. В результате в течение десяти лет я изготовил около 70 вариантов двигателей, которые можно было применять в различных видах транспортных средств».
Заложенные в двигателе Шкондина оригинальные принципы однополярных и чередующихся импульсов, создаваемых внутри мотора электромеханическим триггером, подтверждены десятком российских и международных патентов, которые получил изобретатель. Во время движения триггер позволяет часть электроэнергии возвращать в аккумулятор. Это значительно повышает КПД и обеспечивает превосходство мотора в транспортной сфере. К тому же в нем не 10–20 узлов, как в других электромоторах, а пять, и нет внешнего электронного управления. Использование малого количества деталей в двигателе Шкондина повышает его надежность, а себестоимость оказывается в два раза ниже, чем у электромоторов других типов.
Сначала изобретатель установил двигатель на инвалидную коляску, затем на велосипед, скутер и мотоцикл. «Мотор очень хорошо показал себя при эксплуатации этих транспортных средств,– говорит Шкондин.– Дополнительным достоинством оказалось еще и то, что с мотором они могли ездить без редуктора, шестеренок и трансмиссий. Таким образом, существенно увеличивался запас прочности».
Шкондин стал выставлять свои двигатели на выставках с начала 1990-х годов, когда понял, что от уровня доморощенного «левши» перешел к серьезному изобретательству. Россиянин брал гран-при на салонах изобретений в Брюсселе, Сеуле, Женеве, Париже, Ганновере, Орландо и других выставках, но мало кто проявлял к его двигателям коммерческий интерес.
«Только однажды, в середине 1980-х годов, сотрудники одной российской фирмы предложили устанавливать мотор на инвалидные коляски,– рассказывает Шкондин.– Я согласился, и теперь коляски с моим двигателем выпускают в России, хотя тот вариант мотора уже устарел. На самом деле ребята попросту украли мое изобретение. Сначала мы договаривались, что я войду в компанию как акционер. Но после того как на коляски были установлены первые двигатели, фирма исчезла. Потом люди, там работавшие, основали новые компании и вновь занялись выпуском колясок с таким же мотором. Но я не собирался за ними гоняться и требовать отчисления средств – был рад, что даже устаревшая модель мотора успешно применяется на практике».
Переломный момент для двигателя Шкондина наступил в 2002 году, когда изобретатель выставил его на Московском международном салоне промышленной собственности «Архимед-2002». К Шкондину обратились представители британского венчурного инвестиционного фонда Flintstone Technologies, занимающегося поиском перспективных российских технологий для создания на их основе бизнеса и вывода его на глобальные рынки.
«Мы увидели, что мотор Шкондина имеет поразительные коммерческие преимущества: простоту, надежность и доступность,– говорит основатель и исполнительный директор Flintstone Technologies Ян Вудкок.– Это именно те факторы, которые идеальны для создания любых жизнеспособных на рынке продуктов».
Фонд пригласил изобретателя в Англию. В течение полугода мотор Шкондина тестировался в лабораториях университетов Oxford и Southampton. Британские ученые подтвердили все заявленные в патентах технические характеристики и пришли к выводу, что двигатель российского изобретателя превосходит другие по динамичности на 50%, а по эксплуатационной эффективности на 30%. После этого Flintstone Technologies предложил Шкондину заключить партнерское соглашение о сотрудничестве. Так осенью 2003 года появилась компания Ultra Motor, в соучредители которой вошли Flintstone Technologies, внесший 1,4 млн фунтов стерлингов, и Шкондин, который вложил в фирму свою интеллектуальную собственность.
Электровелониша
Предполагалось, что основная научная деятельность UM будет проходить в России, где компания создаст отдел инновационных разработок. Поэтому Flintstone Technologies стал искать российского соинвестора. В апреле 2004 года предложение стать одним из акционеров принял венчурный фонд «Русские технологии», купивший 44% акций UM за $1,1 млн. Flintstone Technologies также принадлежит 44%, а Василию Шкондину – 12% акций.
«В отличие от Flintstone Technologies мы не начинаем проекты с такой ранней стадии, когда имеется только прототип продукта, но нет бизнес-плана и бизнес-модели,– объясняет старший менеджер по инвестициям фонда и член совета директоров UM от „Русских технологий” Джо Боуман.– Прежде чем вступить в проект, мы провели собственную техническую экспертизу, чтобы понять, насколько изобретение уникально. Как любой венчурный фонд, мы хотели оценить размеры возможного рынка сбыта и долю, которую можем занять. И изучение ситуации убедило нас, что в перспективе мы можем выйти на весь рынок электротранспорта, который, как мы полагаем, в ближайшие десять лет станет ключевой индустрией в транспортной сфере».
Однако пока рынка электротранспорта нет, зато с момента появления в 1994 году в Японии мотор-колеса бурно развивается рынок электровелосипедов. Сейчас их выпускают все мировые производители легкого транспорта, многие из которых перевели свои производства в Китай и на Тайвань. По словам Владимира Ермишева, гендиректора фирмы «Электроскутер», торгующей электровелосипедами, спрос на них в мире постоянно растет. Например, в США за первый год продаж было куплено около 250 тыс. машин, во второй год – уже 1,5 млн. По прогнозам, через семь-восемь лет ежегодный объем мировых продаж электровелосипедов может составить $6–10 млрд при цене от $500 до $1 тыс. за штуку. В стоимости учитывается «начинка»: мотор-колесо, где размещен двигатель, аккумуляторные батареи и электронный блок управления.
