Электромагнитный Двигатель Шкондина. Революция в физике
Представляет собой импульсно-инерционное электрическое колесо, и является важнейшим изобретением российского ученого Василия Васильевича Шкондина, который посвятил его созданию и внедрению в электротранспорт более 20 лет жизни.
История признания
Журналист по образованию и инженер по призванию, В. Шкондин ставил перед собой задачу создания мотор-колеса для велосипеда, которое бы превосходило все существующие до этого по работоспособности. В 1980-х рабочая модель такого колеса была собрана. Электрическое колесо имело небольшие размеры и вес, высокие показатели крутящего момента и к тому же имело всего одну вращающуюся деталь. Революционным это изобретение можно назвать также потому, что Шкондину впервые удалось установить идеальный баланс между электроколесом и велосипедом. К сожалению, после получения им звания «Человека года» на Брюссельском Салоне изобретений в 1990-м и золотой медали за разработанную им модель электрической инвалидной коляски, а также множества наград на других зарубежных выставках и патентов, коммерческий интерес в России к его мотор-колесу никто не проявил. В результате безуспешных попыток продвинуть свое детище на Родине, в 1992-м автор запатентовал это изобретение в США, и продолжал поиск инвесторов за рубежом. В результате в середине 90-х была налажена сборка электровелосипедов с МК Шкондина на Кипре. Но настоящие признание и успех пришли только в 2003 году – изобретением заинтересовалась компания «FlintstoneTechnologies» (Великобритания), принявшая решение финансировать выпуск электротранспорта с этим мотор-колесом. Чтобы развивать проект, была создана компания «UltraMotors», где В.Шкондин стал техническим директором. В этот же год инвестором выступила и отечественная компания «Русские технологии», вложив в проект внушительную по тем временам сумму. Еще год спустя компания «CromptonGreaves» (Индия) стала выпускать мотор-колеса отдельно и устанавливать их на велосипеды, трициклы, скутеры, электропогрузчики и коляски для инвалидов.
Несмотря на то что изобретатель представляет свое изобретение как мотор-колесо, увеличивающее возможности велосипеда, коллекторный электродвигатель можно модифицировать и использовать и в других видах электротехники.
Устройство МК Шкондина
Устройство этого мотор-колеса довольно простое, как все гениальное. Он имеет всего несколько основных деталей. Главные составляющие – внешний ротор и внутренний статор, оснащенный круговым магнитоприводом. Статор имеет 11 пар магнитов (состав – неодим-железо-бор), которые расположены друг от друга на одинаковом расстоянии, таким образом создавая 22 полюса. Ротор отделяет от статора воздушное пространство, на нем установлены 6 электромагнитов в форме подковы. Они располагаются по парам, и относительно друг друга сдвинуты на 120 градусов.
На корпусе статора располагается распределительный коллектор, на котором по окружности находятся токопроводящие пластины. Еще один элемент мотор-колеса – токосъемники, имеющие возможность взаимодействия с пластинами коллектора. В основе действия электродвигателя Шкондина положен принцип действия сил электромагнитного отталкивания и притяжения, которые наблюдаются в 
процессе взаимодействия магнитов статора и электромагнитов ротора. При прохождении электромагнита между осями магнита из неодима электромагнит отталкивается от одного магнита и притягивается к другому, следующему в направлении движения. Такое электромагнитное воздействие и заставляет обод вращаться. При достижении электромагнитом оси магнита, происходит обесточивание, поскольку здесь располагается токосъемник. Такие «паузы» обеспечивают экономию энергии аккумулятора, поскольку питание двигатель получает не постоянно, а лишь при необходимости.
На внешней части корпуса электромотора располагаются отверстия для спиц и соединения с ободом колеса велосипеда.
Достоинства
КПД электроколеса - до 94%! Шкондин предусмотрел, что ротор может находиться как с внешней части статора, так и с внутренней. Форма конструкции двигателя может быть не только колесообразной, но и цилиндровой, благодаря чему этот электродвигатель может использоваться и для наземного транспорта, и для воздушного, и даже для космического.
