КОЛЕСО-ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ Российский патент 1999 года по МПК B60B19/00 F02B71/04 B60K25/08 

Изобретение относится к транспортным средствам и может использоваться в электромобилях. Известны электрогенераторы, в которых электрический ток генерируется за счет возвратно-поступательного движения магнитных систем и электрических обмоток с помощью поршневого двигателя (1, 2).

Недостатком известных генераторов является необходимость затрачивать топливо, а также иметь привод в виде двигателя внутреннего сгорания.

Прототипом предлагаемому колесу-генератору для электромобиля может служить, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому эффекту, колесо, содержащее ступицу, диск, закрепленный на нем обод с шиной, расположенные между ободом и шиной амортизаторы с цилиндром, штоком и пружиной (3).

Недостатком известного колеса является невозможность вырабатывать электрическую энергию при его движении.

Целью предлагаемого изобретения является получение электрической энергии при качении колеса и использование этой энергии в электромобиле.

Для достижения поставленной цели в известном колесе, содержащем ступицу, диск, закрепленный на нем обод с шиной, в пространстве между ободом и шиной равномерно размещены электрогенераторы, каждый из которых выполнен, по крайней мере, с одной неподвижной по отношению к ободу частью, взаимодействующий с поверхностью обода, и одной подвижной частью, взаимодействующей с внутренней поверхностью шины и воспринимающей ее упругую деформацию.

Кроме того, в колесе-генераторе неподвижная часть каждого электрогенератора закреплена на ободе и содержит, по крайней мере, одну электрическую обмотку, выводы которой подключены к энергопотребителям электромобиля, а неподвижная часть каждого электрогенератора имеет, по крайней мере, одну магнитную систему с постоянными магнитами и при этом подвижные и неподвижные части сочленены с возможностью их взаимодействия через магнитное и электромагнитные поля.

Кроме того, магнитная часть снабжена толкателем с овальным наконечником, упруго взаимодействующим с поверхностью шины и направляющей движения, закрепленной на ободе колеса, с пружиной, прижимающий овальный наконечник толкателя к поверхности шины.

Кроме того, электрогенераторы снабжены ограничителями хода движения шины, закрепленные на ободе колеса и имеющие заоваленные торцы.

Кроме того, обмотки каждого электрогенератора подключены через контакты, связанные с магнитной системой и автоматически размыкающиеся после окончания генерирования тока в электрогенераторе, к общим сборным проводникам, электрически изолированными, закрепленными на ободе и соединенными через электрические коллекторы передачи электроэнергии с энергопотребителями электромобиля.

Кроме того, к обмотке каждого электрогенератора подключены электрические конденсаторы.

Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом показывает, что оно отличается тем, что в пространстве между ободом и шиной равномерно размещены электрогенераторы, каждый из которых выполнен, по крайней мере, с одной неподвижной по отношению к ободу частью, взаимодействующей с поверхностью обода, и одной подвижной частью, взаимодействующей с внутренней поверхностью шины и воспринимающей ее упругую деформацию.

Отличием также является то, что в колесе-генераторе неподвижная часть каждого электрогенератора закреплена на ободе и содержит, по крайней мере, одну электрическую обмотку, выводы которой подключены к электропотребителям электромобиля, а подвижная часть каждого электрогенератора имеет, по крайней мере, одну магнитную систему с постоянными магнитами и при этом подвижная и неподвижная части сочленены с возможностью их взаимодействия через магнитное и электромагнитное поля.

Кроме того, отличием является то, что подвижная часть снабжена толкателем с овальным наконечником, упруго взаимодействующим с поверхностью, и направляющей движение, закрепленной на ободе колеса, с пружиной, прижимающий овальный наконечник толкателя и поверхности шины.

Отличием является также то, что электрогенераторы снабжены ограничителями хода движения шины, закрепленные на ободе колеса и имеющие заоваленные торцы.

