ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОЛЕСА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Осветительное устройство колеса транспортного средства
Полезная модель относится к области электротехники, в частности к устройствам для преобразования кинетической энергии вращающегося колеса автомобиля при его движении в электрическую энергию для питания источников света, устанавливаемых на колесе.
Известно осветительное устройство, устанавливаемое на колесе автомобиля, содержащее электрический генератор, закрепленный на колесе, и осветительный узел с источниками световой энергии, также расположенный на колесе и подключенными к генератору (заявка WO № 86/04308, кл. B60Q 1/32, 1986). Генератор содержит статор, закрепленный на колесе соосно с ним и вращающийся вместе с колесом при движении автомобиля. Генератор, также, содержит невращающийся при движении колеса, расположенный в статоре соосно с ним. На концевом участке вала ротора закреплен эксцентрично расположенный груз, предотвращающий вращение ротора при вращении колеса и статора во время движения автомобиля. При движении автомобиля через выводы обмотки вращающегося вместе с колесом статора электрическая энергия передается на источники света, также вращающиеся вместе с колесом. Статор и источники света, при этом, неподвижны друг относительно друга.
Однако, в данном устройстве вследствие использования генератора постоянного тока не удается реализовать устойчивое изображение на колесе, например, надписей или символов, идентифицируемых при вращении колеса движущегося автомобиля.
Технический результат, достигаемый данным техническим предложением это реализация возможности получения на колесе движущегося транспортного средства неподвижного изображения на вращающемся в широком диапазоне скоростей колесе.
Этот результат достигается тем, что генератор выполнен в виде однофазного генератора переменного тока, статор содержит два диаметрально расположенных на внутренней поверхности одинаковых продольных паза, ширина каждого из которых пропорциональна ширине сектора, занимаемого на колесе источниками света, ротор выполнен из постоянного магнита и содержит два радиально намагниченных
B60Q 1/32
полюса, в пазах статора расположена однофазная обмотка, подключенная через стабилизатор тока к источникам света, выполненным в виде светодиодов.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 показан в диаметральном разрезе общий вид размещения элементов устройства на колесе транспортного средства, например, автомобиля.
На фиг. 2 изображен однофазный генератор в продольном разрезе.
На фиг. 3 показан поперечный разрез генератора в зоне лобовых частей обмотки.
На фиг. 4 показана временная диаграмма напряжения, вырабатываемого генератором.
На фиг. 5 показана схема подсоединения генератора к светодиодам.
Генератор для удобства крепления к колесу расположен в корпусе 2. Генератор устанавливается на колесе так, чтобы оси колеса автомобиля, статора 3 и ротора 4 совпадали. Ротор 4 представляет собой цилиндрический двухполюсный магнит, намагниченный в радиальном направлении. Он может быть, также, выполнен в виде прямоугольной призмы, как показано на фиг. 3 пунктирными линиями. Форма ротора не влияет на достигаемый результат. Существенно, чтобы он содержал два полюса и был намагничен в радиальном направлении. Статор
выполнен в виде кольцевого магнитопровода 5, который для уменьшения потерь
,„ -ч.. ,-  ,.
целесообразно изготавливать шихтованным из листовой электроте ническои стали
На внутренней поверхности статора выполнены два продольных диаметрально расположенных 6 паза, в которых размещена однофазная обмотка 7. Для удобства размещения обмотки 7 на статоре ее целесообразно выполнить из двух секций, располагая их лобовые части по торцам статора (фиг. 3). Однако, эта обмотка может быть выполнена и в виде одной секции, что не отразится на работоспособности генератора, но несколько увеличит его длину. Ротор 4 расположен в корпусе 2 на подшипниках 8. На концевом участке вала 9 эксцентрично закреплен груз 10. Корпус генератора 1 крепится к ступице 11 колеса болтами 12. На корпусе 2 установлен осветительный узел 13 со светодиодами 14. На корпусе 2 устанавливаются дополнительные диоды 15,16 и стабилизатор тока 17 (фиг. 5). На фиг.1 диоды 15,16 и стабилизатор тока 17 не показаны. Выводы 18 обмотки 7 подключены (фиг. 1) к осветительному узлу, состоящему из стабилизатора тока, дополнительных диодов и светодиодов. Ширина пазов 6 статора, в которых размещается обмотка, должна быть пропорциональна ширине сектора, занимаемого светодиодами на колесе, т.е. должны быть приблизительно
равны углы, ограничивающие секторы, занимаемые пазами 6 на статоре 3, и сектор, занимаемый осветительным узлом. Стабилизатор тока 17 может быть выполнен, например, на транзисторе, как показано на фиг. 5, или по любой другой схеме, что не является существенным. Существенным является введение в устройство стабилизатора тока, исключающего выход светодиодов из строя при изменении напряжения генератора.
