電動力機器的製作方法
2023-07-18 17:05:51
專利名稱：電動力機器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動力機器，諸如發電機或電機。
背景技術：
本發明設計為一種用於生成電流的電動力機器，儘管它也可以用作電機。
一般，電動力機器包括兩部分，即定子和轉子，他們中的一個裝有磁鐵(可以或是永久磁鐵或是電磁鐵)，而其另一個裝有導體。在發電機的情況下，轉子與定子之間的相對運動在導體中生成電流。在電機情況下，電流經過導體可誘發轉子相對於定子的轉動。
發明內容
本發明採用兩部分，這兩部分彼此相對轉動，但他們中任一部分在這種相對運動期間在傳統定子意義上來說都不是靜止不動的。
更為具體地說，本發明提供了一種電動力機器，其包括第一轉子和第二轉子，第一和第二兩轉子適於彼此相對轉動。
一般，第一和第二兩轉子在相反方向上轉動。不過，可以理解到第一和第二兩轉子可以另外在一共同方向上但以不同的轉速轉動，以便在其間形成相對轉動。
在電動力機器是發電機的情況下，兩轉子之間的相對運動可生成電流。一般，一個轉子提供可以通過永久磁鐵或電磁鐵建立的磁場；另一轉子提供導體，在導體運動而經過磁場時在其中生成電流。可以設置任何一種諸如換向器或集電環結構的適當結構，用於從導體傳輸電流。
一般，兩轉子安裝成圍繞一共同軸線轉動。在一種結構中，一個轉子可以設置在另一個轉子之內，且其間限定一氣隙。在另一種結構中，兩轉子可以以軸向間隔關係定位，且其間限定一氣隙。
每一轉子可以裝在其自身的驅動軸上。在發電機情況下，驅動軸是輸入軸，而在電機情況下，驅動軸是輸出軸。兩根軸可以彼此相對沿軸向設置，一根軸在其一端上具有一軸向插頭，容放在設置在另一軸鄰近一端上的互補軸向凹座之中。通過這種結構，兩根軸連接在一起，而形成相互側向支承同時允許其間相對轉動。
另外，兩個轉子可以安裝在一共同的心軸上，而每一轉子還連接於其相應的驅動軸上。
可以設置一調速裝置以確保兩軸以相同角速度但在相反兩方向上轉動。
調速裝置可以包括一齒輪機構，其可操縱地連接兩根軸。齒輪機械可以包括一行星齒輪排，其中內齒輪剛性地連接於一根軸上，而太陽輪剛性地連接於另一根軸上。在這種結構中，內齒輪一般通過安裝在與所述一根軸相關聯的特定轉子上而連接於該軸上。
本發明還提供一種發電機，包括具有驅動地連接於其上的第一轉子的第一軸，以及具有驅動地連接於其上的第二轉子的第二軸，兩個轉子配合工作，而在其間相對轉動時生成電流，兩軸以提供相互側向支承同時允許其間相對轉動的方式相互連接起來。
本發明已經具體加以設計，雖然並非單獨的，與如澳大利亞臨時專利申請第PQ 4601號和PQ 4700號之中的發動機裝置一同使用，其內容在此納入作為參考。該發動機裝置的特定實施例具有兩個輸出軸，他們適於在相反兩方向上轉動並可操縱地連接於用於生成電流的電動力機器上。由發動機裝置驅動的電動力機器可以是根據本發明的電動力機器。
本發明還提供一種發動機裝置和適於由發動機裝置驅動的發電機的組合，發動機裝置具有第一輸出軸和第二輸出軸，發電機具有第一轉子和第二轉子，第一轉子驅動地連接於發動機的第一輸出軸上，而第二轉子驅動地連接於發動機的第二輸出軸，第一和第二兩轉子適於彼此相對轉動，由此導致生成電流。
發動機裝置可以包括兩個單獨的發動機，其一提供第一輸出軸，而另一個提供第二輸出軸。
通過參照以下如附圖所示的若干特定實施例的描述，本發明將得以更好地理解，圖中圖1是根據第一實施例的發電機的透視圖；圖2是發電機的示意性側視圖；圖3是發電機一部分的示意性側剖視圖；圖4是根據第二實施例的發電機的示意性側視圖；圖5是圖4發電機的示意性剖視圖；圖6是裝有調速機構的根據本發明第二實施例的發電機的示意性正視圖；圖7是調速機構的行星齒輪排的示意性端視圖；圖8是調速機構另一替換形式的示意圖；圖9是根據另一實施例的發電機的示意性側視圖；圖10是根據圖9實施例的發電機的各轉子之一的端面的端視圖；圖11是根據圖9實施例的發電機另一轉子的端面的端視圖；圖12是根據又一實施例的發電機的示意性側視圖；圖13是圖12中的發電機的剖視圖；圖14是齒輪機構的示意視圖，此齒輪機構與具有兩個輸出軸、用於操縱發電機的發動機一起使用；圖15是齒輪機構一部分的示意圖；以及圖16是與具有一個輸出軸的用於操縱發電機的發動機一同使用的齒輪機構的示意圖。
