CN103280940A - 一种动电机及电动车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动电机及电动车，包括壳体和设置在壳体内部的磁场发生装置、电机线圈、双向控制电路、第一滑环和碳刷组件、第二滑环和碳刷组件及第三滑环和碳刷组件；磁场发生装置用于产生磁场作用；电机线圈位于磁场发生装置的N极和S极之间；双向控制电路包括干路和相互并联的第一支路和第二支路；干路上串联有双向控制开关和蓄电池；双向控制开关用于控制第一支路或第二支路闭合；第一支路上串联第一滑环和碳刷组件和第二滑环和碳刷组件；电机线圈上的第一接线端电连接第一滑环和碳刷组件，电机线圈上的第二接线端电连接第二滑环和碳刷组件；第二支路上串联第三滑环和碳刷组件；电机线圈上的第三接线端电连接第三滑环和碳刷组件的两端。

Description

一种动电机及电动车

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种动电机及电动车。

背景技术

在人类社会的发展过程中，在社会科技发展也在不断进步的同时，也出现了一些社会矛盾，例如：污染问题，其中现有的污染问题主要源自电动车的尾气排放，为了解决好尾气排放问题，世界各国开始大力发展新能源电动车（即电动车）。

虽然电动车的环保性能是毋庸置疑，但是目前投放使用的电动车面临很多问题，其中主要问题是现有的电动车续航能力差，需要经常充电才能进行远距离行驶，使用时需要经常充电，另外，电动车充电站数量有限，有些地方根本没有设置电动车充电站，所以这就给用户带来了很多麻烦。正因为这些原因，给当前电动车发展在市场上普及带来了一些阻力。

因此对于现有技术，如何有效地提升电动车的续航能力是个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动电机及电动车，以解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种动电机，包括壳体和设置在壳体内部的磁场发生装置、电机线圈、双向控制电路、第一滑环和碳刷组件、第二滑环和碳刷组件以及第三滑环和碳刷组件；

所述磁场发生装置用于产生磁场作用；

所述电机线圈位于所述磁场发生装置的N极和S极之间；

所述双向控制电路包括干路和相互并联的第一支路和第二支路；所述干路上串联有双向控制开关和蓄电池；所述双向控制开关用于控制第一支路或第二支路闭合；

所述第一支路上串联所述第一滑环和碳刷组件和第二滑环和碳刷组件；所述电机线圈上的第一接线端电连接所述第一滑环和碳刷组件，所述电机线圈上的第二接线端电连接所述第二滑环和碳刷组件；

所述第二支路上串联所述第三滑环和碳刷组件；所述电机线圈上的第三接线端电连接所述第三滑环和碳刷组件的两端。

较佳地，所述磁场发生装置包括永磁体对；

所述电机线圈位于所述永磁体对中一个永磁铁的N极和相对设置的另一个永磁铁的S极之间。

较佳地，所述磁场发生装置包括通入励磁电流的励磁绕组。

所述电机线圈位于所述励磁绕组产生的N极和S极之间。

进一步地，还包括第一调压装置；

所述第一调压装置串联在所述第一支路上；

所述第一调压装置用于调节第一支路的输出电流适应所述蓄电池充电。

进一步地，还包括第二调压装置；

所述第二调压装置串联在所述第二支路上；

所述第二调压装置用于调节第二支路的输出电流适应所述电机线圈转动。

进一步地，还包括转动轴；

所述第一滑环和碳刷组件、第二滑环和碳刷组件以及第三滑环和碳刷组件均设置在所述转动轴上。

相应地，本发明还提供了一种电动车，包括动能采集装置和上述动电机；

所述动能采集装置包括动能采集组件和传动轴；

所述动能采集组件用于采集动能，并利用所述动能驱动所述传动轴转动；

所述传动轴与所述动电机上的转动轴键连接。

与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：

本发明提供的一种动电机及电动车，其中，分析上述动电机的结构可知动电机同时具有自发电功能和电动功能。

首先，具有如下电路结构：双向控制电路包括干路和相互并联的第一支路和第二支路；干路上串联有双向控制开关和蓄电池；双向控制开关可以同时控制第一支路（即发电支路）和第二支路（即电动支路）任意一条支路闭合；

