CN201078244Y - 马达气泵两用气体能量转换装置及采用该装置的节能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种马达气泵两用气体能量转换装置，所述能量转换装置包括一个由定子和前、后端盖构成的外壳，一个设置于所述外壳内的转子，所述转子上等角度地成型有自其圆周面径向延伸的切槽，切槽内设置受到径向向外的偏压力的滑片，所述转子与定子内壁相切，所述滑片与定子内壁及所述切槽密封且滑动地结合。在定子上可根据需要设置两个或者三个进气口，两个或者三个出气口。本实用新型还涉及一种使用上述马达气泵两用气体能量转换装置的节能系统，该系统可广泛地应用于车辆，能够有效地利用并收集车辆制动时的能量，用于车辆启动和加速时使用。

Description

马达气泵两用气体能量转换装置及采用该装置的节能系统

技术领域

本实用新型具体涉及一种马达气泵两用气体能量转换装置，以及使用该能量转换装置的节能系统。

背景技术

在日常生活中，电动自行车和摩托车等电动车辆是使用率较高的交通工具。使用上述交通工具时，在对其进行启动或者减速后加速的过程中，需要耗费很多的能量；此外，所耗费的能量大都转化为影响大气质量的有害物质。本领域技术人员注意到在使用上述车辆行驶的过程中，由于行车安全的需要，车辆经常会处于制动状态；在所述制动过程中，如果要加强其制动效果，相应地要解除制动，就需要提供很多的能量，以便克服制动重新启动车辆。但事实上在所述制动过程中同时也会释放很多的能量，如果能够将上述能量进行收集并用作车辆启动或者加速时使用，就会节约很多的能源；为了实现上述目的那么就需要选择一个与此匹配的能够有效收集能量的装置。

在现有技术中，中国专利CN1386657A公开了一种以压缩空气为动力的汽车动力系统，该发明的新型动力系统由驱动系统和制动系统共同组成。该系统的整体运行是以高压压缩空气为动力，利用压缩空气膨胀做功，从而驱动车辆行驶。为了实现上述目的，该现有技术在汽车上安装一个或者多个互相连通的超高压气罐，气罐内充满洁净的压缩空气，要求其气压在15MPa以上；所述气罐通过汽车钥匙控制的电池阀和油门踏板控制的气阀连接到高压串级变量气动马达上组成汽车的驱动系统。所述油门踏板控制一组油缸，通过油缸调节变量马达叶片轴向工作长度来调节牵引力的大小；此外，汽车制动踏板控制离合器在汽车传动系统中接入一个变量叶片气泵，所述气泵通过单项阀连接制动储气罐，制动储气罐通过单向溢流阀连接主气罐构成制动系统。制动踏板还控制一组油缸，通过油缸控制变量气泵叶片轴向工作长度改变制动力的大小。

该现有技术中所述的驱动系统的高压串级变量气动马达由一级变量马达和安装于同一轴上的一级定量马达气路串接组成。所述变量马达是在一个有多个外凸气室的定子内同心安装一个整体的两级圆柱转子，转子上均布多个叶片槽，槽内装有可上、下、左、右移动的叶片。转子的小直径级安装在定子上，大直径级密封定子气室的一个端面；在转子体上叶片前后分别设有排气孔和进气孔，通过固定在机壳上的配气环根据叶片在气室中的位置向叶片供气。所述定量马达是在一个有多个外凸气室的定子内同心安装一个与变量马达转子同轴的圆柱转子，转子上均布多个叶片槽，槽内装有只能上、下移动的叶片。定子气室两端由固定在定子上的密封板密封，气室与叶片轴向工作长度不能调节。该定量马达在气室尾部开有排气孔，在转子上叶片后开有进气孔，该进气孔将所述变量马达排出的带有很大余压的气体引入定量马达，通过固定在机壳上的配气盘给叶片供气。

此外，在制动系统中还设置一个变量气泵，该气泵是在一个圆管形定子中偏心安装一个整体的两级圆柱形转子，转子上均布叶片槽，槽内装有可上、下、左、右移动的叶片。转子的小直径级偏心安装在定子内，与定子的偏心间隙构成一个大的气室。转子的大直径级动密封气室的一端，另一端由气室活塞密封。气泵轴向叶片的一端顶在气室活塞上，叶片的另一端通过一组串联顶压的顶杆、压板、推力轴承连接到制动踏板控制的油缸上构成制动力大小调节系统。气泵定子上开有进气口、进气槽和出气口，气泵转子旋转时，空气从进气口经进气槽吸入气室，经压缩从出气口压入制动储气罐。

上述现有技术如果应用于电动自行车或者摩托车的话，也可以实现利用刹车制动能量转化动能的目的，但是仍然存在如下几方面的问题：

(1)要实现制动能量的收集和转化，需要在车辆系统内部设置一级变量马达和一级定量马达，辅以制动系统的变量气泵来共同作用。所以，对于电动自行车和摩托车而言，一方面，要在车辆内部设置两个马达和一个气泵将占据更大的空间，同时也将耗费更多的电能或者燃油；另一方面，由于电动自行车和摩托车内部的机动部件的可设空间较小，要将上述两个马达和一个气泵一并安装于其内部，就需要相应地减小上述部件的体积，那么相应地对于马达和气泵而言，其体积的变化将直接影响到其输出功率，从而影响车辆整体的动力效果；此外，从第三方面来看，部件太多对于整体配合来说，容易出现由于其中一个部件性能不稳定影响整体的情况，这也在无形之中加大了制造成本。

(2)上述专利所述动力系统中使用的泵的结构都比较复杂，且所述转子叶片多采用非等直径级设置，需要利用不同直径级的叶片之间的配合来对气体做功，所以对泵体本身内部转子结构的设计精确度要求较高，且对于不同直径级的叶片而言，其交叉区域的气体流动性不很畅通，容易造成气体的凝聚，从而产生对叶片旋转的一种阻力，很可能使得制动能量的收集过程或者制动能量的转换过程产生停顿，造成车辆形式过程中的骤然停止，对安全造成影响。