У Шкондина уже имелась практически готовая модель конкурентоспособного велосипеда – его и выбрали в качестве первого продукта, который могла начать продвигать компания UM. Но прежде следовало определить конкретный рынок и довести экспериментальные образцы до уровня, когда велосипед можно было бы изготовлять в промышленных масштабах.
По словам Боумана, Flintstone Technologies и «Русские технологии» сочли логичным осваивать рынок какой-либо из азиатских стран, которые из-за распространенности велотранспорта называют «государствами с двухколесной экономикой». Изучение рынка показало, что в Китае много своих производителей электровелосипедов, которые вряд ли позволят обосноваться на рынке новичку. Вьетнам и другие страны не устраивали в силу неразвитости экономик. Зато Индия соответствовала всем условиям. В этой стране есть производители электрических устройств, которые могли бы изготавливать моторы, и много местных компаний, выпускающих, по словам Яна Вудкока, ежегодно до 10 млн велосипедов. А спрос на этот транспорт огромен: в Индии велосипед чуть ли не основное средство передвижения и заработка.
Однако электровелосипеды среди индийцев популярностью не пользуются, потому что считаются слишком дорогими. По данным Всемирного банка, средний годовой доход индийца составляет менее $480, что равно стоимости самой дешевой модели электровелосипеда. Тем не менее в UM, Flintstone Technologies и «Русских технологиях» сочли, что перспективы компании в освоении рынка именно этой, одной из беднейших стран мира, колоссальны. Подсчеты показали, что самый главный недостаток проекта – небольшую покупательную способность местного населения – можно преодолеть. Как заявляет директор по управлению UM Игорь Богородов, цена электровелосипеда Cycles UM с мотором Шкондина окажется раза в два ниже, чем у зарубежных аналогов.
Индийский интерес
«Русские технологии» и Flintstone Technologies принялись искать в Индии партнеров. Как утверждает эксперт по международным рынкам, президент консорциума «Инфорус» Андрей Масалович, индийцев не просто убедить иметь дело с иностранным продуктом, если они не увидят в нем уникального технологического новшества. Однако фондам и UM удалось заинтересовать компанию Crompton Greaves – индийского производителя электропродукции с годовым оборотом $2 млрд.
Летом 2004 года с Crompton Greaves были достигнуты предварительные договоренности. Затем сотрудничать с UM согласились крупные торговцы велотранспортом Avon Cycles Private и TI Cycles of India. Модель c двигателем Шкондина, предложенная UM, подошла индийцам по всем параметрам.
«Многие моторы начинают давать сбои в Индии, где высокая влажность, запыленность, а средняя температура воздуха достигает 50°С,– говорит Шкондин.– К тому же, как правило, все зарубежные электровелосипеды имеют электронный блок управления. Если он сломается, то велосипед вообще не поедет. А наш двигатель не нагревается, не боится пыли и влаги и работает без внешнего управления».
На дополнительную экспертизу мотора Шкондина, которую провели индийцы, ушло еще несколько месяцев, что отодвинуло запланированный в UM на начало 2005 года запуск проекта. Но, по словам Боумана, после подписанного в начале марта окончательного протокола о намерениях с Crompton Greaves дата вывода велосипедов на массовый индийский рынок стала более определенной. Cycles UM должны появиться в продаже осенью. А предварительно, как отметил главный менеджер по внедрению новых продуктов TI Cycles Васант Девайи, в начале лета фирма рассчитывает развернуть масштабную рекламную кампанию и выпустить пробную партию модели, чтобы посмотреть на реакцию покупателей.
«Мы выбрали именно модель мотора UM, так как убедились, что она имеет преимущества в экологическом плане перед остальными и при этом гораздо дешевле их,– говорит Девайи.– Это может быть сильным достоинством при продвижении на другие рынки. Мы не исключаем, что через некоторое время TI Cycles даже начнет экспортировать продукцию в Китай, где она сможет конкурировать с велосипедами местного производства. Ведь потенциал китайского рынка огромен, на велосипедах в этой стране передвигаются более 500 млн человек».
Сейчас инновационный отдел UM под руководством Шкондина заканчивает доводку двигателя для Cycles UM, чтобы он соответствовал требованиям индийцев. «Они попросили, чтобы электровелосипед не мог передвигаться быстрее 25 км в час, потому что иначе потребуются права на пользование транспортным средством,– объясняет Шкондин.– Другое условие – усилить машину, чтобы на ней мог ехать не только хозяин, но и кто-то из его семьи. Потому мы решили приспособить двигатель к более мощному горному велосипеду».
Электробудущее Ultra Motor
Джо Боуман и Ян Вудкок заявляют, что освоение индийского рынка – лишь начало деятельности UM. Конечной целью Flintstone Technologies и «Русских технологий» является, по словам Джо Боумана, вывод UM на IPO при достижении максимальной отдачи от инвестиций, которая, по расчетам, должна превысить затраты в четыре-пять раз.
По мнению Вудкока, вероятно, первое размещение акций UM на публичном рынке может быть произведено на Лондонской фондовой бирже. Именно на ней вскоре появятся акции компании Hardide Ltd. с ожидаемой ценой $23 млн – одного из предыдущих проектов Flintstone Technologies, начатого в середине 2004 года и основанного на инновационных технологиях в химической отрасли, также предложенных российскими учеными.
