CN1246587A - 动力传送装置 - Google Patents

Abstract

一种以机械与/或电气传输动力的动力传送装置,将动力传输器与传输作用重分配机构整体组合,作用重分配机构可将动力传输器的操作速度范围能最佳段落重新分配,或重新映对到动力传送装置含静止启始速度的操作速度范围,包括低速操作速度范围即可调到最佳状态,在机械方式中,周转齿系为重分配机构,在电磁方式中,使用旋转换流器为重分配机构,其动力传输器为一种电磁装置,该装置的机械与电气方式,都能进行动力回收操作。

Description

动力传送装置

本发明涉及一种操控动力传送装置，特别是涉及一种可以最佳状态将一动力源所产生的机械或电气动力传送到一负载的动力传送装置，其所传送的动力可在整个操作速度范围内满足负载所需的特定机械或电气动力的特性要求。

动力(或功率)为每单位时间内能量的流动，或所作功的一个测量单位。电气动力为一般在住家、工厂以及例如电气铁路的架空电车线所可以容易获得的，可供各种用途的一种动力。另一方面，由诸如内燃引擎等的原动机(prime mover)消耗化石燃料而以原生机动力(raw motive power)的形式而提供的机械动力，也是极为方便的动力来源。在实际的应用情况中，为可方便取得的两种动力源。

“动力”一词一般地指机械或电气形式的动力。在本发明的说明中，“动力传送”一词广泛地指将机械或者电气动力，传送成为机械或电气动力。本发明装置所进行的动力传送的操控，其所相关的动力形式因此即包括了机械与电气动力两种的动力形式。

当考虑到机械与电气两种形式的动力能量时，总共便可以有四种可能的动力传送模式(power transmission modes)。在一般用语中，例如在车辆的驱动***用途中，机械动力至机械动力的传送，通常被称为是机械动力传送。电气动力到机械动力的传送，当使用到电动马达时，被称为电马达动力(electric motoring)。相反地，当使用发电机而将机械动力传送成为电气动力时，则被称为电气动力的发电(electric generating)。电气动力到电气动力的传送一般则会牵涉到电压与/或频率等的调整变化。在频率为零的极端情况中，AC电气动力即变为DC电气动力。

对于动力传送的需求是基于一个简单的原因。即提供动力的来源，不论是机械或电气动力源，时常会需要在消耗动力的负载所无法直接匹配的条件下，产生其动力输出。通常，动力源与其负载的相关特性因素，在机械动力的情况下包括了力矩与转速，在电气动力的情况下包括有频率与电压。对于机械与电气动力的使用，效率是一个重要的因素。例如，考虑到全球所使用的内燃引擎驱动车辆的巨大数量，即便是车辆动力源与传动效率的小幅增进，也可以直接转换成大量节省化石燃料的消耗。在诸如电动车的极端用途中，储能电池科技上的瓶颈使电气驱动***的效率，成为***考虑的一个极为重要因素。

内燃机引擎需要变速箱(rtansmission)来提供力矩-转速的调节，以便能够符合车辆驱动轮的驱动需求。传统的车辆内燃机引擎在零转速时，是无法提供驱动力矩的，然而车辆却需要由静止速度开始加速前进。这表示，只能在一个有限转速范围(不包括零转速)内操作的内燃机引擎，却是需要驱动其负载在一个全操作速度范围(包括零速度)的内动作。汽车变速箱即是被使用来执行机械动力传送，同时并提供必要的力矩-转速调节转换。不过，以配有多段齿轮的扭力转换器(torque converter)为基础的传统汽车自动变速箱是有其缺点的。此类变速箱需要使用精密复杂的流体逻辑阀机制(fluid logicvalve mechanism)，以便控制扭力转换器与三或四组具有不同齿轮比的齿轮组中一组的切换结合。在一只典型的变速箱中，其多组的齿轮组中，同时只需要有一组发挥功能，其余都是怠转不用，因而增加了车辆的整体重量，并且典型的扭力转换器在低操作转速范围内的效率是偏低的。

在马达模态(motoring mode)下动作的电动机(其现有为电动马达)是可以提供零转速力矩的，不过此时其效率极低。在大马力的马达驱动***中，其启动转速的低效率产生了散热的问题，因此其低速功率必须降低，以避免因过热而对电动机造成永久性的损坏。虽然诸如PWM(pules-width modulation)之类的功率电驱动***(power electronics drives)的确可以扩展传统马达的操作速度范围，并提高其整体操作效率，但此类电驱动***通常是相当复杂并且成本高昂。

在发电模态(generating mode)下做为发电机而动作的电动机，也是受取于其机械动力输入的转速范围。例如，驱动发电机的风力涡轮(wind trubine)，其操作必须受限于最低风速。在此最低风速以下，其发电机***，若可能，也是难以产生家庭或工业用途所可接受的AC电力。

因此，当以通用范围考虑，可用于传送机械与/或电气动力的机器时，传统的驱动***，不论是车辆变速器，电动马达驱动器或发电机，全都需承受低操作速度范围内的低能源效率特性问题。不幸地，低速操作在实际上是此各动力驱动***所不能避免的操作情况。在诸如交通堵塞时车辆变速箱的某些操作情况中，其低转速的低效率特性，考虑到受困于车阵之中的庞大车辆数目，空气污染的问题会大规模地恶化，大部分车辆变速箱，虽然可以在其一部分的操作转速范围(通常是高转速的一端)中被调节到其最佳的操作效率，但却是无法在全操作转速的范围内都达成其最佳的效率特性。采用数位电子控制的功率电子***的电动马达驱动器，的确是可比单纯的马达在整个操作转速范围内增进整体的性能。不过，功率电子马达控制***建造起来是相对较为复杂并且昂贵。

基于上述原因，能在其整个操作转速范围内提供最佳操作性能的动力传送装置是有其需要的。

本发明的目的在于提供一种动力传送装置，可在整个操作转速范围内以最佳效率进行动力传送从而实现一种或多种动力传送达到传送效率高的效果。

本发明的目的是这样实现的，即提供一种动力传送装置，包括有一动力传输装置(power-transmitting means)与一动力传输作用重分配装置(transmission interaction redistribution means)。其动力传输装置包括有一第一传输作用元件与一第二传输作用元件，其与输入连接，并以一输入角速度接受外来动力。第一与第二传输作用元件各分别以第一及第二角速度操作，以通过第一与第二动力传输作用元件之间的作用而传送动力。传输作用重分配装置与动力传输装置及输出两者整体组合在一起。动力传输装置在第一及第二角速度之下操作时的动力传输作用，是由传输作用重分配装置而重新分配至输出上，而输出则以一输出角速度将动力输送至外部负载。

