JP2010148347A

JP2010148347A - 電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置

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Publication number: JP2010148347A
Application number: JP2009177887A
Authority: JP
Inventors: Tai-Her Yang; 泰和楊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2010-07-01
Also published as: US20100156214A1; US8143823B2

Abstract

【課題】電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置を提供する。
【解決手段】入力装置１１１の操作信号またはコマンドにより、電力量供給装置１００の電力量が、電動モーター制御装置１１０を経由して、電動モーター１０１を第一駆動回転方向又は異なる回転方向の第二回転方向に駆動するようにし、電動モーター１０１の出力端が出力する回転運動エネルギーが、直接又は伝動装置１０４を経て異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２の入力端へ送られ、異なる変速比率をもつ異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２により、異なる変速比率の異なる回転方向回転方向回転運動エネルギーを出力することにより、異なる駆動入力方向において回転型負荷１０３を駆動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、一種の電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置に関し、電動モーター駆動の電動自転車、電動オートバイ、電動車両等のキャリア、電動産業の機械、工作機械、各電動ツール或いは他の電動モーター駆動負荷に応用できるものである。

従来の電動モーター駆動システムにおける双方向への異なる速度比率変速出力は、電動モーター変速を制御する他に、一般にＣＶＴ又はトランスミッション方式により達成すべきであり、その構造が複雑で、コストも高く、電動効果も悪い。

本発明の主な目的は、一種の電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置を提供し、異なる回転方向駆動ができる電動モーターを持ち、その出力端が異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置の入力端へ、異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置の出力端を経て、異なる回転方向の出力をすることにより回転型負荷を駆動させ、ユーザーは電動モーターの異なる回転方向の制御により駆動入力回転方向を変え、異なる駆動入力回転方向のとき異なる変速比率の異なる回転方向における回転方向出力をする。

上記目的を達成するため、本発明に係る電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置は、双回転方向運転ができる電動モーターを備え、その出力端が異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置の入力端へ、異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置の出力端を経由して、異なる回転方向出力をすることにより回転型負荷を駆動させ、ユーザーは駆動入力方向の制御ができ、異なる駆動入力方向の時に、異なる変速比率の異なる回転方向出力をする。

本発明の第１実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置を示すブロック図である。本発明の第１実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置の応用例を示すブロック図である。本発明の第１実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置の他の応用例を示すブロック図である。本発明の第１実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置のさらに他の応用例を示すブロック図である。本発明の第２実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置を示すブロック図である。本発明の第２実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置の応用例を示すブロック図である。本発明の第２実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置の他の応用例を示すブロック図である。本発明の第２実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置のさらに他の応用例を示すブロック図である。

（第1実施形態）
本発明の第１実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置は、一種の電動モーターにより正回転か逆回転の双回転方向で異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置の入力端を駆動させ、異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置の出力端を経て、異なる変速比率の異なる回転方向出力をすることにより回転型負荷を駆動させる。本発明の第１実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置は、電動モーター駆動の電動自転車、電動オートバイ、電動車両等のキャリア、電動産業の機械、工作機械、各電動ツール或いは他の電動モーター駆動負荷に応用できる。

図１から図４に示すように、本発明の第１実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置は、入力装置１１１の操作信号またはコマンドにより、電力量供給装置１００の電力量が、電動モーター制御装置１１０を経由して、電動モーター１０１を第一駆動回転方向又は異なる回転方向の第二回転方向に駆動するようにし、電動モーター１０１の出力端が出力する回転運動エネルギーが、直接又は伝動装置１０４を経て異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２の入力端へ送られ、異なる変速比率をもつ異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置により、異なる変速比率の異なる回転方向回転方向回転運動エネルギーを出力することにより、異なる駆動入力方向において回転型負荷１０３を駆動させる。

電動モーター１０１は、各種の交流か直流、ブラシなしかブラシあり、同期又は非同期運転の電力量駆動の電動モーターであり、不等速正反回転の運転に提供される。
電動モーター制御装置１１０は、機電素子又は装置、固体電子素子又は装置、或いはマイクロプロセッサー及び関連ソフトをもつ制御回路により構成され、都市電力又は発電機からの交流か直流電源、或いは燃料電池、一次電池、蓄電又は放電のできる二次電池など電力量供給装置１００の電力量の入力に提供され、電動モーター１０１に対しオン又はオフ、回転方向、回転スピード、トルクの制御そしてサージ電圧或いは過電流に対する保護をする。