Отличием также является то, что обмотки каждого электрогенератора подключены через контакты, связанные с магнитной системой и автоматически размыкающиеся после окончания генерирования тока в электрогенераторе, к общим сборным проводникам, электрически изолированными, закрепленными на ободе и соединенными через электрические коллекторы передачи электроэнергии с энергопотребителями электромобиля.

Кроме того, отличием является то, что к обмоткам каждого электрогенератора подключены электрические конденсаторы.

Сопоставительный анализ отличий позволяет сделать вывод о новизне предложенной конструкции колеса-генератора автомобиля.

Сравнение предложенного изобретения с прототипом и другими аналогами подобного назначения показывает, что с помощью предлагаемого колеса-генератора можно, располагая между ободом колеса и шиной электрогенераторы, с электрическими обмотками и взаимодействующими с ними за счет упругой деформации шины магнитных систем, получать дополнительную электрическую энергию без затрат топлива за счет движения электромобиля.

Перечисленные положительные эффекты не могут быть достигнуты известными средствами, что дает основание утверждать о превышении предложенным изобретением существующего уровня науки и техники.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображено колесо-генератор в радиальном разрезе. \\2 На чертеже изображено колесо-генератор электромобиля, содержащее ступицу 1, диск 2, закрепленный на нем обод 3, с шиной 4. Между ободом 3 и шиной 4 размещены электрогенераторы (на чертеже показан только один электрогенератор), включающие неподвижную по отношению к ободу часть с креплением 5 к ободу, электрической обмоткой 6, выводы 7 которой подключены через контакты 8, автоматически размыкающиеся после окончания генерирования тока в электрогенераторе, к общим сборным проводникам 9, электрически изолированными, закрепленными на ободе и соединенными через электрические коллекторы (не показаны) передачи электроэнергии с энергопотребителями электромобиля.

К обмоткам электрогенераторов подключены электрические конденсаторы 10.

Подвижная часть электрогенератора колеса-генератора включает магнитную систему с постоянными магнитами 11 и толкателем 12 с овальным наконечником 13, упруго взаимодействующим с поверхностью шины 4 за счет пружины (не показаны). Контакты 8 тоже связаны с магнитной системой.

Движение подвижной части осуществляется по направляющей движения 14, закрепленной на ободе 3 колеса.

Подвижная (магнитная система с постоянными магнитами 11) и неподвижная (обмотка 6) части электрогенераторов сочленены и взаимодействуют через магнитное и электромагнитное поля.

Для исключения поломки электрогенераторов при превышении нормы деформации шины 4 на ободе 3 закреплены ограничители 15 хода движения шины 4, которые имеют заоваленные торцы 16.

Колесо-генератор электромобиля работает следующим образом.

Автомобиль приходит в движение. Его колеса-генераторы упруго деформируются при соприкосновении с землей. Деформированная часть шины 4 оказывает давление на овальный Наконечник 13 и перемещает толкатель 12 подвижной части того электрогенератора, который находится в зоне деформации шины 4. Магнитная система с постоянными магнитами 11 смещается по направляющей 14 в сторону ступицы колеса и их магнитные силовые линии пересекают витки обмотки 6 неподвижной части электрогенератора и генерируют в них ток. Пружина направляющей 14 при этом сжимается.

Электрический ток из обмоток б через замкнутые при наличии тока контакты 8 и электрические выводы 7 подается на общие сборные проводники 9 и с них поступает на коллекторы и к потребителям электроэнергии электромобиля.

Потребителями могут быть внешние и внутренние короткозамкнутые кольца ротора или обмотки статора тягового электродвигателя.

При выходе шины 4 из соприкосновения с землей ее деформация исчезает и подвижная часть электрогенератора с магнитной системой постоянных магнитов 11 под воздействием пружины и центробежных сил вращения колеса перемещается по направляющей 14 за поверхностью спрямленной шины 4.

При этом в обратном направлении в обмотке 6 вновь генерируется электрический ток.

Электрический конденсатор 10 обеспечивает плавное изменение электрического тока при его генерировании в неподвижной части электрогенератора.

