В огроменном и толстенном ободе 26", спицы толщиной 4мм как у мотоцикла. Отличный вариант для тяжелых трехколесных велосипедов, велорикш, fat-bike"ов....
В комплекте контроллер (Полярис, 12 транзисторов, ток до 40 ампер, напряжение до 60 вольт), если хотите купить без него, то цена дешевле на 3000 руб!
Несколько слов о самом Шкондине и истории его изобретения: По этой ссылке можно скачать патент Шкондина на "мотор-колесо Шкондина". Это колесо, в центре которого размещен коллекторный двигатель постоянного тока:
У Шкондина каждая обмотка "сама по себе". На картинке мы видим 6 электромагнитов (ЭМ), они объединены в 3 пары из диаметрально-противоположных ЭМ. У каждой пары свои щетки.
Когда полюса ЭМ на ходятся напротив магнитов, то сила их взаимодействия, направлена радиально и нет смысла тратить электроэнергию на эту силу. Здесь "пауза".
Когда ЭМ сдвинулись немного в сторону, возникает тангенциальная сила, полезная. Тогда подаём в обмотки ток.
Эффективное использование "пауз", позволяет питать ЭМ в "энерговыгодных" положениях. Это дает как экономию электроэнергии, так и большой крутящий момент.
В патенте Шкондин прямо указывает суть своего изобретения: "...что позволяет за счёт размещения постоянных магнитов на роторе упростить конструкцию, повысить мощность и скорость за счёт подвода большего тока и улучшить тепловой режим. ".
Иными словами, главное слово в изобретении - это "упростить" управление коллекторным двигателем .
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
Наш двигатель "современное мотор-колесо Шкондина", полностью повторяет суть изобретения, но на современном уровне развития техники, когда вместо коллектора и щеток используется современное микропроцессорное управление через контроллер.
Точно так же, как и в колесе Шкондина изобретенного в 1984 году, здесь те же три независимых обмотки и точно так же, в зависимости от угла поворота, одна обмотка всегда отключена!
Напомним сферу применения такого мотор-колеса, всего есть два варианта:
1. Если вы хотите очень быстро ездить, для этого нужно подать на колесо около 80-100 вольт.
2. Если вы хотите ездить очень медленно, вам нужны постоянные "старт-стоп", движение в гору или движение с очень малой скоростью. Тогда достаточно 36-48 вольт и вы никогда не сможете перегреть (или как-то иначе) сломать это мотор-колесо.
Но если у вас нет 100 вольт и если постоянный "старт-стоп" вам не нужен.... то и это колесо покупать смысла нет!
Для простого и равномерного движения по асфальту гораздо лучше подходит
Многие ли из нас слышали о таком изобретении, как двигатель Василия Шкондина? Наверное, нет. Но тем не менее наш соотечественник Василий Шкондин совершил революцию в области электродвигателей. В этой статье мы рассмотрим, что же представляет собой «Шкондин двигатель» и в чем его уникальность.
Эта история началась еще 70-х годах прошлого века, когда журналист по образованию, работник Института русского языка им. А.С.Пушкина решил создать двигатель, превосходящий традиционные электромоторы. Василий Шкондин утверждал, что произведено всего несколько видов электромоторов, и они применяются везде, от мясорубок до электростанций. Изобретатель говорил, что никто еще не изучал «вариантность технических единиц». На эту мысль его натолкнула филологическая диссертация. Темой ее являлась вариантность грамматических и лексических единиц русского языка. Журналист прошел долгий путь, прежде чем о нем заговорили, и его изобретение, известное теперь как Шкондин двигатель, было признано. В течение десяти лет им было создано около 70 вариантов электромоторов. Инженером-любителем были заложены оригинальные принципы чередующихся и однополярных импульсов, создаваемых электромеханическим триггером. Например, магнитный двигатель Шкондина в своей основе имеет дисковый агрегат, закрепленный на оси ведущего колеса. Он управляется без трансмиссии путем регулировки числа оборотов. Ротор, соединенный с осью колеса, по периметру которого крепятся постоянные магниты, вращается в статоре, на котором размещаются соленоиды. Импульсы тока подаются на последние, в результате создается переменное магнитное поле, которое толкает магниты.