(3)上述现有技术中采用叶片和活塞的配合来控制气室的开关从而进一步控制气体的进入或排出，这在一定程度上会由于叶片在旋转过程中可能存在的与活塞配合的不稳定性从而造成对气泵本身密封性的影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种成本低廉、密封性好且具有简单结构的马达气泵两用气体能量转换装置，并在此基础上提出了一种采用上述气体能量转换装置可收集制动车辆所耗散的能量的节能系统。

为实现上述目的，本实用新型的马达气泵两用气体能量转换装置包括一个由圆筒形定子和密封地固定到所述定子的前后两端上的前、后端盖构成的外壳；一个设置于所述外壳内的圆柱形转子；所述转子上等角度地成型有数个自其圆周面径向延伸的切槽；在所述切槽内分别设置受到径向向外的偏压力的滑片；所述圆柱形转子与所述定子内壁具有相切部分；所述滑片与所述定子内壁及所述切槽密封且滑动地结合；所述定子内壁与所述转子圆周面之间构成所述工作腔室；在所述工作腔室的进气部分的所述定子上，从所述相切部分中点线出发的沿周向依次设置第一和第二进气口；在所述定子上，所述第一进气口与所述相切部分中点线之间的圆筒圆心角夹角为40-70°，所述第二进气口与所述相切部分中点之间的圆筒圆心角夹角为95-140°；在所述腔室的出气部分的所述定子上与所述第一和第二进气口对称设置第一和第二出气口。

进一步地，在所述定子上的所述第一和第二进气口之间设置第三进气口；所述第一进气口与所述相切部分中点线之间的圆筒圆心角夹角为40-60°，所述第三进气口与所述相切部分中点线之间的圆筒圆心角夹角为70-95°，所述第二进气口与所述相切部分中点线之间的圆筒圆心角夹角为100-140°；所述任意两个进气口之间的圆心角的角度大于25°；在所述第一和第二出气口之间与所述第三进气口对称设置第三出气口。

其中，在所述第二进气口设置进气单向阀；在第二出气口设置出气单向阀。

在上述马达气泵两用气体能量转换装置中，在所述转子的两个端面上开有环形槽，所述环形槽在所述切槽之间显示为一个个弧形槽，在每个所述弧形槽中设置有密封条，所述密封条的端部适于与所述滑片密封且滑动地接触；所述密封条沿所述转子轴向方向压缩地嵌入所述弧形槽内。

在上述马达气泵两用气体能量转换装置中，所述滑片靠近所述转子轴心的一端设有滑销；所述切槽径向对称设置，并在两个对称的所述切槽之间成型有贯通的孔或槽；在所述孔或槽中设置有施加偏压力的偏压部件，所述偏压部件的两端分别套接在径向对称的两个所述滑片的所述滑销上，所述偏压部件向两个所述滑片施加径向向外的偏压力，所述偏压部件由弹性材料制成；不同的两个对称的所述切槽之间的所述贯通孔在所述转子的轴向上的位置不同；同一组径向对称的两个所述滑片上的所述滑销位置对应相同，且不同组各对径向对称的所述滑片上所述滑销的位置均不同。

对应每组所述滑片的所述贯通孔为两个；相应的所述滑片上设置两个对应的所述滑销。

在所述定子内壁与所述转子相切接触的位置成型有一个与转子圆周同弧度的凹槽，所述转子的外圆与所述凹槽密封且滑动地结合；所述凹槽与所述定子内壁之间为一个圆滑的过渡。

所述滑片为沿转子轴向分开的两半结构，且所述滑片受到一个使所述两半结构朝向前端盖和后端盖的偏压力。

所述滑片的所述两半结构之间通过可相互耦合的交错形状配合。

更具体地说，上述施加偏压力的部件采用推力弹簧。

一种采用本实用新型限定的气体能量转换装置的节能系统，其包括：

一个储气罐；

一个与所述储气罐相连接的分配阀；

一个控制机构，用来控制所述马达气泵两用气体能量转换装置中的转子轴上的传动部件与车轮上的转动部件结合与分离，并控制所述分配阀的工作状态；

主进气管将所述分配阀与气体能量转换装置的所述第一进气口相连接；一个带有进气单向阀的辅进气管连接大气与气体能量转换装置的所述第二进气口；带有出气单向阀的出气管将所述分配阀与所述气体能量转换装的第一、第二出气口相连接；

所述控制机构随车辆制动系统的启动带动所述转子轴上的传动部件与车轮上的转动部件结合，并控制所述分配阀将所述主进气管与大气连通，而将所述储气罐与所述出气管连通；并在车辆启动状态保持所述转子轴上的传动部件与车轮上的转动部件结合，并控制所述分配阀将所述储气罐与述主进气管连通，而将所述出气管与大气连通。

所述气体能量转换装置上设置的第三进气口通过主进气管与所述分配阀相连接；所述气体能量转换装置上设置的第三出气口通过出气管与所述分配阀连接。

所述第三出气口和所述第一出气口所连接的出气管为同一出气总路的两条支路，与所述第三出气口及所述第一出气口对应的所述出气单向阀为设置在所述出气总路上的同一单向阀；所述第二出气口所连接的出气管上设置有独立的出气单向阀；所述第三进气口通过一条支路及主进气管与所述分配阀连接。

所述分配阀为电磁控制换向阀。

本实用新型具有如下优点：

(1)在所述马达气泵两用气体能量转换装置的转子两个端面上开设的环形槽和切槽之间的弧形槽内设置密封条，避免了所述能量转换装置的转子及滑片与其前后盖的摩擦，保证了能量转换装置内部转子和前、后端盖之间的密封性；

在所述能量转换装置中，通过在定子内壁与转子相切接触的位置成型一个与转子圆周同弧度的凹槽，使得转子与定子之间的接触由通常的线接触变成面接触，从而提高了转子与定子之间的密封效果；