在本发明的机械方式中，具有本发明特点的一动力传送装置包括有一动力传输装置与一周转齿系(epicyclic gear train)。其动力传输装置包括有一驱动元件与一被驱动元件，其与输入轴连接，并以一输入角速度接受外来机械动力。动力传输装置的驱动与被驱动元件各分别以第一及第二角速度操作，以通过驱动与被驱动元件之间的作用而传送动力。周转齿系则包括有一齿轮，第二齿轮与第三齿轮，当第一齿轮被固定静止不旋转而第三齿轮被驱动旋转时，第二齿轮以与第三齿轮相同的方向旋转，且其角速度小于第三齿轮。第三齿轮被连接至动力传输装置的驱动元件，第二齿轮被连接至动力传输装置的被驱动元件，而第一齿轮则被连接至输出轴。以驱动及被驱动角速度操作的动力传输装置的动力传输作用，被周转齿系重新分配至输出轴上，而输出轴以一输出角速度将机械动力输送至外部负载。

在本发明的机械方式中，具有本发明特点的一动力传送装置包括有一电磁动力传输装置与一旋转换流器(rotary commutator)。其电磁动力传输装置包括有第一电磁元件与一第二电磁元件。其电磁动力传输装置以一输入角速度接受外来动力，且第一与第二电磁元件各分别以第一及第二角速度操作，以通过第一与第二电磁元件之间的作用而传送动力。旋转换流器可将第一电磁元件予以磁化，其并与电磁动力传输装置的第一及第二电磁元件整体组合在一起。旋转换流器以一换流角速度操作以便磁化第一电磁元件，并在第一电磁元件中建立一第一旋转磁场，其旋转角速度与第二电磁元件所建立的一第二旋转磁场的角速度同步。电磁动力传输装置在以与第一及第二旋转磁场同步的角速度下操作时，其动力传送电磁作用被旋转换流器重新分配至输出之上，而输出则以一输出角速度将动力由电磁动力传界装置输送至外部负载。

下面结合附图，详细说明本发明的实施例，其中：

图1为本发明的一通用动力传送装置示意图；

图2为一动力传输装置的标准化角速度与等效齿轮比之间的关系图；

图3为图1中通用动力传送装置的标准化角速度与等效齿轮比之间的关系图；

图4为图1中通用动力传送装置，其具有另种不同结构设置，其标准化角速度与等效齿轮比之间的关系图；

图5、图6与图7分别为标准行星齿系、正齿轮行星齿系与差动齿系，当各被使用做为建造图1的动力传送装置的一种机械方式的传输作用重分配机构时，其各组成齿轮之间的角速度关系图；

图8，图9与图10分别为标准行星齿系，正齿轮行星齿系与差动齿系，当各被使用做为建造图1的动力传送装置的一种机械方式其另一种结构设置的传输作用重分配机构时，其各组成齿轮之间的角速度关系；