Эти изобретения подтверждены десятком международных патентов. Особенность такого изобретения, как Шкондин двигатель, заключается в простоте и малом количестве узлов: не 10-20, как в традиционных электромоторах, а всего пять. Также в нем отсутствует внешнее электронное управление. Благодаря простоте такого агрегата, увеличивается его надежность, а себестоимость становится в два раза ниже, чем у стандартных электромоторов. Сейчас Шкондин двигатель устанавливают на инвалидные коляски, велосипеды, скутеры и мотоциклы.
С начала 90-х годов эти изобретения брали первые призы на выставках Брюсселя, Сеула, Женевы, Парижа, Ганновера, Орландо и др. Несмотря на мировые награды, коммерческого интереса Шкондин двигатель не вызывал.
Переломный момент для изобретателя наступил в 2002 году. Его творением заинтересовалась британская инвестиционная компания. Около полугода мотор Шкондина тестировался в лаборатории Оксфордского университета. Британские ученые пришли к выводу, что все указанные в патентах характеристики верны, двигатель превосходит показатели традиционных аналогов на 50% по динамичности и на 30% по эксплуатационной эффективности. В результате в 2003 году была открыта компания Ultra Motor, учредителем которой является сам Василий.
Первые электродвигатели Шкондина устанавливались исключительно на легкую технику, такую как велосипеды. Однако сейчас уже практически готовы к производству и более мощные моторы. Так, например, компания Ultra Motor заключила договор на поставку партии электромобилей для городских служб: медицинской помощи, жандармерии, фельдъегерской. Так что перед электромоторами Шкондина открываются огромные перспективы, возможно, и в России скоро появятся такие автомобили.
Тема, с которой хочу ознакомить вас уважаемый читатель сегодня, возникла внезапно. Во время проведения Х международной специализированной выставки по энергоэффетивности и ВИЭ-2017 в МВЦ Киев, на прошлой неделе, к нашему стенду подошел посетитель и зразу задал вопрос, есть ли в нашем журнале «Винахідник і раціоналізатор» информация о мотор-колесе Шкондина . Мой отрицательный ответ смутил его, но мы разговорились и нашли точки соприкосновения в изобретениях, касающихся электроприводов для велосипеда.
В свое время на блоге я рассказывал об асинхронном колесе российского инженера Дмитрия Дуюнова. Но нашего посетителя интересовала разработка именно Шкондина, поэтому я нашел подходящий материал и решил возобновить в памяти это оригинальное устройство, способное значительно усилить эффект езды на велосипеде и не только на нем.
Об истории изобретения
Увидеть металлический диск внутри оси велосипедного колеса сегодня можно довольно часто. Не сложно догадаться, что это не что иное, как велосипедный электродвигатель, названный мотор-колесо. В свое время такую разработку выполнил и запатентовал инженер-изобретатель Василий Шкондин. Нужно отдать должное российскому ученому, который более 20 лет занимался внедрением своего главного изобретения - импульсно-инерционного электрического мотор-колеса.
Изобретения электротранспортных технологий всегда пользовались особым вниманием. Довольно удачные попытки совмещение двигателя с колесом воедино, так чтобы отпала необходимость в трансмиссии, предпринимались ещё в XІX веке. В апреле 1900 года на парижской выставке World Expo был замечен электромобиль Lohner-Porsche с электрическими мотор-колесами. Данную двигательную установку в автомобиле реализовал ни кто иной, как молодой инженер Фердинанд Порше - всемирно известный производитель автомобилей в XІX веке.
Конструкция мотор-колес Порше настолько пришлась людям по вкусу, что начиная с 1911 года колесными электродвигателями системы Лонера-Порше стали оборудоваться не только автомобили, но и троллейбусы, самосвалы, железнодорожные локомотивы. Правда, с развитием бензиновых двигателей, мотор-колеса начали встречаться в автомобилях куда реже, но сама идея - подобная разработка просто не могла быть забыта.
А что же велосипеды? В период с 1860 по 1895 год было создано несколько версий электрических велосипедов, среди которых присутствовали и модели с мотор-колесами. В 1895 году Огдэн Болтон получил патент за разработку щеточно-коллекторного двигателя постоянно тока, внедренного во внутреннее пространство заднего колеса. Попытки оснащения велосипедов мотор-колесами предпринимались не раз, но по причине того, что велосипедные электрические двигатели были довольно увесистыми и не обеспечивали развития достаточного показателя крутящего момента, довольно долгое время данное изобретение находилось в небытие.
