CN1636306A - 单体电动机/发电机双功能装置 - Google Patents

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Abstract

一种双功能电动机/发电机包括：可再充电的电池；模式转换装置；双功能的转子/定子结构；至少两个传动装置；和离合器装置，根据所选择的模式是电动机模式还是发电机模式，该离合器装置选择两个传动装置中的一个传动装置。当双功能电动机/发电机用作电动机时，通过转子/定子结构及传动装置中的一个传动装置把电力从由模式转换装置所控制的、可再充电的电池中供给到从动负载中，当用作发电机时，借助把外力施加到负载中以致负载驱动另一个传动装置，从而使转子沿着与电动机模式中的转子旋转方向相反的方向进行旋转，给电池重新充电，因此在转子/定子结构中感应出电流以给电池重新充电。

Description

单体电动机/发电机双功能装置
技术领域
本发明涉及一种双功能电动机/发电机装置，并且尤其涉及一种成一体的装置，该装置具有双功能即可以用作电动机和发电机。
背景技术
传统地，发动机或者电动机驱动使用辅助电力系统的装置，该系统用来供给电力。这种发动机和电动机所实现的负载驱动在正常情况下需要各自的发电机装置和驱动装置。因此，它需要较大的空间并且费用较贵。而且，它的工业应用性较差。
为了解决上述的这些问题，开发出一种这样的电动机，该电动机具有一个辅助电枢和与转换装置相连的一个辅助绕组，并且形成为把发电机的功能加入到电动机中。但是，在电动机和发电机的线路之间的连接改变产生了电问题，具有一个辅助电枢和一个绕组的电动机的制造较复杂，具有制造缺陷，并且提高了制造费用。因此，急待开发出一种成一体的装置，该装置具有双功能即可以用作电动机和发电机。
发明内容
本发明的目的是提供一种成一体的装置，该装置具有双功能即可以用作电动机和发电机，而没有任何上述问题。本发明提供了一种成一体的、可共用组件的电动机/发电机双功能装置，该装置包括可再充电的电池、转换装置、双功能电动机/发电机装置、至少两个传动装置和向前/倒退离合器装置，该离合器装置交替地接合所述这些传动装置。当双功能电动机/发电机装置用作电动机时，在转换装置的控制下把电力从可再充电的电池通过向前/倒退离合器装置所选择的第一传动装置供给到定子或者转子和从动负载中，并且当用作发电机时，借助把外力施加到从动负载中来给电池重新充电，因此该负载驱动第二传动装置，从而沿着与作为电动机进行工作时的第一旋转方向相反的方向驱动转子，并且通过定子和转子之间的磁耦合来感应出电动势以给电池重新充电。
本发明的另一目的是提供一种单体电动机/发电机双功能装置，该装置包括：可再充电的电池；转换装置；双功能电动机/发电机装置，它具有转子和定子；及转子的旋转方向选择装置，其中定子由永磁材料制成，而转子具有线圈绕组。
本发明的另一个目的是提供一种上述那种的单体电动机/发电机双功能装置，其中定子由可透材料制成，而可透材料被线圈绕组缠绕，转子由永磁材料来制成。
根据本发明的另一个方面，提供了一种单体电动机/发电机双功能装置，其中定子和转子均由可透材料制成，而该材料被线圈绕组缠绕，该装置还包括至少一个起动开关、反馈开关和整流器。当该装置用作发电机时，这两个开关同时初始关闭。可再充电的电池通过起动开关提供给转子的绕组一电压，感应电压还有利于定子/转子结构的磁场。当转子相对于定子沿着预定方向进行运动时，由该磁场所感应出的电动势的第一部分通过整流器和反馈开关而反馈到转子的线圈绕组中。然后，起动开关打开并且电动势的主要部分通过上述转换装置用来给电池充电，同时电动势的第一部分连续地反馈到转子绕组中。起动开关在起动之后保持打开，直到施加到从动负载中的外力停止时为止。
根据本发明的另一个方面，提供了一种上述的单体电动机/发电机双功能装置，该装置还包括差速器、转矩变换器、和/或辅助传动装置，该辅助传动装置用来改变扭矩、速度、方向或者其它所需要的功能。
此外，根据本发明的另一个方面，提供了一种上述的单体电动机/发电机双功能装置，其中旋转方向选择装置可以与转换装置互锁或者被独立的控制。
对于本领域的普通技术人员讲，下面的详细描述使得本发明的其它目的、特征和优点变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明第一实施例的单体电动机/发电机双功能装置的示意图。
图2是本发明第二实施例的单体电动机/发电机双功能装置的示意图。
图3是本发明第三实施例的单体电动机/发电机双功能装置的示意图。
具体实施方式
图1所示的单体电动机/发电机双功能装置具有：双功能电动机/发电机装置1；转换装置2，它在电动机模式和发电机模式之间进行转换；可再充电的电池3；第一传动装置4A；第二传动装置4B；差速器或者第三传动装置4C；及向前/倒退离合器装置5。双功能电动机/发电机装置1具有：定子11，它由永磁体制成；转子12，它缠绕着线圈绕组；电刷13；及换向器14。转子12的轴15的两端分别通过第一传动装置4A和第二传动装置4B与差速器4C相连。差速器4C与例如轮子的负载6相连。