Акционеры UM рассчитывают, что через несколько лет на рынок выйдут и другие продукты компании, что значительно повысит стоимость UM при выходе на IPO. Например, сейчас сотрудники инновационного отдела доводят до оптимального вида «квадродвигатель», который был запатентован Шкондиным в 2002 году. Его мощность всего 500–600 Вт, но при этом, как говорит изобретатель, он легко тянет «Жигули» со скоростью 25 км/час. Проводятся разработки гибридного двигателя, который работает не только от электричества, но использует энергию от сгорания древесных спиртов.
По словам Шкондина, очень интересное предложение поступило от одной французской фирмы, которая намерена заказать в UM партию электромобилей для городских служб – жандармерии, фельдъегерской почты и медицинской помощи. Полноприводная машина весом 350–400 кг и грузоподъемностью 270–300 кг на одном заряде батареи может проезжать 250–300 км и при этом легко минует городские пробки, поскольку ее ширина всего 100 см. Также UM продолжает заниматься усовершенствованием двигателей для горных велосипедов, инвалидных колясок, трехколесных велоколясок для пожилых людей, погрузочных электрокаров и прочих машин.
«Пока компания, которая только начинает активно работать, ориентируется на конкретные рыночные потребности, хотя вскоре начнет формировать их сама,– говорит Шкондин.– Сейчас в Индии востребован велосипед, и мы делаем именно его. Но если надо будет быстро разработать и предложить для массового производства электромобиль, то никаких проблем не возникнет – образцы моторов к нему изготовлены и испытаны в лаборатории компании».
В идео:
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.
Навигация записи/00 1 ЬОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ТЕНТУ щОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР йт 910480, кл. В 60 К 7/00, 1982.Авторское свидетельство СССР М 628008, кл. Н 02 К 17/02, 1978,(54) МОТОР-КОЛЕСО В.В.ШКОНДИНА (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к мотору-колесу транспортных средств. Цель изобретения повышение надежности и экономичности. В мотор-колесо встроен двигатель постоянного тока с датчиком-распределителем,. представляющим собой кольцевое токонепроводящее основание с закрепленными по окружности токопроводящими плаИзобретение относится.к машиностроению в частности к мотору-колесу (двигателей) транспортных, дорожных и других передвижных средств.Известно мотор-колесо, содержащее неподвижно установленный двигатель, редуктор, солнечная шестерня которого связана с валом двигателя, коронная - со ступицей колеса, первую и вторую сателлитную шестерни, связанные непосредственно с солнечной и коронной шестернями соответственно, причем вторая закреплена на сателлитной оси, втулку, установленную, на этой оси с фланцем с одной стороны и упором с другой, между которыми установстинами, Датчик расположен на неподвижном индукторе, на котором также закреплены по окружности постоянные магниты с чередующимися по окружности полюсами, Ротор выполнен с закрепленным на нем зубчатым магнитопроводом, на котором на зубцах закреплены последовательно- встречно катушки, выходы соединения которых соединены с щетками, закрепленными на роторе с возможностью скольжения по пластинам, Зубцы ротора могут быть сгруппированы с катушками в группы при условии введения дополнительных пар щеток и их соответствующего крепления. Предусмотрены модификации двигателя для увеличения мощности за счет расположения магнитов в радиальном и тангенциальном направлении. 12 з,п. ф-лы, 8 ил. лена посредством шлицев вторая сателлитная шестерня, а первая - между ней и фланцем втулки и выполнена в виде зубчатых дисков, свободно установленных на втулке и подпружиненныхдруготносительно друга для прижатия их торцовыми поверхностями соответственно к второй сателлитной шестерне и фланцу втулки.Наличие редуктора снижает надежность и безопасность довольно сложной конструкции,Известно мотор-колесо, которое содержит колесо со встроенным в него электродвигателем, выполненным в виде дисковой асинхронной электромашины, статор которой с магнитопроводом, обмотками и токо- проводами неподвижно закреплен на оси колеса, а ротор с короткозамкнутой обмоткой и магнитопроводом, размещенным с двух сторон статора, размещен с внутренней стороны подвижного обода колеса.Встраивание непосредственно в колесо электродвигателя позволяет уменьшить габариты, вес, ненадежность, сложность сборки и эксплуатации, исключить редуктор и некоторые дополнительные системы и тем самым упростить конструкцию.Однако указанная конструкция, кроме всех недостатков, присущих асинхронной машине, имеет ряд других: наличие сложной системы для управления режимами работы и дорогих громоздких и высоковольтных источников переменного напряжения (для автономных средств).Цель изобретения - повышение мощности, надежности и экономичности.На фиг.1 изображено мотор-колесо, вид сбоку, с тремя группами катушек обмотки; на фиг,2 - мотор-колесо, разрез; на фиг.З - распределительный коллектор, разрез А - А; на фиг.4 - то же с пластинами для возврата энергии; на фиг.5 - . мотор-колесо с двумя магнитопроводами якоря; на фиг,6 - мотор- колесо с магнитами, оси которых параллельны оси колеса; на фиг.7 - мотор-колесо с дополнительными постоянными магнитами (ротор соответствует фиг,5) на фиг,8 - мотор-колесо с магнитами, оси которых тангенциальны (ротор соответствует фиг,6).