UA136942U - Електрична іграшка з обертовою сонячною фотоелектричною панеллю - Google Patents

Abstract

Електрична іграшка з обертовою сонячною фотоелектричною панеллю має два рознімних блоки. Нижній блок являє собою опорний диск з ручкою-підставкою, на якому в центрі знаходиться опорна втулка, та на однаковій відстані від втулки розміщені постійні магніти з почерговою орієнтацією полярності, а верхній блок - це обертовий диск, що складається з фотоелектричної сонячної панелі, на зворотному боці якої розміщені вісь обертання диска, плоскі котушки-соленоїди в кількості, що дорівнює числу магнітів на опорному диску, електронний драйвер з вбудованим безконтактним датчиком положення, засоби комутації котушок-соленоїдів і драйвера. Верхній і нижній блоки з'єднані шляхом вставляння осі верхнього обертового диска у втулку опорного диска до упору з забезпеченням зазору між блоками.

Description

Корисна модель належить до сфери іграшок, а саме до електричних та магнітних іграшок з обертовою сонячною фотоелектричною панеллю, та може служити наочним навчальним приладдям для демонстрації фізичних явищ, використовуватися як електропривід в рухомих іграшках та інших малопотужних механізмах.

З попереднього рівня техніки відомий різновид безколекторних фотоелектричних (рпоїомоїаїс) електродвигунів (патенти США: 05 4751413, 1988-06-14, НО2К 29/00 0054634343, 1987-01-06, НО2К 57/00, ВбОК 16/00, в яких джерелом електроенергії є фотоелектричні сонячні панелі, закріплені на вертикальній осі ротора двигуна, що обертаються разом з ротором. Тут же на осі змонтовані обмотки збудження ротора так, що осі котушок перпендикулярні осі ротора, кожна з котушок живиться від окремої сонячної батареї. На статорі змонтовані постійні магніти, з якими взаємодіють обмотки збудження ротора. Синхронізацію подачі електроживлення на обмотки в залежності від взаємного розташування обмоток ротора і магнітів статора здійснюють шляхом переривання в певній послідовності світлового потоку на сонячні батареї за рахунок використання різного роду вікон, шторок, затемнювачів, пропелерів.

До недоліків зазначених пристроїв слід віднести їх великі вагу та габарити (особливо висоту), в зв'язку з описаною вище орієнтацією котушок, громіздку систему управління світловим потоком та непридатність до використання як іграшок.

Відомий пристрій типу іграшкової дзиги з електроприводом (патент США: 5 4090715, 1978- 05-23, МПК АбЗЕ 5/04, АбЗН 29/22, в якому джерелом електроенергії є сонячна фотоелектрична панель, яка закріплена на зворотному (протилежному виходу вала) боці колекторного електродвигуна. Виводи сонячної панелі з'єднані з клемами двигуна, сонячна панель звернена до джерела випромінювання; при утриманні вала електродвигуна сонячна панель разом із статором обертається навколо осі, як дзига.

До недоліків зазначеного пристрою слід віднести: великі габарити (особливо висоту) обертової частини, яка завжди перевищує висоту двигуна; втрати потужності та швидкості обертання при обертанні масивного статора електродвигуна, а також недосконалості, притаманні колекторному вузлу: знос щіток, шум, створення радіоперешкод. Іграшка має малу мобільність, оскільки використовується тільки на горизонтальній площині в вертикальному положенні.

Зо Задача, на вирішення якої спрямовано заявлена корисна модель, полягає в розширенні різновидів пристроїв типу іграшок, зокрема в створенні легкої, мобільної, розвиваючої електричної іграшки з обертовою сонячною фотоелектричною панеллю.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що електрична іграшка з обертовою сонячною фотоелектричною панеллю складається з двох рознімних блоків, де нижній блок - це опорний диск з ручкою-підставкою, на якому в центрі знаходиться опорна втулка, та на однаковій відстані від втулки розміщені постійні магніти з почерговою орієнтацією полярності, а верхній блок - це обертовий диск, який являє собою сонячну фотоелектричну панель, яка використовується одночасно і як джерело електроенергії, і як несучий конструкційний елемент, де на зворотному боці сонячної фотоелектричної панелі розміщені вісь обертання диска, а по периферії - плоскі котушки-соленоїди в кількості, що дорівнює числу магнітів на опорному диску, електронний драйвер з вбудованим безконтактним датчиком положення (наприклад - оптоелектронним), а також засоби комутації плоских котушок-соленоїдів і драйвера, при цьому верхній і нижній блоки з'єднані шляхом вставляння осі верхнього обертового диска у втулку нижнього опорного диска до упору з забезпеченням зазору між блоками.

Пристрій адаптується до різних застосувань шляхом простого приєднання додаткової конструкції до обертового диска.

Запропоноване технічне рішення завдяки: - використанню сонячної панелі не тільки як джерела електроенергії, але і як основного несучого конструкційного елемента обертового диска; - застосуванню плоских котушок-соленоїдів, що дозволяє істотно зменшити товщину обертового диска; - використанню легкого та малогабаритного мікроелектронного драйвера для управління котушками-соленоїдами; - з'єднанню двох блоків пристрою через пару "вісь - втулка", та наявністю на опорному диску ручки-підставки дозволяє забезпечити легку вагу і, як наслідок, самозапуск обертання іграшки при малих рівнях освітленості, високу швидкість обертання диска та мобільність іграшки.