图11为本发明动力传送装置一种通用机械方式的结构组成；

图12为图11的动力传送装置的机械方式，其采用一种同轴结构时的一种实施例的透视图；

图13为图11的动力传送装置的机械方式，其采用一种平行轴结构时的一种实施例的透视图；

图14为图11的动力传送装置的机械方式，其采用可变节距锥带轮传动器做为动力传输器的一种实施例的透视图；

图15为图13的机械方式，其将动力传输装置与作用重分配装置两者整体组合在一起的两处耦合具有不同齿轮比的一种平行轴设置的角速度/齿轮比关系图；

图16为图13的机械方式，其将动力传输装置与作用重分配装置两者组装在一起的两处耦合具有不同齿轮比的另一种平行轴设置的角速度/齿轮比关系图；

图17为行星齿系内的一个平衡杠杆***，其中图13的机械方式的动力传输装置接受机械动力，以通过太阳齿轮输出的示意图；

图18为行星齿系内的一个平衡杠杆***，其中图13的机械方式的动力传输装置是以相对于图17中情况相反的动力流向操作示意图；

图19为本发明的动力传送装置，其采用感应电动机做为动力传输器的机械方式的截面图；

图20为本发明动力传送装置的电磁方式中，其动力传输器与作用重分配机构元件的等效角度速度/齿轮比关系图；

图21为图1的动力传送装置的一种通用电磁方式示意图；

图22为图21的通用电磁方式一实施例的截面图，其电磁组件为一多相绕组，且其磁化重分配电磁绕组为一AC电枢；

图23为图21的通用电磁方式一实施例的截面图，其电磁组件为一多相绕组，且其磁化重分配电磁绕组为一DC电枢；

图24为图21的通用电磁方式一实施例的截面图，其电磁组件为一电磁铁绕组，且其磁化重分配电磁绕组为一AC电枢；

图25为图21的通用电磁方式一实施例的截面图，其电磁组件为一电磁铁绕组，且其磁化重分配电磁绕组为一DC电枢；

图26为图21的通用电磁方式一实施例的截面图，其电磁组件为一永久磁铁组件，且其磁化重分配电磁绕组为一AC电枢；

图27为图21的通用电磁方式一实施例的截面图，其电磁组件为一永久磁铁组件，且其磁化重分配电磁绕组为一DC电枢；

图28为可适用于本发明动力传送装置的电磁方式中，其一种机械式旋转换流器的构造图；

图29为可适用于本发明动力传送装置的电磁方式中，其一种功率电子式旋转换流器的电路构造图；

图30为本发明的动力传送装置的一种电磁方式，其被应用于电气化铁路的能源重新生式驱动***中的电路***图。

参考标号对照表

R    行星齿系环形齿轮半径

S    行星齿系太阳齿轮半径

S_L  正齿轮行星齿系大太阳齿轮半径

S_S  正齿轮行星齿系小太阳齿轮半径

x    齿轮比

y    标准化角速度

ω       角速度

100  动力传送装置

101  输入速度线

101_A经减速的输入速度线

101_R经缩减的引擎速度线

102  输出速度线

103  被驱动元件速度线

103_A经减速的被驱动元件速度线

103_R经减速的载体速度线

105  50％齿轮比的输出速度点

110  动力传输器

111  动力传输器的第一作用元件

112  动力传输器的第二作用元件

120  动力传输作用重分配装置

131  动力传送装置的输入

132  动力传送装置的输出

141  耦合件

142  耦合件

171  输入耦合器

172  输出耦合器

181    外部动力源

182    外部负载

200    机械方式的动力传送装置

210    机械方式的动力传输装置

211    机械方式的动力传输装置的驱动元件

212    机械方式的动力传输装置的被驱动元件

213    驱动皮带

216    永久磁铁

220    机械传输作用重分配装置，周转齿系

221    周转齿系第一齿轮

222    周转齿系第二齿轮

223    周转齿系第三齿轮

224    周转齿系游星齿轮

225    游星齿轮中的想像杠杆

226    轴承

231    输入转轴

232    输出转轴

240    皮带传动器

241    耦合装置

242    耦合装置

243    皮带

245    皮带轮

246    皮带轮

300    电磁方式的动力传送装置

310    电磁方式的电磁动力传输装置

311    电磁方式的电磁动力传输装置的被驱动元件

312    电磁方式的电磁动力传输装置的驱动元件

315    换流器环

316    永久磁铁

317    电磁方式电磁动力传输装置的驱动元件的绕组

318    电磁方式电磁动力传输装置的被驱动元件的绕组

319      绕组阵列

319₁    绕组阵列中的绕组

319_1A   绕组阵列中绕组的端子

319_1B   绕组阵列中绕组的端子

319₂    绕组阵列中绕组

319_2A   绕组阵列中绕组的端子

319_2B   绕组阵列中绕组的端子

319_N    绕组阵列中绕组

319_NA   绕组阵列中绕组的端子

319_NB   绕组阵列中绕组的端子

320      旋转换流器

321      导电碳刷

322      碳刷架

323      碳刷容器外壳

325      半导体开关阵列

325_1A   半导体开关

325_1B   半导体开关

325_1C   半导体开关

325_1D   半导体开关

325_2A   半导体开关

325_2B   半导体开关

325_2C   半导体开关

325_2D   半导体开关

325_NA   半导体开关

325_NB   半导体开关

325_NC   半导体开关

325_ND   半导体开关

326      半导体开关触发记号总线

327      感应装置

328      电子式旋转换流器的控制逻辑

331_E    电磁方式动力传送装置的电气输入

331_M  电磁方式动力传送装置的机械输入

332_E  电磁方式动力传送装置的电气输出

332_M  电磁方式动力传送装置的机械输入

333    轴承装置

350    未换流元件激励装置的滑环机构

351    未换流元件激励装置滑环机构的固定碳刷

352    未换流元件激励装置滑环机构的滑环

353    电磁动力传输装置驱动元件内部的电气动力供应网路

360    换流元件激励装置的滑环机构

361    换流元件激励装置滑环机构的固定碳刷

362    换流元件激励装置滑环机构的滑环

363    电磁动力传输装置被驱动元件内部的电气动力供应网路

364    碳刷架本体体壁的电连接

380    铁路电气机车重新生式驱动组的电气***的***逻辑

381    重新生式驱动组的外部动力源

382    重新生式驱动组的外部负载

385    电车线

386    集电弓

387    一比一变压器

本发明动力传送***的较佳应用模式将在下面予以说明。在详细说明本发明的各种实施例之前，有些事项须予澄清，且有些名词须予界定。

本发明的动力传送装置具有一输入与一输出。当本发明的动力传送装置进行动力的传送时，其输入可由一外部动力源接受动力，其输出将动力传送到一外部负载上。就动力传送一词而言，本发明的装置可适于传送通用的动力，其中包括机械与电气形式的动力。在本发明的各式实施例中，机械或电气动力可由一外部动力源输入至动力传送装置，而此动力传送装置可以输出机械或电气动力到外部负载上。

在后面所将举例说明的本发明大多数实施例中，本发明的动力传送装置也可以在相反的方向上进行动力的传送，不论其动力的形式是机械还是电气的。换句话说，除了由输入至输出的方向上所进行的正常动力传送操作外，本发明的同一装置也可以反方向进行动力的传送，因而容许使用本发明动力传送装置的***进行动力重新生的操作。例如，在被整体组合于铁路电气牵引机车头的驱动系中的一种电气至机械动力传送装置中，其反向动力传送的能力可使机车头能进行能源重新生式的煞车操作。

此外，为了说明本发明，DC电气动力被当作是多相AC电气动力的一种特殊情况。换句话说，DC电气动力是频率为零的一个单相AC电气动力。其事实上乃是一种电位极性永不改变的一个AC电气动力。

通用动力传送装置(Generalized Power Transmission apparatus)

依据本发明的动力传送装置，利用将一动力传输器与一传输作用重分配机构，两者整体组合在一起而构成的。就本发明动力传送装置的结构而言，其重分配机械的利用，以及其与动力传输器的结合方式，在其基本观念上有两个层次。首先，被采用构成本发明装置的动力传输器，其功能元件之间的动力传输作用被进行了重新分配。其次，此种动力传输作用的重新分配可将动力传输器的操作范围限定在其最佳的性能范围内。动力传输器的限定操作范围的重新分配，使本发明装置的输出得以涵盖整个输出转速范围，其中包括了静止启动转速。

图1中示意地显示了本发明的通用动力传送装置。动力传送装置100包括了一个动力传输装置110以及一个动力传输作用的重分配装置120。在各图式中，注意到在后面所将详细说明的本发明动力传送装置的各个相类似实施例中，相同的参考标号被用来标示具有等效功率的元件，其中有些元件，其功能互相等效，但其构造却相当不同。

一般而言，动力传输装置110由至少两个动力传输的作用元件111与112所构成的，其中的第一元件传送动力至第二元件上，以便达到其动力传输的作用。在动力传输装置110内所传输的动力，是通过装置100的输入131，由一外部动力源181之处而接收的。动力传输装置110与动力传输作用重分配装置120整体组合在一起，以构成动力传送装置。动力传输装置110从外部动力源181所接收到的动力，即被动力传输作用重分配装置120重新分配到装置的输出132上，并输送到一外部负载182。

图1中的动力传送装置100可以处理机械与电气两种形式的动力。当本发明的装置所接收到的动力为机械动力时，装置100的输入131即为一旋转轴，其可以机械连接的方式连接到外部动力源181上。在此种情况下，外部动力源181为可以产生机械性原动力的一个机械动力源，而输入耦合器171则为一种机械耦合器。当本发明的装置所接收到的动力为电气动力时，装置100的输入131即为一组电导线，其可以电连接的方式耦接到外部动力源181上。在此种情况下，外部动力源181即为可以产生电气动力的一个电气动力源，而输入耦合器171则为一种电耦合器。

