CN101897107A

CN101897107A - 多功能发动机

Info

Publication number: CN101897107A
Application number: CN2008801123035A
Authority: CN
Inventors: 雷纳托·巴斯托斯·里贝罗
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2010-11-24
Also published as: EP2206226A2; WO2009050655A2; AU2008313325A8; AU2008313325A1; KR20100087133A; JP2011501638A; MX2010004112A; WO2009050655A3; BRPI0817034A2; US20090218898A1; CA2701875A1

Abstract

本发明描述轴向对齐的马达以及管状或实心驱动轴的结构，所述结构使得多个马达和驱动轴在很紧凑的空间中工作。所述马达互相轴向对齐，并且各马达包括与该马达以及其他驱动轴轴向对齐的驱动轴。至少一个驱动轴为管状，由此允许一或多个驱动轴在该驱动轴内互相同心地配合，如同伸缩装置那样工作。由此，在以相同或不同的速度及方向旋转时，驱动轴可实际上占据相同的空间，并且所述驱动轴上可施加有相同或不同的扭矩。

Description

多功能发动机

背景技术

本发明涉及多种类型的发动机。一般地，发动机包括将化学能、动能或电能转换为直线或旋转运动的机械***。

发明内容

本发明描述轴向对齐的马达以及管状或实心驱动轴的结构，所述结构使得多个马达和驱动轴在以很紧凑的体积工作。所述马达互相轴向对齐，并且各马达包括与该马达以及其他驱动轴轴向对齐的驱动轴。至少一个驱动轴为管状，由此允许一或多个驱动轴在该驱动轴内互相同心地配合，如同伸缩装置那样工作。由此，在以相同或不同的速度及方向旋转时，驱动轴可实际上占据相同的空间，并且所述驱动轴上可施加有相同或不同的扭矩。

本发明的一个方面是一种装置，其包括多个轴向对齐的马达，以及多个驱动轴。所述驱动轴同心设置、互相轴向对齐、并与马达轴向对齐。各驱动轴的半径不同于其他所有的驱动轴。各驱动轴相互隔开，以在相邻的驱动轴之间形成间隙。各驱动轴由其中一个电动机驱动旋转，并且各驱动轴可简单地构成其马达转子的延伸。最后，至少一个驱动轴为管状。

本发明的另一方面描述了一种装置，其包括具有第一轴向对齐的管状驱动轴的第一马达。所述第一驱动轴具有第一内径和第一外径。第二马达具有第二轴向对齐的管状驱动轴。所述第二驱动轴具有第二内径和第二外径。所述第二内径和第二外径小于所述第一内径和第一外径。所述第二马达与所述第一马达轴向对齐，所述第二驱动轴与所述第一驱动轴同心、轴向对齐。所述第二驱动轴的至少一部分设在所述第一驱动轴之内且在所述第一驱动轴与第二驱动轴之间形成环状间隙。第三马达具有第三同心、轴向对齐的驱动轴。所述第三驱动轴具有第三内径和第三外径。所述第三内径和第三外径小于所述第二内径和第二外径。所述第三马达与所述第二马达轴向对齐，所述第三驱动轴与所述第二驱动轴轴向对齐。所述第三驱动轴的至少一部分设在所述第一驱动轴和第二驱动轴之内且在所述第二驱动轴与第三驱动轴之间形成环状间隙。

附图说明

图1为根据本发明的电动马达的第一实施例的侧视立体图；

图2为图1所示第一实施例的端视立体图；

图3为根据本发明的电动马达***之实施例的侧视立体图；

图4为图3所示实施例的局部端视立体图；

图5为根据本发明的电动马达***之第二实施例的侧视立体图；

图6为图5所示电动马达***的局部端视立体图；

图7为根据本发明的第三电动马达***的侧视立体图；

图8为根据本发明的第三电动马达***的局部端视立体图；

图9为图7和8所示之第三电动马达***的端视立体图。

具体实施方式

本发明的装置包括一或多个马达，所述马达最好互相轴向对齐，并且各自具有管状或实心的驱动轴，所述驱动轴也互相轴向对齐且与所述一或多个马达轴向对齐。各驱动轴的半径可与其他驱动轴的半径不同。从而，多个驱动轴可同心对齐并且部分交叠一类似于伸缩式机构中管子的设置方式。这一结构的一个优点是多个驱动轴相互靠得很近(占据较少的空间)，并且可有不同旋转方向和速度，而且各驱动轴上可施加不同的扭矩。本发明的另一个方面在于多个驱动轴在任何两个半径不同的驱动轴之间形成小的环状间隙。这样，流体可经过这些间隙。例如，可在这些间隙中设置冷却流体，并且通过使得流体以任一方向流经环状间隙，所述流体在靠近马达时可吸收马达的热量，并将热量传递出马达。这一冷却***简化了现有的***，并且避免了用于传递冷却流体的外部抽吸装置及其他装置。也可采用这一***在流体用于其他***之前对流体进行预热。