Мотор-колесо (фиг.1 и 2) содержит обод 1, ось 2, электропривод, состоящий из источника регулируемого напряжения (не показан) и электродвигателя, содержащего якорь 3 с магнитопроводом 4 и группами катушек 5, индикатор 6 с магнитопроводом 7 и постоянными магнитами 8, размещенными равномерно, токосъемники 9 с двумя элементами (щетками) 10,1 и 10,2 токосъема и распределительный коллектор 11, размещенный на индукторе 6. Индуктор 6 закреплен неподвижно на оси 2, якорь 3 - на ободе 1 колеса. Катушки 5 расположены по окружности магнитопровода 4 якоря по меньшей мере одной группой (фиг.1, число групп равно трем), число токосъемников 9 равно числу групп катушек. Токосъемники 9 закреплены на якоре 3. Элементы 10,1 и 10.2 токосъема каждого токосъемника электрически соединены с выводами катушек соответствующей группы, Распределительный коллектор 11 образован расположенными по окружности изолированными токопроводящими основными пластинами 12.1 и 12,2, соединенными электрически через одну друг с другом, образуя две группы электрически соединен 10 15 20 25 45 50. ла 55 30 35 40 ных через одну основных пластин. Каждая из групп основных пластин соединена с соответствующим выводом 13 источника регулируемого напряжения. Число основных пластин 12.1 и 12,2 равно числу постоянных магнитов. Между каждыми двумя основными пластинами размещена холостая пластина 14, ширина которой больше ширины любого элемента токосъема. Число М постоянных магнитов 8 равно 20,Катушки в группах размещены так, что угловое расстояние между серединами любых двух катушек кратно угловому расстоянию а. При этом любые две катушки одной группы создают противоположно направленные магнитные потоки, если угловое расстояние между их серединами кратно нечетному числу расстояний а, и одинаково направленные, если кратно четному числу расстояний а. Группы катушек смещены друг относительно друга таким образом, что когда середины катушек как минимум одной группы совпадают с серединами соответствующих постоянных магнитов, середины катушек как минимум одной другой группы не совпадают с серединами постоянных магнитов. Оси намагниченности магнитов радиальны, Для фиг.1 а = 360/М = 360/20 = 18 оРаспределительный коллектор 11 (фиг.З) представляет собой расположенные по окружности основные пластины 12,1 и 12,2, одни из которых (помечены "+") соединены с одним выводом 13 источника регулирующего напряжения, другие (помечены "-") - с другим его выводом. Между ними располагаются холостые пластины 14, которые могут быть токонепроводящими (т,е. изолирующими) и токопроводящими. Распределительный коллектор целесообразно выполнять с возможностью углового смещение относительно оси колеса (для регулировки момента подачи электричества в катушки), например, делая дуговые прорези 15 для винтов крепления.Источник регулируемого напряжения представляет собой, например, источник регулируемого по амплитуде напряжения или источник широтно-импульсного сигнаМотор-колесо работает следующим образом.С источника регулируемого напряжения на группы основных пластин 12.1 и 12.2 подается напряжение, Так как группы катушек 5 смещены друг относительно друга, то через щетки 10.1 и 10,2 минимум одного токосъемника 9 напряжение подается на катушки 5 соответствующей группы.30 40 50 55 При прохождении тока по катушкам катушки 5 в силу специфики распределительного коллектора 11 всегда запитываются так, что образуют электромагниты, имеющие противоположные полюса с магнитом, расположенным в сторону вращения, и одинаковые - в противоположн.ую. Таким образом, электромагниты, образованные катушками 5, начинают отталкиваться от "предыдущих" магнитов 8 и притягиваться к "последующим" (в сторону вращения). При прохождении катушек 5 над магнитом 8 катушки не запитаны, а при прохождении последующего магнита 8 напряжение на катушках изменяется на противоположное в силу перехода щеток 10,1 и 10.2 на следующие пластины. При прохождении над магнитами, когда катушки не запитаны, движение не прекращается в силу инерции, а при прохождении магнита питание катушек перекоммутируется.На фиг.4 изображен распределительный коллектор, в котором холостые пластины 14 имеют среднюю токопроводящую часть 16. Указанные средние части соединены через одну в группы и подключены к соответствующим выводам 17 блока подзарядки (например, выпрямитель и аккумулятор).В процессе скольжения щеток 10.1 и 10,2 по пластинам распределительного коллектора 11 в моменты, когда катушки одной группы находятся напротив соответствующих постоянных магнитов, щетки 10.1 и 10.2 находятся на средних частях 16 холостых пластин. При этом энергия магнитного поля этих катушек преобразуется и импульсно подзаряжает блок подзарядки.Для увеличения мощности в мотор-колесо могут дополнительно вводиться второй магнитопровод якоря с минимум одной группой катушек, размещенный на ободе, второй распределительный коллектор, установленный концентрично основному распределительному коллектору или аналогично ему с другой стороны индуктора, дополнительные токосъемники, установленные на якоре, элементы токосъема которых аналогично элементам основных токосъемников электрически соединены с выводами катушек второго магнитопровода якоря (фиг,5),На фиг.6 приведен вариант с расположением магнитов, оси намагниченности которых параллельны оси колеса; на фиг.7 - вариант с дополнительными постоянными магнитами 18. При этом магнитопровод индуктора выполнен в виде кольца, закрепленного на основании индуктора между основными и дополнительными магнитами,5 10 15 20 25 В мотор-колесо: могут быть дополнительно введены (фиг.8) концентраторы магнитного потока, постоянные магниты, расположенные так, что оси их намагниченности параллельны касательным к окружности расположения постоянных магнитов (тангенциально), а концентраторы 19 расположены между одноименными полюсами ма гн ито в.