在输出端，当其输出动力为机械动力时，装置100的输出132为一旋转轴，其可以机械连接的方式连接到外部负载182上，在此种情况下，外部负载182为消耗机械动力的一个机械性负载，而输出耦合器172则为一种机械耦合器。当装置100的输出动力为电气动力时，其输出132即为一组电导线，其可以电连接的方式耦接到外部负载182上。在此种情况下，外部负载182为消耗电气动力的一个电负载，而输出耦合器172为一种电耦合器。

在图中示出，在动力传送装置100的内部，动力传输装置110的元件与动力传输作用重分配装置120的元件之间的整体组合，例如，由两个耦合件141与142达成整体组合。根据装置100的特定作法形式，此各耦合件可为机械或电气耦合件。

当寻求本发明的基础观念的应用实际性时，其可行的作法可以大致区分两种。根据所构成的动力传送装置的内部动作原理，本发明可以有机械与电磁两种作法。在本发明动力传送装置的机械方式中，其动力传输装置所进行的动力传送，以及其在输出上，由作用重分配装置所进行的重新分配，由机械作用所达成的。相对的，在本发明装置的电磁方式中，其动力传送由电磁作用进行重新分配的。

此两种作法都使用了一个动力传输作用重分配机械。就电磁方式而言，其用以构成本发明装置的动力传输器必须是依电磁理论而动作的电动机，虽然此电动机于今日所广泛使用的传统电动机在构造细节上可能会有所变动。在动力传输器内的电磁作用与做用重分配装置结合在一起，以便达成本发明动力传送装置的功能。

另一方面，用以构成本发明机械方式的动力传输装置，其动力传输器可以为各种的动力传输装置，虽然其构造细节可能会与其所对应的传统型式有所变动不同。机械动力传输作用利用机械作用力，整体地与重分配装置的机械作用一起重新分配到装置的输出轴上。适于构成本发明装置的机械方式的动力传输器包括了电动机，其简单地作为机械式动力传输装置而动作，在功能上类似于液压扭力转换器被使用作为动力传输器的情况。

本发明动力传送装置的机械方式可适用于机械至机械动力的传输模态。本发明各种电磁方式的动力传送装置可分别适用于机械至机械、电气至机械、机械至电气以及电气至电气动力传送的模态。

适于构成本发明动力传送装置的机械式动力传输器可以有多种不同的变化类型。许多种已经通过工业应用验证的机械式动力传输器及其变种，都是可以适用的。这些包括有，例如，液压耦合器(fluid coupler)与扭力转换器(torque converter)等的液压装置(hydraulic devices)，诸如涡流离合器(eddy-current clutch)，发电机-马达组(generator-motor set)以及采用永久磁铁场元件的感应电动机(induction machine with permanent magnet field element)等的电磁装置。现有机械式动力传输器的修改变种型式也是可以使用的。例如，现有的扭力转换器设计特性可以被修改，以使其最佳的操作特性，即是效率特性，能够出现在其高速端，以便能够特别地适用于本发明的动力传送装置。虽然由于强调高速性能的缘故，其低速性能可能会变得更为低劣，但使用了此种经修改的扭力转换器所构成的本发明动力传送装置，其扭力转换器并不需要在低速范围内操作。另一方面，适合于构成本发明动力传送装置的电磁动力传输器，其基本上是以电磁学理论为基础的，可以进行发电与产生马达动力的电动机。此电动机的许多种现有版本，诸如AC感应电动机，DC马达/发电机，或其各自的修改版本，皆可适用于本发明。

在详细说明本发明的作用重分配的基本观念之前，首先参考图2。图2示出一动力传输装置的标准化角速度与等效齿轮比之间的关系。在此座标***中，横轴，即x轴，代表动力传输器的等效齿轮比，而纵轴，即y轴，代表动力传输器的组成作用元件的标准化角速度，不论其是为机械式或电磁式的旋转本质。一动力传输器的等效齿轮比被定义为其输出的角速度除以输入的角速度所得到的商数。另一方面，动力传输器的任一功能元件的标准化角速度被定义为该特定元件的角速度除以一预定的参考角速度所得到的角速度商数。

如此，就一扭力转换器的叶轮(impeller)而言，此标准化角速度可以是利用将叶轮角速度除以驱动扭力转换器内燃引擎的一个选定的参考角速度外，内燃引擎所选定的参考角速度可以为，例如其额定的马力输出。若引擎是直接驱动扭力转换器叶轮的话，叶轮的此标准化角速度即为一，此为一单位标准化角速度的一种情况。另一方面，此扭力转换器的涡轮(turbine)，其在相同的参考角速度下，所测量得的标准化角速度总是会小于一。就一AC电动机的转子情况而言，此标准化角速度是为将转子轴的角速度，除以其所被馈入的AC电源的频率换算所得的角速度，而得到的商数。在大部分的商业供电网路之中，一般的情况下此电源频率是为60或50赫(Hz)。

注意到本发明的动力传送装置本身为一个动力传输器，其特性也可以利用图2来加以说明。如此，假定一个外部动力源是以一个固定的100％的定额角速度对动力传输器的输入输送动力，如同图中的水平输入速度线101所代表的，则此动力传输器的输出即可以横轴的等效齿轮比为变数，而在座标***中描绘出来。输出的角速度即可以利用一条输出速度线102为代表，做为动力传输器的齿轮比函数而被描绘出来。例如，在等效齿轮比为0.5的情况下，输出是在输入50％的速度动作，如同图中输出速度线102上的点105所代表的。注意到当输出以大于输入的角速度操作时，其齿轮比也可以大于一，或者当输出的旋转方向与输入相反时，其齿轮比也可为负数。

在被使用作为机械式动力传输***的一般动力传输器中，时常会需要令其功能作为***输出的被驱动元件，能够在一个完整的速度范围内动作。为了能够在诸如车辆驱动(vehicle propulsion)的应用范围中获得实际的用途，其完整的速度范围通常会需要包括静止启始速度(stall speed)，即，在图2的速度/齿轮比图中，齿轮比为零的该点速度。如此，在以液压扭力转换器为基础的汽车变速器情况中，转换器涡轮的速度范围便必须要向下延伸到静止启始点，以便能令车辆可由静止的状态启动前进。不幸的是，如同本技术中所广为周知的，就一般的扭力转换器而言，低涡轮转速所代表的是低能源效率。

适于构成本发明动力传送装置的每一种动力传输器都具有一个驱动元件与一个被驱动元件。在动作时，其驱动元件利用两元件之间的传输作用而带动被驱动元件。在本发明的机械方式中，其动力传输器可以为一种依赖机械摩擦力来动作的动力传输器，如同一部扭力转换器，或者其可为一种根据电磁耦合原理而动作的动力传输器，如同一部感应电动机。在本发明的电磁方式中，其动力传输器可以是为依据马达与发电机原理而动作的某种形式的电动机。无论是那一种情况，此动力传输器是与一传输作用重分配机构结合在一起，以使动力传输作用的重新分配，能够提供本发明装置所独有的显着增进动力传送特性。