图1为根据本发明的电动马达102的第一实施例的立体侧视图。所示的实施例包括单个电动马达102以及和电动马达102轴向对齐的单个管状驱动轴104。驱动轴104受电动马达102驱动而旋转。可使用各种类型的电动马达，例如：内燃机；交流电动马达；直流电动马达；气体驱动涡轮发动机、空气驱动涡轮发动机、水驱动涡轮发动机；往复式发动机；蒸汽机；及压电驱动发动机等。尽管在图1的立体图中并未示出，驱动轴104最好完全穿过电动马达102。本实施例中，驱动轴104为管状，并且可为各种的内径和外径。驱动轴104可由任何刚性或半刚性材料制成，例如金属、陶瓷，甚至是聚合物(例如，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、硫化橡胶)、非晶形材料(例如，玻璃)、及有机化合物(例如，木材)等。电动马达102能够以顺时针或者逆时针方向对驱动轴104施加旋转力，尽管在一实施例中，电动马达102仅以单个方向施加旋转力。电动马达102还能够以各种旋转速度对驱动轴104进行驱动。电动马达102还能够在驱动轴104上施加各种扭矩。

电动马达102的一个例子是旋转电动马达或交流发电机。本实施例中，驱动轴104可固定至转子。定子可固定至电动机102的内部，并且包围但不接触转子。由此，转子可自由地相对于定子旋转。转子和定子都可包括导线或者其他材料构成的绕组。通过定子绕组的电流产生电场，所述电场在转子上产生感应扭矩并且使得转子和驱动轴104旋转。一实施例中，为了保证连续旋转，所述电流可为交流。

图2为图1所示第一实施例的端视图。本实施例中，驱动轴104穿过电动马达102的内部。驱动轴104可为管状，并且由此包括中空的或内部的区域106。

图3为根据本发明之由电动马达302、312组成的***300实施例的侧视图。本实施例中，两个电动马达301和312互相轴向对齐。左侧的电动马达302具有管状驱动轴304，所述驱动轴与左侧电动马达轴向对齐并且与右侧电动马达312轴向对齐。左侧的驱动马达304具有第一半径。右侧的电动马达312也具有与两个电动马达302和312轴向对齐的驱动轴314。驱动轴314具有第二半径，所述第二半径小于第一驱动轴304的半径。由于两个驱动轴304和314轴向/同心对齐并且半径不同，第一驱动轴304套在较细的第二驱动轴314的周围，但不接触到第二驱动轴314。这样，两个驱动轴304和314可以以不同的方向和速度旋转，并且对它们施加不同的扭矩。

尽管所示的实施例示出了第二驱动轴214为管状，但一实施例中，这一内驱动轴(第二驱动轴)314可为实心的。实心的驱动轴更容易制造并且成本更低，而且实心的驱动轴弹性更大，由此可在更大的负载下运行，并且使用寿命长于管状的驱动轴。此外，为了冷却的目的，驱动轴314本身可将热传递出电动马达312。这样，实心的驱动轴的导热性比管状驱动轴更佳。一实施例中，流体可经由两个驱动轴304和314之间的环状间隙(见图4)将热传递出电动机302和312。同时，若内驱动轴(第二驱动轴)314为管状，流体可占据这一中空区域并且将热传递出电动马达302、312。

图4为图3所示实施例的局部端视立体图。图4中，示出了内驱动轴304和外驱动轴314之间的环形间隙308，以及内驱动轴314内的中空区域316。尽管未显示，应理解两个驱动轴304和314都穿过第一电动马达302，但仅由第二驱动轴314穿过第二电动马达312。然而，代替实施例中，两个驱动轴304和314可设置在两个电动马达302、312中并且穿过两个电动马达302和312。该实施例中，各电动马达302和312可驱动单个驱动轴。例如，在所示的实施例中，第一电动马达302仅驱动第一驱动轴(外驱动轴)304，而第二电动马达312仅驱动内驱动轴(第二驱动轴)314。