Мотор-колесо может быть выполнено не только с двумя, но и с большим числом магнитопроводов индуктора (с постоянными магнитами) и магнитопроводов якоря (с группами катушек), что приводит к увеличению мощности и улучшению других параметров, При этом выбирается соответствующее число токосъемников и распределительных коллекторов,Простота и надежность конструкции, использование низковольтных источников, отсутствие редуктора, увеличение срока эксплуатации, хорошие тепловые и регулирующие характеристики и экономичность позволяют создать на ее основе эффективные электротранспортные средства. Формула изобретения 1. Мотор-колесо, содержащее обод, ось, электропривод, состоящий из источника регулируемого напряжения,и электродвигателя, содержащего якорь с магнитопроводом и катушками обмотки, индуктор с магнитопроводом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения мощности, надежности и экономичности, индуктор выполнен с постоянными магнитами, размещенными равномерно на поверхности его магнитопровода, введены дополнительно по меньшей мере один токосъемник сдвумя элементами токосъемника и распределительный коллектор, размещенный на индукторе, который закреплен неподвижно на оси, якорь - на ободе колеса, катушки обмотки расположены по окружности магнитопровода якоря по меньшей мере одной группой, число токосъемников равно числу групп катушек, которые размещены в,группах так, что угловое расстояние между серединами любых двух катушек кратно угловому расстоянию а, при этом любые две катушки одной группы создают противоположно направленные магнитные потоки, если угловое расстояние между их серединами кратно нечетному числу угловых расстояний а, и одинаково направленные, если кратно четному числу угловых расстояний а, группы катушек смещены друг относительно друга таким образом, что когда середины катушек как1725780 55 минимум одной группы совпадают с серединами постоянных магнитов, середины катушек как минимум одной другой группы не совпадают с серединами постоянных магнитов,.токосъемники закреплены на якоре, элементы токосъема каждого токосъемника электрически соединены с выводами катушек обмотки соответствующей группы, распределительный коллектор образован расположенными по окружности изолированными токопроводящими основными пластинами, соединенными электрически через одну друг с другом, образуя две группы основных пластин, каждая из которых соединена с соответствующим выводом источника регулируемого напряжения, число основных пластин равно числу М постоянных магнитов, между каждыми двумя основными пластинами размещена холостая пластина, ширина которой больше ширины любого элемента токосъема.2. Мотор-колесо по п.1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что число М постоянных магнитов четно, а= 360 О/М, угловое расстояние между элементами токосъема любого токосъемника кратно нечетному числу расстояний а, катушки обмотки в каждой группе размещены равномерно.3. Мотор-колесо по пп. 1 и 2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что холостые пластины выполнены изтоконепроводящего материала.4. Мотор-колесо по пп, 1 и 2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что холостые пластины выполнены из токопроводящего материала. 5. Мотор-колесо по пп. 1 - 3, о т л и ч а ющ е е с я, тем, что холостые пластины разделены на три части, средние из которых выполнены из токопроводящего материала и соединены между гобой через одну, образуя две группы электрически соединенных через одну средних частей указанных пластин.6. Мотор-колесо по пп. 1 - 5, о т л и ч а ющ е е с я тем, что распределительный коллектор выполнен с возможностью углового смещения относительно магнитов и закрепления в любом из угловых положений. 7. Мотор-колесо по пп.1 - 6, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в нем дополнительноустановлен второй якорь с магнитопроводом с минимум одной группой катушек об 5 мотки, второй распределительныйколлектор, установленный концентричноосновному распределительному коллекторуили аналогично ему с другой стороны индуктора, дополнительные токосъемники, уста 10 новленные на якоре, элементы токосъемакоторых аналогично элементам основныхтокосъемников электрически соединены свыводами катушек второго якоря.8. Мотор-колесо по п.7, о т л и ч а ю щ е 15 е с я тем, что постоянные магниты размещены так, что оси их намагниченности параллельны оси,колеса, магнитопроводыякоря размещены с обеих сторон индуктора,9. Мотор-колесо по п,8, о т л и ч а ю щ е 20 е с я тем, что в нем установлены дополнительные постоянные магниты, по числу равные основным, магнитопровод индукторавыполнен в виде кольца, закрепленного наосновании индуктора между основными и25 дополнительными магнитами.10. Мотор-колесо по пп. 1 - 7, о т л и ч аю щ е е с я тем, что оси намагниченностипостоянных магнитов радиальны,11, Мотор-колесо по пп. 1 - 7, о т л и ч а 30 ю щ е е с я тем, что дополнительно введеныконцентраторы магнитного потока, расположенные между одноименными полюсамимагнитов.,12, Мотор-колесо по пп. 1 - 11, о т л и ч а 35 ю щ е е с я тем, что в него дополнителеновведены коммутатор, блок емкостных накопителей, блок подзарядки И/ИЛИ, блок управления, группы основных пластинсоединены через коммутатор с источником40 регулируемого напряжения и блоком емкостных накопителей, группы средних частейхолостых пластин соединены с блоком подзарядки И/ИЛИ блоком управления.13. Мотор-колесо по пп,1 - 12, о т л и ч а 45 ю щ е е с я тем, что источник регулируемогонапряжения выполнен в виде источника регулируемых по длительности, скважностиили длительности и скважности импульсовпостоянной или регулируемой амплитуды.5019 20 1725780 0 7 Корректор М.Максимишине хред М.М эктор Н.Гунько оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Заказ 1189 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5
Заявка
4731991, 01.09.1989
В. В. Ш кон дин
ШКОНДИН ВАСИЛИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ
МПК / Метки
Код ссылки
Мотор-колесо в. в. шкондина
Похожие патенты
С небольшими выступами для обхвата ими стойки передка, а относительное укрепление колеса по вертикали достигается зажимом хомутика,Для устранения изменения профили конца оси полевого колеса, предлагается для скрепления со стойкой передка применять прокладку, снабженную гнездами для стоек и хомутиком для скрепления их между собой.На фиг. 1 изображена прокладка в трех проекциях и на фиг. 2 изображено в трех проекциях скрепление при помощи прокладки оси полевого колеса со стойкой передка.Прокладка из литого чугуна представляет плоскую плитку 3 (фиг. 1) с бортиками вдоль длинных сторон, образующими два паза 5,5 соответствующие профилям стойки полевого колеса 1 (фиг. 2) и стойке передка 2. По диагонали бортики снабжены ушками 7,7, через...
