ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛЕС ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 1997 года по МПК H02K23/52 B60L1/00 B60Q1/38 B62J6/04 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к генераторам электрической энергии вращающегося колеса транспортного средства в электрическую энергию для ее потребителей, установленных на этих колесах, в частности, источников световой энергии.

Известен генератор постоянного тока, в частности, осветительный генератор для велосипедов [1] Этот генератор содержит неподвижный статор и вращающийся за счет вращения колеса ротор. При обмотке статора протекает электрический тор, который подается на осветительное устройство, установленное на велосипеде.

Недостатком такого генератора и его установки на велосипеде является трудность подачи электрической энергии на вращающееся относительно корпуса колесо с размещенными на нем какими-либо световыми индикаторами (источниками световой энергии).

Наиболее близким к предложенному техническому решению является осветительное устройство для колес транспортных средств [2] Это устройство содержит генератор, закрепленный на одном из элементов колеса транспортного средства, и осветительный узел с источником энергии (лампами), выполняющими информационную или декоративную роль. Осветительный узел также крепится на одном из элементов колеса. Генератор содержит невращающийся ротор с эксцентрично расположенным на концевом участке его вала грузом и статор, закрепленный на одном из элементов колеса соосно с последним и вращающийся вместе с ним. Эксцентрично расположенный груз препятствует вращению ротора при вращении колеса и статора. При движении транспортного средства через выводы обмотки вращающегося с колесом статора электрическая энергия передается на источники света, также вращающийся вместе с колесом. Статор и источники света в этом случае неподвижны друг относительно друга. Однако при вращении колеса транспортного средства информативная роль осветительного узла крайне невелика, поскольку в данном случае невозможно получить устойчивое изображение, например, в виде надписей или каких-либо символов.

Техническим результатом от использования изобретения является получение устойчивого (невращающегося) изображения информативного или декоративного характера на вращающемся колесе транспортного средства при движении последнего за счет возникновения стробоскопического эффекта, а также простота установки и съема устройства с колеса транспортного средства и, кроме того, совмещение функций защитного и декоративного колпака и информационной или декоративной панели. Этот технический результат достигается тем, что в устройстве ближайшего аналога генератор выполнен в виде генератора переменного тока, в качестве источников световой энергии используют светодиоды, размещенные на элементе колеса группами, причем генератор и осветительный узел размещены в одном корпусе и этот корпус выполнен съемным относительно колеса и является декоративным колпаком этого колеса, а светодиоды размещены на лицевой поверхности этого колпака.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство и его крепление к колесу транспортного средства; на фиг. 2 электрическая схема осветительного узла и его подключение к выводам обмотки статора генератора; на фиг. 3 пример размещения осветительного узла на колесе транспортного средства.