Среди достоинств МК Шкондина – не только легкий вес и доступная цена. Колесо простое в эксплуатации, и имеет производительность гораздо выше, чем стандартный электродвигатель. Например, на электродвигателе 300 W на ровной дороге можно разогнаться до 30 км/ч без участия педалей. Небольшое число деталей обеспечивает устройству как высокую надежность, так и себестоимость в 2 раза меньшую, чем других электродвигателей. Электро колесо Шкондина не нуждается во внешнем управляющем устройстве, он защищен от влаги и пыли, и в процессе работы практически не нагревается. Функция рекуперации возвращает аккумулятору до 180 Wэнергии.
Применение данного мотор-колеса имеет серьезные коммерческие преимущества, позволяет значительно снизить зависимость современного транспорта от сырья и обеспечить его экологичность. Это устройство невероятно жизнеспособно и перспективно, и хочется верить, что за ним – будущее, причем не только наземного транспорта. Кстати, электромобили, которые использовались во время Олимпиады в Сочи, в своей основе имели именно мотор-колеса Шкондина.
Мотор — колесо Шкондина — это модификация электрического двигателя оснований на принципе работы линейного ускорителя. На ось ведущего колеса закрепляются дисковые пластины. Ось, в свою очередь, закрепляется с колесом ротора, на котором по периметру располагаются постоянные магниты. При вращении в статоре с закрепленными соленоидами на них воздействует короткие импульсы тока, и создается переменное магнитное поле. Движением управляет релейный триггер, создающий импульсы тока необходимой силы и последовательности. Это электромеханическое устройство, скромно названное в патенте на него «триггер Шкондина», как объясняет изобретатель, «перехватывает неиспользованные части импульсов и отгоняет их назад в аккумулятор». Благодаря этому гораздо меньшая часть исходного заряда аккумулятора тратится на нагрев обмоток и прочие посторонние цели, а КПД двигателя существенно возрастает.
Двигатель такого типа придуман 80-х годах Яном Львовичем Колчинским, но ему не удалось внедрить его в производство, Василий Шкондин продолжил идею подобного двигателя и 1991 году ему удалось его запатентовать. В двигателе Шкондина есть ряд недостатков, такие как например плохой тепловой режим, неудобство регулировки, но конструкторы ищут пути устранения этих недостатков.
Основное преимущество электродвигателя Шкондина перед простыми электродвигателями в том, транспортное средство на таком двигателе может преодолеть намного большее расстояние, чем на обычном электродвигателе при одинаковой емкости аккумулятора. Также двигатель Шкондина достаточно прост, он состоит всего из 5-и узлов, по этой причине он намного дешевле простых эл. двигателей.
На видео показано интервью Василия Шкондина телекомпании НТВ, в нем он объясняет принцип работы двигателя и его преимущество…
На следующем видео Василий Шкондин демонстрирует два электровелосипеда, первый образец разгоняется до 70 км/ч, а второй может проехать на одном заряде аккумулятора 100км!!!
