CN114352407B - 星型布置的传动系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种星型布置的传动系统及控制方法，包括：轮盘、飞轮、输出轴、连杆和直线运动组件；飞轮的一端与输出轴固定连接，另一端与轮盘转动连接；直线运动组件均布于轮盘的圆周方向，并通过连杆与轮盘连接；直线运动组件通过连杆驱动飞轮与轮盘的连接点绕所述输出轴的轴向做圆周运动，飞轮驱动输出轴转动；其中，直线运动组件通过连杆、轮盘和飞轮将电能转化为输出轴的机械能。本发明实施例提供的一种星型布置的传动系统及控制方法，具有结构简单、紧凑、反应迅速快，并且可以精确控制的有益效果，同时星型电动机能源输出方式和内燃机类似，可以在较小幅度改动汽车结构的前提下，替换内燃机为电动机。

Description

星型布置的传动系统及控制方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种星型布置的传动系统及控制方法。

背景技术

活塞式内燃机自19世纪60年代问世以来，其作为人类社会新一代的动力来源得到了长足的发展和广泛的使用，至今已经有160年的历史。虽然内燃机的创造和使用给人类带来了生产和生活上的变革，但是时间流转到今天，也因为环保问题而备受争议，汽油机排放的主要污染物有CO、NO_x和HC，柴油机排放的污染物主要是固体颗粒和NO_x，在使用含铅汽油时汽油内燃机还会产生铅污染，而铅进入人体会影响人类智商的发育，内燃机的另一大污染主要是CO₂，而CO₂是造成“温室效应”的元凶。正是这些原因，世界各国对新能源的研究越来越重视，以电机作为动力的汽车、舰船等纷纷面世，电能等新能源也是现在研究的热点。

有鉴于此提出本发明。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种星型布置的传动系统，用以解决现有技术中内燃机存在污染的缺陷，实现节能、环保以及绿色出行。

本发明还提出一种星型布置的传动系统控制方法，用以解决现有技术中内燃机存在污染的缺陷，通过对星型分布的电动机控制进行改进，实现了星型电动机的精准控制和快速反应。

根据本发明第一方面实施例的一种星型布置的传动系统，包括：

轮盘、飞轮、输出轴、连杆和直线运动组件；

所述飞轮的一端与所述输出轴固定连接，另一端与所述轮盘转动连接；

所述直线运动组件均布于所述轮盘的圆周方向，并通过所述连杆与所述轮盘连接；

所述直线运动组件通过所述连杆驱动所述飞轮与所述轮盘的连接点绕所述输出轴的轴向做圆周运动，所述飞轮驱动所述输出轴转动；

其中，所述直线运动组件通过所述连杆、所述轮盘和所述飞轮将电能转化为所述输出轴的机械能。

根据本发明的一个实施例，所述直线运动组件包括：外回铁、内回铁、第一端头、第二端头和磁性元件；

所述外回铁和所述内回铁为彼此套置的柱状结构；

所述磁性元件设置于所述外回铁和所述内回铁之间；

所述第一端头和所述第二端头沿所述内回铁的轴向设置于所述内回铁的两端；

其中，所述第一端头与所述连杆转动连接。

具体来说，通过设置外回铁、内回铁、第一端头、第二端头和磁性元件实现了直线运动组件对连杆的驱动，其中，内回铁在外回铁和磁性元件的作用下，沿外回铁的轴向做往复运动，同时通过第一端头与连杆连接，在往复运动的过程之中实现对连杆的驱动。

根据本发明的一个实施例，还包括：保持架；

所述保持架套置于所述外回铁的外部，并与所述直线运动组件的数量一一对应；

或者，所述保持架上设置有与所述直线运动组件数量一一对应的容纳腔，所述外回铁设置于所述容纳腔内。

具体来说，提供了两种保持架的实施方式，第一个实施方式是保持架为分体式结构，即保持架与直线运动组件一一对应，每个保持架与每个直线运动组件对应配合；第二个实施方式是保持架为一体式结构，保持架内设置有与若干个容纳腔，容纳腔的数量与直线运动组件一一对应，即全部直线运动组件对应设置于容纳腔内，而保持架则为一个整体式结构。

