[发明专利]发电机/电动机的组合机

说明书

本发明涉及一种发电机/电动机的组合机。

德国公开说明书DE-A 3041867揭示了电动车辆驱动装置，其中一台内燃机驱动一台能随意选择用于电动机或发电机方式的电机。在该电机的输出侧安置了一个机械传动系，该传动系可构成一手动齿轮箱或自动齿轮箱。该传动系又驱动一差动齿轮，由此启动电动车辆的从动轮的驱动轴。

另一电动机/发电机组合揭示于US2,790,917中，它的公共定子包裹轴向位于它附近的电动机转子和发电机转子。

此外，GB457,972提出一种带有两台D.C.电机和一个公共激励绕组的电动机/发电机组合，该公共励磁机绕组包围两台电机的转子被设置成借助一用于设定变速器传动比的调节装置轴向可相对转子同轴移动。

US4,532,447揭示了一种带有三个彼此同心地叠放的有源元件的电动机/发电机组合。中心元件RT支承由磁场检测器以交变磁场的节奏被接通和断开的绕组。

再者，人们已知：当采用无级变速的传动系时，内燃机的扭矩和功率特性可按需要在一广阔范围内与运行电阻(runningresistances)匹配。因此，就车辆上的动力传动装置而言，最好为机械或自动多级传动系。该已知多级传动系的缺点是极低的分布系数(spread factor)和，特别是相当差的效率。再加，由于要容纳该电机，增大了驱动组件的总长度，特别在将驱动组件的前部(front)横向安装的情况下，往往会产生空间等问题。

因此，本发明的目的是提供一种能显着缩短这种驱动组件总长度的电机。

为了实现上述目的，本发明提供了一种发电机/电动机组合机，包括：

其内安置发电机和电动机两者的转子和定子的外壳；

安装在一输入轴上的中空圆筒形发电机转子；

安装在输出轴上的中空圆筒形电动机转子，这两种转子彼此轴向邻近定位并在其内侧有沿圆周方向分布的带交变极性的永久磁铁；

一中空圆筒形定子，该定子以轴向可位移的方式安置在中空圆筒形转子的内侧面并有至少一个短路绕组；

磁场检测器，用于检测两转子的永久磁铁的位置，并使开关能被启动，从而使短路绕组随彼此间相对的两转子的永久磁铁位置的变化而被开关切换；

所述定子安装在一滑套上，借助于一根穿过一开口伸入外壳并结合在滑套上的棒，可在连接到外壳内侧面的中空圆筒形定子载体上相对于轴的旋转轴线作同轴位移。

本发明的组合机可用作一个电磁转矩变换器。

根据本发明，控制电磁转矩变换器的方法包括通过随磁场检测器的信号变化转接定子的绕组来控制连接到输出轴的定子的旋转方向。

控制电磁转矩变换器的方法还包括通过沿电动机和发电机转子的永久磁铁位移定子绕组来控制输出轴的转速和输出转矩。本发明是基于认识到：在电动机与发电机组合时，将一个定子如此设置于一个外壳中，使得在具备交替极性的永久磁铁的发电机和电动机转子下可轴向位移，并给该定子配置一个或多个短路绕组，使其足以提供无级变速控制的电传动。这样，发电机转子和电动机转子两者与该定子的同一固定绕组相互作用。所以，这种D.C．电机的基本特点在于在发电机部件和电动机部件中流动着相同电流。

鉴于该定子因其短路绕组而具有的轴向可移动性，故可改变发电机部件和电动机部件中的有效导体的长度。而由于发电机转子和电动机转子的磁场中导体长度的这种可变性，便使按本发明的发电机/电动机组合体的转速和扭矩传动比的开环与闭环可控性作为无级变速控制的电传动成为可能。因此，可通过位移该定子在宽广范围内设定传动系的任何所需扭矩传动比(即，节距spread)。

这种电机能发送的一般脉动转矩可利用多个安装在转子上的辅助电动机(submotors)来均衡。为此，将多个导体长度偏置于该定子上以使转矩波动降至最小。

对于按本发明的D.C.电机结构设计特别重要的一点是：带有其短路绕组的定子被安装在一个滑动套筒上，该套筒可通过贯穿外壳一开口而伸出的棒作轴向位移。为此目的，该定子被装在一中空圆筒形滑套上，该滑套本身能在连接到外壳内侧面一中空圆筒形定子载体(carrier)上相对于发电机/电动机组合体输入轴与输出轴的旋转轴同轴地移动。

按本发明的电机的另一结构设计特点是：发电机转子以这样一种方式围绕电动机转子，以使电动机转子的永久磁铁沿输出轴方向上排列在发电机转子的永久磁铁的后面。这样，获得一种特别节省空间的设计。另外，这使得发电机转子的永久磁铁和电动机部件的永久磁铁有可能以离开定子绕组的等距方式排列。