当被结合于本发明的装置中时，一动力传输器可以只在其整个操作速度范围内一个选定的较小范围段落内操作，而同时容许本发明装置的输出得以覆盖其整个的操作速度范围，包括了静止启始的速度。此种能够选择一个较小的速度范围段落能力，使动力传输器能够避开其包括了静止启始速度的，依其操作效率而言显然是较差的低速部分。本发明的动力传送装置应用了一个动力传输作用的作用重新分配机构，其依据后面所将说明的方式而可以达成此种效果。

图3示出图1中通用动力传送装置的标准化角速度与等效齿轮比之间的关系。如同图2中一样，其横轴代表等效齿轮比，纵轴代表装置的功能元件角速度。一条输入速度线101代表动力传送装置的输入速度，其中假定外部的动力源181是以固定100％的额定角速度对此动力传送装置的输入131提供动力。动力传送装置的输出132需要能涵盖包括了静止启始速度的整个操作速度范围，如输出速度线102所代表的。动力传送装置的合理而实际的一个完整操作速度范围可包括沿着输出速度线102上由点A至B的线段，其对应于x轴上由零至1的一个齿轮比范围。

在图1的通用动力传送装置中，依据其输入结构的不同安排，输入131可以被连接到动力传输器110的驱动元件111或被驱动112上。在图1的动力传送装置的一种机械方式中，假定其动力传输器110的驱动元件111被连接到装置的输入131。此驱动元件111以沿着图3的水平速度线101的固定速度而接受输入的动力，其被驱动元件112被驱动时，沿着一条被驱动元件速度线103上的速度点而动作。图3中的输出速度线102代表动力传送装置输出轴132的角速度。

如此，同时参考图1与图3，为了要让动力传送装置的机械方式的输出132能在由零至一齿轮比的一个完整速度范围内操作，如同输出速度线102上由点A至B所界定的线段所代表者，动力传输器110的被驱动元件112便必须要对应地在被驱动元件速度线103上由点C至B界定的线段所代表的速度范围内动作。动力传送装置在输出速度线102上由点A至B的输出速度范围，是为施加于输入131上的输入速度，其由零至1的一个完整的输出速度范围。对应于此完整的输出速度范围，动力传输器110的被驱动元件112只需要在一个小的速度范围内动作即可，例如，约为驱动元件111速度的75至100％。为了达到此种效果，动力传输作用重分配机械120必须要与动力传输器110结合在一起，以便能够进行此种速度范围的重新分配，或者就相同的意义而言，是为速度范围的重新映对。

图4示出图1中通用传送装置，其具有另一种不同结构的设置，其标准化角速度与等效齿轮比之间的关系。与图3中动力传输器110的驱动元件111被连接到装置的输入131有所不同的是，在图4的安排中，动力传输器110的驱动元件111并不直接被连接到装置的输入131。相反地，在图4的安排中，装置的输入131被连接到被驱动元件112。在此种情况下，被驱动元件112的速度线103，现在所代表的是动力传送装置的输入速度线。动力传输器110的一小段操作速度范围的被重新分配到动力传送装置100的整个速度范围的观念，仍是与前面针对图3所进行的说明一样，其间唯一的不同只在于被驱动元件112是被维持在固定的操作速度，而驱动元件111则是随着动力传送装置的等效齿轮比的变动而改变其速度。

相比之下，在电磁方式的情况中，装置的输入131总是被连接到结合于动力传送装置内电磁动力传输器110的驱动元件111。在图1的通用动力传送装置的一种电磁方式中，电动机形式的一部电磁动力传输器110，不论装置输出的等效齿轮比为何，其驱动元件111以及被驱动元件112，两者都是在相同的角速度下操作。如此，在动力传送装置的电磁方式情况中，传输作用重新分配的观念，变成了将动力传输器110的一个固定操作速度，而非一个小范围的速度，重新分配到装置100的整个操作速度范围内。与在机械方式的情况中一样，电磁方式的动力传输器110的固定操作速度，也是可以选定为最佳操作状态的速度。

例如，一电磁动力传输器的驱动元件可以是能够产生旋转磁场的一部电动机磁场元件(field element)。另一方面，其被驱动元件可以是一电枢(armature)，其为可以产生以与驱动元件相同角速度旋转的另一个磁场的一种磁化重分配磁绕组组件。在此种情况下，在图3中，被驱动元件速度线103变成与输入速度线101重叠在一起。换句话说，速度线101此时代表了被采用来建造本发明装置的电磁动力传输器110驱动元件111与被驱动元件112两者的角速度。输出速度线102仍然代表装置输出132的角速度，而在电磁方式的情况之中，线103是不存在的。在此种情形下，图3实质上简化为图2，而图2更适于说明本发明装置的电磁方式。

就本发明装置的电磁方式而言，驱动元件与被驱动元件的各自磁场必须要两者互相同步，就如同在一般的AC同步马达中的情况一样。在一部AC同步马达中，其永久磁铁转子或其等效的电磁铁转子必须要以与场绕组所产生的旋转磁场同步速度旋转。两者之间若脱离同步，便会造成马达转子锁死的情形。相比之下，在本发明的动力传送装置的机械方式中，在其动力传输器的驱动与被驱动元件之间必须要有滑差(slip)存在，如同在扭力转换器中的情况。被驱动元件正常速度是无法达到驱动元件速度的100％的。

注意到在牵涉到电气动力传送的本发明装置中，图2与图3中的横轴所代表的是输入或输出AC电气动力的频率比例。其等效齿轮比，即AC输出与输入动力频率之间的比例，即为横轴。动力传送装置的机械方式(Mechanical Implementation)

如此，图1中所显示的本发明通用动力传送装置，可以在其整个操作速度范围内的低速端提供良好的性能。例如，在可以执行机械至机械模态的动力传送机械方式，或者在可以执行电气至机械模态动力传送的电磁方式的本发明装置，其可以适用于车辆驱动***的用途，其良好的低速性能表示车辆的驱动系(drive train)的结构复杂性可以减低，但同时仍能享受较佳的低速效率。