Шкивами 48, передачу от вала 44. К части 45 подводится ток от генератора 50, установленного на валу другого двигателя 38, а на валу ее насажена ручка реостата 51, изменяющего сопротивление 53, включенное в цепь возбуждения 52 двигателя 38,Число полюсов генераторов 40 и 50, двигателя 42 и машины 45 - 46 с одной стороны и передача 43 с другой, так выбраны, что соответствующим подбором передач 34, 35, 36 удается сразу получить необходимые для частей 31, 32, 33 рабочей машины числа оборотов,Т Тип, аКоминтернв Центриздата Народов СССР. Ленинград. Краснан Регулировочное приспособлениедействует таким образом, что онообразует разность чисел оборотовдвигателей 37 и 38 и, если эта разность совпадает с числом оборотоввала 44, то ручка...
В огроменном и толстенном ободе 26", спицы толщиной 4мм как у мотоцикла. Отличный вариант для тяжелых трехколесных велосипедов, велорикш, fat-bike"ов....
В комплекте контроллер (Полярис, 12 транзисторов, ток до 40 ампер, напряжение до 60 вольт), если хотите купить без него, то цена дешевле на 3000 руб!
Несколько слов о самом Шкондине и истории его изобретения: По этой ссылке можно скачать патент Шкондина на "мотор-колесо Шкондина". Это колесо, в центре которого размещен коллекторный двигатель постоянного тока:
У Шкондина каждая обмотка "сама по себе". На картинке мы видим 6 электромагнитов (ЭМ), они объединены в 3 пары из диаметрально-противоположных ЭМ. У каждой пары свои щетки.
Когда полюса ЭМ на ходятся напротив магнитов, то сила их взаимодействия, направлена радиально и нет смысла тратить электроэнергию на эту силу. Здесь "пауза".
Когда ЭМ сдвинулись немного в сторону, возникает тангенциальная сила, полезная. Тогда подаём в обмотки ток.
Эффективное использование "пауз", позволяет питать ЭМ в "энерговыгодных" положениях. Это дает как экономию электроэнергии, так и большой крутящий момент.
В патенте Шкондин прямо указывает суть своего изобретения: "...что позволяет за счёт размещения постоянных магнитов на роторе упростить конструкцию, повысить мощность и скорость за счёт подвода большего тока и улучшить тепловой режим. ".
Иными словами, главное слово в изобретении - это "упростить" управление коллекторным двигателем .
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
Наш двигатель "современное мотор-колесо Шкондина", полностью повторяет суть изобретения, но на современном уровне развития техники, когда вместо коллектора и щеток используется современное микропроцессорное управление через контроллер.
Точно так же, как и в колесе Шкондина изобретенного в 1984 году, здесь те же три независимых обмотки и точно так же, в зависимости от угла поворота, одна обмотка всегда отключена!
Напомним сферу применения такого мотор-колеса, всего есть два варианта:
1. Если вы хотите очень быстро ездить, для этого нужно подать на колесо около 80-100 вольт.
2. Если вы хотите ездить очень медленно, вам нужны постоянные "старт-стоп", движение в гору или движение с очень малой скоростью. Тогда достаточно 36-48 вольт и вы никогда не сможете перегреть (или как-то иначе) сломать это мотор-колесо.
Но если у вас нет 100 вольт и если постоянный "старт-стоп" вам не нужен.... то и это колесо покупать смысла нет!
Для простого и равномерного движения по асфальту гораздо лучше подходит
Многие ли из нас слышали о таком изобретении, как двигатель Василия Шкондина? Наверное, нет. Но тем не менее наш соотечественник Василий Шкондин совершил революцию в области электродвигателей. В этой статье мы рассмотрим, что же представляет собой «Шкондин двигатель» и в чем его уникальность.