转换装置2具有开关，优选地通过互锁控制装置(未示出)来控制向前/倒退离合器装置5。即，向前/倒退离合器装置5被改变到第一位置上：当转换装置2位于电动机驱动位置B上时，第二传动装置4B通过互锁控制装置被接合在该位置上。向前/倒退离合器装置5被改变到第二位置上：当转换装置2位于发电机位置A上并且同时从动负载6旋转时，传动装置4A通过互锁控制装置被接合在该第二位置上。转换装置2和向前/倒退离合器装置5可选择地单独地进行工作。
整流器3A和电压/电流调节器3B可以设置在可再充电的电池3的前部。双功能电动机/发电机装置1连接到驱动控制器如速度调节器7上，以控制轴15的速度。应该知道，速度调节器7可以提供所有所需要的电动机驱动和控制功能，这些功能包括起动和停止控制、扭矩调节、相位控制、电压和电流控制等。
当转换装置2位于电动机驱动位置B上以选择电动机模式时，可再充电的电池3通过速度调节器7、连接导线W、电刷13和转向器14把电力供给到双功能电动机/发电机装置1的转子12的线圈绕组中，从而施加电动势，该电动势由于与永磁体11的磁场进行磁连接而使转子12沿着预定的第一方向如顺时针进行旋转。在这个阶段，根据Fleming的左手定侧，双功能电动机/发电机装置1用作电动机并借助轴15来驱动传动装置4B，然后通过差速器4C来驱动从动负载6。此外，差速器4C具有这样的功能：控制扭矩；控制速度、控制方向，或者其它所需要的功能。
当转换装置2位于发电机位置A上以选择发电机模式时，向前/倒退离合器装置5借助互锁或者其它操作同时改变到另一个位置上。从动负载6在施加外力时进行旋转，而传动装置4A接合轴15。因此，转子12沿着与位置B的方向相反的第二方向进行旋转，并且通过永磁体11的磁场和在转子12的线圈绕组中所感应出的磁场耦合产生电动势。在这个阶段，根据Fleming的左手定侧，双功能电动机/发电机装置1用作发电机。所产生的电动势通过换向器14和电刷13来连接，并且经过电刷13输出的电压被供给到连接导线W和位于位置A中的转换装置2上，然后直接到达整流器3A中。此外，通过电压/电流调节器3B把电压调整成稳定的特定的电压/电流，然后施加来给可再充电的电池3进行重新充电。
图2所示的附图是本发明第二实施例的示图。标号相同的元件具有与图1所示相同的意思。在这个实施例中，除了定子具有一个缠绕在透磁材料11B上的线圈绕组11A，所有的元件都相同，转子由永磁体制成，线圈绕组11A直接连接到电线W上而没有换向器和电刷。
当转换装置2位于电动机驱动位置B上时，可再充电的电池3通过速度调节器7把电力供给到定子的线圈绕组11A上，从而产生一磁场，而该磁场与转子12的永磁体的磁场相耦合，因此使得转子进行旋转，以驱动传动装置4B。随后，从动负载6通过差速器4C进行旋转。
当转换装置2位于发电机位置A上，向前/倒退离合器装置5改变到第二位置上。然后，当负载6以与实施例1相同的方式借助施加外力来进行旋转时，转子12借助传动装置4A的旋转而沿着与电动机驱动方向相反的第二方向进行旋转，并且产生电动势，该电动势通过永磁体11A的磁场与线圈绕组的磁场相耦合，随后，电动势给可再充电的电池3进行再充电。
图3所示的附图是本发明的第三实施例，在这个实施例中，定子的结构与实施例2的相同，并且转子缠绕有线圈绕组12B，而线圈绕组12B位于可通过磁力的材料12C上。此外，这个实施例具有整流器8和起动开关9。定子的线圈绕组11B通过第一电线WR1与整流器8的输入端相连。整流器8的输出端通过第二电线WR2与起动开关9相连。起动开关9具有起动开关SW1和反馈开关SW2，该反馈开关SW2通过起动电力线WS与电刷13相连。
当以与上述实施例相同的方式用作电动机时，可再充电的电池3通过速度调节器7把电力供给到定子的线圈绕组11A中，以产生磁场，该磁场与在线圈绕组和磁力可通过的转子12材料中所感应出的磁场相耦合。因此，转子以预定的第一方向进行旋转，从而驱动传动装置4B。
但是，当电动机/发电机装置用作发电机时，转换装置2处于位置A并且同时使开关SW1和SW2开始关闭。可再充电的电池3通过起动电力线WS、电刷13和整流器14把电压供给到转子的线圈绕组12B中，并且产生了磁场。转子沿着与第一方向相反的预定第二方向进行旋转，并且使磁场感应在定子中。定子和转子的磁场的耦合使电动势产生在定子绕组11A中。一部分产生的电动势通过第一导线WR1输送到整流器8中并且通过第二导线WR2、开关SW2和起动电线WS反馈到转子12B中，因此连续地产生了电力。在这个阶段，起动开关SW1可以被打开。在另一方面，反馈开关保持关闭以连续地把电力供给到转子中，并且电力的主要部分通过转换装置2供给到电池中，直到施加到从动负载6上的外力停止时为止，然后在重新起动期间起动开关SW1再次关闭。
根据上述实施例的附图，通过使用下面的自然原理：电动机沿着一个方向进行旋转而电动机沿着相反的方向进行旋转，本发明的技术原理提供了一种一体化的电动机/发电机双功能装置，该装置具有可再充电的电池、转换装置、传动装置、向前/倒退离合器装置及从动负载。
但是，应该知道，尽管示出了本发明的优选实施例，但是详细描述和具体实施例是借助解释的方式来给出而不是限制性的。许多改变和改进例如把电流指示器加入到可再充电的电池3中、任意具有过充电装置、电池等、或者传动装置、连接装置等的任何改进均在本发明的范围内，并且不会脱离本发明的精神实质，并且本发明包括所有这些改进。