Создать дешевое электрическое велосипедное мотор-колесо совсем небольших размеров и малого веса, но с отличным показателем крутящего момента, да ещё лишь с одной единственной вращающейся деталью удалось в 1980-х гг. инженеру Василию Шкондину. Поставив перед собой цель создания двигателя, существенно превосходящего традиционные моторы по показателям работоспособности, Шкондин собрал рабочий образец импульсно-инерционного двигателя. Принципы однополярных и чередующихся импульсов в последующем были подтверждены целым рядом патентов, выданных на имя изобретателя.
Это изобретение стало поистине революционным, ведь впервые за многие годы удалось решить задачу установления идеального баланса между велосипедом и электрическим двигателем. На Всемирном салоне изобретений "Брюссель - Эврика — 1990" Василий Шкондин был удостоен звания человека года, а за свою разработку инвалидной электроколяски получил золотую медаль. Несколько позже российский изобретатель получил награды на выставках в Брюсселе, Женеве, Сеуле, Ганновере, Париже.
Но как ни печально, изобретение длительное время нельзя было реализовать и до серийного производства дело так и не доходило. В середине 1990-х после получения патента США, была налажена сборка электровелосипедов на основе двигателя Шкондина на Кипре. А в 2003 году изобретением российского ученого заинтересовалась английская фирма «Flintstone Technologies». Для реализации данного проекта было создано предприятие «Ultra Motors», статутный капитал которого в момент основания составлял практически миллион долларов. В данной компании Василий Шкондин, занял должность технического директора.
В этом же году состоялось ещё одно финансовое "вливание" в реализацию его разработки - в качестве инвестора выступила компания «Русские технологии», возложив на проект Василия Васильевича "большие надежды", исчисляемые более чем одним миллионом долларов. Экологически безопасными и эффективными в работе мотор-колесами заинтересовалась и индийская компания «Crompton Greaves». В 2005 году она начала производить мотор-колеса системы Василия Шкондина с целью комплектации ими велосипедов, скутеров, трициклов, инвалидных колясок, погрузочных электрокаров.
Свое главное изобретение Василий Шкондин позиционирует, как мотор-колесо. Хоть сам по себе коллекторный электрический двигатель может быть модифицирован и использован в разного рода электротехнике, его главное предназначения - расширение возможностей велосипедного транспорта. Для того, чтобы понять особенности и принцип работы мотор-колеса Шкондина, его нужно прежде всего сравнить со стандартным двигателем постоянного тока и бесколлекторным электромотором.
Шкондин получил несколько патентов на свои изобретения, но наиболее важным было то, что ученый рассматривал возможность использования в электрическом транспортном средстве двигателя без коллектора (щеточного-коллекторного узла). Электродвигатель Шкондина - это объединение магнитных дорожек, динамично изменяющих параметры при переключении обмоток электромагнитов.
Вначале Василий Васильевич испытал свой двигатель на инвалидной коляске, после чего уже решился на установку мотор-колеса на велосипед, скутер, мотоцикл и даже автомобиль. Как отметил разработчик, мотор отлично показал себя во всех вариантах комплектации. Так как электродвигатель, интегрируемый во внутреннее пространство колеса транспортного средства, уже не имел редуктора, шестеренок и трансмиссии, он получился значительно более прочным и долговечным.
Конструктивные особенности и принцип работы
Что касается конструктивного исполнения, то электродвигатель Шкондина довольно прост — состоит он лишь из 5-6 основных деталей. Главными элементами мотор-колеса является внутренний статор с круговым магнитоприводом и внешний ротор. На статоре на одинаковом расстоянии друг от друга размещено 11 пар магнитов неодим-железо-борного состава, образуя 22 полюса. На роторе, отделенном от статора воздушным промежутком, имеется 6 подковообразных электромагнитов, расположенных попарно и сдвинутых на 120° в отношении друг друга.