此外，通过将所述滑片沿转子轴向分成两半结构，并在两半结构之间设置一个使所述两半结构朝向前端盖和后端盖的产生偏压力的机构，使得所述滑片即使在磨损后，由于所述产生偏压力的机构的存在而能与前端盖和后端盖保持持久的配合精度，从而进一步提高了所述马达和气泵两用气体能量转换装置的密封性；

上述设计不仅可以保证所述能量转换装置的密封性，而且也能大幅度地延长所述能量转换装置的使用寿命；

(2)在所述能量转换装置中，将多对滑片同时对称地设置在转子上，且每对滑片使用同一偏压部件，该设计在满足能量转换装置工作效率的同时，使得滑片偏压部件的弹力做功大大减少，在一定程度上延长了能量转换装置的使用寿命；

(3)所述能量转换装置能够起到马达气泵两用的效果，将马达和气泵合而为一，在能够实现相同功能的前提下，大大减小了车辆内部机动空间的使用率；

(4)使用设置有本实用新型所述能量转换装置的节能系统，可以在车辆制动过程中，作为气泵将释放的能量通过压缩气体的方式进行有效地收集；并在此之后，将车辆制动时临时泵入所述储气罐中的压缩气体作为动力源，驱动所述能量转换装置中的转子转动，此时其作为马达来带动车辆前进或者加速，由此减少了车辆启动或者车辆减速后加速过程中的电能或者燃油的消耗。

附图说明

图1是本实用新型所述具有两个进气口和两个出气口的马达气泵两用气体能量转换装置的纵向剖面图；

图2是本实用新型所述具有三个进气口和三个出气口的马达气泵两用气体能量转换装置的纵向剖面图；

图3是本实用新型所述马达气泵两用气体能量转换装置的定子内部的切槽内部设置的示意图；

图4是本实用新型所述的在所设环形槽和切槽相交所构成的弧形槽中设置密封条的马达气泵两用气体能量转换装置的定子内部结构的纵向剖面图；

图5是设有对称的滑片组，且共用推力弹簧的滑片组的马达气泵两用气体能量转换装置中定子内部结构的立体示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是定子与转子之间为面接触的马达气泵两用气体能量转换装置的径向结构示意图；

图8是图7所示凹槽的示意图；

图9是所设滑片为两半结构的马达气泵两用气体能量转换装置的轴向结构示意图。

图10与图11所示为所设滑片为两半结构的马达气泵两用气体能量转换装置中滑片的两半结构的不同连接方式的示意图。

图12是采用设置有两个进气口和两个出气口的马达气泵两用气体能量转换装置的节能系统的示意图。

图13是采用设置有三个进气口和三个出气口的马达气泵两用气体能量转换装置的节能系统的示意图。

图中各标记分别对应：定子-1；前端盖-2；后端盖-3；转子-4；切槽-5；滑片-6；弹簧-7；单向阀-8；第一进气口-9；第二进气口-10；第三进气口-11；第一出气口-12；第二出气口-13；第三出气口-14；弧形槽-15；密封条-16；滑销-17；贯通孔-18；凹槽-19；分配阀-20；储气罐-21。

具体实施方式

以下将结合附图，通过以下实施例对本实用新型进行进一步阐述。

在本实用新型的所述马达和气泵两用气体能量转换装置的第一实施例中，参见图1为本实用新型所述具有两个进气口和两个出气口的马达和气泵两用气体能量转换装置的纵向剖面图。本实用新型所述的能量转换装置包括一个由定子1和密封地固定到所述定子的前后两端上的前端盖2、后端盖3构成的外壳，一个设置于所述外壳内的圆柱形转子4，所述转子4上等角度地成型有数个自其圆周面径向延伸的切槽5，在所述切槽5内分别设置受到径向向外的偏压力的滑片6。其中所述圆柱形转子4与所述定子1内壁相切；所述滑片6与所述定子1内壁及所述切槽5密封且滑动地结合；所述定子1内壁与所述转子4圆周面之间构成所述能量转换装置的工作腔室，该工作腔室也可称为工作容积。在所述工作腔室的进气部分的所述定子上，从所述相切部分中点线出发沿周向依次设置第一和第二进气口；其中，所述第一进气口9的中点与所述相切部分中点线之间按所述定子的圆筒圆心角的夹角(以下统称为“圆筒圆心角的夹角”)为40°，所述第二进气口10的中点与所述相切部分中点之间的圆筒圆心角夹角为95°。根据设置的所述第一和第二进气口，在所述腔室的出气部分的所述定子上设置与所述第一和第二进气口对称的第一和第二出气口。且在所述第二进气口10和第二出气口14分别设置进气单向阀和出气单向阀。

在图1中可以看到，所述在转子4上等角度地成型有数个自其圆周面径向延伸的切槽5并没有相互贯通，而是以转子4的转子4轴为中心呈分散状分布的。在所述切槽5靠近转子4中心的端部和滑片6之间径向设置一个可以施加偏压力的推力弹簧7(参见图3)，用以帮助实现滑片6在转动过程中的旋出和旋入。

所述能量转换装置作为泵工作时，转子4受到驱动在定子1内开始旋转，并带动滑片6也随着转子4在定子1内旋转，因定子1与转子4有一偏心距，故可形成密闭式容积变化。两相邻的滑片6与定子1内表面和转子4外表面间构成了若干个密闭的工作容积。从所述相切部分中点线开始，随着转子4转动，所述转子4上的滑片6逐渐伸出，滑片6间的工作容积逐渐增大，构成负压腔体，气体在大气压力作用下，分别由第一、第二进气口进入密封工作容积内；之后，随着下部滑片6被定子1表面逐渐压回所述切槽5中，工作容积逐渐减小，形成高压腔体，此时在所述密封工作容积内的气体将依次经由第二和第一出气口排出。