根据本发明的一个实施例，还包括：导向单元，所述导向单元分别设置于所述第一端头和所述第二端头，并与所述保持架或者所述容纳腔滑动配合，用于保持所述内回铁与所述外回铁的同轴度。

具体来说，提出了一种保持内回铁和外回铁保持同轴度的方案，通过设置导向单元实现了内回铁在外回铁内部做往复运动时同轴度的保持。

根据本发明的一个实施例，所述导向单元为至少两个相互叠加设置的板弹簧。

具体来说，提出了一种导向单元的实施方式，通过设置至少两个相互叠加的板弹簧，为内回铁提供支撑克服重力等因素的影响；同时保持内回铁与外回铁的同轴度，减少摩擦产生的不可逆损失；并且在内回铁做往复运动时，板弹簧可以存储能量，在内回铁反向运动时将能量释放，提升内回铁往复运动的效率。

根据本发明的一个实施例，至少四个所述直线运动组件均布于所述轮盘的圆周方向。

具体来说，提出了一种直线运动组件的设置方案，通过设置至少四个直线运动组件满足了直线运动组件通过连杆驱动飞轮与轮盘的连接点绕所述输出轴的轴向做圆周运动，实现了通过连杆、轮盘和飞轮将电能转化为输出轴的机械能。

根据本发明的一个实施例，所述直线运动组件的数量为奇数。

具体来说，将直线运动组件的数量采用为奇数，可以避免偶数直线电机对顶产生的震动。

根据本发明第二方面实施例的一种上述的星型布置的传动系统控制方法，包括：

向直线运动组件发送启动信号，内回铁在外回铁内部沿轴向往复运动；

连杆通过第一端头将内回铁沿外回铁轴向的往复运动转化为轮盘与飞轮连接点绕输出轴的圆周运动；

飞轮将与轮盘连接点的圆周运动转化为输出轴的转动。

根据本发明的一个实施例，所述向直线运动组件发送启动信号，内回铁在外回铁内部沿轴向往复运动的步骤中，具体包括：

选择一个所述直线运动组件分配为第一发送对象；

选择与所述第一发送对象依次间隔设置的所述直线运动组件分配为第二发送对象；

将其余所述直线运动组件分配为第三发送对象；

依次向所述第一发送对象、所述第二发送对象和所述第三发送对象发送所述启动信号，实现所述内回铁在所述外回铁内部沿轴向的往复运动；

其中，当所述直线运动组件为奇数时，在与所述第一发送对象相邻的所述直线运动组件中，将与所述启动信号发送方向相反的所述直线运动组件分配为所述第二发送对象。

具体来说，提出了一种对直线运动组件启动信号的发送方式，满足了直线运动组件间隔的依次起振，最终实现对输出轴的驱动。

根据本发明的一个实施例，所述连杆通过第一端头将内回铁沿外回铁轴向的滑动转化为轮盘与飞轮连接点绕输出轴的圆周运动中：

所述内回铁沿所述外回铁轴向完成往复运动的周期与所述轮盘和所述飞轮连接点绕所述输出轴做圆周运动的周期相同。

具体来说，提出了一种直线运动组件的内回铁的往复运动方式，使得内回铁的往复运动与飞轮和轮盘之间的连接点的圆周运动满足一定的关系，实现直线运动组件以及输出轴的运动。

进一步地，因为内回铁的运动为正弦运动，需要输入特别调制的和内回铁运动匹配的正弦电流。直线运动组件带动连杆将能量传递到轮盘上，轮盘在连杆的带动下偏心旋转，带动飞轮及输出轴转动。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：本发明实施例提供的一种星型布置的传动系统及控制方法，具有结构简单、紧凑、反应迅速快，并且可以精确控制的有益效果，同时星型电动机能源输出方式和内燃机类似，可以在较小幅度改动汽车结构的前提下，替换内燃机为电动机。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的星型布置的传动系统装配关系第一示意图；