Благодаря тому, что расстояние между полюсами электромагнитов ротора равно расстояние между магнитами статора, при соприкосновении одного из полюсов электромагнитов с соседними полюсами магнитов статора контакта между полюсами иных электромагнитов с полюсами магнитов не возникает. При изменении положения полюсов магнитов относительно друг друга создается градиент напряженности магнитного поля, который, по сути, и является источников образования крутящего момента. Получается, что в определенный момент времени, крутящий момент формирует пять электромагнитов ротора и 20 магнитов статора
Иные компоненты конструкции мотор-колеса Шкондина - закрепленный на корпусе статора распределительный коллектор, состоящий из отдельных, изолированных друг от друга токопроводных пластин, количество которых равно числу электромагнитов, и токосъемники с элементами токосъема. Каждая из пластин соединяется с одним из выводов катушек двух соседних электромагнитов. Каждый из электромагнитов имеет по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки. Принцип создания намотки указанных электромагнитов таков: если одна катушка мотается по часовой стрелке, то другую выполняют против часовой стрелки. Обмотки катушек соседних электромагнитов соединяются последовательно, а выводы противоположных - соединяются между собой. Количество витков в обмотках противоположных электромагнитов может быть различным.
В основе работы электродвигателя Шкондина лежит действие сил электромагнитного притяжения и отталкивания, наблюдаемые при взаимодействии электромагнитов ротора и неодимовых магнитов статора. Когда электромагнит проходит между осями неодимовых магнитов, образуется магнитный полюс одноименный с полюсом магнита, который ему уже удалось преодолеть, и противоположный полюсу магнита, к которому он движется. Иными словами, электромагнит отталкивается от одного магнита и притягивается к другому - последующему в направлении вращения. Указанное электромагнитное взаимодействие и обеспечивает вращение обода. Если электромагнит достигает оси магнита, то он обесточивается, так как именно здесь располагается токосъемник. Использование своеобразных "пауз" позволяет существенно экономить энергию аккумуляторных батарей транспортного средства, питая двигатель лишь тогда, когда это будет выгодно. Скорость вращения мотор-колеса прямо зависит от количества электричества подаваемого к токопроводящим пластинам.
КПД электродвигателя составляет 83%. При создании тяги в электродвигателе противоЭДС не наблюдается, однако на холостом ходу конструкция электрического мотор-колеса позволяет максимально эффективно возвращать часть энергии в аккумуляторы за счет возникновения противоЭДС, а не только в момент торможения, существенно увеличивая таким образом дальность пробега электровелосипеда (функция рекуперации энергии).
Внешняя корпусная защитная часть электромотора Шкондина имеет отверстия для продевания спиц и соединения с ободом велосипедного колеса.
Что касается достоинств мотор-колес Шкондина, то они характеризуются не только малым весом и доступной ценой, но и более высокой производительностью, нежели электродвигатель стандартной конструкции. Изобретению Шкондина при относительно простом конструктивном исполнении свойствен свободный инерционный ход, большая скорость вращения. Так, на 300 ваттном электродвигателе, выпушенном согласно его задумки, можно разгонятся без педалей до 25-30 км/ч на ровной дороге. Не совсем низкой будет и скорость перемещения по местности с уклонов в 8 градусов - около 20-22 км/ч. Поддержка функции рекуперации энергии при торможении и спусках позволяет возвращать в аккумуляторные батареи до 180Вт энергии.
Благодаря использованию малого количества деталей удается не только повысить надежность мотор-колеса Шкондина, но и уменьшить его себестоимость практически в два раза по сравнению с иными типами электрических двигателей. В отличии от большинства электромоторов велосипедного транспорта, комплектуемых электронным блоком управления, мотор-колесо Шкондина не требует внешнего управляющего устройства. Этот электродвигатель совершенно не боится пыли, влаги, не имеет свойства нагреваться во время работы.
Простота исполнения, низкая стоимость производства, эксплуатации и ремонта, отличные качественные характеристики делают мотор-колеса Шкондина весомым и ценным продуктом. В настоящее время ведутся работы в направлении широкого внедрения данного электродвигателя в механизм работы разных видов транспорта: электровелосипедов, электроскутеров, электромобилей, водного и воздушного электротранспорта. Данная разработка позволяет ослабить зависимость средств передвижения от сырьевых ресурсов и увеличения их экологичности.
Спасибо за прочтение. Если вам понравилось, пожалуйста, поделитесь с друзьями и в комментариях черкните пару слов своего мнения.
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.
Просмотров: 72327
Увидеть металлический диск внутри оси велосипедного колеса сегодня можно довольно часто. Не сложно догадаться, что это не что иное, как велосипедный электродвигатель – мотор-колесо – изобретение ученого Василия Васильевича Шкондина. Несколько десятков лет тому назад казалась совсем невероятной возможность переоборудования обычного велосипеда в электрический при помощи небольшого набора электрокомпонентов, и потому стоит отдать должное российскому ученому, который более 20 лет занимался активным внедрением в транспортную промышленность своего главного изобретения – импульсно-инерционного электрического мотор-колеса.