- Похожие статьи
Войти с помощью:
Случайные статьи
- 05.10.2014
Основа устройства - два интегральных коммутатора серии К190 на полевых транзисторах с изолированным затвором. Один из них (DA3) коммутирует сигналы в левом канале, другой (DA4) - в правом. Управляющие сигналы, открывающие каналы транзисторов коммутаторов, формирует устройство, выполненное на транзисторной сборке DA1, тринисторах VS1-VS4 и конденсаторах СЗ-Сб. При касании пальцем руки, …
- 08.11.2014
Микросхема TA8208H разработана для приминения в качестве автомобильных УМЗЧ. В микросхеме TA8208H присутствует функция MUTE (вывод 6 микросхемы). При включении микросхемы по мостовой схеме необходимо добавить конденсатор 1000пФ между выводами 2 и 4. Номинальное напряжение питания микросхемы 13,2В, ниже приведена таблица напряжений на выводах микросхемы при номинальном напряжении питания. вывод …
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
На самой границе Московской области, за Окой, в 80 километрах от МКАД, есть очаровательный «наукогородок» Пущино. Серьёзно-напыщенное – «наукоград» – ему как-то не к лицу, всего чуть больше 20 тыс. жителей. На них, правда, приходится целых 9 научно-исследовательских институтов и радиофизическая обсерватория РАН. И один изобретатель – Василий Шкондин. Там, где прячется гениальность Ждём Василия Васильевича на автостоянке Института белка – там он арендует помещения для мастерской-лаборатории. «Мороз и солнце – день чудесный». Появляется свежая иномарка-минивэн, за рулём сам Шкондин. Приглашает следовать за ним. Едем по извилистым дорожкам института и наконец паркуемся на крошечной площадке перед задней частью какого-то крупного одноэтажного здания, напоминающего цех средних размеров. Знакомимся – на первый взгляд (да и на второй тоже) изобретатель совсем не тянет на 1941 год рождения. Заранее заготовленный образ «непризнанного гения» тает как парок на ветру. Нас встречает и обнюхивает средних размеров гончий пёс. По глазам видно, что давно не щенок, серьёзный товарищ и он первый сюрприз Шкондина. Изобретатель утверждает, что собаке от роду 22 года. Прочитал на моём лице недоверие и призвал в качестве свидетелей помощников – как оказалось, к мастерской он прибился совсем маленьким щенком в 1992 году, с первого дня аренды. Подумалось – может быть, институт занимается не исследованиями структуры и функций белка, а давно решил вопрос, как побороть старость? И Шкондин подозрительно моложав и энергичен… Внутри небольшого, не более 100 кв. м, помещения, разбитого на три пространства, атмосфера типичной мотовеломастерской. Куда ни кинь взгляд – рамы, колёса, скутера и солидный трёхколёсный байк. Тесно… Много места занимает огромный допотопный фрезерный станок. И только приглядевшись, замечаешь, что колёса необычные – внутри ободов установлены диски, внешне что-то вроде коробок от киноплёнки. На рабочих столах преобладают тестеры, магниты и ещё какие-то совершенно незнакомые детали. Техника на грани фантастики Увесистый трёхместный и трёхколёсный байк-рикша, с огромными мягкими креслами, тяжёлой рамой, широченными колёсами и начисто лишённый каких-либо обтекателей, призванных экономить топливо и энергию (аэродинамика обувной коробки, а то и хуже), на 14 литрах топлива способен преодолеть без дозаправки 1400 км – заслуга мотор-колёс Шкондина. Расход – 1 литр на 100 километров. Большой и мощный мотор выброшен, установлен маленький и слабосильный бензиновый, который призван компенсировать механические потери и подзаряжать аккумуляторы. Динамика – зверская. Осталось создать конструкцию с благородными формами, изначально спроектированную под мотор-колёса Шкондина, и революция в автопроме будет неизбежной. Удалось испытать в деле далеко не самую новую и максимально «простую» разработку Василия Васильевича – велосипед с мотором в заднем колесе и несколькими аккумуляторами. Шкондин с сомнением посмотрел на меня, на снег со льдом, переключил двигатель на малый ход (до 40 км/ч), проинструктировал: – Тормоза обычные, педали не крутите. Вот ручка газа, как на мотоцикле. Я взгромоздился на седло (минус 22оС, толстенный свитер и дублёнка – не самая удобная одежда для «ходовых испытаний» велотехники) и крутанул ручку газа на себя. С трудом парировал желание велика встать на заднее колесо и опрокинуть седока. Из-за спины слышу вопль Шкондина: «Осторожно!!!» Отчаянно торможу – до кирпичной стены осталось меньше метра… Только тогда понял, осознал, какая мощь таится в этих шкондинских мотор-колёсах. Освоился, сделал несколько кругов, помечтал – эх, мне бы такое чудо – летом по Москве рассекать. Василий Васильевич именно на нём частенько летает к себе на дачу в Тульскую область. Это не очень далеко, 30 с небольшим километров. Преимущество его мотор-колёс перед всеми остальными не только малый вес, в разы большие дистанции пробегов на небольших и совершенно обыкновенных кислотных аккумуляторах (показывал и суперсовременные батареи, их установит на новые модели), но и колоссальная тяга, момент силы, выраженный в ньютон-метрах (Н·м). В горку, как на импортных электровелосипедах, педали крутить не надо. Мотор-колёса для велотехники и скутеров при максимальной электрической мощности, сопоставимой с компактной кофемолкой, имеют момент до 65 Н·м – подтверждено испытаниями в МЭИ. Для сведения: у бензинового двигателя внутреннего сгорания малолитражного авто (те же «Жигули») этот показатель равен 70 Н·м. И КПД – 30%.