当发电支路工作时（即闭合第一支路），电机线圈（作为转子线圈）在转动时，所述电机线圈在所述磁场发生装置（N极和S极，充当定子）的N极和S极之间转动，磁场随转子旋转并切割定子线圈，根据电磁感应定律会感应出电动势（即产生电流），第一碳刷和滑环组件及第二碳刷和滑环组件中的碳刷是与运动件（即滑环）作滑动接触并电连接。碳刷作为导入电流的滑动接触体，电流经过上述第一碳刷和滑环组件及第二碳刷和滑环组件导入第一支路（发电支路）并流向干路上的蓄电池，这时可以为上述蓄电池充电，从而实现发电（将机械能转化为电能）的目的。

当电动支路工作时（即闭合第二支路），这时蓄电池的两端将连接第三碳刷和滑环组件（为其供电），第三碳刷和滑环组件中的碳刷是与运动件（即滑环）作滑动接触并电连接。第三碳刷和滑环组件中碳刷作为导出电流的滑动接触体，电流经过上述第三碳刷和滑环组件导出至电机线圈，在电机线圈通过电流后，由于电动机原理（即通电导体在磁场中受力运动）而驱动电机线圈转动，进而实现将电能转化为机械能的目的。

分析上述电动车的结构可知，在实现发电功能时，动能采集装置上的传动轴带动（间接驱动）转动轴转动，实现发电并为发电支路上的蓄电池充电；在实现电动机功能时，因为蓄电池放电进而驱动（直接驱动）转动轴转动，转动轴与电动车上的传动系统连接，从而实现驱动电动车行驶的目的。

同时，电动车在行驶过程中，尤其是在下坡路行进时，车身本身具有惯性致使车速很快行驶，这时用户可以启动电动车的发电功能，将下坡路产生的动能转换成电能，在将动能转换为电能的同时车速会下降，从而实现减速控速的目的，例如在某些大型客货车在下坡行驶时，若遇到紧急情况刹车失去作用时，可以启动动电机的发电功能，进而使车速下降，避免发生交通事故，这时上述动电机为大型客货车增加了一道生命保障，提升了行驶安全系数。

另外，当大型客货车在上坡路行驶时，可以启动动电机的电动功能，将蓄电池内存储的电能转为为动能，为大型客货车增加一种动能供给，进而可以提升车速，这样可以为大型客货车在上坡（或是行进需要动力时）提供一份附加的驱动力，保障了大型客货车在上坡路具有足够的动力，从而节省了燃油。

由于本发明提供的动电机同时具有自发电功能和电动功能，通过合理的结构设计将发电机和电动机集成于一体，这样电动车可以在行驶的过程中实现自动发电，通过有效地收集动能并转换成电能、不断补给消耗的电能，从而提升了电动车的续航能力。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的动电机的结构示意图；

图2为图1中动电机的局部结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例一

参见图1和图2，本发明实施例一提供的一种动电机1，包括壳体10和设置在壳体10内部的磁场发生装置20、电机线圈30、双向控制电路40、第一滑环和碳刷组件50、第二滑环和碳刷组件60以及第三滑环和碳刷组件70；

其中，需要说明的是，作为一种可实施方式所述电机线圈为矩形电机线圈；

所述磁场发生装置20用于产生磁场作用；

所述电机线圈30位于所述磁场发生装置20的N极和S极之间；

所述双向控制电路40包括干路41和相互并联的第一支路410和第二支路411；所述干路41上串联有双向控制开关412和蓄电池413；所述双向控制开关412用于控制第一支路（即发电支路）410或第二支路（即电动支路）411闭合；

所述第一支路（发电支路）上串联所述第一滑环和碳刷组件50和第二滑环和碳刷组件60；所述电机线圈30上的第一接线端301电连接所述第一滑环和碳刷组件50，所述电机线圈30上的第二接线端302电连接所述第二滑环和碳刷组件60；