История трудовых достижений человека, не единожды получавшего награды за изобретения, касаемые электротранспортных технологий, заслуживает особого внимания наших читателей. Довольно удачные попытки совмещение двигателя с колесом воедино, так чтобы отпала необходимость в трансмиссии, предпринимались ещё в XІX веке. 14 апреля 1900 года на парижской выставке World Expo был замечен электромобиль Lohner-Porsche с электрическими мотор-колесами. Данную двигательную установку в автомобиле реализовал ни кто иной, как молодой инженер Фердинанд Порше – всемирно известный производитель автомобилей в XІX веке. Конструкция мотор-колес Порше настолько пришлась людям по вкусу, что начиная с 1911 года колесными электродвигателями системы Лонера-Порше стали оборудоваться не только автомобили, но и троллейбусы, самосвалы, железнодорожные локомотивы. Правда, с развитием бензиновых двигателей, мотор-колеса начали встречаться в автомобилях куда реже, но сама идея – подобная разработка просто не могла быть забыта. Тогда почему же мотор-колеса начали использоваться лишь в габаритных транспортных средствах и немного обошли стороной велосипеды? Неужели двухколесные транспортные средства не заслуживали внимания? Дело в том, что конструкторам того времени было довольно сложно добиться сочетания высокой производительности велосипедного мотор-колеса и его малого веса. Как правило, мотор-колеса, встречающиеся на транспортных средствах XІX века, были довольно громоздкими, но в принципе, с весом не особо приходилось заморачиваться, ведь устанавливались эти электромоторы на довольно большие, увесистые средства передвижения. Совсем же другое дело крохотный велосипед... В период с 1860 по 1895 год было создано несколько версий электрических велосипедов, среди которых присутствовали и модели с мотор-колесами. В 1895 году Огдэн Болтон получил патент за разработку щеточно-коллекторного двигателя постоянно тока, внедренного во внутреннее пространство заднего колеса. Попытки оснащения велосипедов мотор-колесами предпринимались не раз, но по причине того, что велосипедные электрические двигатели были довольно увесистыми и не обеспечивали развития достаточного показателя крутящего момента, довольно долгое время данное изобретение находилось в небытие.
Создать дешевое электрическое велосипедное мотор-колесо совсем небольших размеров и малого веса, но с отличным показателем крутящего момента, да ещё лишь с одной единственной вращающейся деталью удалось в 1980-х гг. инженеру Василию Василиевичу Шкондину. Поставив перед собой цель создания двигателя, существенно превосходящего традиционные моторы по показателям работоспособности, сотрудник Института русского языка им. А. С. Пушкина, журналист по образованию В. Шкондин собрал рабочий образец импульсно-инерционного двигателя. Принципы однополярных и чередующихся импульсов в последующем были подтверждены целым рядом патентов, выданных на имя изобретателя.
Изобретение В.Шкондина было поистине революционным, ведь ему первому за многие годы удалось решить задачу установления идеального баланса между велосипедом и электрическим двигателем. На Всемирном салоне изобретений "Брюссель – Эврика - 1990" Василий Шкондин был удостоен звания человека года, а за свою разработку инвалидной электроколяски получил золотую медаль. Несколько позже российский изобретатель получил награди на выставках в Брюсселе, Женеве, Сауле, Ганновере, Париже. Но как ни печально, мировая слава постучала в двери Василия Васильевича не сразу, мало кто проявлял коммерческий интерес к его творениям. Изобретения ученого регулярно патентовались, однако до серийного производства довольно продолжительное время дело так и не доходило. Не получив поддержки на родине, Шкондин взял курс на запад. В 1992 году Шкондин получил патент на свое изобретение в США. В середине 1990-х обращения к представителям иностранных государств принесли плоды – было налажено сборку электровелосипедов на основе двигателя Шкондина на Кипре. В 1997 году программой электрофикации велосипедного транспорта В. В. Шкондина заинтересовался Всемирный Банк, который начиная с 1998 года решился на оснащение мотор-колесами его разработки рикш в Бангладеше, но как-тодальше выпуска небольшого тиража электрических трициклов дело не дошло. Зато в 2003 году российского ученого ждало истинное счастье – его изобретение было высокого оценено английской фирмой «Flintstone Technologies», которая, не долго думая, решилась на значительные финансовые вложения в область развития электрического транспорта с мотор-колесами Шкондина, так как увидела в данном изобретение значительные коммерческие преимущества. Для реализации данного проекта даже было создано предприятие «Ultra Motors», статутный капитал которого в момент основания составлял практически миллион долларов. В данной компании Василий Шкондин, как и полагалось, занял должность технического директора. Согласно неофициальных данных Flintstone Technologies принадлежало более 44% акций новообразованной компании. Как говорится, счастье лишним не бывает... В тот же знаменательный для Шкондина 2003 год состоялось ещё одно финансовое "вливание" в реализацию его разработки – в качестве инвестора выступила также компания «Русские технологии», возложив на проект Василия Васильевича "большие надежды", исчисляемые более чем одним миллионом долларов. Экологически безопасными и эффективными в работе мотор-колесами заинтересовалась и индийская компания «Crompton Greaves». В 2005 году она занялась выпуском мотор-колес системы Василия Шкондина с целью комплектации ими велосипедов, скутеров, трициклов, инвалидных колясок, погрузочных электрокаров.