一实施例中，马达302和312是电动的，并且各自包括定子和转子。第一电动马达302的转子可固定至外驱动轴304，内驱动轴314自由穿过第一电动马达302和外驱动轴304而不接触外驱动轴304。所示的实施例中，外驱动轴304不穿过第二电动马达312，这样，第二电动马达312的转子可直接固定至内驱动轴314，或者与内驱动轴314成为一体。

图5为根据本发明由电动马达502、512、522组成的***500第二实施例的侧视图。所示的实施例包括第一电动马达504，所述第一电动马达具有第一轴向对齐的管状驱动轴504，所述第一驱动轴504具有第一半径。

所示的实施例还包括第二电动马达512，所述第二电动马达具有第二轴向对齐的管状驱动轴514。第二驱动轴514具有小于所述第一半径的第二半径。第二电动机512与第一电动机504轴向对齐，并且第二驱动轴514与第一驱动轴504轴向对齐。如图所示，第二驱动轴514的至少一部分设在第一驱动轴504之内。第一驱动轴502和第二驱动轴512之间形成环状间隙。

***500还包括第三电动马达522，所述第三电动马达具有第三轴向对齐的驱动轴524。第三驱动轴524具有第三半径，所述第三半径小于第二半径和第一半径。第三电动马达522与第二电动马达512轴向对齐，并且第三驱动轴524与第二驱动轴514轴向对齐。第三驱动轴524的至少一部分设在第一驱动轴504和第二驱动轴514之内。第二驱动轴514和第三驱动轴524之间在两者重叠的区域内形成环状间隙。所示的实施例中，可以以不同的方向和速度来驱动三个不同的驱动轴504、514及524，并且各驱动轴504、514及524上可施加不同的转矩。

尽管电动机502、512及522示出为互相横向地隔开，其他实施例中，电动马达502、512及522之间可有更大或更小的间隔，或者没有间隔。图9示出了电动马达502、512及522不相互隔开的实施例。

一实施例中，电动马达502、512及522以相同的方向和速度对驱动轴504、514及524进行驱动，并且/或者对所有三个驱动轴504、514及524施加相等的扭矩。其他实施例中，可在一或多个驱动轴504、514及524的任何组合上施加任何组合的速度、方向及/或扭矩。一实施例中，内驱动轴524可为管状或实心的。尽管在所示的实施例中，各驱动轴504、514及524的一部分提供至各电动马达502、512及522的右侧，另一实施例中，这三个驱动轴504、514及524可仅设在各电动马达502、512及522之中，或者提供至各电动机502、512及522的左侧。

图6为图5所示的电动马达***500的部分端视图。在所示的实施例中，内驱动轴524为管状。然而，一实施例中，内驱动轴524可为实心的。如图所示，内驱动轴524和中驱动轴514之间形成环状间隙518，并且中驱动轴514和外驱动轴504之间形成环状间隙508。如前图所示，间隙508和518可填充有流体。一实施例中，这一流体可将热量或热能带出电动机502、512及522，或者将热量或热能传送至这些电动机。在一具有多个间隙508和518的实施例中，如图6所示，流体可以以不同的方向流动。一实施例中，流体可在间隙508和518中的一个而不是所有的间隙中流动。一实施例中，不同的间隙508和518中可流有不同的流体。一实施例中，内驱动轴524内的中空区域526也可为用于流体的导管。还包括其他的组合。

图7为根据本发明由马达702、712、722及732组成的第三***700的侧视图。***700包括第一马达702，所述第一马达具有第一轴向对齐的管状驱动轴704。第一驱动轴704具有第一半径。***700还包括第二马达712，所述第二马达具有第二轴向对齐的管状驱动轴714。第二驱动轴714具有第二半径，所述第二半径小于所述第一半径。第二马达712与第一马达702轴向对齐，第二驱动轴714与第一驱动轴704轴向对齐。第二驱动轴714的至少一部分设在第一驱动轴704之内，并且使得第一驱动轴704和第二驱动轴714之间形成环状间隙。***700还包括第三马达722，所述第三马达具有第三轴向对齐的管状驱动轴724。第三驱动轴724具有第三半径，所述第三半径小于所述第二半径。第三马达722与第二马达712轴向对齐，第三驱动轴724与第二驱动轴714轴向对齐。第三驱动轴724的至少一部分设在第一驱动轴704和第二驱动轴714之内，并且使得第二驱动轴714和第三驱动轴724之间形成环状间隙。***700还包括第四马达732，所述第四马达具有第四轴向对齐的管状驱动轴734。第四驱动轴734具有第四半径，所述第四半径小于所述第三半径。第四马达732与第三马达722轴向对齐，第四驱动轴734与第三驱动轴724轴向对齐。第四驱动轴734的至少一部分设在第一驱动轴704、第二驱动轴714和第三驱动轴724之内，并且使得第三驱动轴724和第四驱动轴734之间形成环状间隙。