入力装置１１１は、電動モーター制御装置１１０に対し、電動モーター１０１のオン、オフ、回転方向、回転スピード、トルクの制御又は設定の信号或いはコマンドを発する。
電動モーター１０１の第一駆動回転方向及び第二駆動回転方向の入力運動エネルギーは、異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２の入力端を駆動させる。第一回転方向と第二回転方向との回転スピードは異なる。
第一駆動回転方向と第二駆動回転方向とは反対方向になる。

異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２は、直接又は伝動装置１０４を経て、電動モーター１０１からの異なる回転方向運動エネルギーを入力し、そして異なる回転方向運動エネルギーを出力する。異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２の内部の伝動ユニットは、（１）ギアセット、（２）摩擦ウイールセット、（３）チェーン及びチェーンウイールセット、（４）ベルト及びベルトウイールセット、（５）伝動クランク及びウイールセット、（６）流体伝動装置、或いは（７）電磁力伝動装置などにより構成され、或いは上記の中の一種又は一種以上の伝動ユニットにより構成される。異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２が、異なる回転方向すなわち第一駆動回転方向と第二駆動回転方向駆動を入力するとき、入力端は異なる回転方向出力端の速度比率に対し、同じ若しくは異なってもよく、若しくは変速比率であってもよい。
回転型負荷１０３は、異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２出力端により直接駆動され、又は伝動装置１０４を経て駆動され、固定単一回転方向駆動をする回転型負荷である。

本発明の第１実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置は、更に以下の少なくとも一箇所に伝動装置１０４を設置することができる。伝動装置１０４は、（１）異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２と回転型負荷１０３との間（図３参照）、又は（２）電動モーター１０１と異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２との間（図２参照）、又は（３）電動モーター１０１と異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２との間、及び異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２と回転型負荷１０３との間（図４参照）に設置する。

伝動装置１０４は、以下の一種又は一種以上の伝動装置により構成される。すなわち、（１）固定速度比率の各種のギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは（２）人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは（３）入力端及び出力端の相対回転方向関係の切り替えを制御できる伝動装置、或いは（４）人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクなどにより操作するクラッチ装置であり、或いは単一方向伝動クラッチ装置（ｓｉｎｇｌｅｗａｙｃｌｕｔｃｈ）であり、連結伝動にし、又は中断させるクラッチ機能装置、により構成される。
上記のように、本発明の第１実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置は、人工により入力装置１１１を制御し、電動モーター制御装置１１０により電動モーター１０１の回転方向に対し制御運転をする。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置は、電動モーター負荷電流検査装置１０９を追加設置することにより、自動に負荷電流につれて出力の速度比率を切り替える。
上記の図５〜図８に示すように、本発明の第２実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置は、更に電動モーター負荷電流検査装置１０９を設ける。電動モーター負荷電流検査装置１０９は、各種の圧力降下式電流検査装置、電磁効果感知電流検査装置、磁気検査式電流検査装置、熱ため式電流検査装置により構成され、電動モーター１０１の負荷電流を検出し、電動モーター制御装置１１０へフィードバックし、電動モーターの負荷電流が設定値を越える状態になり、そしてこの状態が設定時間を越えたとき、電動モーター負荷電流検査装置１０９の信号が、入力装置１１１或いは電動モーター制御装置１１０へ入力され、電動モーター１０１の回転方向を変え、更に異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２の変速比率を変え、相対的に減速比率を増し、出力トルクの同回転方向出力を増加させ負荷を駆動する。

電動モーター１０１の負荷電流回帰が降下し設定値内になるとき、以下のうち一つまたは二つの方法により元状態に戻る制御をすることができる。
（１）人工制御方式の制御入力装置１１１により、電動モーター制御装置１１０を制御し電動モーター１０１をもとの回転方向へ回帰させ、原速度比率で負荷を駆動する。
（２）電動モーター制御装置１１０により、電動モーター負荷電流検査装置１０９が検出する電流が設定値まで降下するとき、自動的にその時間により負荷を駆動できる回転スピードを選択し、速度比率の変動に対比し、そして負荷に対し順調で中断や急な加速なく駆動にできる相対出力電量値を与え、電動モーター１０１を駆動し順調に元回転方向と繋がり運転する。

図６は、電動モーター１０１と異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２との間に伝動装置１０４を追加する駆動システムの応用例を示すブロック図、図７は、異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２と回転型負荷１０３との間に伝動装置１０４を追加する駆動システムの応用例を示すブロック図、図８は、電動モーター１０１と異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２との間、及び異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置１０２と回転型負荷１０３との間に伝動装置１０４を追加する駆動システムの応用例を示すブロック図である。