图2是本发明实施例提供的星型布置的传动系统装配关系第二示意图；

图3是本发明实施例提供的星型布置的传动系统装配关系第三示意图；

图4是本发明实施例提供的星型布置的传动系统装配关系第四示意图；

图5是本发明实施例提供的星型布置的传动系统控制方法的流程第一示意图；

图6是本发明实施例提供的星型布置的传动系统控制方法的流程第二意图。

附图标记：

1、轮盘；

2、飞轮；

3、输出轴；

4、连杆；

5、直线运动组件；501、外回铁；502、内回铁；503、第一端头；504、第二端头；505、磁性元件；

6、保持架；

7、导向单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1至图4是本发明实施例提供的星型布置的传动系统装配关系第一至第四示意图。从图1和图2可以看出本发明提供的传动系统以及直线运动组件5的内部构造，图3展示的是去掉保持架6的传动系统布置结构，图4展示的是保持架6一体结构的设置方案。

图5和图6是本发明实施例提供的星型布置的传动系统控制方法的流程第一和第二示意图。展示了本发明的控制方法的逻辑流程图，从图5和图6中可以看出，直线运动组件5不能同时启动，同时启动会使系统无法运动。例如直线运动组件5的数量为五台，选定一台直线运动组件5为第一发送对象，顺时针依次为编号，将与第一发送对象间隔的第三台和第五台直线运动组件5分配为第二发送对象，将第二台和第四台直线运动组件5分配为第三发送对象，依次向第一发送对象、第二发送对象和第三发送对象发送启动信号，磁性元件505优选为线圈，线圈在交流电的激励下产生交变磁场，交变磁场与内回铁502的相互作用，使得内回铁502进行往复运动。内回铁502运动带动连杆4运动，连杆4、轮盘1和输出轴3的共同作用将能量转变为机械能输出，连杆4运动带动轮盘1，轮盘1在五根连杆4的带动下做圆周运动，轮盘1带动飞轮2绕输出轴3旋转，带动输出轴3转动；其中，输出轴3的转动为向外输出的机械能。

本发明在共振频率下工作，利用共振产生的较大位移，节约能源；直线运动组件5相对于旋转电机可以实现较大的输出功；直线运动组件5还可以较好的实现精确控制，通过调节电压或频率，可以得到不同的速度、电磁推力；直线运动组件5的可靠性很高，一个或者两个直线运动组件5损坏还可以继续工作；多组直线运动组件5组成的星型发动机可以抵消部分的震动，减少震动；同时还可以实现高加速度，满足迅速起动的要求。

进一步地，整机的运动频率要处于直线运动组件5、板弹簧等运动部件的共振频率，利用共振减少能源的消耗。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一些具体实施方案中，如图1至图4所示，本方案提供一种星型布置的传动系统，包括：轮盘1、飞轮2、输出轴3、连杆4和直线运动组件5；飞轮2的一端与输出轴3固定连接，另一端与轮盘1转动连接；直线运动组件5均布于轮盘1的圆周方向，并通过连杆4与轮盘1连接；直线运动组件5通过连杆4驱动飞轮2与轮盘1的连接点绕输出轴3的轴向做圆周运动，飞轮2驱动输出轴3转动；其中，直线运动组件5通过连杆4、轮盘1和飞轮2将电能转化为输出轴3的机械能。

本发明实施例提供的一种星型布置的传动系统，具有结构简单、紧凑、反应迅速快，并且可以精确控制的有益效果，同时星型电动机能源输出方式和内燃机类似，可以在较小幅度改动汽车结构的前提下，替换内燃机为电动机。

在一些实施例中，直线运动组件5包括：外回铁501、内回铁502、第一端头503、第二端头504和磁性元件505；外回铁501和内回铁502为彼此套置的柱状结构；磁性元件设置于外回铁501和内回铁502之间；第一端头503和第二端头504沿内回铁502的轴向设置于内回铁502的两端；其中，第一端头503与连杆4转动连接。