Claims (7)

1.一种单体电动机/发电机双功能装置，该装置包括：可再充电的电池；转换装置，它用来在电动机模式和发电机模式之间进行转换；转子和定子结构，它具有转子和定子；至少两个传动装置和向前/倒退离合器装置，该离合器装置选择所述两个传动装置中的一个传动装置，该被选中的传动装置与所述模式中的一个被选择的模式相对应，其特征在于，当转换装置位于第一位置上时，转子和定子结构用作电动机，其中通过转子和定子结构及传动装置中的一个传动装置把电力从可再充电的电池供给到从动负载中；当转换装置处于第二位置上时，转子和定子结构用作发电机，其中在把外力施加到负载中并且选择所述两个传动装置中的另一个传动装置，以使负载驱动传动装置以使转子旋转并且感应出给电池进行再充电的电动势时，电池得到重新充电。
2.如权利要求1所述的单体电动机/发电机双功能装置，其特征在于，定子由永磁材料制成，而转子具有线圈绕组。
3.如权利要求1所述的单体电动机/发电机双功能装置，其特征在于，定子由可透材料制成，该可透材料缠绕着线圈绕组，转子由永磁材料制成。
4.如权利要求1所述的单体电动机/发电机双功能装置，其特征在于，定子和转子均由可透材料制成，而该材料缠绕着线圈绕组，并且该装置还包括至少一个起动开关、反馈开关和整流器，当该装置用作发电机并且把外力施加到负载中时，这两个开关同时初始关闭，在这个时候，可再充电的电池通过起动开关把电压提供到转子的绕组中，并且使转子沿着预定的方向相对于定子进行运动，由在定子绕组中所感应出的电动势的第一部分通过整流器和反馈开关而反馈到转子的线圈绕组中，然后，起动开关打开以使电动势的主要部分通过转换装置供给到电池中，同时电动势的第一部分连续地反馈到转子的线圈绕组中，从而通过感应来产生电力，直到施加到该负载中的外力停止时为止。
5.如权利要求1-4任一所述的单体电动机/发电机双功能装置，它还包括差速器、转矩变换器、第三传动装置，或者差速器、转矩变换器或者第三传动装置的结合，从而可以改变扭矩、速度、方向或者其它所需要的功能。
6.如权利要求1所述的单体电动机/发电机双功能装置，其特征在于，向前/倒退离合器装置与转换装置互锁。
7.如权利要求1所述的单体电动机/发电机双功能装置，其特征在于，向前/倒退离合器装置的控制独立于转换装置。
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