所述能量转换装置作为马达工作时，压缩气体自所述第一进气口进入所述工作腔室内，首先在进气部分靠近定子1与转子4接合处的由所述滑板6分隔出来的工作腔室内形成高压区，并驱动转子4在定子1内开始旋转。随着转子4转动，所述转子4上的滑片6逐渐伸出，滑片6间的工作容积逐渐增大，使这一部分区域内的气压逐渐降低，以致形成负压腔体，此时气体在大气压力作用下，由所述第二进气口进入密封工作容积内；之后，随着下部滑片6被定子1表面逐渐压回所述切槽5中，工作容积逐渐减小，此时在所述密封工作容积内的气体先从第二出气口排出一部分，以避免在相应的由所述滑板6分隔出来的工作腔室内形成过高的高压阻碍所述转子4的转动。这样保证在所述工作腔室中，进气部分的气压总是处于正压状态，而出气部分的气压不高于进气部分的气压。

在所述马达和气泵两用气体能量转换装置的第二实施例中，所述马达和气泵两用气体能量转换装置的第一进气口9与所述相切部分中点线之间的圆心角夹角为70°，所述第二进气口10与所述相切部分中点之间的圆心角夹角为140°，并按照所述角度设置的第一进气口9和第二进气口10，在所述腔室的出气部分的所述定子上设置与所述第一和第二进气口对称的第一和第二出气口。其余同实施例1中所述。

本实用新型的马达和气泵两用气体能量转换装置的第三实施例参见图2所示。图中显示了本实用新型所述具有三个进气口和三个出气口的马达和气泵两用气体能量转换装置的纵向剖面图。本实用新型所述的能量转换装置包括一个由定子1和前端盖2、后端盖3构成的外壳，一个设置于所述外壳内的圆柱形转子4，所述转子4上等角度地成型有数个自其圆周面径向延伸的切槽5，在所述切槽5内分别设置受到径向向外的偏压力的滑片6。其中所述圆柱形转子4与所述定子1内壁相切；所述滑片6与所述定子1内壁及所述切槽5密封且滑动地结合；所述定子1内壁与所述转子4圆周面之间构成所述能量转换装置的工作腔室，该工作腔室也可称为工作容积。在所述工作腔室的进气部分的所述定子上，从所述相切部分中点线出发沿周向依次设置第一、第三和第二进气口；其中，所述第一进气口9与所述相切部分中点线之间的圆筒圆心角夹角为40°，所述第三进气口11与所述相切部分中点之间的圆筒圆心角夹角为70°，所述第二进气口10与所述相切部分中点之间的圆筒圆心角夹角为100°。根据设置的所述第一、第二和第三进气口，在所述腔室的出气部分的所述定子上设置与所述第一、第二和第三进气口对称的第一、第二和第三出气口。且在所述第二进气口10和第二出气口13分别设置进气单向阀和出气单向阀。

如图3所示，在本实用新型中，对设置在所述切槽5中的所述滑片6施加沿所述转子4的径向偏压力的部件可以采用设置在所述切槽5底部与滑片6内侧端部之间设置一个推力弹簧7，使得所述滑片6在工作过程中始终保持与所述定子1内壁之间的紧密贴合。

需要说明的是：该能量转换装置可以作为气泵，在所述能量转换装置的腔室中设置了多个进气口；一般来说，设置多个进气口，就需要在泵启动时提供更多的功作用于泵内的滑片，所以从设计理念来讲，本实用新型所述的能量转换装置作为气泵使用时，有违气泵的基本设计原理；但也就恰恰是这点，成为了本实用新型的可利用之处，即在需要向泵输入更多的功来将进入其腔室中的气体泵入到所述储气罐中时，此时气泵作为起制动作用系统的部件，正好更多地耗散了车辆自身的动能，提高了其制动的效果，同时也在短时间内将较多的压缩气体泵入到所述储气罐中，提高能量吸收能力。

所述能量转换装置作为泵工作时，转子4受到驱动在定子1内开始旋转，并带动滑片6也随着转子4在定子1内旋转，因定子1与转子4有一偏心距，故可形成密闭式容积变化。两相邻的滑片6与定子1内表面和转子4外表面间构成了若干个密闭的工作容积。从所述相切部分中点线开始，随着转子4转动，所述转子4上的滑片6逐渐伸出，滑片6间的工作容积逐渐增大，构成负压腔体，气体在大气压力作用下，分别由第一、第三进气口同时进入密封工作容积内，随着滑片6间密闭工作容积的再次增大，气压下降，由第二进气口10再次补充气体进入所述工作容积内；之后，随着下部滑片6被定子1表面逐渐压回所述切槽5中，工作容积逐渐减小，形成高压腔体，此时在所述滑片6间密封工作容积内的气体随着气压的升高，将依次经由第二、第三和第一出气口排出。

所述能量转换装置作为马达工作时，压缩气体自所述第一、第三进气口进入所述工作腔室内，首先在进气部分靠近定子1与转子4接合处的由所述滑板6分隔出来的工作腔室内形成高压区，并驱动转子4在定子1内开始旋转。随着转子4转动，所述转子4上的滑片6逐渐伸出，滑片6间的工作容积逐渐增大，使这一部分区域内的气压逐渐降低，以致形成负压腔体，此时气体在大气压力作用下，再由所述第二进气口进入密封工作容积内；之后，随着下部滑片6被定子1表面逐渐压回所述切槽5中，工作容积逐渐减小，此时随着所述滑板6间的工作腔室内的气压逐渐升高，在所述密封工作容积内的气体依次从第二、第三以及第一出气口排出，以避免在相应的由所述滑板6分隔出来的工作腔室内形成过高的高压阻碍所述转子4的转动。这样保证在所述工作腔室中，进气部分的气压总是处于正压状态，而出气部分的气压不高于进气部分的气压。

