Интернет журныл о промышленности в Украине

Мотор-колесо Шкондина

Побачити металевий диск всередині осі велосипедного колеса сьогодні можна досить часто Побачити металевий диск всередині осі велосипедного колеса сьогодні можна досить часто. Не складно здогадатися, що це не що інше, як велосипедний електродвигун - мотор-колесо - винахід вченого Василя Васильовича Шкондина. Кілька десятків років тому здавалася зовсім неймовірною можливість переобладнання звичайного велосипеда в електричний за допомогою невеликого набору електрокомпонентов, і тому варто віддати належне російському вченому, який більше 20 років займався активним впровадженням в транспортну промисловість свого головного винаходу - імпульсно-інерційного електричного мотор-колеса.

КУПИТИ мотор-колесо Шкондина в нашому ІНТЕРНЕТ-МАГАЗИНІ: http://www.electra.com.ua/motor-koleso.html

Історія трудових досягнень людини, який неодноразово отримував нагороди за винаходи, що стосуються електротранспорту технологій, заслуговує на особливу увагу наших читачів. Досить вдалі спроби поєднання двигуна з колесом воєдино, так щоб відпала необхідність в трансмісії, робилися ще в XІX столітті. 14 квітня 1900 на паризькій виставці World Expo був помічений електромобіль Lohner-Porsche з електричними мотор-колесами. Дану рухову установку в автомобілі реалізував ні хто інший, як молодий інженер Фердинанд Порше - всесвітньо відомий виробник автомобілів в XІX столітті. Конструкція мотор-коліс Порше настільки припала людям до смаку, що починаючи з 1911 року колісними електродвигунами системи Лонера-Порше стали обладнуватися не тільки автомобілі, але і тролейбуси, самоскиди, залізничні локомотиви. Правда, з розвитком бензинових двигунів, мотор-колеса почали зустрічатися в автомобілях куди рідше, але сама ідея - подібна розробка просто не могла бути забута. Тоді чому ж мотор-колеса почали використовуватися лише в габаритних транспортних засобах і трохи обійшли стороною велосипеди? Невже двоколісні транспортні засоби не заслуговували на увагу? Справа в тому, що конструкторам того часу було досить складно домогтися поєднання високої продуктивності велосипедного мотор-колеса і його малої ваги. Як правило, мотор-колеса, що зустрічаються на транспортних засобах XІX століття, були досить громіздкими, але в принципі, з вагою не особливо доводилося морочитися, адже встановлювалися ці електромотори на досить великі, важкі транспортні засоби. Зовсім же інша справа крихітний велосипед ... У період з 1860 по 1895 рік було створено кілька версій електричних велосипедів, серед яких були присутні і моделі з мотор-колесами. У 1895 році Огден Болтон отримав патент за розробку щітково-колекторного двигуна постійно струму, впровадженого у внутрішній простір заднього колеса. Спроби оснащення велосипедів мотор-колесами робилися не раз, але через те, що велосипедні електричні двигуни були досить важкими і не забезпечували розвитку достатнього показника крутного моменту, досить довгий час цей винахід знаходилося в небуття.

Створити дешеве електричне велосипедне Мотор колесо зовсім невеликих розмірів і малої ваги, але з відмінним показником крутного моменту, та ще лише з однією єдиною обертається деталлю вдалося в 1980-х рр. інженеру Василю Василієвичу Шкондін. Поставивши перед собою мету створення двигуна, істотно перевершує традиційні мотори за показниками працездатності, співробітник Інституту російської мови ім. А. С. Пушкіна, журналіст за освітою В. Шкондін зібрав робочий зразок імпульсно-інерційного двигуна. Принципи однополярних і чергуються імпульсів в подальшому були підтверджені цілою низкою патентів, виданих на ім'я винахідника.

Принципи однополярних і чергуються імпульсів в подальшому були підтверджені цілою низкою патентів, виданих на ім'я винахідника

