МОТОР-КОЛЕСО-ГЕНЕРАТОР Российский патент 1995 года по МПК B60K7/00 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам для перемещения объектов с использованием энергии текучей среды.

Известен мотор-колесо, (от 25.09.78 г. бл. N 35) содержащий расположенный внутри ступицы колеса электродвигатель, статор которого соединен с рамой транспортного средства, а вал ротора через размещенную в корпусе планетарную передачу, солнечная шестерня которой установлена на указанном валу, соединен со ступицей колеса, и тормозное устройство, связанное с валом ротора. Вал ротора снабжен удлинителем, выступающим за солнечную шестерню планетарной передачи, а тормозное устройство установлено на указанном удлинителе.

Недостатком известного устройства является то, что установлено множество механических устройств, снижающих КПД мотор-колеса.

Более близким по технической сущности является мотор-колесо, содержащий движитель и соединенный с ним кинематически объемный двигатель. Двигатель содержит гибкую оболочку, разделенную перегородкой на две рабочие камеры, шток, прикрепленный с двух концов к торцам оболочки, и корпус, выполненный с продольным сечением кольцевой формы, при этом корпус двигателя и шток застопорены на основании в направлении, противоположном вращению колеса, посредством обгонных муфт. Существенным недостатком является то, что энергия колеса используется только для данного колеса, а передача на другие устройства влечет за собой потери энергии, а следовательно, снижение КПД. Ограничена возможность использования устройства.

Целью изобретения является повышение КПД и расширение функциональных возможностей за счет получения энергии текучей среды, электропроводящей жидкости, движущейся под давлением веса объекта движущегося колеса и преобразования ее с помощью МГД-генератора в электрическую энергию.

Это достигается тем, что мотор-колесо-генератор содержит колесо и соединенный с ним кинематически объемный двигатель, содержащий эластичную оболочку, разделенную перегородкой на рабочие камеры, которые разнесены по кругу эластичной оболочки симметрично относительно оси вращения колеса и попарно соединены между собой полыми спицами, причем последние выполнены в виде каналов МГД-генератора, а спицы и сообщенные с ними полости заполнены электропроводящей жидкостью или газом, при этом рабочие камеры выполнены герметичными, а эластичная оболочка установлена с возможностью смешения относительно колеса. Эластичная оболочка установлена с возможностью смешения, например, посредством шарниров. В ступице колеса может быть установлен электродвигатель обратной конструкции, при этом ступица выполнена экранированной. Спицы могут быть выполнены в виде полукольца и экранированы.

Сравнение изобретения с прототипом показывает, что оно соответствует критерию "Новизна". Сопоставляемый анализ с другими техническими решениями в данной и смежных областях науки и техники не позволил выявить признаки, отличающие предлагаемое решение, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "Существенные отличия".

На фиг. 1 изображен конструктивный вариант предлагаемого мотор-колеса-генератора; на фиг. 2 - сечение мотора вдоль его оси вращения; на фиг. 3 - полая спица, выполненная в виде канала МГД-генератора, общий вид; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 2 перпендикулярно оси вращения, вдоль оси его симметрии, с разделенной рабочей камерой на две секции; на фиг. 5 - сечение рабочей камеры, разделенной на шесть рабочих секций; на фиг. 6 - сечение рабочей камеры на двенадцать секций; на фиг. 7 - сечение цельного мотор-колеса с полушаровой формой спицы МГД-генератора.

Мотор-колесо-генератор содержит двигатель 1 с наружной подвижной частью 2 и внутренней частью 3, которые соединены специальным шарнирным устройством 4. На внутренней части 3 колеса установлена эластичная оболочка 5 из прочного эластичного материала, которая разделена на рабочие камеры 10, образованные эластичными перегородками 6 и 7. На наружной части 2 колеса установлена шина 8 с эластичной камерой 9, заполненной воздухом или газом.

Спицы 11 выполнены в виде каналов 14 МГД-генератора и связаны с осью 12 вращения колеса. Боковые крышки 13 обеспечивают доступ к внутренним частям колеса, а также их монтаж и демонтаж. Двигатель-колесо монтируется на ось 12 на подшипниках и колесо вращается относительно вала.

Внутренние герметичные камеры 10 и полые спицы 11, попарно их соединяющие, заполнены электропроводящей жидкостью 15 с удельным весом, отличным от удельного веса воздуха (газа) и симметрично расположенные относительно оси 12 вращения колеса. Токосъемные элементы МГД-генератора выполнены в виде электродов 16 (фиг. 3), установленных на противоположных стенках 17 каналов 14. На остальных стенках 18 каналов 14 установлены постоянные магниты 19 МГД-генератора, магнитное поле которых перпендикулярно спицам 11 и прямой, соединяющей соседние электроды 16 противоположных стенок 17. Стенки 17 и 18 спиц 11 выполнены перфорированными и снабжены укрепленными в местах 20 перфорации изоляционными прокладками 21, которыми электроизолирована внутренняя поверхность каналов 14, а электроды 16 и постоянные магниты 19 установлены в прокладках 21. Электроды 16 посредством проводников 22 соединены с распределителем энергии 25.