Свое главное изобретение В. Шкондин позиционирует, как мотор-колесо. Хоть сам по себе коллекторный электрический двигатель может быть модифицирован и использован в разного рода электротехнике, его главное предназначения – расширение возможностей велосипедного транспорта. Для того, чтобы понять особенности и принцип работы мотор-колеса Шкондина, его нужно прежде всего сравнить со стандартным двигателем постоянного тока и бесколлекторным электромотором.
Бесколлекторные вариант мотор-колеса Шкондина
Шкондин получил несколько патентов на свои изобретения, но наиболее важно то, что российский ученый рассматривал возможность использования в электрическом транспортном средстве двигателя без коллектора (щеточного-коллекторного узла). Электродвигатель Шкондина – это объединение магнитных дорожек, динамично изменяющих параметры при переключении обмоток электромагнитов.
Схема обмоток и щеточного узла мотор-колеса Шкондина
Вначале Василий Васильевич испытал свой двигатель на инвалидной коляске, после чего уже решился на установку мотор-колеса на велосипед, скутер, мотоцикл и даже автомобиль. Как отметил разработчик, мотор отлично показал себя во всех вариантах комплектации. Так как электродвигатель, интегрируемый во внутреннее пространство колеса транспортного средства, уже не имел редуктора, шестеренок и трансмиссии, он получился значительно более прочным и долговечным.
Что касается конструктивного исполнения, то устроен электродвигатель Шкондина довольно просто - состоит он лишь из 5-6 основных деталей. Конструкция данного импульсного инерционного электродвигателя несколько похожа на электрогенератор Джона Серла, поэтому, понимая принципы работы последнего, можно легко разобраться и с работой шкондиновского мотор-колеса. Главными элементами мотор-колеса является внутренний статор с круговым магнитоприводом и внешний ротор. На статоре на одинаковом расстоянии друг от друга размещено 11 пар магнитов неодим-железо-борного состава, образуя 22 полюса. На роторе, отделенном от статора воздушным промежутком, имеется 6 подковообразных электромагнитов, расположенных попарно и сдвинутых на 120° в отношении друг друга. Благодаря тому, что растояние между полюсами электромагнитов ротора равно расстояние между магнитами статора, при соприкосновении одного из полюсов электромагнитов с соседними полюсами магнитов статора контакта между полюсами иных электромагнитов с полюсами магнитов не возникает. При изменении положения полюсов магнитов относительно друг друга создается градиент напряженности магнитного поля, который, по сути, и является источников образования крутящего момента. Получается, что в определенный момент времени крутящий момент формирует пять электромагнитов ротора и 20 магнитов статора.
Иные компоненты конструкции мотор-колеса Шкондина – закрепленный на корпусе статора распределительный коллектор, состоящий из отдельных, изолированных друг от друга токопроводных пластин, количество которых равно числу электромагнитов, и токосъемники с элементами токосъема. Каждая из пластин соединяется с одним из выводов катушек двух соседних электромагнитов. Каждый из электромагнитов имеет по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки. Принцип создания намотки указанных электромагнитов таков: если одна катушка мотается по часовой стрелке, то другую выполняют против часовой стрелки. Обмотки катушек соседних электромагнитов соединяются последовательно, а выводы противоположных – соединяются между собой. Количество витков в обмотках противоположных электромагнитов может быть различным.