К ступице 1 колеса 2 (с м. фиг. 1) транспортного средства (например, автомобиля) самоцентрирующимися болтами 3 крепится корпус декоративного светоколпака 4, в котором установлены генератор 5 переменного тока и осветительный узел 6. Генератор 5 переменного тока содержит статор 7, вращающийся вместе с вращающимся колесом транспортного средства при движении последнего, и ротор 8, расположенный внутри статора соосно с ним. На концевом участке вала 9 ротора 8 закреплен с помощью штифта эксцентрично расположенный груз 10. При вращении колеса и вместе с ним статора генератора эксцентрично расположенный груз 10 препятствует вращению ротора 8 и во время движения транспортного средства он является неподвижным (невращающимся) относительно колеса транспортного средства. Статор генератора переменного тока установлен так, чтобы обеспечить совпадение геометрических осей колеса транспортного средства, светоколпака и ротора генератора. Статор 7 генератора переменного тока содержит обмотку 11 с выводами 12. Ротором 8 генератора переменного тока является цилиндрической n-полюсной постоянный магнит, расположенный на валу 9. Выводы 12 обмотки статора подключены к выводам 13 осветительного узла 6. Ротор установлен внутри корпуса на подшипниках 14 и 15. Осветительный узел 6 (см. фиг. 2, 3) содержит светодиоды 16, образующие необходимые невращающиеся информационные или декоративные символы на лицевой части корпуса декоративного светоколпака со стробо-эффектом 4 при вращении колеса. Это может быть информация о самом транспортном средстве, например, государственный знак автомобиля, номер маршрута троллейбуса, автобуса или трамвая и любая другая информация (в виде декоративного рисунка, например, выполняющая роль габаритных огней и т.д.). Свотодиоды 16 размещены на лицевой части корпуса декоративного светоколпака со стробоэффектом 4, являющегося одновременно защитным колпаком колеса 2 транспортного средства (например, автомобиля), группами 17. Группы 17 параллельно подключены к выводам 12 обмотки сепаратора 7 генератора 5. В каждой группе 17 светодиоды 16 подключены к выводам 12 обмотки статора 7 параллельно. В каждой группе 17 светодиоды образуют две подгруппы, светодиоды 16' и светодиоды 16''. Светодиоды 16' первой подгруппы подключены встречно светодиодам 16'' второй подгруппы. Каждая подгруппа 16 светодиодов подключена через соответствующий диод 18 и резистор светодиодов 16' соединен с анодами этих светодиодов. Катод диода 18 подгруппы светодиодов 16'' также соединен с анодами светодиодов 16''. Количество светодиодов 16' прямого включения одинаково с количеством светодиодов 16'' обратного к светодиодам 16'включения. Можно использовать в качестве светодиодов 16' и 16'' светодиоды ламп АЛ 1307 АМ(БМ) и диод КД 522Б(А). Резистор и диод служат для ограничения напряжения, подаваемого на светодиоды. Определенным образом расположенные светодиоды 16 могут образовывать государственный знак транспортного средства (как это отражено на фиг. 3), который будет виден в темное время суток и будет неподвижен относительно вращающегося колеса 2 во время движения транспортного средства. Светодиоды защищены от грязи, дождя, снега и механических ударов прозрачным экраном 21, расположенным на лицевой стороне корпуса. Группы знаков 20 рекомендуется располагать под углом 45 градусов относительно друг друга. Причем, светодиоды 16' прямого включения должны образовывать группы знаков, расположенных под углом 45 градусов к группам знаков, которые образуют светодиоды 16'' обратного включения.

Декоративный светоколпак со стробоэффектом работает следующим образом.

При движении транспортного средства его колеса 2 вращаются. Вместе с колесом 2 вращается корпус 4 электромеханического устройства (светоколпака) со статором 7 генератора 5 переменного тока. Ротор 8 генератора при вращении колеса 2 и статора 7 не вращается относительно колеса 2 и статора 7. Его удерживает от вращения эксцентрично закрепленный на концевом участке вала 9 ротора 8 груз 10. При вращении статора 7 в его обмотке наводится ЭДС и через выводы 12 обмотки статора, ток переменной частоты подается на выводы 13 осветительного устройства 6, закрепленного в корпусе светоколпака, и на светодиоды 16. В светодиодах 16 электрическая энергия преобразуется в световую энергию. Светодиоды 16 работают только от половины синусоиды переменного тока, подаваемого с генератора переменного тока, причем светодиоды 16' работают от другой половины синусоиды переменного тока за счет того, что они подключены встречно друг к другу. Таким образом, одни светодиоды срабатывают на каждый следующий с интервалом импульс в половину синусоиды (верхней ее части). В результате этого, светодиоды будут излучать прерывистую световую энергию, т.е. каждый светодиод будет излучать световую энергию импульсами, повторение которых определяется частотой вращения колеса.

При движении транспортного средства с определенной скоростью вращение светоколпака на колесе транспортного средства и "мигание" установленных на нем светодиодов с определенной частотой вращения колеса будет наблюдаться стробоскопический эффект, т. е. эффект неподвижности изображения, образованного вращающимися светодиодами.

При включении светодиодов параллельно навстречу друг другу будет наблюдаться двойной стробоскопический эффект оптическое изображение, создаваемое, светодиодами 16'' будет смещаться на 45 градусов относительно светодиодов 16'. Поэтому, для получения несимметричного рисунка или надписи, светодиоды, образующие необходимый рисунок или надпись должны подключаться и работать только от одной половины синусоиды переменного тока, подаваемого с генератора переменного тока.