本实用新型的所述马达和气泵两用气体能量转换装置的第四实施例中，所述马达和气泵两用气体能量转换装置的第一进气口9与所述相切部分中点线之间的圆心角夹角为60°，所述第三进气口11与所述相切部分中点之间的圆心角夹角为95°，所述第二进气口10与所述相切部分中点之间的圆心角夹角为140°，并按照所述角度设置的第一、第二和第三进气口，在所述腔室的出气部分的所述定子上设置与所述第一、第二和第三进气口对称的第一、第二和第三出气口。其余同实施例3中所述。

参见图4，在上述各实施例中，为了使所述转子4及滑片6不与所述能量转换装置的前后盖产生摩擦，并同时保证其内部的密封性，本实用新型在所述气体能量转换装置中的所述转子4两个端面上开设了环形槽，所述环形槽与所述数个切槽5相交，且在所述切槽5之间显示为一个个弧形槽15，在每个所述弧形槽15中设置有橡胶密封条16，所述橡胶密封条16沿所述转子4轴向方向压缩地嵌入所述弧形槽15中，所述橡胶密封条16的端部适于与所述滑片6密封且滑动地接触，而且所述橡胶密封条16也与所述能量转换装置的前后盖密封且滑动地接触。当使用所述能量转换装置时，所述转子4和所述滑片6在所述定子1内高速旋转；由于设有所述橡胶密封条16，那么转子4和滑片6就不会与所述的前后盖直接接触，也就不会产生摩擦，从而彻底地保护了转子4、滑片6和前后盖等部件。当然，所述橡胶密封条16与前后端盖产生的摩擦，会使所述橡胶密封条16有所磨损，但因为所述橡胶密封条16是沿着所述转子4轴向方向压缩地嵌入所述弧形槽15中，由于弹性材料具有被压缩后的复原特性，所以即使所述橡胶密封条16被磨掉一些，也能保持所述马达和气泵两用气体能量转换装置的密封效果。

如图5至图6所示，在上述实施例中，为所述能量转换装置的切槽5和偏压部件的一种替换的设置方式。其中，所述切槽5径向对称设置，此处将径向对称的两个所述切槽5称为一个切槽组，在每个所述切槽组之间均成型有贯通的槽；在所述槽中设置有偏压部件，在本实方式中所述偏压部件为一弹簧7。径向对称的两个滑片6称为一个滑片对；每个所述滑片6靠近所述转子4轴心的一端均设有两个滑销17；所述滑销17与其对应的所述贯通孔18相配合；一组所述滑片对中的两个所述滑片6上的滑销17的位置相对于所述转子4的轴向对称；且各个所述滑片对中的所述滑销17的位置沿所述转子4的轴向方向相互错开，以保证多个所述滑片对可以布置在所述转子4上。所述弹簧7的两端分别套接在所述滑片对的两个所述滑片6的所述滑销17上。所述弹簧7向两个所述滑片6施加径向向外的偏压力；所述转子4高速旋转时，在所述弹簧7的支撑下，所述滑片6的尖部紧贴于所述定子1的内表面上。根据图3和图4所示的能量转换装置，其在工作过程中，径向对称的两个所述滑片6必然存在一个伸出切槽5，同时另一个滑片6缩入切槽5内；因为是用同一个所述弹簧7连接两个所述滑片6，所以在上述工作过程中，弹簧7随滑片6整体地往复移动，由此使所述弹簧7的弹力做功距离缩短了，从而减少了能量的损失。

见图7所示，为对上述实施例的一个改进的实施方式，其中在所述定子1内壁与转子4接触的位置成型有一个与转子4圆周同弧度的凹槽19(参见图8)，所述凹槽19与所述定子1内壁之间为一个圆滑的过渡，在所述凹槽19内设置有一耐磨材料层，所述凹槽19参见图8所示。当所述能量转换装置工作时，当转子4按图中箭头方向在定子1内旋转时，带动滑片6也随着转子4在定子1内旋转，因定子1与转子4有一偏心距，故可形成密闭式容积变化。在离心力的作用下，两相邻的滑片6与定子1内表面和转子4外表面间构成了若干个密闭的工作容积。工作时，上部滑片6逐渐伸出，滑片6间的工作容积逐渐增大，形成局部真空，气体在大气压力作用下，由进气口进入密封工作容积；下部滑片6被定子1表面逐渐压回槽中，工作容积逐渐减小，经排气口排出。

在本实施方式中，通过在定子1内壁与转子4接触的位置成型一个与转子4圆周同弧度的凹槽19，使得转子4与定子1之间的接触由现有技术的线接触变成面接触，从而提高了转子4与定子1之间的密封效果。

参见图9，在上述实施例中，一种所述滑片6的替换实施方式为沿转子4轴向分开的两半结构，且所述滑片6受到推力弹簧7的使所述两半结构朝向前端盖2和后端盖3的偏压力，所述两半结构之间通过可相互耦合的交错形状配合，参见图10和图11。另外，在滑片6的结构中，对所述两半结构施加偏压力的不仅可以是推力弹簧7还可以是别的装置，如能够利用同名磁极产生斥力的装置或者利用橡胶套管产生弹力的装置等。这种实施方式的所述滑片6，可以始终与所述外壳的所述前端盖2、后端盖3保持密封且滑动地接触，以提高所述能量转换装置的工作效率。

参见图12，显示了本实用新型的一种采用上述能量转换装置马达和气泵两用气体能量转换装置的节能系统的实施例，其包括：一个储气罐，一个与所述储气罐相连接的分配阀20；一个如上述第一实施例或第二实施例中所述的马达和气泵两用气体能量转换装置；一个用来控制所述气体能量转换装置中的转子轴上的传动部件与车轮上的转动部件结合与分离、并控制所述分配阀的工作状态的控制机构。

所述分配阀20分别通过主进气管与所述能量转换装置上的第一进气口9相连接，出气管将所述能量转换装置上的第一出气口12和第二出气口13与所述分配阀20连通起来，所述第二出气口与所述出气管之间设置有一个出气单向阀；所述第二进气口10通过进气单向阀8和辅进气管与大气相连通(如图12中所示)。