Эта история началась еще 70-х годах прошлого века, когда журналист по образованию, работник Института русского языка им. А.С.Пушкина решил создать двигатель, превосходящий традиционные электромоторы. Василий Шкондин утверждал, что произведено всего несколько видов электромоторов, и они применяются везде, от мясорубок до электростанций. Изобретатель говорил, что никто еще не изучал «вариантность технических единиц». На эту мысль его натолкнула филологическая диссертация. Темой ее являлась вариантность грамматических и лексических единиц русского языка. Журналист прошел долгий путь, прежде чем о нем заговорили, и его изобретение, известное теперь как Шкондин двигатель, было признано. В течение десяти лет им было создано около 70 вариантов электромоторов. Инженером-любителем были заложены оригинальные принципы чередующихся и однополярных импульсов, создаваемых электромеханическим триггером. Например, магнитный двигатель Шкондина в своей основе имеет дисковый агрегат, закрепленный на оси ведущего колеса. Он управляется без трансмиссии путем регулировки числа оборотов. Ротор, соединенный с осью колеса, по периметру которого крепятся постоянные магниты, вращается в статоре, на котором размещаются соленоиды. Импульсы тока подаются на последние, в результате создается переменное магнитное поле, которое толкает магниты.
Эти изобретения подтверждены десятком международных патентов. Особенность такого изобретения, как Шкондин двигатель, заключается в простоте и малом количестве узлов: не 10-20, как в традиционных электромоторах, а всего пять. Также в нем отсутствует внешнее электронное управление. Благодаря простоте такого агрегата, увеличивается его надежность, а себестоимость становится в два раза ниже, чем у стандартных электромоторов. Сейчас Шкондин двигатель устанавливают на инвалидные коляски, велосипеды, скутеры и мотоциклы.
С начала 90-х годов эти изобретения брали первые призы на выставках Брюсселя, Сеула, Женевы, Парижа, Ганновера, Орландо и др. Несмотря на мировые награды, коммерческого интереса Шкондин двигатель не вызывал.
Переломный момент для изобретателя наступил в 2002 году. Его творением заинтересовалась британская инвестиционная компания. Около полугода мотор Шкондина тестировался в лаборатории Оксфордского университета. Британские ученые пришли к выводу, что все указанные в патентах характеристики верны, двигатель превосходит показатели традиционных аналогов на 50% по динамичности и на 30% по эксплуатационной эффективности. В результате в 2003 году была открыта компания Ultra Motor, учредителем которой является сам Василий.
Первые электродвигатели Шкондина устанавливались исключительно на легкую технику, такую как велосипеды. Однако сейчас уже практически готовы к производству и более мощные моторы. Так, например, компания Ultra Motor заключила договор на поставку партии электромобилей для городских служб: медицинской помощи, жандармерии, фельдъегерской. Так что перед электромоторами Шкондина открываются огромные перспективы, возможно, и в России скоро появятся такие автомобили.
Сущность изобретения: мотор-колесо содержит закрепленный на полой оси якорь 2 с магнитопроводом 3, на котором размещены две группы электромагнитов 4.1 и 4.2. Индуктор 5 подвижно закреплен на оси 1 и имеет магнитопровод 6 с постоянными магнитами 7, размещенными равномерно с чередующимися полярностями. На роторе 5 размещен распределительный коллектор, представляющий собой равномерно размещенные по окружности на изоляционном основании токопроводящие изолированные пластины 9, 10, 11. Пластины 9 и 10 сгруппированы через одну в группы и соответственно соединены между собой. Кольцевой контакт электрически соединен с одной группой пластин 9, другая группа 10 через корпус соединена с первым выводом источника регулируемого напряжения. Распределительный коллектор может располагаться как на роторе, так и на статоре. В результате реализуется обращенная конструкция с постоянными магнитами на роторе, что позволяет за счет размещения постоянных магнитов на роторе упростить конструкцию, повысить мощность и скорость за счет подвода большего тока и улучшить тепловой режим. 14 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве мотора-колеса транспортных, дорожных и других передвижных средств. Известен мотор-колесо, содержащее встроенную в колесо асинхронную электрическую машину, при этом статор с магнитопроводом неподвижно закреплен на оси колеса, на магнитопроводе статора размещены магнитные элементы статора, ротор установлен подвижно по оси колеса и имеет магнитопровод с короткозамкнутыми обмотками
Известный мотор-колесо имеет ряд недостатков: плохие тепловой режим и регулировочные характеристики, высоковольтное питание, сложную систему управления и другие. Известен мотор-колесо, которое в силу наибольшей схожести по технической сущности и общим признаком выбрано за прототип, содержащее обод, ось, электропривод с электродвигателем и блок регулируемого напряжения, статор электродвигателя жестко закреплен на оси, на статоре размещен магнитопровод статора с электромагнитами статора, образованными катушками, размещенными на сердечниках, соединенных с магнитопроводом статора, или на зубцах магнитопровода статора, ротор электродвигателя с магнитопроводом ротора, установленный на оси колеса с возможностью вращения относительно статора и несущий обод, на магнитопроводе ротора размещены магнитные элементы ротора, обращенные к магнитным элементам статора так, что магнитные элементы статора и ротора имеют магнитное взаимодействие, распределительный коллектор, токосъемники с минимум двумя элементами токосъема Его недостатками является сложность в силу размещения электромагнитов на роторе, недостаточные мощности и