本発明の第２実施形態による電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置が、更に異なる駆動方向の出力をする必要があるとき、伝動装置１０４の一つが機械的な出力回転方向及び速度比率切り替え機能を有する伝動装置で構成されることにより、出力回転方向を切り替える。
本発明が実施し応用されるときに、上記のこの電動モーター双方向に異なる速度比率を出力する双方向駆動装置の各実施形態を構成する各関連装置は、それぞれ独立しそして伝動連結しもしくは中の二つ或いは二つ以上の関連装置により共同で構成できる。

１００：電力量供給装置、１０１：電動モーター、１０２：異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置、１０３：回転型負荷、１０４：伝動装置、１０９：電動モーター負荷電流検査装置、１１０：電動モーター制御装置、１１１：入力装置

Claims

異なる回転方向駆動が可能な電動モーターを備え、その出力端が異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置の入力端へ、前記異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置の出力端を経て、異なる回転方向の出力をすることにより回転型負荷を駆動させ、ユーザーは前記電動モーターに対し異なる回転方向の制御が可能であり、駆動が異なる変速比率の異なる回転方向出力伝動装置の駆動入力回転方向を変え、異なる駆動入力回転方向のとき異なる変速比率の異なる回転方向における回転方向出力をする電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置であって、
入力装置（１１１）の操作信号またはコマンドにより、電力量供給装置（１００）の電力量が、電動モーター制御装置（１１０）を経由して、電動モーター（１０１）を第一駆動回転方向又は異なる回転方向の第二回転方向に駆動するようにし、前記電動モーター（１０１）の出力端が出力する回転運動エネルギーが直接又は伝動装置（１０４）を経て異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置（１０２）の入力端へ送られ、異なる変速比率をもつ前記異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置（１０２）により、異なる変速比率の異なる回転方向回転運動エネルギーを出力することにより、異なる駆動入力方向において回転型負荷（１０３）を駆動させ、
前記電動モーター（１０１）は、各種の交流か直流、ブラシなしかブラシあり、同期又は非同期運転の電力量駆動の電動モーターであり、不等速正反回転の運転に提供し、
前記電動モーター制御装置（１１０）は、機電素子又は装置、固体電子素子又は装置、或いはマイクロプロセッサー及び関連ソフトをもつ制御回路により構成され、都市電力又は発電機からの交流か直流電源、或いは燃料電池、一次電池、蓄電又は放電のできる二次電池の前記電力量供給装置（１００）の電力量の入力に提供され、前記電動モーター（１０１）に対しオン又はオフ、回転方向、回転スピード、トルクの制御及びサージ電圧或いは過電流に対する保護をし、
前記入力装置（１１１）は、前記電動モーター制御装置（１１０）に対し、前記電動モーター（１０１）のオン、オフ、回転方向、回転スピード、トルクの制御又は設定の信号或いはコマンドを発し、
前記電動モーター（１０１）の第一駆動回転方向及び第二駆動回転方向の入力運動エネルギーは、前記異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置（１０２）の入力端を駆動させ、第一回転方向と第二回転方向との回転スピードは異なり、
前記第一駆動回転方向と前記第二駆動回転方向とは反対方向になるものであり、
前記異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置（１０２）は、直接又は前記伝動装置（１０４）を経て、前記電動モーター（１０１）からの異なる回転方向運動エネルギーを入力し、そして異なる回転方向運動エネルギーを出力し、前記異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置（１０２）の内部の伝動ユニットは、ギアセット、摩擦ウイールセット、チェーン及びチェーンウイールセット、ベルト及びベルトウイールセット、伝動クランク及びウイールセット、流体伝動装置、或いは電磁力伝動装置により構成され、或いは一種又は一種以上の伝動ユニットにより構成され、前記異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置（１０２）が異なる回転方向の第一駆動回転方向と第二駆動回転方向駆動を入力する時、入力端は異なる回転方向出力端の速度比率に対し、同じ若しくは異なってもよく、若しくは変速比率であってもよく、
回転型負荷（１０３）は、前記異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置（１０２）の出力端により直接駆動され、又は伝動装置（１０４）を経て駆動され、固定単一回転方向駆動をする回転型負荷であることを特徴とする電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置。
更に前記伝動装置（１０４）を設置可能であり、
前記異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置（１０２）と前記回転型負荷（１０３）との間、
又は、前記電動モーター（１０１）と前記異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置（１０２）との間、