Винахід В.Шкондіна було воістину революційним, адже йому першому за багато років вдалося вирішити задачу встановлення ідеального балансу між велосипедом і електричним двигуном. На Всесвітньому салоні винаходів "Брюссель - Еврика - 1990" Василь Шкондін був удостоєний звання людини року, а за свою розробку інвалідному електроколяски отримав золоту медаль. Трохи пізніше російський винахідник отримав нагороди на виставках в Брюсселі, Женеві, Саулі, Ганновері, Парижі. Але як не сумно, світова слава постукала в двері Василя Васильовича не відразу, мало хто виявляв комерційний інтерес до його творінь. Винаходи вченого регулярно патентувати, проте до серійного виробництва досить тривалий час справа так і не доходила. Не отримавши підтримки на батьківщині, Шкондін взяв курс на захід. У 1992 році Шкондін отримав патент на свій винахід в США. В середині 1990-х звернення до представників іноземних держав принесли плоди - було налагоджено складання електровелосипедів на основі двигуна Шкондина на Кіпрі. У 1997 році програмою електрифікації велосипедного транспорту В. В. Шкондина зацікавився Всесвітній Банк, який починаючи з 1998 року зважився на оснащення мотор-колесами його розробки рикші в Бангладеші, але як-тодальше випуску невеликого тиражу електричних трициклів справа не дійшла. Зате в 2003 році російського вченого чекало справжнє щастя - його винахід було високого оцінено англійською фірмою «Flintstone Technologies», яка, не довго думаючи, зважилася на значні фінансові вкладення в область розвитку електричного транспорту з мотор-колесами Шкондина, так як побачила в даному винахід значні комерційні переваги. Для реалізації даного проекту навіть було створено підприємство «Ultra Motors», статутний капітал якого в момент заснування становив практично мільйон доларів. У даній компанії Василь Шкондін, як і належало, зайняв посаду технічного директора. Згідно неофіційних даних Flintstone Technologies належало понад 44% акцій новоствореної компанії. Як то кажуть, щастя зайвим не буває ... В той же знаменний для Шкондина 2003 рік відбулося ще одне фінансове "вливання" в реалізацію його розробки - в якості інвестора виступила також компанія «Російські технології», поклавши на проект Василя Васильовича "великі надії" , які обчислюються більш ніж одним мільйоном доларів. Екологічно безпечними і ефективними в роботі мотор-колесами зацікавилася і індійська компанія «Crompton Greaves». У 2005 році вона зайнялася випуском мотор-коліс системи Василя Шкондина з метою комплектації ними велосипедів, скутерів, трициклів, інвалідних колясок, навантажувальних електрокарів.

Своє головне винахід В. Шкондін позиціонує, як мотор-колесо. Хоч сам по собі колекторний електричний двигун може бути модифікований і використаний в різного роду електротехніці, його головне призначення - розширення можливостей велосипедного транспорту. Для того, щоб зрозуміти особливості і принцип роботи мотор-колеса Шкондина, його потрібно перш за все порівняти зі стандартним двигуном постійного струму і безколекторним електромотором.

Безколекторні варіант мотор-колеса Шкондина

Шкондін отримав кілька патентів на свої винаходи, але найбільш важливим є те, що російський вчений розглядав можливість використання в електричному транспортному засобі двигуна без колектора (щеточного-колекторного вузла). Електродвигун Шкондина - це об'єднання магнітних доріжок, динамічно змінюють параметри при перемиканні обмоток електромагнітів.

Електродвигун Шкондина - це об'єднання магнітних доріжок, динамічно змінюють параметри при перемиканні обмоток електромагнітів

Схема обмоток і щіткового вузла мотор-колеса Шкондина

Спочатку Василь Васильович випробував свій двигун на інвалідному візку, після чого вже зважився на установку мотор-колеса на велосипед, скутер, мотоцикл і навіть автомобіль. Як зазначив розробник, мотор відмінно показав себе в усіх варіантах комплектації. Так як електродвигун, інтегрований у внутрішній простір колеса транспортного засобу, вже не мав редуктора, шестерень і трансмісії, він вийшов значно більш міцним і довговічним.

Що стосується конструктивного виконання, то влаштований електродвигун Шкондина досить просто - складається він лише з 5-6 основних деталей. Конструкція даного імпульсного інерційного електродвигуна дещо схожа на електрогенератор Джона Серла, тому, розуміючи принципи роботи останнього, можна легко розібратися і з роботою шкондіновского мотор-колеса. Головними елементами мотор-колеса є внутрішній статор з круговим магнітопріводом і зовнішній ротор. На статорі на однаковій відстані одна від одної розміщено 11 пар магнітів неодим-залізо-борного складу, утворюючи 22 полюса. На роторі, відділеному від статора повітряним проміжком, є 6 підковоподібних електромагнітів, розташованих попарно і зсунутих на 120 ° відносно один одного. Завдяки тому, що відстань між полюсами електромагнітів ротора одно відстань між магнітами статора, при зіткненні одного з полюсів електромагнітів з сусідніми полюсами магнітів статора контакту між полюсами інших електромагнітів з полюсами магнітів не виникає. При зміні положення полюсів магнітів відносно один одного створюється градієнт напруженості магнітного поля, який, по суті, і є джерел освіти крутного моменту. Виходить, що в певний момент часу крутний момент формує п'ять електромагнітів ротора і 20 магнітів статора.

Виходить, що в певний момент часу крутний момент формує п'ять електромагнітів ротора і 20 магнітів статора

Інші компоненти конструкції мотор-колеса Шкондина - закріплений на корпусі статора розподільний колектор, що складається з окремих, ізольованих один від одного токопроводних пластин, кількість яких дорівнює кількості електромагнітів, і струмозйомники з елементами струмознімання. Кожна з пластин з'єднується з одним з висновків котушок двох сусідніх електромагнітів. Кожен з електромагнітів має по дві котушки з послідовно зустрічним напрямком обмотки. Принцип створення намотування зазначених електромагнітів такий: якщо одна котушка мотається за годинниковою стрілкою, то іншу виконують проти годинникової стрілки. Обмотки котушок сусідніх електромагнітів з'єднуються послідовно, а висновки протилежних - з'єднуються між собою. Кількість витків в обмотках протилежних електромагнітів може бути різним.