скорость в силу невозможности подачи большого тока в катушки ротора через щетки, недостаточно хороший тепловой режим за счет недостаточного воздушного охлаждения постоянных магнитов (так как они неподвижны). Цель изобретения увеличение мощности и скорости вращения, улучшение теплового режима и повышение надежности. На фиг. 1 изображен мотор-колесо с группами электромагнитов на статоре; на фиг. 2 схема электрических элементов для рекуперации электроэнергии; на фиг. 3 схематично электрическое соединение. Мотор-колесо с группами электромагнитов на статоре и одним кольцевым контактом содержит закрепленный на полой оси 1 якорь (статор) 2 с магнитопроводом 3, на котором размещены группы (две) электромагнитов 4.1 и 4.2. Индуктор (ротор) 5 подвижно закреплен (на подшипниках, не показано) на оси 1 и имеет магнитопровод 6 с постоянными магнитами 7, размещенными равномерно с чередующимися полярностями. На роторе 5 размещен распределительный коллектор, представляющий собой равномерно размещенные по окружности на изоляционном основании 8 токопроводящие изолированные пластины 9, 10 и 11. Пластины 9 и 10 сгруппированы через одну в группы и соответственно электрически соединены между собой. Дополнительные пластины 11 находятся между ними (и могут быть нетокопроводными). Кольцевой контакт 12 электрически соединен с одной группой пластин 9, другая группа 10 через корпус соединена с первым выводом источника регулируемого напряжения 13. На якоре 2 закреплен дополнительный токосъемник 14, элемент 15 которого имеет электрический контакт с кольцевым контактом 12 и электрически соединен с другим выводом блока регулируемого напряжения 13. На якоре 2 жестко закреплены токосъемники 16.1 и 16.2 групп электромагнитов, элементы которых 16.1.1, 16.1.2, 16.2.1 и 16.2.2 имеют электрический контакт с пластинами распределительного коллектора и электрически соединены с выводами соединений катушек соответствующих групп электромагнитов 4.1 и 4.2. Постоянные магниты и электромагниты в группах размещены равномерно с угловыми расстояниями между их серединами 360 о /8 45 о. Группы электромагнитов смещены (в данном случае на 22,5 о) для обеспечения трогания с места и плавности движения. Мотор-колесо работает следующим образом. При включении блока регулируемого напряжения 13 напряжение подается на пластины 10 через корпус и 9 через элемент 15 дополнительного токосъемника 14 и кольцевой контакт 12. С пластин 9 и 10 напряжение подается на группу электромагнитов 4.1 через элементы 16.1.1 и 16.1.2 токосъемника 16.1. За счет электромагнитных сил притягивания и отталкивания постоянных магнитов и электромагнитов индуктор 5 приходит во вращение. Когда элементы токосъемника 16.2 другой группы электромагнитов оказываются на пластинах 9 и 10 в создании сил электромагнитного взаимодействия начинают участвовать электромагниты следующей группы 4.2, а когда элементы 16.1.1 и 16.1.2 оказываются на дополнительных пластинах 11, то только группа 4.2 создает вращающий момент. Таким образом группы 4.1 и 4.2 поочередно (а в одном такте вместе) создают вращающий момент, величина которого (а, следовательно, и скорость) зависит от напряжения источника 13. К изложенному необходимо добавить, что угловые расстояния между элементами токосъема одного токосъемника кратно нечетному числу для подачи на выводы соединения катушек электромагнитов напряжения от блока 13. При этом, когда элементы одного токосъемника находятся посередине пластин 9 и 10, то элементы другого посередине 11, и наоборот;
Группы сдвинуты на угловое расстояние /2, так как имеют место две группы электромагнитов, при N группах сдвиг равен /N, а в общем случае может быть произволен. Увеличение числа групп увеличивает среднюю мощность и уменьшает рывкообразность;
Целесообразно число магнитов выбирать четным и в зависимости от диметра в диапазоне 20-36. В моторе-колесах по пунктам:
2 формулы имеет место два кольцевых контакта, что позволяет избежать электрического соединения через "корпус";
4 формулы введена дополнительная возможность рекуперации за счет снятия энергии с промежуточных секций, введенных между секциями 9 и 10. Конструкции таких мотор-колес отличаются от предыдущих конструкций усложнением распределительного коллектора. На фиг. 2 представлен схематический рисунок мотора-колеса с рекуперацией электроэнергии. Оно дополнительно имеет накопительный контакт 17, размещенный концентрично к контакту 12, накопительный токосъемник 18 с его элементом 19, имеющим электрический контакт с выводом накопительного блока 20. Посередине пластин 11 размещены промежуточные пластины 21, изолированные от них и сгруппированные в две группы: одна соединена с контактами 17, другая через корпус с вторым выводом блока 20. Рекуперация осуществляется следующим образом: когда элементы токосъема 16.2.1 и 16.2.2 находятся на промежуточных пластинах 21 (фиг. 3) замыкается электрическая цепь с блоком 20, и за счет изменения магнитного потока в сердечниках электромагнитов индуцируемая в их катушках ЭДС заряжает блок 20. Блок 20 представляет собой в простейшем случае подключенный через диодный мост аккумулятор. Размещение электромагнитов в группах и постоянных магнитов по окружности индуктора равномерно позволяет получить максимальную мощность. Выбор одного или двух кольцевых (накопительных) контактов зависит в каждом конкретном случае от возможности осуществления электрического соединения через корпус. Выполнение индуктора или якоря с двумя магнитопроводами или расположением магнитных элементов с их двух сторон позволяет добиться увеличения мощности. Таким образом предлагаемое изобретение обеспечивает значительное увеличение мощности и повышение надежности и позволяет создать новую конструкцию мотора-колеса.