又は、前記電動モーター（１０１）と前記異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置（１０２）との間、及び前記異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置（１０２）と前記回転型負荷（１０３）との間、
のいずれかに前記伝動装置（１０４）を設置し、
前記伝動装置（１０４）は、
固定速度比率の各種のギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、
或いは、人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、
或いは、入力端及び出力端の相対回転方向関係の切り替えを制御できる伝動装置により構成され、
或いは、人力、機械力、電磁力、又は流動力、遠心力、トルク、逆トルクなどにより操作するクラッチ装置であり、或いは単一方向伝動クラッチ装置であり、連結伝動にし、又は中断させるクラッチ機能装置、
のいずれか一種又は一種以上の伝動装置により構成されることを特徴とする請求項１に記載の電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置。
更に電動モーター負荷電流検査装置（１０９）を設置して、
前記電動モーター負荷電流検査装置（１０９）は、各種の圧力降下式電流検査装置、電磁効果感知電流検査装置、磁気検査式電流検査装置、熱ため式電流検査装置により構成され、
前記電動モーター負荷電流検査装置（１０９）は、前記電動モーター（１０１）の負荷電流を検出し前記電動モーター制御装置（１１０）へフィードバックし、電動モーターの負荷電流が設定値を越える状態になり、そしてこの状態が設定時間を越えたとき、前記電動モーター負荷電流検査装置（１０９）の信号が、前記入力装置（１１１）或いは前記電動モーター制御装置（１１０）へ入力され、前記電動モーター（１０１）の回転方向を変え、更に前記異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置（１０２）の変速比率を変え、相対的に減速比率を増し、出力トルクの同回転方向出力を増加させ負荷を駆動し、
前記電動モーター（１０１）の負荷電流回帰が降下し設定値内になるとき、
人工制御方式の前記制御入力装置（１１１）により、前記電動モーター制御装置（１１０）を制御し前記電動モーター（１０１）をもとの回転方向へ回帰させ、原速度比率で負荷を駆動する方法、
或いは、前記電動モーター制御装置（１１０）により、前記電動モーター負荷電流検査装置（１０９）が検出する電流が設定値まで降下するとき、自動的にその時間により負荷を駆動できる回転スピードを選択し、速度比率の変動に対比し、そして負荷に対し順調で中断や急な加速なく駆動可能な相対出力電量値を与え、前記電動モーター（１０１）を駆動し順調に元回転方向と繋がり運転することを特徴とする請求項１に記載の電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置。
更に電動モーター負荷電流検査装置（１０９）を設置して、
前記電動モーター負荷電流検査装置（１０９）は、各種の圧力降下式電流検査装置、電磁効果感知電流検査装置、磁気検査式電流検査装置、熱ため式電流検査装置により構成され、
前記電動モーター負荷電流検査装置（１０９）は、前記電動モーター（１０１）の負荷電流を検出し前記電動モーター制御装置（１１０）へフィードバックし、電動モーターの負荷電流が設定値を越える状態になり、そしてこの状態が設定時間を越えたとき、前記電動モーター負荷電流検査装置（１０９）の信号が、前記入力装置（１１１）或いは前記電動モーター制御装置（１１０）へ入力され、前記電動モーター（１０１）の回転方向を変え、更に前記異なる速度比率異なる回転方向出力伝動装置（１０２）の変速比率を変え、相対的に減速比率を増し、出力トルクの同回転方向出力を増加させ負荷を駆動し、
前記電動モーター（１０１）の負荷電流回帰が降下し設定値内になるとき、
人工制御方式の前記制御入力装置（１１１）により、前記電動モーター制御装置（１１０）を制御し、前記電動モーター（１０１）をもとの回転方向へ回帰させ、原速度比率で負荷を駆動する方法、
或いは、前記電動モーター制御装置（１１０）により、前記電動モーター負荷電流検査装置（１０９）が検出する電流が設定値まで降下するとき、自動的にその時間により負荷を駆動できる回転スピードを選択し、速度比率の変動に対比し、そして負荷に対し順調で中断や急な加速なく駆動可能な相対出力電量値を与え、前記電動モーター（１０１）を駆動し順調に元回転方向と繋がり運転することを特徴とする請求項２に記載の電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置。
更に異なる駆動方向の出力をするとき、前記伝動装置（１０４）の一つが機械的な出力回転方向及び速度比率切り替え機能を有する伝動装置で構成されることにより、出力回転方向を切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置。
更に異なる駆動方向の出力をするとき、前記伝動装置（１０４）の一つが機械的な出力回転方向及び速度比率切り替え機能を有する伝動装置で構成されることにより、出力回転方向を切り替えることを特徴とする請求項３または４に記載の電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置。
応用されるときに、構成する各関連装置は、それぞれ独立し、伝動連結し、もしくはそのうちの二つ或いは二つ以上の関連装置により共同で構成可能であることを特徴とする請求項１から６に記載の電動モーター双方向に異なる速度比率を入力する双方向駆動装置。