通过所述分配阀20的开关转换控制进气管和出气管的连接位置，从而调节所述节能系统的工作状态。

在车辆制动系统的启动时，所述控制机构带动所述转子轴上的传动部件与车轮上的转动部件结合，并控制所述分配阀20将所述主进气管与大气连通，而将所述储气罐与所述出气管连通。此时，所述能量转换装置作为泵工作，转子4受到所述传动部件的驱动在定子1内开始旋转，并带动滑片6也随着转子4在定子1内旋转，因定子1与转子4有一偏心距，故可形成密闭式容积变化。两相邻的滑片6与定子1内表面和转子4外表面间构成了若干个密闭的工作容积。从所述相切部分中点线开始，随着转子4转动，所述转子4上的滑片6逐渐伸出，滑片6间的工作容积逐渐增大，构成负压腔体。气体在大气压力作用下，首先通过主进气管经由第一进气口9进入所述能量转换装置的所述工作腔室内由相邻滑片6围成的相应区域。随着转子4的转动，所述滑片6之间围成的相应区域的空间逐渐增大，使得该区域内的气压降低形成负压，在负压的作用下，将所述辅进气管上的单向进气阀打开，通过所述辅进气管经第二进气口14向该区域补入气体，以增加泵送的气体，保证能量转换装置的正常工作。之后，随着下部滑片6被定子1表面逐渐压回所述切槽5中，工作容积逐渐减小，在该区域内的气压上升形成高压腔体，此时一部分处于相邻滑片6围成的相应区域内的气体由第二出气口14，经相对应的单向出气阀进入所述出气管。该区域内的其余气体随着所述转子4的进一步转动在所述工作腔室中被进一步压缩，使该区域中的气压再次上升，由此在该区域经过第一出气口时，将这部分气体排入所述出气管中。在某些工作阶段，比如在工作的初期，经所述第一出气口排入所述出气管中的气体的压力可能高于经所述第二出气口14排入的气体的压力，但由于在所述第二出气口14设置了出气单向阀保证了经第一出气口的气体不会再经过第二出气口倒流回所述工作腔室中。进入所述排气管的高压气体在经过所述分配阀20被送入所述储气罐中。制动状态结束后，所述控制机构控制所述分配阀20将连同所述储气罐的管线关闭，保持所述储气罐内的气压。所述出气管上设置的单向出气阀用来避免在所述出气管中出现气体回流的现象。

需要说明的是，之所以在出气区域设置第二出气口是考虑到了，由于补充的气体量可能过多，通过排出一部分的气体保持变容转子4腔室内的压力平衡；另一方面是为了通过排出一部分的气体，保持气体进入第一或者第二出气区域时的压力适宜，不会由于压力过大，从而产生阻力影响到能量转换装置中转子4的转动。

在车辆启动状态时，所述控制机构保持所述转子轴上的传动部件与车轮上的转动部件结合，并控制所述分配阀将所述储气罐与所述主进气管连通，而将所述出气管与大气连通。此时，所述能量转换装置作为马达工作。来自所述储气罐的压缩气体自所述第一进气口进入所述工作腔室内，首先在进气部分靠近定子1与转子4接合处的由所述滑板6分隔出来的工作腔室内形成高压区，由此驱动转子4在定子1内开始旋转。随着转子4转动，所述转子4上的滑片6逐渐伸出，滑片6间的工作容积逐渐增大，使这一部分区域内的气压逐渐降低，在形成负压状态时，在大气压力作用下，将所述辅进气管上的单向进气阀打开，通过所述辅进气管经第二进气口14向该区域补入气体，以避免该区域内的气压低于大气压力。之后，在进入所述工作腔室的出气部分时，随着下部滑片6被定子1表面逐渐压回所述切槽5中，工作容积逐渐减小，在该区域内的气压上升形成高压腔体，此时在该区域内的气体经由第二出气管所设单向出气阀先从第二出气口13排出一部分，以避免在该区域内形成过高的高压阻碍所述转子4的转动。随着转子4的转动，进一步被压缩的其余气体在经过第一出气口时被排出。排出的气体打开出气单向阀经出气管排放到大气中。这样保证在所述工作腔室中，进气部分的气压总是处于正压状态，而出气部分的气压不高于进气部分的气压。所述辅进气管上设置的单向进气阀用来在所述工作腔室中的气压高于大气压力时，避免高压气体经第二进气口及所述辅进气管泄流到大气中。第二出气口对应的单向阀用来避免当第一出气口的气压高于第二出气口的气压时，出现气体经第二出气口回流到所述工作腔室中。

很显然，在上述过程中，所述能量转换装置马达和气泵两用气体能量转换装置作为马达工作，在该过程中并没有使用所述能量转换装置连接的辅进气管也就是第二进气管。且需要强调的是，该能量转换装置作为马达使用时，应该对能量转换装置进行提前排气，以免该能量转换装置内部多余的气体对转子4上的滑片6产生阻力，影响能量转换装置中转子4的转动。该能量转换装置在作为马达工作的过程中，由此产生的动力尤其适用于行驶过程中的临时停车的启动或减速后的加速。当所述储气罐中的气体不足以提供足够的动能时，所述控制机构控制所述能量转换装置中的转子轴与车轮上的转动部件脱离，此时转换成由电动机驱动车辆行进。

参见图13，图中所示为一种采用上述能量转换装置马达和气泵两用气体能量转换装置的节能系统，其包括：一个储气罐；一个与所述储气罐相连接的分配阀20；一个使用第三实施例或者第四实施例中所述的马达气泵两用气体能量转换装置；一个用来控制所述马达气泵两用气体能量转换装置中的转子轴与车轮上的转动部件结合与分离的控制机构；

所述分配阀20通过主进气管分别与所述能量转换装置上的第一和第三进气口相连接，出气管将所述能量转换装置上的第一、第三出气口和第二出气口与所述分配阀20连通起来，所述第二出气口与所述出气管之间设置有一个出气单向阀；所述第二进气口10通过进气单向阀8和辅进气管与大气相连通(参见图13)。