В хозяйстве изобретателя Василия Шкондина в подмосковном наукограде Пущино всё по-прежнему. Сам – воплощение энергии. Только не встречает пёс-долгожитель – скончался на 23-м году жизни. Его заменил здоровенный «двортерьер» Фока, который взял под опеку мастерскую изобретателя и своим басом постоянно вмешивался в разговор. Куда китайцам против русского Левши… Кажется, стало ещё теснее на легендарных 100 кв. метрах, арендованных у института. Колёса, велосипеды, скутеры… С потолка лопухами свисает и периодически падает штукатурка. Рядом, за стеной, уже готово помещение в 370 кв. метров, светлое, куда более удобное. Но переезд сродни пожару, а на столах у инженеров-технологов – дикое нагромождение приборов, диодов, магнитов и множество мелких деталей. Страшно тронуть – концов не найдёшь. У входа в мастерскую-лабораторию стоит слегка распотрошённый мотоскутер. Василий Васильевич поясняет: – Этот электромотоцикл привезли из Шанхая, там это писк моды. Максимальная скорость не мотоциклетная – 45 км/ч, дальность пробега на одной зарядке – 45–50 км. Мы сейчас ставим своё мотор-колесо, оно на 10 кг легче, источник тока остаётся прежний – нет смысла переделывать, аппарат собран и изготовлен отлично. В итоге получаем скорость свыше 80 км/ч, дальность увеличилась до 130 км. Спидометр пришлось ставить свой – прежний, родной, оцифрован до 45 км/ч. Мысленно, глядя на электромотоцикл, облизнулся. С мотор-колесом Шкондина это уже не игрушка, а нормальное транспортное средство, да ещё и выстреливающее со светофора до максимальной скорости за считаные секунды. Очень удобен, низкий центр тяжести обеспечен за счёт грамотного размещения аккумуляторов. Шкондин смеётся: «Можно медведя сажать, и в цирк, на арену». Модернизированный электромотоцикл хотят отвезти обратно в Китай и продемонстрировать его новые возможности директору предприятия-изготовителя. Я заволновался: – Скопируют, китайцы же мастера по этой части! – Нет, без нас у них ничего не выйдет, – успокаивает Шкондин. Печально другое, и Василий Васильевич озвучивает проблему: – Если начнём с ними соревноваться, то никогда в массовом производстве Китай не обойдём.