所述第二支路（电动支路）上串联所述第三滑环和碳刷组件70。所述电机线圈30上的第三接线端电连接所述第三滑环和碳刷组件70的两端；

需要说明的是，电动机可以实现将电能转换成机械能，然而发电机正是电动机的一种可逆实现的设备。具体地，电动机是电流通过线圈产生磁力驱动转子转动，而发电机是机械力驱动转子线圈转动切割磁场发生电磁感应后而发电。本发明实施例一提供的动电机正是利用了上述原理设计其结构。

本领域技术人员应该可以理解：分析上述动电机的结构可知动电机同时具有自发电功能和电动功能。

首先，本发明实施例提供的动电机具有如下控制电路结构：双向控制电路包括干路和相互并联的第一支路和第二支路；干路上串联有双向控制开关和蓄电池；双向控制开关可以同时控制第一支路（即发电支路）和第二支路（即电动支路）任意一条支路闭合；

当发电支路工作时（即闭合第一支路），电机线圈（作为转子线圈）在转动时，所述电机线圈在所述磁场发生装置（N极和S极，充当定子）的N极和S极之间转动，磁场随转子旋转并切割定子线圈，根据电磁感应定律会感应出电动势（即产生电流），第一碳刷和滑环组件及第二碳刷和滑环组件中的碳刷是与运动件（即滑环）作滑动接触并电连接。碳刷作为导入电流的滑动接触体，电流经过上述第一碳刷和滑环组件及第二碳刷和滑环组件导入第一支路（发电支路）并流向干路上的蓄电池，这时可以为上述蓄电池充电，从而实现发电（将机械能转化为电能）的目的。

当电动支路工作时（即闭合第二支路），这时蓄电池的两端将连接第三碳刷和滑环组件（为其供电），第三碳刷和滑环组件中的碳刷是与运动件（即滑环）作滑动接触并电连接。第三碳刷和滑环组件中碳刷作为导出电流的滑动接触体，电流经过上述第三碳刷和滑环组件导出至电机线圈，在电机线圈通过电流后，由于电动机原理（即通电导体在磁场中受力运动）而驱动电机线圈转动，进而实现将电能转化为机械能的目的。

需要说明的是，上述动电机还具有其他结构性能，具体如下：

其中，磁场发生装置可能具有多种结构形式，下面介绍一下优选地两个可实施方式：

较佳地，作为一种可实施方式，所述磁场发生装置20包括永磁体对；

所述电机线圈位于所述永磁体对中一个永磁铁的N极和相对设置的另一个永磁铁的S极之间。

较佳地，作为另一种可实施方式，所述磁场发生装置20包括通入励磁电流的励磁绕组。

所述电机线圈位于所述励磁绕组产生的N极和S极之间。

进一步地，所述动电机1还包括第一调压装置（未示出）；

所述第一调压装置串联在所述第一支路410上；

所述第一调压装置用于调节第一支路的输出电流适应所述蓄电池充电。

进一步地，所述动电机1还包括第二调压装置（未示出）；

所述第二调压装置串联在所述第二支路411上；

所述第二调压装置用于调节第二支路的输出电流适应所述电机线圈转动。

需要说明的是，上述调压装置（第一调压装置和第二调压装置）具有适应在发电或是供电工作时进行工作电流大小的适应性调整。

进一步地，所述动电机1还包括转动轴100；

所述第一滑环和碳刷组件50、第二滑环和碳刷组件60以及第三滑环和碳刷组件70均设置在所述转动轴100上。

实施例二

相应地，基于本发明实施例一提供的动电机的基础上，本发明实施例二还提供了一种电动车，包括动能采集装置和上述动电机；

所述动能采集装置包括动能采集组件和传动轴；

所述动能采集组件用于采集动能，并利用所述动能驱动所述传动轴转动；

所述传动轴与所述动电机上的转动轴键连接。

分析上述电动车的结构可知，在实现发电功能时，动能采集装置上的传动轴带动（间接驱动）转动轴转动，实现发电并为发电支路上的蓄电池充电；在实现电动机功能时，因为蓄电池放电进而驱动（直接驱动）转动轴转动，转动轴与电动车上的传动系统连接，从而实现驱动电动车行驶的目的。由于本发明实施例二提供的动电机同时具有自发电功能和电动功能，这样电动车可以在行驶的过程中实现自动发电，通过有效地收集能源（即动能）并转换成电能、不断补给消耗的电能，从而提升了电动车的续航能力。