具体来说，通过设置外回铁501、内回铁502、第一端头503、第二端头504和磁性元件505实现了直线运动组件5对连杆4的驱动，其中，内回铁502在外回铁501和磁性元件的作用下，沿外回铁501的轴向做往复运动，同时通过第一端头503与连杆4连接，在往复运动的过程之中实现对连杆4的驱动。

在一些实施例中，还包括：保持架6；其中，保持架6套置于外回铁501的外部，并与直线运动组件5的数量一一对应；或者，保持架6上设置有与直线运动组件5数量一一对应的容纳腔，外回铁501设置于容纳腔内。

具体来说，提供了两种保持架6的实施方式，第一个实施方式是保持架6为分体式结构，即保持架6与直线运动组件5一一对应，每个保持架6与每个直线运动组件5对应配合；第二个实施方式是保持架6为一体式结构，保持架6内设置有与若干个容纳腔，容纳腔的数量与直线运动组件5一一对应，即全部直线运动组件5对应设置于容纳腔内，而保持架6则为一个整体式结构。

在一些实施例中，还包括：导向单元7，导向单元7分别设置于第一端头503和第二端头504，并与保持架6或者容纳腔滑动配合，用于保持内回铁502与外回铁501的同轴度。

具体来说，提出了一种保持内回铁502和外回铁501保持同轴度的方案，通过设置导向单元7实现了内回铁502在外回铁501内部做往复运动时同轴度的保持。

在一些实施例中，导向单元7为至少两个相互叠加设置的板弹簧。

具体来说，提出了一种导向单元7的实施方式，通过设置至少两个相互叠加的板弹簧，为内回铁502提供支撑克服重力等因素的影响；同时保持内回铁502与外回铁501的同轴度，减少摩擦产生的不可逆损失；并且在内回铁502做往复运动时，板弹簧可以存储能量，在内回铁502反向运动时将能量释放，提升内回铁502往复运动的效率。

在一些实施例中，至少四个直线运动组件5均布于轮盘1的圆周方向。

具体来说，提出了一种直线运动组件5的设置方案，通过设置至少四个直线运动组件5满足了直线运动组件5通过连杆4驱动飞轮2与轮盘1的连接点绕输出轴3的轴向做圆周运动，实现了通过连杆4、轮盘1和飞轮2将电能转化为输出轴3的机械能。

在一些实施例中，直线运动组件5的数量为奇数。

具体来说，将直线运动组件5的数量采用为奇数，可以避免偶数直线运动组件5对顶产生的震动。

在本发明的一些具体实施方案中，如图5和图6所示，本方案提供一种上述的星型布置的传动系统控制方法，包括：向直线运动组件5发送启动信号，内回铁502在外回铁501内部沿轴向往复运动；连杆4通过第一端头503将内回铁502沿外回铁501轴向的往复运动转化为轮盘1与飞轮2连接点绕输出轴3的圆周运动；飞轮2将与轮盘1连接点的圆周运动转化为输出轴3的转动。

本发明提出的一种星型布置的传动系统控制方法，用以解决现有技术中内燃机存在污染的缺陷，通过对星型分布的电动机控制进行改进，实现了星型电动机的精准控制和快速反应。

在一些实施例中，向直线运动组件5发送启动信号，内回铁502在外回铁501内部沿轴向往复运动的步骤中，具体包括：选择一个直线运动组件5分配为第一发送对象；选择与第一发送对象依次间隔设置的直线运动组件5分配为第二发送对象；将其余直线运动组件5分配为第三发送对象；依次向第一发送对象、第二发送对象和第三发送对象发送启动信号，实现内回铁502在外回铁501内部沿轴向的往复运动；其中，当直线运动组件5为奇数时，在与第一发送对象相邻的直线运动组件5中，将与启动信号发送方向相反的直线运动组件5分配为第二发送对象。