下面将说明本发明动力传送装置的机械与电磁方式的较佳实施例。

本发明动力传送装置的机械方式被定义为采用并结合了一部动力传输器与一个机械传输用重分配机构的装置。此两个组成部件依据本发明的概念而被整体组合在一起，以便能够构成一种可以执行机械到机械模态动力传送的动力传送***。同机械传输作用重分配机构可以是一种简单的周转齿系。此周转齿系可以是具有一个环形齿轮的标准行星齿系(planetary gear train)，或者是不具有环形齿轮的正齿轮行星齿系(all-spur planetary gear train)，或者是差动齿系(differential gear train)。就动力传输作用的机械式重新分配的目的而言，此各齿系都可被当作是周转齿系。

作为一个机械式传输作用重分配机械，标准的行星齿系是为一种采用了以一个载体框架(carrier framework)来承载一组多个游星齿轮一种齿系，此种以载体承载着游星齿轮的构造可以容许环形齿轮与太阳齿轮两者都相对于载体而转动。就同样的意义而言，正齿轮行星齿系也为一种采用了以一个载体框架来承载一组多个双游星齿轮(double pinion)的一种齿系，其载体可以容许大与小太阳齿轮两者都相对于载体而转动。同样的，差动齿系为一种采用了以一个载体框架来承载一组多个游星齿轮的一种齿系，其载体可以容许其两伞形齿轮都相对于载体而转动。在下面的说明中，游星齿轮的载体被方便地称为载体齿轮。

本发明动力传送装置机械方式的一种独特且必要的特性是为，当其操作而传送动力时，被使用作为作用重分配装置的周转齿系的所用齿轮以及其游星载体都在旋转。虽然标准行星齿系，正齿轮行星齿系以及差动齿系在结构上看起来互相有所不同，但其在几何构造上却是等效的(topologicallyequivalent)。为了达成其在本发明动力传送装置中的作用重分配功能，三种齿系的载体齿轮利用其游星齿轮，都可以容许其另外两个齿轮，不论是标准行星齿系的环形齿轮与太阳齿轮，或是正齿轮行星齿系的大小太阳齿轮，或者差动齿系的两侧边伞形齿轮，都得以与游星齿轮啮合，以便依各该齿系的几何构造所决定的速度与方向旋转。

图5，图6与图7分别显示标准行星齿系，正齿轮行星齿系与差动齿系，当各被使用做为建造图2的动力传送装置的一种机械方式的传输作用重分配机构时，其各组成齿轮之间的角速度关系。在图5，图6与图7中，横轴也代表动力传送装置的输出对输入齿轮比，而纵轴则代表各齿系的齿轮经过标准化之后的角速度。

图5、图6与图7的齿系中，各齿轮元件之间的速度关系可以利用周转齿系的运动方程式来表示，而此方程式可以依据各该齿系的齿轮大小与几何构造而导出。例如，在图5的标准行星齿系的情况中，假定其环形齿轮的半径为R，而其太阳齿轮的半径为S。若环形齿轮的角速度被维持在如图5中的输入速度线101所显示的标准化单位速度，太阳齿轮被容许在x轴方向沿着输出速度线102，由点A处的零齿轮比速度点到点B的一比一单位齿轮比速度点而线性地变动其速度，如此则以y轴标出的太阳齿轮的角速度即为ω_s＝x，其中的变数X代表的是齿轮比。在此种情况下，载体齿轮以速度线103所表示的角速度ω_c便可依式ω_c＝(Sx+R)/(R+S)而决定。当太阳齿轮处于点A处的静止启始状态时，载体齿轮在点C的速度是为ω₁＝R/(R+S)。在另一端，当太阳齿轮被驱动到达点B之处的环形齿轮速度时，载体齿轮此时是以与环形轮以及太阳齿轮相同的速度旋转。事实上，在点B的单位齿轮比的状态下，所有的三个齿轮是以相同的角速度旋转。

就另外两种型式的周转齿系而言，其中也存在有相似的速度关系。例如，以图6中正齿轮行星齿系为例，假定其大太阳齿轮的半径为S_L，而其小太阳齿轮的半径为S_S。若载体齿轮的角速度被维持在输入速度线101所显示的标准化单位速度，而小太阳齿轮被容许在x轴方向沿着输出速度线102，由点A处的零齿轮比速度点到点B的单位齿轮比速度点而线性地变动其速度，则以y轴标出的小太阳齿轮的角速度即为ω_Ss＝x。此时，大太阳齿轮以速度线103所表示的角速度便可依式ω_SL＝(S_S ²x+S_L ²-S_S ²)/S₁ ²而决定。当小太阳齿轮处于点A处的静止启始状态时，大太阳齿轮在点C的速度ω₂是为(S_L ²-S_S ²)/S_L ²。

在如同图7所示，具有两个对称且大小相同伞形齿轮的差动齿系情况之中，若其中一个伞形齿轮的角速度被维持在输入速度线101所示的标准化单位速度，另一个伞形齿轮则被容许在x轴方向沿着输出速度线102，由点A处的零齿轮比速度点到点B的单位齿轮比速度点而线性地变动其速度，则以y轴标示的此输出伞形齿轮的角速度即为ω_B1＝x。此时载体齿轮沿着速度线103的角速度ω_c便可依式ω_c＝(x+1)/2而定。当输出伞形齿轮处于点A处静止启始状态时，载体齿轮在点C的速度是为第一个伞形齿轮速度的一半。

图11的正视图显示本发明动力传送装置一种通用机械方式的结构组成。图中的装置200包括有一机械式动力传输装置210以及被使用作为机械传输作用重分配装置的一周转齿系220。注意到图11并未显示动力传输装置210的构成元件与周转齿系220的齿轮元件之间构造性结合有细节。相反的，元件之间的结合仅以示意方式加以表现，其仅只是用以显示作为两个组成部件210与220的元件之间相互关系。其间的结构结合细节是依据两装置210与220的元件构造尺寸而定，在后面对两者之间的结合条件加以详细说明之后，其结合的情形便可以很容易获得了解。

通常，机械式动力传输装置210的构造会包括有至少两个传输作用元件211与212。此两元件中之一是为驱动元件，其以驱动角速度进行操作，并将机械动力传输给另一个元件，即以被驱动角速度操作的被驱动元件。驱动与被驱动元件211以及212之间的作用可以使机械式动力传输装置210达成其动力传输的功能。

