Устройство для преобразования движения амортизации транспортного средства в электроэнергию
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам, преобразующим механические возвратно-поступательные движения в электрическую энергию и может быть использована в энергетике, на транспорте, в других областях промышленности в качестве автономного источника электрического тока. Согласно первому варианту полезной модели устройство для преобразования движения амортизации транспортного средства в электроэнергию содержит два генератора, соединенных с узлом крепления для установки на одной части транспортного средства, с каждым генератором кинематически связан установочный элемент с узлом крепления для установки на другой части транспортного средства, при этом каждый генератор включает статор с обмотками, установленный внутри него ротор, закрепленный на соответствующей обгонной муфте, которая кинематически связана с установочным элементом с возможностью вращения в одну сторону первой обгонной муфты с соответствующим ротором при движении установочного элемента в одну сторону при холостом ходе второй обгонной муфты с соответствующим ротором и с возможностью вращения в противоположную сторону второй обгонной муфты с соответствующим ротором при движении установочного элемента в обратную сторону при холостом ходе первой обгонной муфты с соответствующим ротором. Согласно второму варианту полезной модели устройство для преобразования движения амортизации транспортного средства в электроэнергию содержит, по меньшей мере, один генератор, имеющий корпус из двух частей с соответствующими узлами крепления для установки на соответствующих частях транспортного средства, в корпусе, по меньшей мере, одного генератора установлены связанные с частями корпуса пьезоэлементы, расположенные с возможностью выработки электроэнергии одной группы при движении частей корпуса в направлении друг к другу и другой группы - при движении частей корпуса в противоположную сторону. Техническим результатом полезной модели является возможность непрерывной активной выработки электроэнергии при движении транспортного средства, повышение КПД устройства, исключение влияния температур на способность вырабатывать электрическую энергию.
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам, преобразующим механические возвратно-поступательные движения в электрическую энергию и может быть использована в энергетике, на транспорте, в других областях промышленности в качестве автономного источника электрического тока.
Известны генераторы, предназначенные для установки в транспортном средстве, связанные с двигателями внутреннего сгорания, работающие принудительно от его привода. Благодаря вращению генератора от двигателя внутреннего сгорания обеспечивается снабжение электрическим током необходимых для работы соответствующих устройств транспортного средства. Недостатком таких генераторов является то, что они расходуют много сил и энергии, увеличивая расход топлива, что влияет на экономичность и экологичность.
Известен генератор переменного тока, содержащий цилиндрический корпус, установленные внутри него обмотки статора с магнитопроводами, две торцевые стенки, в одной из которых выполнено центральное отверстие, и якорь, выполненный в виде кольцевого магнита с полюсными наконечниками, жестко закрепленный на оси, вставленной в отверстие одной из стенок, и установленный с возможностью совершения совместно с осью возвратно-поступательных движений относительно и внутри статорных обмоток (см. Патент RU 2173499, опубликован 10.09.2001).
Недостатками известного решения являются низкие удельные характеристики, большое количество комплектующих, отсутствие возможности непрерывной выработки электроэнергии. Кроме того, магнитные свойства магнетиков (а именно из них изготавливают постоянные магниты) очень сильно зависят от температуры окружающей среды. При температурах, превышающих определенное значение Т к (так называемая температура Кюри или точка Кюри), магнитные свойства магнетиков исчезают вовсе.
Также известно устройство для преобразования движения амортизации транспортного средства в электроэнергию, содержащее один генератор, установленный на одной части транспортного средства, с генератором кинематически связан установочный элемент, установленный на другой части транспортного средства, при этом генератор кинематически связан с установочным элементом с возможностью выработки электроэнергии при возвратно-поступательном движении последнего (см. Патент GB 1457636, опубликован 08.12.1976).
Недостатком известного технического решения является низкий КПД, отсутствие возможности непрерывной выработки электроэнергии, так как генератор активно вырабатывает электроэнергию при движении установочного элемента только в одну сторону, а при его движении в обратную сторону зацепление с генератором не происходит, в результате чего уменьшается крутящий момент и выработка электроэнергии.
Техническим результатом полезной модели является возможность непрерывной активной выработки электроэнергии при движении транспортного средства, повышение КПД устройства, исключение влияния температур на способность вырабатывать электрическую энергию.
Согласно первому варианту полезной модели технический результат достигается благодаря тому, что устройство для преобразования движения амортизации транспортного средства в электроэнергию содержит два генератора, соединенных с узлом крепления для установки на одной части транспортного средства, с каждым генератором кинематически связан установочный элемент с узлом крепления для установки на другой части транспортного средства, при этом каждый генератор включает статор с обмотками, установленный внутри него ротор, закрепленный на соответствующей обгонной муфте, которая кинематически связана с установочным элементом с возможностью вращения в одну сторону первой обгонной муфты с соответствующим ротором при движении установочного элемента в одну сторону при холостом ходе второй обгонной муфты с соответствующим ротором и с возможностью вращения в противоположную сторону второй обгонной муфты с соответствующим ротором при движении установочного элемента в обратную сторону при холостом ходе первой обгонной муфты с соответствующим ротором.