通过所述分配阀20的开关转换控制进气管和出气管的连接位置，从而调节所述节能系统的工作状态。

在车辆制动系统的启动时，所述控制机构带动所述转子轴上的传动部件与车轮上的转动部件结合，并控制所述分配阀20将所述主进气管与大气连通，而将所述储气罐与所述出气管连通。此时，所述能量转换装置作为泵工作，转子4受到所述传动部件的驱动在定子1内开始旋转，并带动滑片6也随着转子4在定子1内旋转，因定子1与转子4有一偏心距，故可形成密闭式容积变化。两相邻的滑片6与定子1内表面和转子4外表面间构成了若干个密闭的工作容积。从所述相切部分中点线开始，随着转子4转动，所述转子4上的滑片6逐渐伸出，滑片6间的工作容积逐渐增大，构成负压腔体。气体在大气压力作用下，首先通过主进气管经由第一、第三进气口同时进入所述能量转换装置的所述工作腔室内由相邻滑片6围成的相应区域。随着转子4的转动，所述滑片6之间围成的相应区域的空间逐渐增大，使得该区域内的气压降低形成负压，在负压的作用下，将所述辅进气管上的单向进气阀打开，通过所述辅进气管经第二进气口14向该区域补入气体，以增加泵送的气体，保证能量转换装置的正常工作。之后，随着下部滑片6被定子1表面逐渐压回所述切槽5中，工作容积逐渐减小，在该区域内的气压上升形成高压腔体，此时一部分处于相邻滑片6围成的相应区域内的气体由第二出气口14，经相对应的单向出气阀进入所述出气管。该区域内的其余气体随着所述转子4的进一步转动在所述工作腔室中被进一步压缩，使该区域中的气压再次上升，由此在该区域经过第三、第一出气口时，分别将这部分气体排入所述出气管中。在某些工作阶段，比如在工作的初期，经所述第一、第三出气口排入所述出气管中的气体的压力可能高于经所述第二出气口14排入的气体的压力，但由于在所述第二出气口14设置了出气单向阀保证了经第一、第三出气口的气体不会再经过第二出气口倒流回所述工作腔室中。进入所述排气管的高压气体在经过所述分配阀20被送入所述储气罐中。制动状态结束后，所述控制机构控制所述分配阀20将连同所述储气罐的管线关闭，保持所述储气罐内的气压。所述出气管上设置的单向出气阀用来避免在所述出气管中出现气体回流的现象。

需要说明的是，之所以在出气区域设置第二出气口是考虑到了，由于补充的气体量可能过多，通过排出一部分的气体保持变容转子4腔室内的压力平衡；另一方面是为了通过排出一部分的气体，保持气体进入第一或者第二出气区域时的压力适宜，不会由于压力过大，从而产生阻力影响到能量转换装置中转子4的转动。

很显然，在上述过程中，所述能量转换装置能量转换装置作为气泵工作，在对车辆进行制动的过程中，同时也吸收了一部分车辆制动时的能量，用作车辆启动或者加速时使用。

在车辆启动状态时，所述控制机构保持所述转子轴上的传动部件与车轮上的转动部件结合，并控制所述分配阀将所述储气罐与述主进气管连通，而将所述出气管与大气连通。此时，所述能量转换装置作为马达工作。来自所述储气罐的压缩气体自所述第一、第三进气口同时进入所述工作腔室内，首先在进气部分靠近定子1与转子4接合处的由所述滑板6分隔出来的工作腔室内形成高压区，由此驱动转子4在定子1内开始旋转。随着转子4转动，所述转子4上的滑片6逐渐伸出，滑片6间的工作容积逐渐增大，使这一部分区域内的气压逐渐降低，在形成负压状态时，在大气压力作用下，将所述辅进气管上的单向进气阀打开，通过所述辅进气管经第二进气口14向该区域补入气体，以避免该区域内的气压低于大气压力。之后，在进入所述工作腔室的出气部分时，随着下部滑片6被定子1表面逐渐压回所述切槽5中，工作容积逐渐减小，在该区域内的气压上升形成高压腔体，此时在该区域内的气体经由第二出气管所设单向出气阀先从第二出气口13排出一部分，以避免在该区域内形成过高的高压阻碍所述转子4的转动。随着转子4的转动，进一步被压缩的其余气体在经过第三、第一出气口时被排出。排出的气体打开出气单向阀经出气管排放到大气中。这样保证在所述工作腔室中，进气部分的气压总是处于正压状态，而出气部分的气压不高于进气部分的气压。所述辅进气管上设置的单向进气阀用来在所述工作腔室中的气压高于大气压力时，避免高压气体经第二进气口及所述辅进气管泄流到大气中。第二出气口对应的单向阀用来避免当第一、第三出气口的气压高于第二出气口的气压时，出现气体经第二出气口回流到所述工作腔室中。

很显然，在上述过程中，所述能量转换装置马达和气泵两用气体能量转换装置作为马达工作，在该过程中并没有使用所述能量转换装置连接的辅进气管也就是主进气管。且需要强调的是，该能量转换装置作为马达使用时，应该对能量转换装置进行提前排气，以免该能量转换装置内部残留的气体对转子4上的滑片6产生阻力，影响能量转换装置中转子4的转动，所述排气的实现可以通过第二出气口14的设置来实现。该能量转换装置在作为马达工作的过程中，由此产生的动力尤其适用于行驶过程中的临时停车的启动或减速后的加速。当所述储气罐中的气体不足以提供足够的动能时，所述控制机构控制所述能量转换装置中的转子轴与车轮上的转动部件脱离，此时转换成由电动机驱动车辆行进。

需要说明的是，当在所述电动自行车中使用上述马达和气泵两用气体能量转换装置时，所述分配阀20多采用电磁控制换向阀，其中能量转换装置中的进气口和出气口是通过与所述电磁控制换向阀上的气源接头的连接来实现整个气路的通路的。