Технічним результатом, який забезпечується наведеною вище сукупністю ознак, є створення нової електричної іграшки з обертовою сонячною фотоелектричною панеллю, що має наступні переваги:

- мала вага, відсутність складних елементів управління, зручна ручка для утримання і маніпуляцій - дозволяють дитині легко як утримувати іграшку, так і керувати нею; - мобільність - дозволяє дитині, утримуючи іграшку за ручку, без зусиль нахиляти її в різні боки та переміщати в будь-якому напрямку, бігати, стрибати з іграшкою в руках, при цьому диск продовжує обертатися (за умови достатньої сонячної освітленості); - використання для освітнього процесу та розвитку розумових здібностей - дозволяє дитині в ході гри з привабливим динамічним об'єктом поєднувати розвагу та навчання, розвивати інтерес до різних фізичних явищ; - використання як навчального приладдя для демонстрації екологічно чистого перетворення сонячної енергії в механічну енергію обертання.

Корисна модель відповідає критерію "новизна", оскільки в результаті патентних досліджень не виявлено аналогічних технічних рішень.

Корисна модель відповідає критерію "промислова придатність", оскільки може знайти застосування в промисловості при виготовленні іграшок, навчальних приладь, електроприводів для рухомих іграшок та інших малопотужних механізмів.

Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленням, де наведено загальний вигляд електричної іграшки з обертовою сонячною фотоелектричною панеллю.

Пристрій складається з двох рознімних блоків. Нижній блок складається з опорного диска (1) з ручкою-підставкою (2), на диску розміщені постійні магніти (3) та опорна втулка (4). Верхній блок (обертовий диск) складається з сонячної фотоелектричної панелі (5), орієнтованої робочою частиною догори, на зворотному боці її розміщені вісь (б), плоскі котушки-соленоїди (7) та керуючий драйвер (8), тут же розміщені засоби комутації котушок, сонячної панелі та драйвера.

Пристрій працює наступним чином

Вісь (6) верхнього блоку вставлена у втулку (4) опорного диска до упору. Зібраний пристрій поміщено під сонячний світловий потік. Під дією сонячного світла фотоелектрична сонячна панель виробляє електричну енергію, яка надходить на драйвер (8). Драйвер, у свою чергу, здійснює підключення групи котушок-соленоїдів (7), і в котушках протікає електричний струм, який генерує магнітне поле котушок. Магнітне поле котушок-соленоїдів взаємодіє з постійними

Зо магнітами (3) опорного диска, однойменні поля відштовхуються, різнойменні -притягуються. В результаті виникає зусилля, що зрушує котушки-соленоїди відносно нерухомих постійних магнітів опорного диска, і, в підсумку, - провертає верхній блок з віссю (б) відносно опорного диска у втулці (4). Разом з верхнім блоком відносно нижнього провертається і розміщений на верхньому блоці драйвер (8) з вбудованим безконтактним датчиком положення (наприклад - оптоелектронним). По сигналу від зміщеного датчика положення драйвер здійснює перемикання електричної енергії на наступну групу котушок-соленоїдів, які перемістилися на місце попередніх. Переміщені котушки-соленоїди так само генерують магнітне поле тієї ж полярності, і, взаємодіючи з тими ж постійними магнітами, знову розвивають зусилля, що діє в тому ж напрямку. Далі описаний цикл повторюється, в пристрої розвивається стійкий обертаючий момент, який і забезпечує обертання верхнього блока відносно нерухомого нижнього блока.

Фіксація осі (6) верхнього блока втулкою (4) опорного диска дозволяє здійснювати, використовуючи ручку-підставку, нахили пристрою під різними кутами в діапазоні від вертикального до горизонтального положення. Шляхом затінення світлового потоку або зміною кута нахилу іграшки до світлового потоку можна змінити швидкість обертання диска від максимальної до повної його зупинки.

Електрична іграшка з обертовою сонячною фотоелектричною панеллю, що заявляється, проста у виготовленні, надійна, зручна в експлуатації, оскільки зберігає свої динамічні властивості в умовах нахилів, переміщень іграшки, великих перепадів освітленості, також володіє високою ігровою привабливістю та може бути використана для освітнього процесу та розвитку розумових здібностей дитини.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Електрична іграшка з обертовою сонячною фотоелектричною панеллю, яка має два рознімних блоки, при цьому нижній блок являє собою опорний диск з ручкою-підставкою, на якому в центрі знаходиться опорна втулка, та на однаковій відстані від втулки розміщені постійні магніти з почерговою орієнтацією полярності, а верхній блок - це обертовий диск, що складається з фотоелектричної сонячної панелі, на зворотному боці якої розміщені вісь обертання диска, плоскі котушки-соленоїди в кількості, що дорівнює числу магнітів на опорному диску,

   60 електронний драйвер з вбудованим безконтактним датчиком положення, засоби комутації котушок-соленоїдів і драйвера, причому верхній і нижній блоки з'єднані шляхом вставляння осі верхнього обертового диска у втулку опорного диска до упору з забезпеченням зазору між блоками. КОП ПТ СРВ, Х не з , НИ ! ху роли й і дес ей ча ьо і окоюю й п щ й Я -яя5- - 65. КК сер--- 6 3-щ- МК т ранній у ще С В я

   А. ї інвес: я реко. і | А дженюннит й кання ї ше