После полного восстановления формы шины 4 подвижная часть электрогенератора останавливается и генерирование тока прекращается. Контакты 8 размыкаются и отключают обмотку 6 от общих сборных проводов 9.

Овальный наконечник 13 при этом прижат пружиной к поверхности шины 6 и электрогенератор вновь подготовлен к восприятию деформации шины 4 и генерированию тока.

Электрогенераторы расположены в пространстве между ободом 3 и шиной 4 равномерно и при качении и деформации шины колеса-генератора непрерывно вырабатывается электрический ток.

Электрогенератор защищен от поломки при деформации шины 6 более нормы ограничителем 14 хода движения шины. Заоваленные торцы ограничителя 14 защищают шину 6 от разрушения.

Работа шины колеса-генератора улучшается за счет взаимодействия электрического тока в обмотке неподвижной части электрогенератора и магнитов подвижной части, а также действия пружины на направляющей, т.к. воспринимает нагрузку на нее, не увеличивая сопротивления по перекатыванию колеса.

Колесо-генератор электромобиля позволяет энергию упругой деформации шины, использовать для вырабатывания электроэнергии, например, для тяговых электродвигателей.

Литература
1. Патент США N 5146123, кл. 6 H 02 K 33/00, 1990 г.

2. Патент РФ N 2097587, кл. 6 F 02 B 71/04, 1995 г.

3. Заявка РФ N 95119262/28, кл. 6 B 60 9/00, 1995 г. (прототип)к

Изобретение относится к транспортным средствам и может использоваться в электромобилях. В колесе, содержащем ступицу, диск, закрепленный на нем обод с шиной, в пространстве между ободом и шиной равномерно размещены электрогенераторы с неподвижной частью на ободе с электрообмоткой, подключенной к сборным проводникам через контакты, замкнутые при наличии тока в обмотке, и подвижную часть с магнитной системой с постоянными магнитами. Магниты взаимодействуют с поверхностью шины с помощью толкателя, воспринимающего ее упругую деформацию. При качении колеса и деформации шины магнитная система через магнитные и электромагнитные поля взаимодействует с обмотками неподвижной части и в них наводится электрический ток, поступающий к энергопотребителям электромобиля, например к обмоткам статора или ротора тягового электродвигателя. В результате появляется дополнительный источник электрической энергии. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Колесо-генератор электромобиля, содержащее ступицу, диск, закрепленный на нем обод с шиной, отличающееся тем, что в пространстве между ободом и шиной равномерно размещены электрогенераторы, каждый из которых выполнен по крайней мере с одной неподвижной по отношению к ободу частью, взаимодействующей с поверхностью обода, и одной подвижной частью, взаимодействующей с внутренней поверхностью шины и воспринимающей ее упругую деформацию. 2. Колесо-генератор по п. 1, отличающееся тем, что неподвижная часть электрогенераторов закреплена на ободе и содержит по крайней мере одну электрическую обмотку, выводы которой подключены к энергопотребителям электромобиля, а подвижная часть электрогенератора имеет по крайней мере одну магнитную систему с постоянными магнитами и при этом неподвижная и подвижная части сочленены с возможностью их взаимодействия через магнитное и электрическое поля. 3. Колесо-генератор по п.1 или 2, отличающееся тем, что подвижная часть снабжена толкателем с овальным наконечником, упруго взаимодействующим с поверхностью шины, и направляющей движения, закрепленной на ободе колеса, с пружиной, прижимающей овальный наконечник толкателя к поверхности шины. 4. Колесо-генератор по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что электрогенераторы снабжены ограничителями хода движения шины, закрепленными на ободе колеса и имеющими заоваленные торцы. 5. Колесо-генератор по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что обмотки электрогенераторов подключены через контакты, связанные с магнитной системой и автоматически размыкающиеся после окончания генерирования тока в электрогенераторе, к общим сборным проводникам, электрически изолированным, закрепленным на ободе и соединенным через электрические коллекторы передачи электроэнергии с энергопотребителями электромобиля. 6. Колесо-генератор по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что к обмоткам электрогенераторов подключены электрические конденсаторы.