具體實施例方式
現在參照圖1至3，圖1～3示出了發電機形式的一種電動力機器10，用於生成可以是DC電流或是AC電流的電流。因此，發電機10可以起到任何適當形式的發電機的作用，諸如直流發電機或交流發電機。
發電機10包括第一軸11和第二軸12。兩根軸11、12支承在軸承9上。第一轉子13裝在第一軸11上，而第二轉子15裝在第二軸12上。兩軸11、12連接於驅動裝置14，後者工作以在相反兩方向上驅動兩軸並由此導致第一和第二轉子13、15在相反兩方向上彼此相對轉動。
在這個實施例中，兩轉子13、15一個位於另一個之內，其間限定了氣隙17。因此，第一轉子13構成外轉子而第二轉子15構成內轉子。第一(外)轉子13通過軸承16可轉動地支承在第二(內)轉子15上。
兩轉子13、15適於協同工作以生成電流。在此實施例中，這是通過外轉子13提供藉助於合併在轉子中的電磁結構16而建立的磁場來實現的。內轉子15包括有由一系列連接於集電環系統21上的繞組19限定的導體。因此，外轉子13的結構類似於傳統發電機中的定子，而內轉子15的結構類似於傳統發電機中的轉子。在傳統的發電機中，轉子與定子之間的相對轉動會發出電流。在本發明中達到了類似的效果，由此兩轉子13、15之間的相對轉動產生電流，該電流以已知方式藉助於集電系統21導出。
兩軸11、12以形成相互的側面支承並同時允許其間相對轉動的方式連接在一起。具體地說，軸11包括有凹座25，該凹座25容放設置在第二軸12上的插頭27。第二軸12實際上形成為兩段12a和12b，內轉子15定位於兩段之間。第二段12b設置插頭27，如圖3中清楚示出的。
外轉子13為空心結構，包括圓筒形側壁30和兩端壁31、32。端壁32可分離地安裝在圓筒形側壁30上，以易於拆卸，而用於接近形成在空心外轉子13之內的內部區域，以便於安裝和拆卸內轉子15。
在發電機工作中，兩軸11、12在相反兩方向上的轉動導致兩轉子13、15之間也在相反兩方向上的相對轉動。兩轉子13、15之間的相對轉動產生電流，電流經由集電環系統21傳輸。
本實施例中的驅動裝置14包括輸入驅動軸33，該軸可驅動地連接於電機(未示出)上。驅動小齒輪34裝在輸入驅動軸33上以便以之一起轉動。驅動小齒輪34嚙合於第一被動小齒輪35和第二被動小齒輪36。第二被動小齒輪36安裝在第二驅動軸12上，用於從輸入驅動軸33向第二驅動軸12傳遞轉矩。第一被動小齒輪35可驅動地連接於外轉子13。更為具體地說，第一被動小齒輪35安裝在外轉子13的端壁32上，並通過適當的固定或由焊接剛性地固定到其上。第一被動小齒輪35不連接於第二軸上，而僅是圍繞第二軸，不可驅動地連接於此軸。這是通過第二軸12自由地穿過第一被動小齒輪35之內的中心通道而實現的。
通過這種結構，輸入驅動軸33可驅動地連接於第一和第二轉子13、15從而導致其間在相反方向上的相對轉動。具體地說，輸入驅動軸33經由驅動小齒輪34和嚙合於驅動小齒輪34的第一被動小齒輪35可驅動地連接於第一轉子13上，其中第一被動小齒輪34可驅動地連接於第一轉子13。類似地，輸入驅動軸33經由驅動小齒輪34可驅動地連接於第二轉子15上，驅動小齒輪34可驅動地連接於第二被動小齒輪36上，第二被動小齒輪36又可驅動地連接於第二驅動軸12上，第二驅動軸12又可驅動地連接於內轉子15上。
在此實施例中，飛輪37安裝在第一軸11上，用於如下目的，即，無論在由驅動驅動軸33的電機(未示出)傳輸的輸入功率有任何微小變化，也能保持轉子13、15合理的不變轉動速度。
集電環系統21方便地設置在鄰近飛輪37的第一軸11上。
驅動裝置14具有若干優點，其一是，藉助於與兩個被動小齒輪35、36都嚙合的驅動小齒輪34，確保了轉子13、15以同樣的角速度(雖然方向相反)轉動。驅動裝置14提供了附加的益處，即，兩軸11、12進行轉動並可以為了其他目的而傳輸轉矩。
在另一結構中，為了驅動發電機的發動機可以可驅動地連接於第二軸12上，而軸33以及軸11二者功能為傳輸用於其他目的的轉矩的輸入軸。