虽然本实用新型已经通过具体实施方式对其进行了详细阐述，但是，本专业普通技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本实用新型所要保护的范围。

Claims (15)

1.一种马达气泵两用气体能量转换装置，包括一个由圆筒形定子和密封地固定到所述定子的前后两端上的前、后端盖构成的外壳；一个设置于所述外壳内的圆柱形转子；所述转子上等角度地成型有数个自其圆周面径向延伸的切槽；在所述切槽内分别设置受到径向向外的偏压力的滑片；所述圆柱形转子与所述定子内壁具有相切部分；所述滑片与所述定子内壁及所述切槽密封且滑动地结合；所述定子内壁与所述转子圆周面之间构成所述工作腔室；其特征在于：在所述工作腔室的进气部分的所述定子上，从所述相切部分中点线出发的沿周向依次设置第一和第二进气口；在所述定子上，所述第一进气口与所述相切部分中点线之间的圆筒圆心角夹角为40-70°，所述第二进气口与所述相切部分中点之间的圆筒圆心角夹角为95-140°；在所述腔室的出气部分的所述定子上与所述第一和第二进气口对称设置第一和第二出气口。

2.根据权利要求1所述的气体能量转换装置，其特征在于：在所述定子上的所述第一和第二进气口之间设置第三进气口；所述第一进气口与所述相切部分中点线之间的圆筒圆心角夹角为40-60°，所述第三进气口与所述相切部分中点线之间的圆筒圆心角夹角为70-95°，所述第二进气口与所述相切部分中点线之间的圆筒圆心角夹角为100-140°；所述任意两个进气口之间的圆心角的角度大于25°；在所述第一和第二出气口之间与所述第三进气口对称设置第三出气口。

3.根据权利要求1所述的气体能量转换装置，其特征在于：在所述第二进气口设置进气单向阀；在第二出气口设置出气单向阀。

4.根据权利要求1或2所述的气体能量转换装置，其特征在于：在所述转子的两个端面上开有环形槽，所述环形槽在所述切槽之间显示为一个个弧形槽，在每个所述弧形槽中设置有密封条，所述密封条的端部适于与所述滑片密封且滑动地接触；所述密封条沿所述转子轴向方向压缩地嵌入所述弧形槽内。

5.根据权利要求1或2所述的气体能量转换装置，其特征在于：所述滑片靠近所述转子轴心的一端设有滑销；所述切槽径向对称设置，并在两个对称的所述切槽之间成型有贯通的孔或槽；在所述孔或槽中设置有施加偏压力的偏压部件，所述偏压部件的两端分别套接在径向对称的两个所述滑片的所述滑销上，所述偏压部件向两个所述滑片施加径向向外的偏压力，所述偏压部件由弹性材料制成；不同的两个对称的所述切槽之间的所述贯通孔在所述转子的轴向上的位置不同；同一组径向对称的两个所述滑片上的所述滑销位置对应相同，且不同组各对径向对称的所述滑片上所述滑销的位置均不同。

6.根据权利要求5所述的气体能量转换装置，其特征在于：对应每组所述滑片的所述贯通孔为两个；相应的所述滑片上设置两个对应的所述滑销。

7.根据权利要求1或2所述的气体能量转换装置，其特征在于：在所述定子内壁与所述转子相切接触的位置成型有一个与转子圆周同弧度的凹槽，所述转子的外圆与所述凹槽密封且滑动地结合；所述凹槽与所述定子内壁之间为一个圆滑的过渡。

8.根据权利要求1或2所述的气体能量转换装置，其特征在于：所述滑片为沿转子轴向分开的两半结构，且所述滑片受到一个使所述两半结构朝向前端盖和后端盖的偏压力。

9.根据权利要求8所述的气体能量转换装置，其特征在于：所述滑片的所述两半结构之间通过可相互耦合的交错形状配合。

10.根据权利要求5所述的气体能量转换装置，其特征在于：所述施加偏压力的部件为推力弹簧。

11.根据权利要求8所述的气体能量转换装置，其特征在于：所述施加偏压力的部件为推力弹簧。

12.一种采用权利要求1所限定的马达气泵两用气体能量转换装置的节能系统，其包括：

一个储气罐；

一个与所述储气罐相连接的分配阀；

一个控制机构，用来控制所述气体能量转换装置中的转子轴上的传动部件与车轮上的转动部件结合与分离，并控制所述分配阀的工作状态；

主进气管将所述分配阀与气体能量转换装置的所述第一进气口相连接；一个带有进气单向阀的辅进气管连接大气与气体能量转换装置的所述第二进气口；带有出气单向阀的出气管将所述分配阀与所述气体能量转换装的第一、第二出气口相连接；

所述控制机构随车辆制动系统的启动带动所述转子轴上的传动部件与车轮上的转动部件结合，并控制所述分配阀将所述主进气管与大气连通，而将所述储气罐与所述出气管连通；并在车辆启动状态保持所述转子轴上的传动部件与车轮上的转动部件结合，并控制所述分配阀将所述储气罐与述主进气管连通，而将所述出气管与大气连通。

13.根据权利要求12所述的节能系统，其特征在于：所述气体能量转换装置上设置的第三进气口通过主进气管与所述分配阀相连接；所述气体能量转换装置上设置的第三出气口通过出气管与所述分配阀连接。

14.根据权利要求13所述的节能系统，其特征在于：所述第三出气口和所述第一出气口所连接的出气管为同一出气总路的两条支路，与所述第三出气口及所述第一出气口对应的所述出气单向阀为设置在所述出气总路上的同一单向阀；所述第二出气口所连接的出气管上设置有独立的出气单向阀；所述第三进气口通过一条支路及主进气管与所述分配阀连接。

15.根据权利要求13所述的节能系统，其特征在于：所述分配阀为电磁控制换向阀。

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