图8为根据本发明的由马达702、712、722及732组成的第三***700的局部端视立体图。本实施例中，内驱动轴(第四驱动轴)734为实心的。然而，代替实施例中，内驱动轴(第四驱动轴)524可为管状或具有空心区域。如图所示，各对驱动轴704、714、724及734之间形成环状间隙708、718、728。本实施例中，可以以不同的方向和速度驱动各驱动轴704、714、724及734，并且各驱动轴704、714、724及734上可施加有不同的扭矩。代替实施例中，可以相同的速度、方向驱动各个驱动轴04、714、724及734及/或对各驱动轴施加相同的扭矩。在其他实施例中，可对驱动轴704、714、724、734施加不同的或相似的速度、方向及/或扭矩的组合。

图9为图7和8所示的马达902、912、922、924组成的第三***900的端视立体图。图9所示的实施例中，各马达902、912、922、924之间没有间隙。换言之，马达902、912、922、924相互接触，或者各马达902、912、922、924之间只有最小的间隙。这一结构的优点在于马达902、912、922、924组成的***900较紧凑。这样，所示的***900可提供四种不同的速度、旋转方向、及/或扭矩，以驱动用于旋转或者驱动其他***的驱动轴904、914、924、934，并且这样的具有多种力的***900可以以非常小且紧凑的空间/体积来实现。

尽管详细说明了本发明的各种实施例，但对于本领域技术人员来说这些实施例的变型和修改是明显的。应当清楚地理解此类变型和修改是在本发明的精神和范围之内的。

Claims

1.一种装置，包括：

多个轴向对齐的马达；及

多个驱动轴：所述驱动轴

互相轴向对齐；

与所述马达轴向对齐；

各所述驱动轴具有与其他驱动轴都不同的半径，并且相互隔开以在相邻的驱动轴之间形成间隙；

各驱动轴由所述马达中的一个可旋转地驱动；并且

其中，至少一个驱动轴为管状。

2.如权利要求1所述的装置，其中一或多个所述驱动轴以不同的方向旋转。

3.如权利要求1所述的装置，其中一或多个所述驱动轴以相同的方向旋转。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述驱动轴以不同的转速旋转。

5.如权利要求1所述的装置，其中最内侧的驱动轴为实心的。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述的驱动轴全部为管状。

7.如权利要求6所述的装置，其中各马达为电动马达。

8.一种装置，包括：

第一马达，其具有第一轴向对齐的管状驱动轴，所述第一驱动轴具有第一内径和第一外径；

第二马达，其具有第二轴向对齐的管状驱动轴，所述第二驱动轴具有第二内径和第二外径，所述第二内径和第二外径小于所述第一内径和第一外径，所述第二马达与所述第一马达轴向对齐，所述第二驱动轴与所述第一驱动轴轴向对齐，并且所述第二驱动轴的至少一部分设在所述第一驱动轴之内且在所述第一驱动轴与第二驱动轴之间形成环状间隙。

第三马达，其具有第三轴向对齐的驱动轴，所述第三驱动轴具有第三内径和第三外径，所述第三内径和第三外径小于所述第二内径和第二外径，所述第三马达与所述第二马达轴向对齐，所述第三驱动轴与所述第二驱动轴轴向对齐，并且所述第三驱动轴的至少一部分设在所述第一驱动轴和第二驱动轴之内且在所述第二驱动轴与第三驱动轴之间形成环状间隙。

9.如权利要求8所述的装置，其中所述驱动轴以不同的方向旋转。

10.如权利要求8所述的装置，其中所述驱动轴以相同的方向旋转。

11.如权利要求8所述的装置，其中所述驱动轴以不同的转速旋转。

12.如权利要求8所述的装置，其中所述第三驱动轴为实心的。

13.如权利要求8所述的装置，其中所述第三驱动轴为管状。

14.如权利要求8所述的装置，其中各马达为电动马达。