現在參照圖4和5，根據第二實施例的發電機10包括第一軸11和第二軸12。第一轉子13安裝在第一軸11上，而第二轉子15安裝在第二軸12上。在此實施例中，每一軸11、12適於連接到相應的驅動裝置(未示出)，諸如發動機上。根據本實施例的發電機10在如下方面以與第一實施例類似的方式工作，即，轉矩在相反兩方向上施加於第一軸11和第二軸12以便導致第一和第二轉子13、15也在相反方向上彼此相對轉動。
可能有利的是，確保兩個軸11、12以相同的角速度(即使在相反兩方向上)轉動。為此目的，調速裝置可以結合發電機一起使用。這種結構用在如圖6和7所示的根據第三實施例的發電機10之中。這個實施例的發電機10包括有調速裝置40，調速裝置40包括行星齒輪排45形式的齒輪機構41，該行星齒輪排45具有安裝在外轉子13上或與之一體形成的內齒輪47和安裝在第二軸12上的太陽輪49，且一系列行星輪51嚙合在內齒輪47與太陽輪49之間。由於內齒輪47裝在外轉子13上，後者又直接連接於第一軸11，所以行星齒輪排45在第一軸11與第二軸12之間提供齒輪連接，從而確保在兩個傳動軸以共同的角速度(儘管當然在相反兩方向上)轉動。
圖8示出另一調速裝置40，其類似於圖6和7中所示的調速裝置，例外的是，只採用一個行星齒輪。
應當理解，任何其他的適當齒輪機構也可以用於把兩軸11、12聯接在一起，以確保使之以共同的角速度(儘管在不同兩方向上)轉動。
現在參照圖9、10和11，圖中示出根據另一實施例的發電機10。根據此實施例的發電機10包括其上安裝第一轉子13的第一軸11、以及其上安裝第二轉子15的第二軸12。在此實施例中，兩個轉子13、15不像第一實施例情況那樣一個裝在另一個裡面，而是以並列關係沿軸向設置，並在其間形成氣隙17。
如先前各實施例的情況那樣，兩軸11、12以提供相互側向支承並同時允許其間相對轉動的方式彼此連接。這是通過在一個軸上設置凹座25以容放另一軸上的插頭27而實現的。
第一轉子13具有面對氣隙17的端面61，而第二轉子15具有也面對氣隙17的端面63。端面61包括有繞組線圈65，而端面63包括有磁鐵67，該結構使得兩轉子之間的相對轉動導致繞組線圈65與磁鐵之間相互作用，從而生成電流。
現在參照圖12和13，圖中示出根據又一實施例的發電機。根據此實施例的發電機有點類似於前一實施例的發電機，這是由於兩轉子13、15彼此相對沿軸向安裝而在其間形成氣隙17。不過，在此實施例中，兩轉子13、15安裝在共同的心軸81上。心軸81的端部容放在設置於第一驅動軸11和第二驅動軸12相應端部上的凹座82內。這一結構通過心軸81為兩軸11、12提供了相互支承，同時允許兩軸和當然的兩轉子13、15之間的相對轉動。第一軸11當然可驅動地連接於第一轉子13，而第二軸12可驅動地連接於第二轉子15。集電環系統21設置成用於導出由於兩轉子13、15之間的相對轉動而生成的電流。
現在參照圖14和15，圖中示出適合由兩部發動機(未示出)帶動的發電機10，一部發動機具有輸出軸97，而另一部發動機具有輸出軸99。兩輸出軸97、99通過齒輪機構90可驅動地連接於發電機10的兩軸11、12上。齒輪機構90包括安裝在輸出軸92上的第一小錐齒輪93，以及安裝在輸出周99上的第二小錐齒輪95。兩個小錐齒輪93、95嚙合於第一錐齒輪91和第二錐齒輪92。兩個錐齒輪91、92成間隔開的關係，並圍繞一共同軸線轉動。第一錐齒輪91安裝在外轉子13上並因而可驅動地連接於第一軸11。第二錐齒輪92通過安裝於第二軸12上而可驅動地連接於其上。兩個小齒輪93、95和兩齒輪91、92之間的嚙合確保了兩轉子13、15以相同的角速度但在相反兩方向上轉動。
通過這種結構，經由兩輸出軸97、99傳送的轉矩通過齒輪機構90傳遞到發電機10，導致外轉子13和內轉子15以類似於第一實施例的方式在相反兩方向上轉動。這一配置具有附加的益處，即，兩軸11、12進行轉動，並可以用於為了其他驅動目的而傳送轉矩。特別是，可以在兩軸11、12的一個上安裝飛輪。