В основі роботи електродвигуна Шкондина лежить дію сил електромагнітного тяжіння і відштовхування, що спостерігаються при взаємодії електромагнітів ротора і неодімових магнітів статора. Коли електромагніт проходить між осями неодімових магнітів, утворюється магнітний полюс однойменний з полюсом магніту, який йому вже вдалося подолати, і протилежний полюсу магніту, до якого він рухається. Іншими словами, електромагніт відштовхується від одного магніту і притягується до іншого - подальшого в напрямку обертання. Зазначене електромагнітне взаємодія і забезпечує обертання обода. Якщо електромагніт досягає осі магніту, то він знеструмлюється, так як саме тут розташовується струмознімач. Використання своєрідних "пауз" дозволяє істотно економити енергію акумуляторних батарей транспортного засобу, живлячи двигун лише тоді, коли це буде вигідно. Швидкість обертання мотор-колеса прямо залежить від кількості електрики, що подається до струмопровідних пластин.

ККД електродвигуна становить 83%. При створенні тяги в електродвигуні протівоедс не спостерігається, проте на холостому ходу конструкція електричного мотор-колеса дозволяє максимально ефективно повертати частину енергії в акумулятори за рахунок познікновенія протівоедс, а не тільки в момент гальмування, істотно збільшуючи таким чином дальність пробігу електровелосипеда (функція рекуперації енергії) .

Зовнішня корпусні захисна частина електромотора Шкондина має отвори для протягування спиць і з'єднання з ободом велосипедного колеса.

Василь Шкондін припускав можливість розташування ротора, як із зовнішнього боку статора, так і зсередини (фіг.1, фіг.2). Що ж стосується конструктивного виконання двигуна, то його форма теж може бути змінена з колесообразной, скажімо, в циліндричну, на зразок тієї, яка популярна серед цілого ряду двигунів постійного струму. Останній момент особливо важливий, так як робить можливим використання електродвигунів конструктивної розробки Василя Шкондина не тільки при складанні наземного транспорту, але і повітряного, космічного. Крім електродвигуна Василь Васильович зібрав кілька варіантів генераторів, який могли б використовуватися паралельно з електромоторами. Коли електродвигуни забезпечуватимуть просторове переміщення транспортного засобу, електрогенератори забезпечать вироблення електричної енергії для харчування акумуляторних батарей, підвищивши таким чином ККД електроустановки до 90%. Серед технологічних розробок Шкондина виділяється і симбіоз електромотора і генератора, що доповнюється сонячною батареєю.

Серед технологічних розробок Шкондина виділяється і симбіоз електромотора і генератора, що доповнюється сонячною батареєю

Електродвигун Шкондина зі статором всередині ротора

Електродвигун Шкондина зі статором всередині ротора

Електродвигун Шкондина з ротором всередині статора

Що стосується переваг мотор-коліс Шкондина, то вони характеризуються не тільки малою вагою і доступною ціною, але і більш високою продуктивністю, ніж електродвигун стандартної конструкції. Винаходу Шкондина при відносно простому конструктивному виконанні властивий вільний інерційний хід, велика швидкість обертання. Так, на 300W електродвигуні, випущені згідно з його задумки, можна розганятися без педалей до 25-30 км / ч на рівній дорозі. Не зовсім низькою буде і швидкість переміщення по місцевості з ухилів в 8 градусів - близько 20-22 км / ч. Підтримка функції рекуперації енергії при гальмуванні і спусках дозволяє повертати в акумуляторні батареї до 180W енергії.

Завдяки використанню малої кількості деталей вдається не тільки підвищити надійність мотор-колеса Шкондина, а й зменшити його собівартість практично в два рази в порівнянні з іншими типами електричних двигунів. На відміну від більшості електромоторів велосипедного транспорту, що комплектуються електронним блоком управління, мотор-колесо Шкондина не вимагає зовнішнього керуючого пристрою. Цей електродвигун абсолютно не боїться пилки, вологи, не має властивості нагріватися під час роботи.

Простота виконання, низька вартість виробництва, експлуатації та ремонту, відмінні якісні характеристики роблять мотор-колеса Шкондина вагомим і цінним продуктом. В даний час ведуться роботи в напрямку широкого впровадження даного електродвигуна в механізм роботи різних видів транспорту: електровелосипедів, електроскутерів, електромобілів, водного і повітряного електротранспорту. Дана розробка дозволяє послабити залежність засобів пересування від сировинних ресурсів і збільшення їх екологічності.

Купити Мотор-колесо Шкондина

Тоді чому ж мотор-колеса почали використовуватися лише в габаритних транспортних засобах і трохи обійшли стороною велосипеди?
Невже двоколісні транспортні засоби не заслуговували на увагу?