本发明实施例二提供的电动车除去包括上述各零部件，可能还包括其他装置（例如：车身，车轮和其他充电装置等），对于其他零部件结构本发明实施例二提供的电动车，不再一一赘述。

本发明实施例二提供的电动车的产生，具有非常深远而重要的意义。该电动车同时具有发电和电动功能，同时具有良好的可靠性。

当需要发电时，由转动轴直接与发电机部分（发电支路）耦合驱动，使发电机结构简化，装置重量减轻，造价降低，在较小速度时易于启动，改善了发电性能。当需要供电时，也可以通过上述结构实现直接驱动转动轴转动，进而带动电动车上述传动系统实现驱动电动车的目的。

举例说明，本发明实施例二提供电动车在实际应用时，电动车在行驶过程中，尤其是在下坡路行进时，车身本身具有惯性致使车速很快行驶，这时用户可以启动电动车的发电功能，将下坡路产生的动能转换成电能，在将动能转换为电能的同时车速会下降，从而实现减速控速的目的，例如在某些大型客货车在下坡行驶时，若遇到紧急情况刹车失去作用时，可以启动动电机的发电功能，进而使车速下降，避免发生交通事故，这时上述动电机为大型客货车增加了一道生命保障，提升了行驶安全系数。

另外，当大型客货车在上坡路行驶时，可以启动动电机的电动功能，将蓄电池内存储的电能转为为动能，为大型客货车增加一种动能供给，进而可以提升车速，这样可以为大型客货车在上坡（或是行进需要动力时）提供一份附加的驱动力，保障了大型客货车在上坡路具有足够的动力，同时节省了燃油。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种动电机，其特征在于，

包括壳体和设置在壳体内部的磁场发生装置、电机线圈、双向控制电路、第一滑环和碳刷组件、第二滑环和碳刷组件以及第三滑环和碳刷组件；

所述磁场发生装置用于产生磁场作用；

所述电机线圈位于所述磁场发生装置的N极和S极之间；

所述双向控制电路包括干路和相互并联的第一支路和第二支路；所述干路上串联有双向控制开关和蓄电池；所述双向控制开关用于控制第一支路或第二支路闭合；

所述第一支路上串联所述第一滑环和碳刷组件和第二滑环和碳刷组件；所述电机线圈上的第一接线端电连接所述第一滑环和碳刷组件，所述电机线圈上的第二接线端电连接所述第二滑环和碳刷组件；

所述第二支路上串联所述第三滑环和碳刷组件；所述电机线圈上的第三接线端电连接所述第三滑环和碳刷组件的两端。

2.如权利要求1所述的动电机，其特征在于，

所述磁场发生装置包括永磁体对；

所述电机线圈位于所述永磁体对中一个永磁铁的N极和相对设置的另一个永磁铁的S极之间。

3.如权利要求1所述的动电机，其特征在于，

所述磁场发生装置包括通入励磁电流的励磁绕组；

所述电机线圈位于所述励磁绕组产生的N极和S极之间。

4.如权利要求2或3所述的动电机，其特征在于，

还包括第一调压装置；

所述第一调压装置串联在所述第一支路上；

所述第一调压装置用于调节第一支路的输出电流适应所述蓄电池充电。

5.如权利要求4所述的动电机，其特征在于，

还包括第二调压装置；

所述第二调压装置串联在所述第二支路上；

所述第二调压装置用于调节第二支路的输出电流适应所述电机线圈转动。

6.如权利要求5所述的动电机，其特征在于，

还包括转动轴；

所述第一滑环和碳刷组件、第二滑环和碳刷组件以及第三滑环和碳刷组件均设置在所述转动轴上。

7.一种电动车，其特征在于，包括动能采集装置和如权利要求6所述动电机；

所述动能采集装置包括动能采集组件和传动轴；

所述动能采集组件用于采集动能，并利用所述动能驱动所述传动轴转动；

所述传动轴与所述动电机上的转动轴键连接。

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