У нас выточенный на станке простейший алюминиевый корпус велосипедного мотор-колеса по цене равен целому китайскому электровелику – в полном оснащении, с аккумуляторами и мотором. Неказистый электровелик уделал породистых немцев Электромотоцикл вывезли, чтобы не мешался выкатить на свет божий трицикл (трёхколёсный аппарат) и дать возможность журналисту на нём «прохватить» по длинным институтским дорожкам. Трицикл сделали из обыкновенного квадроцикла, вместо двух задних колёс приладили одно мотор-колесо, выкинули мотоциклетный двигатель и трансмиссию (она не нужна!), установили аккумуляторы. Сначала его оседлал Василий Шкондин – я фотографирую. Стоящий рядом седовласый мастер Володя тихо, себе под нос, бубнит: «Ну его к чёрту, убиться можно…» Аппарат переходит мне. Минус одно колесо сзади устойчивости не прибавило, приходится оттормаживаться перед поворотами, зато на прямиках – восторг! Моментальный, гоночный набор скорости – только держись. Конструктор объясняет, что сделали трицикл для демонстрации возможностей колёс большого диаметра. Вообще вся колёсная техника Шкондина заставляет концентрировать внимание – огромный момент «хиленьких», по меркам двигателей внутреннего сгорания, моторчиков требует нежного и аккуратного обращения с ручкой или педалью газа. Двигатель мощностью всего 300 ватт выдал на стенде 70 ньютонов на метр – тяга, сопоставимая с мотором небольшого легкового автомобиля. Инвалидная история В 80-х Шкондин, имея в активе диплом факультета журналистики МГУ, работал по специальности – директором издательства. И подрабатывал организацией концертов своего друга, певца и композитора Владимира Мигули (что приносило больше). А всё заработанное тратил на мечту – создавал самый эффективный мотор в мире. Фанатик-радиолюбитель с детства мастерил приборы, служил в армии на радиолокационных станциях ПВО. Признаётся, что именно конструктивные особенности РЛС натолкнули его на идею создать «электродвижитель». Уверяет, в гараже и на кухне родились сотни моделей, прежде чем в «железе» воплотил самую первую разработку, готовую для серийного производства – самоходную инвалидную коляску. Но время для внедрения было неудачное – 1990 год. Перестройка, митинги, развал промышленности. Эта коляска и сегодня на ходу, объехала с изобретателем весь мир, собрала целую гору медалей и дипломов самых престижных выставок. В начале 90-х показывали её и в правительстве РФ. «Смотрите, покрышки протёрты до корда, купить новые невозможно, такой типоразмер сейчас не производится», – поясняет Шкондин. Я с уважением трогаю «лысую» резину и спрашиваю: – Неужели самоходная инвалидная коляска сегодня уже никому не нужна? – Ещё как нужна! Наконец заключили договор, будут делать. Именно это инвалидное кресло (точнее, его оригинальные электроколёса) стало первым в череде украденных у Шкондина изобретений. Тогда это сделало НПО «Композит» из Королёва. Шкондин пришёл в Госкомизобретений – «Что делать?». Посоветовали срочно уступить лицензию американцам. Уступил и заработал 600 тыс. долларов. Для 1991 года сумма фантастическая. Американцы отказались выплачивать деньги и предложили недвижимость – купили изобретателю дом на Кипре, квартиру в Москве и дачу недалеко от Ясной Поляны. Они знали ситуацию в стране, знали, что наличность могут «умыкнуть». Заокеанская компания и сейчас себя неплохо чувствует. Вовсю пользуя стартовый патент В. Шкондина, вложили 90 млн. долл. и произвели 15 тыс. электробайков-велосипедов для армии США и 10 тыс. – для полиции. Когда по телевидению показывают несущихся по пустыне на электровеликах американских солдат в полной военной экипировке, знайте, что без русских мозгов такая картина была бы невозможна. Василий Васильевич знаком с этой техникой: – Они здорово развили первое поколение моих мотор-колёс, особенно их применение. Но у меня есть уже куда более совершенные и мощные разработки. Сейчас для наших силовых структур подготовили образцы электробайков, только МВД потребуется около 10 тысяч штук. Мотор-колёса для них готовят к серийному производству на нескольких заводах. Золотая клетка NASA Спрашиваю у Шкондина: «Частота оборотов двигателей