在机械式动力传输装置210内所传输的机械动力是通过装置200的一输入转轴231而由一外部动力源处接收的。机械式动力传输装置210与机械传输作用重分配装置220整体组合在一起，以构成本发明动力传送装置。机械式动力传输装置210由外部动力源处所接收到的机械动力，即被机械传输作用重分配装置220重新分配到装置200的输出转轴232上，并重新被发送到一外部机械负载。机械传输作用重分配装置220为一周转齿系，其包括有一第一齿轮221，一第二齿轮222与一第三齿轮223。当第一齿轮221被固定静止不旋转而第三齿轮被驱动旋转时，第二齿轮222以与第三齿轮223相同的方向旋转，且其角速度小于第三齿轮。行星齿轮系的齿轮元件之间的此种角速度的关系出现在图5至图7以及图8至图10的所有三种角速度/齿轮比关系图中，此关系展示了各具有不同输入安排的不同齿系齿轮元件之间的角速度关系。在图5至图7以及图8至图10的各图中，若其第一，第二与第三齿轮各都遵循速度线102，103与101的话，则各图的中点A至B之间的齿轮比范围便都会符合上述速度关系的要求。其中，图8中的ω_s＝x，ω_c＝(-Sx+R+S)/R，ω₃＝(R+S)/R；图9中的ω_SS＝x，ω_SL＝(-S_S ²x+S_L ²)/(S_L ²-S_S ²)，ω₄＝S_L ²/(S_L ²-S_S ²)；图10中：ω_B1＝x，ω_B2＝2-x。

为了要将机械动力传输装置210与周转齿系结合在一起，以便构成本发明动力传送装置的一种机械方式的装置，周边齿系的第三齿轮223被连接到动力传输装置210的驱动元件211，第二齿轮222被连接到动力传输装置的被驱动元件212，第一齿轮221被连接到输出轴232。

在图11中，动力传输装置210的被驱动元件212利用一种耦合装置242而被连接到周转齿系的第二，即，载体齿轮222。另一方面，驱动元件211则利用耦合装置241而被连接到周转齿系的第三，即，环形齿轮223。相对于装置沿着其输入与输出转轴231与232的中心轴线的纵轴而言，由于动力传输装置210与周转齿系两者的构造是对称的。故此两直接耦合的装置241与242也同样可以是沿着纵轴而对称的。不过，除了图中所示的直接耦合方式之外，其他形式的耦合装置，诸如齿轮耦合与皮带传动等的耦合方式，如同后面所将说明描述的也是可行的。

机械式动力传输装置210分别以驱动与被驱动角速度操作的驱动元件211与被驱动元件212，两者之间的动力传输作用被周转齿系重新分配到输出轴232上，而输出轴232则以一输出角速度将机械动力输送到外部负载。

如同前述，标准行星齿系，正齿轮行星齿系以及差动齿系，只要是在本发明中被使用作为机械传输作用重分配装置，都可被当作是一种周转齿系。如此，在图11的本发明装置的机械方式的实施例中，周转齿系可以是为标准行星齿系，正齿轮行星齿系，或者是差动齿系。

由于可适用于构成本发明装置的机械方式的各种型式周转齿系几何构造特性的缘故，作用重分配装置与运输传输装置两者元件的互相整体组合，是可以利用不同的结构性安排来达成的。不过，两者元件之间所有此不同的结合安排仍必须要符合于本发明的原则，纵然此不同的安排会造成装置特性上的少许变动。不论如何，注意到所有可适用的结合安排都必须要符合前述有关于齿系的齿轮元件之间的速度关系要求。特定而言，在被使用作为本发明装置的机械方式中的作用重分配装置的周转齿系中，当其第一齿轮被固定不旋转而其第三齿轮转动时，其第二齿轮的转动方向必须与第三齿轮一致且其转速低于第三齿轮。

如此，当一个标准行星齿系被使用作为传输作用重分配装置时，其构造即包括有一个太阳齿轮，一个环形齿轮，以及承载着适当数量的游星齿轮的一个载体齿轮。在如同图11所示的本发明动力传送装置的机械方式的一种安排中，作为动力传送装置输出轴232的标准行星齿系的第一齿轮221是为太阳齿轮。被连接到动力传输装置210的被驱动元件212的第二齿轮222是为载体齿轮，而被连接到驱动元件211的第三齿轮223为环形齿轮。在另一种构造安排中，被使用作为本发明装置的输出232的第一齿轮221是为环形齿轮。被连接到动力传输装置210的被驱动元件212的第二齿轮是为载体齿轮，被连接到驱动元件211的第三齿轮223为太阳齿轮。

同样地，在正齿轮行星齿系的情况下，在其一种安排方式中，作为动力传送装置的输出轴232的齿系220的第一齿轮221是为小太阳齿轮。被连接至动力传输装置210的被驱动元件212的第二齿轮222是为大太阳齿轮，而被连接到驱动元件211的第三齿轮223则为载体齿轮。在另一种构造安排中，作为动力传送装置的输出轴232的齿系第一齿轮221是为载体齿轮。被连接到动力传输装置210的被驱动元件212的第二齿轮222是为大太阳齿轮，而被连接到驱动元件211的第三齿轮223则为小太阳齿轮。

当一差动齿系在图11中，被使用作为作用重分配装置220时，其包括有一对伞形齿轮与承载了适当数量游星齿轮的一个载体齿轮。当此差动齿系具有对称的构造，即，当两伞形齿轮的大小一致时，此动力传送装置只有一种有效地整体组合安排方式。作为本发明动力传送装置输出轴232的差动齿系的第一齿轮221是两伞形齿轮中之一。被连接到动力传输装置210被驱动元件212的第二齿轮222是为载体齿轮，而被连接到驱动元件211第三齿轮223的则为两伞形齿轮中的另外一个。

当考虑到本发明装置的性能特点时，前述三种型式的周转齿系，其每一种周转齿系的各两种不同结合安排之间的实质差异，会是由于各该齿系中的齿轮尺寸构造的不同所造成的。换句话说，标准行星齿系的环形齿轮与太阳齿轮的相对尺寸大小，以及正齿轮行星齿系的小太阳齿轮与大太阳齿轮的相对尺寸大小，曾分别决定了采用了各该齿系的动力传送装置的性能特点。

当依据图11所示出的方式而构成本发明的动力传送装置的机械方式时，动力传输装置210与传输作用重分配装置220之间的构造结合，可以采用直接的同轴结合或是偏离平行轴结合的方式。就同轴结合的安排而言，装置200的输入与输出轴231与232可以互相对正在相同一条轴线上，而整个的装置则可以建造成为一种相对紧密的较小构造。另一方面，平行轴的构造安排则可以适合于具有不同轴的输入与输出轴的，诸如可变节距锥带轮传动器(variable-pitch cone-pulley drive)等的动力传输器。平行轴的构造安排也可以适合于需要使用到不同的最终齿轮比调整的本发明该各动力传送装置，如同后面所将说明的情形。图12与13分别显示同轴与平行轴的构造安排方式。