Кроме того, установочный элемент может быть выполнен в виде стержня с винтовой поверхностью, охватываемой первой и второй обгонными муфтами с ответными винтовыми поверхностями, при этом ось стержня соосна осям обгонных муфт с роторами.
Кроме того, установочный элемент может быть выполнен в виде стержня с зубчатой поверхностью, каждая обгонная муфта охватывает соответствующий вал, ось которого перпендикулярна оси стержня и который имеет на одном конце шестерню, находящуюся в зацеплении с зубчатой поверхностью стержня.
Кроме того, с каждым генератором может быть связан маховик.
Согласно второму варианту полезной модели технический результат достигается благодаря тому, что устройство для преобразования движения амортизации транспортного средства в электроэнергию содержит, по меньшей мере, один генератор, имеющий корпус из двух частей с соответствующими узлами крепления для установки на соответствующих частях транспортного средства, в корпусе, по меньшей мере, одного генератора установлены связанные с частями корпуса пьезоэлементы, расположенные с возможностью выработки электроэнергии одной группы при движении частей корпуса в направлении друг к другу и другой группы - при движении частей корпуса в противоположную сторону.
Кроме того, каждый пьезоэлемент имеет выход, связанный с единой электрической цепью и снабжен диодом.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показано предлагаемое устройство с генераторами, охватывающими установочный элемент в виде стержня; на фиг.2 показано устройство с расположением генераторов перпендикулярно стержню; на фиг.3 (а, б) показано устройство с пьезоэлектрическим генератором.
Устройство для преобразования движения амортизации транспортного средства в электроэнергию согласно первому варианту его выполнения содержит два генератора 1, каждый из которых включает ротор 2 и охватывающий его статор 3 с обмотками. Каждый генератор также включает группу подшипников (не показаны). Ротор 2 каждого генератора 1 закреплен на соответствующей обгонной муфте 4, которая кинематически связана с установочным элементом, выполненным в виде стержня 5. Стержень 5 имеет на одном конце крепление 6, предназначенное для его установки на одной части транспортного средства (балке, мосту, рычаге), при этом другой конец стержня 5 имеет винтовую поверхность 7, кинематически связанную с обгонными муфтами 4, охватывающими винтовую поверхность стержня 5 и имеющими ответную винтовую поверхность (не показана), при этом ось стержня 5 соосна осям обгонных муфт 4 с роторами 2. При таком выполнении устройства генераторы 1 расположены друг под другом и соединены между собой посредством кожуха (не показан), причем генераторы 1 также соединены с узлом 8 крепления для установки на другой части транспортного средства (корпусе) (фиг.1).
Оси генераторов 1 могут располагаться перпендикулярно оси стержня 5 (фиг.2). В данном случае каждая обгонная муфта 4 охватывает соответствующий вал 9, ось которого расположена перпендикулярно оси стержня 5 и который имеет на одном конце шестерню 10, находящуюся в зацеплении с зубчатой поверхностью 11 стержня 5.
Со статором 3 каждого генератора 1 связан маховик 12, способствующий вращению роторов 2 по инерции.
Зоны кинематических связей генераторов 1 со стержнем 5 защищены от попадания загрязнений посредством элементов 13, представляющих собой, например, пыльник, гофр, манжету.
В случае наличия одного генератора 1 стержень 5 при ходе вверх вращает обгонную муфту 4, которая раскручивает ротор 2 генератора 1, при возвратном движении стержня 5 (вниз) ротор 2 продолжает вращаться, не стопоря обгонную муфту 4.
Согласно второму варианту выполнения полезной модели устройство для преобразования движения амортизации транспортного средства в электроэнергию содержит пьезоэлектрический генератор 14, имеющий корпус из двух частей 15, 16 с соответствующими узлами 20, 18 крепления для установки на соответствующих частях транспортного средства. В каждой части 15, 16 корпуса установлены пьезоэлементы 17, связанные с соответствующей частью 15, 16 корпуса и вырабатывающие при деформации электроэнергию (фиг.3). Так, одна группа пьезоэлементов 17 расположена в части 15 корпуса с возможностью выработки электроэнергии при движении частей 15, 16 корпуса в направлении друг к другу, а другая группа пьезоэлементов 17 расположена в части 16 корпуса с возможностью выработки электроэнергии при движении при движении частей 15, 16 корпуса в противоположную сторону.
Части 15, 16 корпуса генератора 14 подпружинены посредством пружин 19, обеспечивающим возвратно-поступательных ход частей 15 и 16 относительно друг друга. Каждый пьезоэлемент 17 снабжен диодом (не показан), пропускающим выработанную электроэнергию в одну сторону - в единую цепь, с которой связан каждый пьезоэлемент 17. Диоды позволяют блокировать возврат выработанной пьезоэлементами 17 электрической энергии.