具体来说，提出了一种对直线运动组件5启动信号的发送方式，满足了直线运动组件5间隔的依次起振，最终实现对输出轴3的驱动。

在一些实施例中，连杆4通过第一端头503将内回铁502沿外回铁501轴向的往复运动转化为轮盘1与飞轮2连接点绕输出轴3的圆周运动中：内回铁502沿外回铁501轴向完成往复运动的周期与轮盘1和飞轮2连接点绕输出轴3做圆周运动的周期相同。

具体来说，提出了一种直线运动组件5的内回铁502的往复运动方式，使得内回铁502的往复运动与飞轮2和轮盘1之间的连接点的圆周运动满足一定的关系，实现直线运动组件5以及输出轴3的运动。

进一步地，因为内回铁502的运动为正弦运动，需要输入特别调制的和内回铁502运动匹配的正弦电流。直线运动组件5带动连杆4将能量传递到轮盘1上，轮盘1在连杆4的带动下偏心旋转，带动飞轮2及输出轴3转动。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (2)

1.一种星型布置的传动系统控制方法，其特征在于，包括：

轮盘、飞轮、输出轴、连杆、直线运动组件、保持架和导向单元；

所述直线运动组件包括：外回铁、内回铁、第一端头、第二端头和磁性元件；

所述外回铁和所述内回铁为彼此套置的柱状结构；

所述磁性元件设置于所述外回铁和所述内回铁之间；

所述第一端头和所述第二端头沿所述内回铁的轴向设置于所述内回铁的两端；

其中，所述第一端头与所述连杆转动连接；

所述直线运动组件的数量为奇数；

所述飞轮的一端与所述输出轴固定连接，另一端与所述轮盘转动连接；

所述直线运动组件均布于所述轮盘的圆周方向，并通过所述连杆与所述轮盘连接；

所述直线运动组件通过所述连杆驱动所述飞轮与所述轮盘的连接点绕所述输出轴的轴向做圆周运动，所述飞轮驱动所述输出轴转动；

其中，所述直线运动组件通过所述连杆、所述轮盘和所述飞轮将电能转化为所述输出轴的机械能；

所述保持架套置于所述外回铁的外部，并与所述直线运动组件的数量一一对应；

或者，所述保持架上设置有与所述直线运动组件数量一一对应的容纳腔，所述外回铁设置于所述容纳腔内；

所述导向单元分别设置于所述第一端头和所述第二端头，并与所述保持架或者所述容纳腔滑动配合，用于保持所述内回铁与所述外回铁的同轴度；

所述导向单元为至少两个相互叠加设置的板弹簧；

至少四个所述直线运动组件均布于所述轮盘的圆周方向；

向直线运动组件发启动信号，内回铁在外回铁内部沿轴向往复运动的步骤中，具体包括：

选择一个所述直线运动组件分配为第一发送对象；

选择与所述第一发送对象依次间隔设置的所述直线运动组件分配为第二发送对象；

其中，当所述直线运动组件为奇数时，在与所述第一发送对象相邻的所述直线运动组件中，将与所述启动信号发送方向相反的所述直线运动组件也分配为所述第二发送对象；

将其余所述直线运动组件分配为第三发送对象；

依次向所述第一发送对象、所述第二发送对象和所述第三发送对象发送所述启动信号，实现所述内回铁在所述外回铁内部沿轴向的往复运动；

连杆通过第一端头将内回铁沿外回铁轴向的往复运动转化为轮盘与飞轮连接点绕输出轴的圆周运动；

飞轮将与轮盘连接点的圆周运动转化为输出轴的转动。

2.根据权利要求1所述的一种星型布置的传动系统控制方法，其特征在于，所述连杆通过第一端头将内回铁沿外回铁轴向的往复运动转化为轮盘与飞轮连接点绕输出轴的圆周运动中：

所述内回铁沿所述外回铁轴向完成往复运动的周期与所述轮盘和所述飞轮连接点绕所述输出轴做圆周运动的周期相同。

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