Встречно-параллельное соединение светодиодов позволяет использовать для передачи необходимой информации, как верхнюю, так и нижнюю части синусоиды переменного тока, т. е. максимально рационально использовать электрическую энергию, вырабатываемую генератором.

В связи с этим при конструировании рисунка или надписи, необходимо учитывать это особенности и варьировать не только расположение групп светодиодов, образующих рисунок или надпись на лицевой поверхности декоративного светоколпака со стробоэффектом, но и вид их подключения (встречно-параллельное, параллельное, последовательное и т.д.), а также различные варианты их комбинирования в электросхемах.

В связи с тем, что при увеличении оборотов колеса напряжение питания светодиодов также увеличивается, электрическая схема управления работы светодиодами сводится к ограничению И_пр и И_обр подаваемого на них напряжения.

Устойчивость стробоскопического эффекта на декоративном колпаке колеса автомобиля связана с прямой зависимостью частоты включения выключения светодиодов от частоты вращения колеса автомобиля для питания ею установленных на колпаке в виде предполагаемого невращающегося светящегося рисунка или надписи, светодиодов, преобразующих электрическую энергию переменного тока и частоты в световую энергию с созданием на вращающемся колесе автомобиля стробоскопического эффекта ( невращающегося светящегося рисунка или надписи на вращающемся колесе автомобиля).

Скорость транспортного средства, при которой знак идентифицируется 20 - 30 км/ч и до 160 км/ч (или максимально возможной, в зависимости от вида транспортного средства). Параметры светодиодов, их количество, способ их подключения и питания, вид и мощность генератора, подобраны именно для обеспечения надежной работы в этом интервале.

Использование: для преобразования кинетической энергии вращающегося колеса транспортного средства в электрическую энергию для ее потребителей, установленных на этих колесах, в частности источников световой энергии, установленных на колесах транспортных средств. Сущность: электромеханическое устройство для колес транспортного средства содержит генератор 5 переменного тока и осветительный узел 6 со светодиодами 16, размещенными в корпусе 4. Корпус 4 закреплен на колесе 4 транспортного средства с возможностью съема. Генератор 5 содержит статор 7, закрепленный в корпусе 4 соосно с колесом и цилиндрический ротор 8, на кольцевом участке вала 9 которого закреплен эксцентрично расположенный груз 10, предотвращающий от вращения ротор 8. Светодиоды 16, параллельно соединенные между собой, подключены к выводам 12 обмотки статора через диод 17, анод которого подключен к катодам светодиодов 167. Корпус 4 является защитным колпаком колеса 2, светодиоды размещены на лицевой поверхности корпуса 4 и защищены прозрачным экраном 19. В результате получается устойчивое невращающееся изображение информационного или декоративного характера на колесе при его движении, обеспечивается простота установки и съема совмещение функции защитного колпака и информационной или декоративной панели. 3 ил.

Электромеханическое устройство для колеса транспортного средства, содержащее генератор, расположенный на элементе вращающегося колеса с закрепленным на элементе колеса соосно с колесом статором и цилиндрическим ротором, на концевом участке вала которого закреплен эксцентрично расположенный груз, препятствующий вращению ротора, осветительный узел, размещенный на элементе колеса, с источником световой энергии, образующими информационные или декоративные символы и электрически соединенные с выводами обмотки статора генератора, отличающееся тем, что генератор выполнен в виде генератора переменного тока, а источники световой энергии в виде светодиодов, размещенных на элементе колеса транспортного средства группами, параллельно подключенными к выводам обмотки статора генератора, причем в каждой группе светодиоды подключены к выводам генератора параллельно и разделены на две подгруппы, светодиоды одной подгруппы подключены встречно светодиодам другой подгруппы, а каждая подгруппа через соответствующий диод и резистор подключена к обмотке статора генератора, при этом катод диода каждой подгруппы соединен с анодами светодиодов, а количество всех светодиодов одной подгруппы одинаково с количеством всех светодиодов другой подгруппы, генератор и осветительный узел размещены в одном корпусе, выполненном съемным относительно колеса и являющимся защитным колпаком колеса, а светодиоды размещены на лицевой части колпака.