Работа генератора заключается в следующем.
Два генератора 1 одинаковой или разной мощности расположены на друг под другом соосно стержню 5 и закреплены на кузове транспортного средства, а стержень 5 закреплен, например, на балке транспортного средства. Обгонная муфта 4 каждого ротора 2 охватывает винтовую поверхность 7 стержня 5. При амортизации транспортного средства осуществляется возвратно-поступательное движение стержня 5. Так, при движении стержня 5 в одну сторону вращается первая обгонная муфта 4 со своим ротором 2, активно вырабатывая электроэнергию, а при движении стержня 5 в обратную сторону вращается вторая обгонная муфта 4 со своим ротором 2, активно вырабатывая электроэнергию, при этом в момент, когда стержень 5 раскручивает первую обгонную муфту 4, вторая обгонная муфта работает на холостом ходу, продолжая вырабатывать электроэнергию, а когда стержень 5 движется в обратном направлении, раскручивая вторую обгонную муфту 4, первая обгонная муфта 4 работает на холостом ходу, тем самым, осуществляя непрерывную выработку электроэнергии при амортизации транспортного средства.
При расположении осей роторов 2 перпендикулярно оси стержня 5, имеющего зубчатую поверхность 13, стержень 5, при движении в одну сторону, вращает вал 9 с соответствующей обгонной муфтой 4 и ротором 2 одного генератора 1 посредством зубчатой пары, а при движении стержня 5 в обратную сторону - вращает обгонную муфту 4 с ротором 2 другого генератора 1 посредством зубчатой пары. При этом в момент, когда стержень 5 раскручивает вал 9 с обгонной муфтой 4 первого генератора 1, обгонная муфта 4 второго генератора 1 работает на холостом ходу, а когда стержень 5 движется в обратном направлении, раскручивая вал 9 с обгонной муфтой 4 второго генератора 1, обгонная муфта 4 первого генератора работает на холостом ходу, тем самым, осуществляя непрерывную выработку электроэнергии при амортизации транспортного средства.
Работа генератора 14 при выполнении его из пьезоэлектрических элементов 17 осуществляется при относительном перемещении частей 15 и 16 корпуса генератора 14, воздействующих на связанные с ними пьезоэлементы 17, вырабатывающие при деформации электрический ток. При движении подвески транспортного средства на сжатие часть 16 корпуса перемещается в направлении к части 15, срабатывает одна группа пьезоэлементов 17, генерируя электроэнергию в единую цепь. При возвратном ходе транспортного средства (растяжение) часть 16 корпуса перемещается от части 15 и срабатывает другая группа пьезоэлементов 17, генерируя электроэнергию в единую цепь. Пьезоэлементы 17 не передают выработанную энергию друг через друга благодаря диодам (не показаны), исключая потери выработанной электроэнергии.
1. Устройство для преобразования движения амортизации транспортного средства в электроэнергию, содержащее два генератора, соединенных с узлом крепления для установки на одной части транспортного средства, с каждым генератором кинематически связан установочный элемент с узлом крепления для установки на другой части транспортного средства, при этом каждый генератор включает статор с обмотками, установленный внутри него ротор, закрепленный на соответствующей обгонной муфте, которая кинематически связана с установочным элементом с возможностью вращения в одну сторону первой обгонной муфты с соответствующим ротором при движении установочного элемента в одну сторону при холостом ходе второй обгонной муфты с соответствующим ротором и с возможностью вращения в противоположную сторону второй обгонной муфты с соответствующим ротором при движении установочного элемента в обратную сторону при холостом ходе первой обгонной муфты с соответствующим ротором.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что установочный элемент выполнен в виде стержня с винтовой поверхностью, охватываемой первой и второй обгонными муфтами с ответными винтовыми поверхностями, при этом ось стержня соосна осям обгонных муфт с роторами.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что установочный элемент выполнен в виде стержня с зубчатой поверхностью, каждая обгонная муфта охватывает соответствующий вал, ось которого перпендикулярна оси стержня, и который имеет на одном конце шестерню, находящуюся в зацеплении с зубчатой поверхностью стержня.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что с каждым генератором связан маховик.
5. Устройство для преобразования движения амортизации транспортного средства в электроэнергию, содержащее, по меньшей мере, один генератор, имеющий корпус из двух частей с соответствующими узлами крепления для установки на соответствующих частях транспортного средства, в корпусе, по меньшей мере, одного генератора установлены связанные с частями корпуса пьезоэлементы, расположенные с возможностью выработки электроэнергии одной группы при движении частей корпуса в направлении друг к другу и другой группы - при движении частей корпуса в противоположную сторону.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что каждый пьезоэлемент имеет выход, связанный с единой электрической цепью.
7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что каждый пьезоэлемент снабжен диодом.