現在參照圖16，圖16示出了一種齒輪機構101，通過該齒輪機構101，根據再一實施例的發電機10可以自發動機(未示出)的單個輸出軸103得以驅動。齒輪機構101包括安裝到輸出軸103上的小錐齒輪105。小錐齒輪105與第一錐齒輪107和第二錐齒輪109嚙合。兩個錐齒輪107、109成間隔關係，並圍繞共同軸線旋轉。第一錐齒輪107安裝在發電機的外轉子13上，並從而可驅動地連接到第一軸11上。第二錐齒輪109通過安裝到第二軸12上而可驅動地與該軸連接。小齒輪105以及兩個錐齒輪107、109之間的嚙合確保了兩個轉子13、15以相同角速度但在相反方向上轉動。
通過這種結構，由發動機通過輸出軸103傳輸的轉矩經由齒輪機構101傳遞到發電機10上，導致外轉子13和內轉子15以相同角速度但以相反方向旋轉。這種結構具有額外的益處在於兩個軸11、12進行轉動，並可以用於傳輸其他驅動目的所用的轉矩。飛輪(未示出)可以安裝到兩根軸11、12中的一根上。
從上面可以得知本發明提供了簡單且高效的電動力機器，該機器包括有兩個彼此相對轉動的轉子。
雖然已經關聯起到發電機作用的電動力機器對實施例進行了描述，但將會理解，此電動力機器可以起到電氣馬達的作用，從而傳送給電動力機器的電能被轉換成以轉矩形式傳送給兩轉子的驅動軸的機械能。
應當理解，本發明的範圍並不局限於所述各實施例的範圍。
遍及全部說明書，除非上下文另外要求，「Comprise」一詞或諸如「Comprises」或「Comprising」各種變化，將被理解為指的是包括所陳述的整數或整數組，但不意味著排除任何其他整數或整數組。
權利要求
1.一種電動力機器，包括第一轉子和第二轉子，第一和第二兩轉子適於彼此相對轉動。
2.如權利要求1所述的電動力機器，其中，第一和第二兩轉子適於在相反方向上轉動。
3.如權利要求1或2所述的電動力機器，其中，電動力機器是發電機，而且兩轉子之間的相對運動生成電流。
4.如權利要求2所述的電動力機器，其中，一個轉子提供磁場，而另一個轉子提供導體，當導體通過磁場運動時在其中生成電流。
5.如權利要求1、2或3所述的電動力機器，其中，兩轉子安裝成圍繞共同軸線轉動。
6.如權利要求4所述的電動力機器，其中，一個轉子設置在另一轉子之內，其間限定一氣隙。
7.如權利要求4所述的電動力機器，其中，兩個轉子沿軸向間隔開地定位，且其間限定一氣隙。
8.如上述權利要求中任一項所述的電動力機器，其中，每個轉子安裝在相應的軸上。
9.如權利要求8所述的電動力機器，其中，兩軸彼此相對沿軸向設置，一根軸在其一端上具有軸向插頭，其容放在設置於另一軸鄰近一端上的互補軸向凹座之中。
10.如權利要求1至7中任一項所述的電動力機器，其中，兩轉子可以安裝在一共同的心軸上，同時每一轉子還連接於相應的驅動軸上。
11.如上述權利要求中任一項所述的電動力機器，其中，設置速度控制裝置以確保兩軸以相同角速度但在相反方向上轉動。
12.如權利要求10所述的電動力機器，其中，速度控制裝置包括可操縱地連接兩根軸的齒輪機構。
13.如權利要求11所述的電動力機器，其中，齒輪機構包括行星齒輪排，其中內齒輪剛性地連接於一根軸上，而太陽齒輪剛性地連接於另一根軸上。
14.一種發電機，包括具有可驅動地連接於其上的第一轉子的第一軸，以及具有可驅動地連接於其上的第二轉子的第二軸，兩轉子協同工作，以在他們之間相對轉動時生成電流，兩根軸以提供相互側向支承同時允許其間相對轉動的方式相互連接。
15.一種發動機裝置與適於由發動機裝置驅動的發電機的組合，發動機裝置具有第一輸出軸和第二輸出軸，發電機具有第一轉子和第二轉子，第一轉子可驅動地連接於發動機的第一輸出軸上，而第二轉子可驅動地連接於發動機的第二輸出軸上，第一和第二兩轉子適於彼此相對轉動，從而導致生成電流。
16.一種電動力機器，基本上如在此參照附圖所描述的。
全文摘要
一種電動力機器(10)，包括第一轉子(13)和第二轉子(15)。第一和第二兩轉子(13、15)適於優選在相反兩方向上彼此相對轉動。電動力機器(10)可以作為發電機或作為電機工作。
文檔編號H02K51/00GK1452804SQ00819434
公開日2003年10月29日 申請日期2000年6月29日 優先權日2000年3月9日
發明者曼紐爾·V·巴萊羅 申請人:巴雷羅電動機有限公司