Внутри двигателя-колеса-генератора установлен обращенный двигатель 24, который находится внутри ступицы колеса и экранирован от МГД-генератора. В зависимости от скорости движения и диаметра колеса эластичная оболочка может быть разделена на две герметичные рабочие камеры и при движении колеса вырабатываетcя однофазное напряжение (см. фиг. 4). С четырьмя рабочими камерами колесо (см. фиг. 1) вырабатывает двухфазное напряжение. Колесо может иметь внутреннюю эластичную оболочку, разделенную на шесть рабочих камер, при движении колеса вырабатывается трехфазное напряжение (см. фиг. 5).

Колесо может состоять из двенадцати секций (см. фиг. 6), которые соединяют в обмотки одного-двух-трехфазного переменного напряжения или подают на выпрямительное устройство. Сечение мотор-колеса (см. фиг. 7) конструктивно отличается от мотор-колеса фиг. 1.

Рабочие камеры 9 и 10 выполнены по секциям, что при давлении воздуха на эластичную перегородку 7 дает возможность более интенсивной перекачке электропроводящей жидкости во внутренних камерах 10. Полые спицы 11, соединяющие камеры 10, выполнены в виде полуколец, что обеспечивает место для монтажа приводного электродвигателя и размещения элементов над спицами.

Мотор-колесо-генератор работает следующим образом.

Движущийся объект давит своим весом на ось мотор-колеса.

Наружная подвижная часть 2, соединенная с внутренней частью колеса 3 шарнирным устройством 4, перемещается к центру колеса.

Мотор-колесо-генератор вырабатывает электроэнергию только в том случае, когда колесо находится во вращательном движении по поверхности Земли и на колесо (ось его) давит вес движущегося транспортного средства. Давление передается через шину камеры 9 с воздухом на эластичную перегородку 7 камеры 10, разделенной эластичной перегородкой 6 на секции-полости. Через эластичную перегородку 7 давление удельного веса передается на электропроводящую жидкость 15 рабочей камеры, что приводит к выдавливанию электропроводящей жидкости из герметичной внутренней камеры 10 через полые спицы 11 в аналогичную камеру 10, расположенную относительно оси колеса 12 и находящуюся в верхней части колеса.

Перераспределение электропроводящей жидкости 15, имеющей удельный вес, отличный от удельного веса воздуха, между противоположными камерами 10, приводит к возникновению на колесе момента весового дебаланса, под действием которого колесо приводится во вращательное движение по поверхности Земли.

По мере вращения колеса в зону высокого давления под действием веса движущегося объекта попадают соседние секции камеры 10, а противоположные секции камеры перемещаются в зону низкого давления, находящуюся в верхней части колеса, в результате перераспределения жидкости 15 между камерами 10 этой и последующих пар секций момент весового дебаланса на колесе возобновляется. После того, как противоположные секции-камеры поменяются местами, жидкость в полой спице 11, соединяющей камеры 10 этих секций, движется в противоположном направлении относительно стенок 17 и 18 спицы 11. Возвратное перемещение электропроводящей жидкости 15 по спицам 11 через сосредоточенное магнитное поле постоянных магнитов 19 вызывает возникновение переменного электрического напряжения на электродах 16, которое передается проводниками 22 на распределительное устройство 23.

Использование: в устройствах для перемещения объектов с использованием энергии текучей среды. Сущность изобретения: мотор-колесо-генератор содержит колесо 1 и шарнирно соединенный с ним объемный двигатель, включающий эластичную оболочку 5, соединенную с колесом подвижно, например, посредством шарнира и разделенную на герметичные рабочие камеры 1, размещенные по ободу оболочки попарно симметрично относительно оси вращения колеса и соединенные между собой полыми спицами 11, образующими каналы магнитогидродинамического генератора, при этом спицы и рабочие камеры заполнены электропроводящей жидкостью или газом. Кроме того, он снабжен обратимым электродвигателем, размещенным в ступице колеса, которая выполнена экранированной, а спицы имеют форму полуколец и выполнены экранированными. 3 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. МОТОР-КОЛЕСО-ГЕНЕРАТОР, содержащий колесо и соединенный с ним кинематически объемный двигатель, включающий в себя эластичную оболочку с рабочими камерами, отличающийся тем, что рабочие камеры выполнены герметичными, разнесены по ободу эластичной оболочки, расположены попарно симметрично относительно оси вращения колеса и соединены между собой полыми спицами, образующими каналы магнитогидродинамического генератора, при этом спицы и рабочие камеры заполнены электропроводящей жидкостью или газом, а эластичная оболочка соединена с колесом подвижно. 2. Мотор-колесо-генератор по п.1, отличающийся тем, что эластичная оболочка соединена с колесом шарнирно. 3. Мотор-колесо-генератор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен обратимым электродвигателем, размещенным в ступице колеса, при этом последняя выполнена экранированной от полей магнитогидродинамического генератора. 4. Мотор-колесо-генератор по п.1, отличающийся тем, что спицы имеют форму полуколец и выполнены экранированными.