ограничена?» – Теоретически – да. Но на практике хватает того, что есть. Например, мы сейчас делаем автомобильное колесо. Там требуется, допустим, 1600 оборотов в минуту, скорость машины в этом случае будет около 190 км/ ч – ерунда. Группа «Макларен» обращалась – им требуется 400–460 км/ч. Нет проблем, это где-то 2500 оборотов мотор-колеса. Чешские бизнесмены мечтают получить в свои руки технологии Василия Шкондина. Уговаривают: «Стоит к нам приехать, вы уже нигде больше не захотите работать. Будут лаборатория и всё, что пожелаете. О цене договоримся!» Братья-славяне почувствовали возможность утереть нос всему миру. У чехов промышленность за постсоветские годы изрядно просела, владельцами предприятий в основном стали немецкие концерны. Пару месяцев назад привёз в Германию свой новый внешне неказистый электровелик, на убогой китайской раме – главное-то мотор-колесо. Немцы посмотрели, посмеялись, предложили соревнование со своими самыми «крутыми» моделями от фирмы «Ауди». После первого же «заезда» российского чуда немцы отказались от соревнования-сравнения и тут же предложили Шкондину договор на 6 млн. долларов. При мне Шкондину звонили с уговорами из США: «Приезжайте, будем делать мотор-колёса для марсохода, деньги колоссальные». Отказывается: «Понимаю – престижно, интересно. Но мне 72 года, и я не хочу замыкаться на чём-то одном, идеи так и бурлят». Объясняет уже мне: – Не хочу попасть в «золотую клетку». Тут я свободный человек. В НАСА не позволят заниматься ничем другим. Что я там не видел? Не нравится мне в Америке. Зная мою страсть к рыбалке, предлагают яхту и выход в море на тунца, говорят: «Тогда ты, Василий, поменяешь позицию». Не поменяю. Нужно делать своё, отечественное. В России всё для этого есть. В оборонке – сверхсильные магниты, не чета китайским, с которыми я работаю. Вот простор для развития. Перспективное направление – авиадвигатель Турбовинтовой авиационный двигатель делают обязательно с понижающим обороты редуктором – скорость вращения турбины – около 10 тыс. оборотов в минуту. Воздушный винт, или винтовентилятор, эффективен в диапазоне оборотов от 1 до 2 тыс. в минуту. У несущего винта вертолёта число оборотов ещё меньше, максимум до 700. Двигатель Шкондина как раз попадает в эту нишу, выдавая огромный крутящий момент практически с места без всяких редукторов. Он может стать идеальной силовой установкой для множества летательных аппаратов. Вертолётчики об этом уже «пронюхали» и навестили изобретателя. Выигрыш – топливная экономичность, даже если для подзарядки аккумуляторов и электропитания двигателя Шкондина придётся использовать силовую установку традиционного типа. Да, традиционного, но раз в десять меньшей мощности, чем сегодня требуется, чтобы поднять в небо аппарат тяжелее воздуха. Нам бы не «проспать» перспективное направление. Под крышей авиастроительного концерна Airbus («Эрбас») компания AeroCompositeSaintongeуже дорабатывает и испытывает электрический самолёт E-Fan. Это двухместный летательный аппарат из композитных материалов, свыше полутонны весом, оборудован парой электродвигателей суммарной мощностью 60 кВт и двумя литий-полимерными аккумуляторными батареями. Время полёта на одной зарядке – 1 час. Разрабатывается 4-местная версия с гибридной двигательной установкой, которая сможет держаться в воздухе 3–4 часа. К счастью, европейские авиастроители не знакомы с технологиями В. Шкондина. Он уверен, два мотора его конструкции по 10 кВт каждый легко потянут 4-местный самолёт. Установить вместо ободов и покрышек воздушные винты – и передаваемое усилие будет соответствовать бензиновому мотору мощностью около 300 л. с. Всё посчитано, просто у изобретателя и его команды до этой темы «руки ещё не дошли». Но здесь уже должно «попахивать» госфинансированием или участием достаточно крупного предприятия, знакомого с авиационными технологиями и заинтересованного в создании силовых установок нового типа. Тогда будет шанс утереть нос заносчивой Европе и остальному миру. Но что-то ходоков из Объединённой двигателестроительной корпорации (ОДК) в гостях у Василия Шкондина никто не видел.
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.