Устройство работает следующим образом.
При движении транспортного средства вместе с вращающимся колесом вращается и прикрепленный к нему статор 3 генератора вместе с обмоткой 7. Ротор 4 при вращении статора 3 не вращается, поскольку удерживается весом эксцентрично закрепленного груза 10. При вращении статора 3 относительно ротора 4 в обмотке 7 статора наводится переменная ЭДС /е/ (фиг. 4), имеющая несинусоидальный характер. Временная ширина полуволны ЭДС вращения должна быть приблизительно равна времени поворота колеса на угол, соответствующий сектору, занимаемому осветительным узлом. Несинусоидальная форма ЭДС вращения генератора 1, при которой длительность полуволны соответствует времени поворота колеса на угол, ограничивающий сектор, занимаемый светодиодами 14, обеспечивается соответствующим выбором ширины пазов 6 статора, и зоны намагничивания ротора 4. Светодиоды 14 осветительного узла 13 зажигаются от одной полуволны ЭДС вращения /е/ , причем, синхронно и синфазно с положением колеса, поскольку статор 3 с обмоткой 7 неподвижны друг относительно друга. Следовательно, за каждый оборот колеса светодиоды будут зажигаться один раз и каждый раз в одном и том же положении колеса и осветительного узла. При изменении скорости вращения колеса будет изменяться частота повторения импульсов зажигания светодиодов и их длительность, что обеспечивает появление стробоскопического эффекта, т.е. неподвижность изображения, образованного вращающимися светодиодами.
Светодиоды 14 включены параллельно, т.е. зажигаются от одной полуволны ЭДС вращения, что создает эффект неподвижного изображения на вращающемся колесе. Вторая (нерабочая) полуволна ЭДС вращения гасится на встречно включенном дополнительном диоде 16. Такое включение диода 16 обеспечивает равномерную нагрузку генератора в обоих полупериодах, препятствующее искажению ЭДС, вырабатываемой генератором. Для  сложной световой индикации на колесе могут быть установлены два и более (четное число) световых узлов. При этом, светодиоды разных световых узлов
.
целесообразно включать встречно-параллельно, что обеспечит равномерную загрузку генератора в обоих полупериодах и позволит исключить из схемы дополнительный диод 16.
При изменении частоты вращения колеса будет изменяться величина ЭДС, вырабатываемой генератором. Для обеспечения работоспособности светодиодов при изменении ЭДС генератора в несколько раз их необходимо подключать к генератору через стабилизатор тока, ограничивающий ток, протекающий через светодиоды 14. Стабилизатор тока 17 может быть выполнен, например, на транзисторе с обратной связью по току, включенном в диагональ выпрямительного моста на диодах 15. Возможно использование и других схем ограничения тока светодиодов.
Устойчивость стробоскопического эффекта на декоративном колпаке колеса транспортного средства обеспечивается синхронизацией момента включения светодиодов с положением колеса. Такая синхронизация обеспечивается питанием светодиодов от генератора переменного тока, статор которого с обмоткой закреплен на колесе, а форма кривой ЭДС, вырабатываемой генератором, согласована с длиной дуги, занимаемой осветительным узлом.
Источники информации. 1. Заявка WO № 86/04308, Н02К 7/18, B60Q 1/32, 1986 - прототип.