В основе работы электродвигателя Шкондина лежит действие сил электромагнитного притяжения и отталкивания, наблюдаемые при взаимодействии электромагнитов ротора и неодимовых магнитов статора. Когда электромагнит проходит между осями неодимовых магнитов, образуется магнитный полюс одноименный с полюсом магнита, который ему уже удалось преодолеть, и противоположный полюсу магнита, к которому он движется. Иными словами, электромагнит отталкивается от одного магнита и притягивается к другому – последующему в направлении вращения. Указанное электромагнитное взаимодействие и обеспечивает вращение обода. Если электромагнит достигает оси магнита, то он обесточивается, так как именно здесь располагается токосъемник. Использование своеобразных "пауз" позволяет существенно экономить энергию аккумуляторных батарей транспортного средства, питая двигатель лишь тогда, когда это будет выгодно. Скорость вращения мотор-колеса прямо зависит от количества электричества подаваемого к токопроводящим пластинам.
КПД электродвигателя составляет 83%. При создании тяги в электродвигателе противоЭДС не наблюдается, однако на холостом ходу конструкция электрического мотор-колеса позволяет максимально эффективно возвращать часть энергии в аккумуляторы за счет позникновения противоЭДС, а не только в момент торможения, существенно увеличивая таким образом дальность пробега электровелосипеда (функция рекуперации энергии).
Внешняя корпусная защитная часть электромотора Шкондина имеет отверстия для продевания спиц и соединения с ободом велосипедного колеса.
Василий Шкондин предполагал возможность расположения ротора, как с внешней стороны статора, так и изнутри (фиг.1, фиг.2). Что же касается конструктивного исполнения двигателя, то его форма тоже может быть изменена с колесообразной, скажем, в цилиндровую, наподобии той, которая популярна среди целого ряда двигателей постоянного тока. Последний момент особо важен, так как делает возможным использование электродвигателей конструктивной разработки Василия Шкондина не только при сборке наземного транспорта, но и воздушного, космического. Помимо электродвигателя Василий Васильевич собрал несколько вариантов генераторов, который могли бы использоваться параллельно с электромоторами. Когда электродвигатели будут обеспечивать пространственное перемещение транспортного средства, электрогенераторы обеспечат выработку электрической энергии для питания аккумуляторных батарей, повысив таким образом КПД электроустановки до 90%. Среди технологических разработок Шкондина выделяется и симбиоз электромотора и генератора, дополняемого солнечной батареей.
Электродвигатель Шкондина со статором внутри ротора
Электродвигатель Шкондина с ротором внутри статора
Что касается достоинств мотор-колес Шкондина, то они характеризуются не только малым весом и доступной ценой, но и более высокой производительностью, нежели электродвигатель стандартной конструкции. Изобретению Шкондина при относительно простом конструктивном исполнении свойствен свободный инерционный ход, большая скорость вращения. Так, на 300W электродвигателе, выпушенном согласно его задумки, можно разгонятся без педалей до 25-30 км/ч на ровной дороге. Не совсем низкой будет и скорость перемещения по местности с уклонов в 8 градусов – около 20-22 км/ч. Поддержка функции рекуперации энергии при торможении и спусках позволяет возвращать в аккумуляторные батареи до 180W энергии.
Благодаря использованию малого количества деталей удается не только повысить надежность мотор-колеса Шкондина, но и уменьшить его себестоимость практически в два раза по сравнению с иными типами электрических двигателей. В отличии от большинства электромоторов велосипедного транспорта, комплектуемых электронным блоком управления, мотор-колесо Шкондина не требует внешнего управляющего устройства. Этот электродвигатель совершенно не боится пилы, влаги, не имеет свойства нагреваться во время работы.
Простота исполнения, низкая стоимость производства, эксплуатации и ремонта, отличные качественные характеристики делают мотор-колеса Шкондина весомым и ценным продуктом. В настоящее время ведутся работы в направлении широкого внедрения данного электродвигателя в механизм работы разных видов транспорта: электровелосипедов, электроскутеров, электромобилей, водного и воздушного электротранспорта. Данная разработка позволяет ослабить зависимость средств передвижения от сырьевых ресурсов и увеличения их экологичности.