图12显示图11的动力传送装置的机械方式，其采用一种同轴结构时的一种实施例的透视图。在此透视图中，诸如液压耦合器的一动力传输装置210以及一标准行星齿系，分别被使用作为本发明装置的动力传输装置与传输作用重分配装置。注意到此透视图中并未显现齿元件的齿轮及啮合等细节，用以将各旋转元件支持在定位的各式轴承也示显现出来。图中只显示动力传输器210与周转齿系的元件之间的空间相互关系。

在此种同轴的结合安排方式中，动力传输装置210与作用重分配装置220两者的对称中心轴线为互相重合的，并且也与输入轴231以及输出轴232的中心轴线对正。液压耦合器的驱动元件，叶轮，利用一耦合框架241而被直接连接固定在齿系的环形齿轮223上。被驱动元件212，即涡轮，则被直接地固定连接在齿系的承载了游星齿轮224的载体齿轮222上。载体齿轮222以一支耦接轴242而连接到被驱动元件212。在此例中，由于载体齿轮222并不需要与任何其他的齿轮啮合，因此可以不被制作成齿轮的形式，如此，在此种同轴结合的安排方式中，液压耦合器的叶轮与行星齿系的环形齿轮223同步旋转，而其涡轮则与载体齿轮222同步旋转。

图13显示图11的动力传送装置的机械方式，其采用一种平行轴结构时一种实施例的透视图。图13的机械方式采用了与图12的装置相同的动力传输装置与传输作用重分配装置。同样地，在此透视图中，齿轮的啮合等细节，以及脱离轴承等也未显现出来。在此种平行轴安排方式中，液压耦合装置210的叶轮与涡轮也是利用适当的机械耦合装置而分别被连接到行星齿系的环形齿轮223与载体齿轮222。虽然图中并未显现出来，但此各机械耦合装置可为，例如，各元件周缘表面上所形成的齿轮齿，以便在两个互相耦合的元件配对之间形成齿轮啮合。若空间条件有需要的话，每一对需要耦接的元件之间也可以使用一个惰齿轮(idler gear)。或者，也可以使用皮带传动来提供两元件之间必要的机械耦合。

图14显示图11的动力传送装置的一种机械方式，其采用以一条驱动皮带213来传递动力的可变节距锥带轮传动器做为动力传输器的一种实施例的透视图。由于此种皮带驱动器的空间构造的缘故，动力传输装置210的被驱动元件212，即，被驱动皮带轮，必须要被装在平行于驱动元件，即驱动元件皮带轮的轴心，并与之偏离开的一支转轴上。驱动皮带轮利用轴心而被直接地与行星齿系的环形齿轮223连接。被驱动皮带轮则是使用皮带243的另一个皮带传动器240，与行星齿系的载体齿轮222耦接。为了简单的缘故，此第二个皮带传动器240可以是采用皮带轮245与246的一个固定节距皮带传动器。皮带轮246被直接地连接到行星齿系的载体齿轮222上。在另一种实例之中，若不使用第二个皮带传动器240，也可利用一惰齿轮来提供等效的机械性连接。注意到图式中并未显现出负责调变驱动皮带轮与/或被驱动皮带轮节距的机构。

在图12，13或14的实施例之中，依据特定的用途，可以利用适当的外壳来对整个动力传送装置提供必要的保护。此外，被利用作为作用重分配装置的周转齿系可能会需要一个密封的外壳来对其齿轮维持适当的润滑。

在非同轴，即图13的平行轴结构中，当利用齿轮来提供动力传输装置210的元件以及作用重分配装置220的元件之间的必要机械性耦接时，其间两个耦合的配对之间的齿轮比并不需要一定为一比一，即一单位的齿轮比。同样的情况也适用于诸如采用皮带耦接的图14的平行轴安排方式。在使用皮带耦接的情况之中，两皮带轮的节距之比在此等于齿轮比。两个耦合的齿轮比之间的差异可以被利用来作为调整本发明的动力传送装置的最终齿轮比的一个控制因素。图15所显示的即为此种安排的角速度/齿轮比关系图。例如，在图13的平行轴安排方式之中，其中采用了液压耦合器或扭力转换器作为动力传输装置210，其被驱动元件212是以比驱动元件211与周转齿系的第三齿轮223的耦合齿轮比为小的齿轮比，而与第二齿轮222耦接。

在采用了图15结构安排的图13的平行轴装置中，假定液压耦合器叶轮，沿着输入速度线101而以一比一齿轮比而被耦接到行星齿系的环形齿轮223，以便两者得以相同的角速度旋转。同时，涡轮212则以3/2的齿轮比而被耦接到载体齿轮222，以使涡轮的角速度只为载体齿轮222的三分之二。另重新假定行星齿系的环形齿轮与太阳齿轮的齿轮比为3/1。此种安排可以使动力传送装置的输出转轴232。即行星齿系的太阳齿轮221，得以沿着输出速度线102而达到几乎为三的一个最终齿轮比的转速。这表示，当传输动力的液压耦合装置210在一个加速的过程之中，由速度线103_A上的点C处，大约50％等效齿轮比，加速到达点D处的大约100％时，装置的输出转轴232便会在一个对应的，由输出速度线102上的静止速度点A到输入转轴231的三倍速度的点B之间的速度范围内操作。此是等效动力传送装置200的一个三倍转速的最终齿轮比。

相比于图15的构造安排，考虑图13中的装置被安排成为图16中所显示的速度关系图的情形。令液压耦合器的涡轮以一比一的单位齿轮比耦接到行星齿系的载体齿轮222上，以使两者得以相同角速度旋转。另一方面，叶轮以8/7的齿轮比耦接到环形齿轮223，以使叶轮的角速度沿着速度线101_A而为环形齿轮223的八分之七(0.875)，相对于输入速度线101，此为7/8的减速齿轮比。重新一次假定行星齿系的环形齿轮与太阳齿轮的齿轮比为3/1。此种***可以使动力传送装置的输出转轴232，即行星齿系的太阳齿轮221，得以达到等效于只为0.5的一个最终齿轮比的转速。如此，当传输动力的液压耦合器由速度线103上的点C之处的85.7％(0.75/0.875)等效齿轮比，加速到达点D处的大约100％时，装置的输出轴232便会在一个对应的，由输出速度线102上的静止速度点A到输入转轴231的一半速度的点B之间的速度范围内操作。此为等效于动力传送装置的一个0.5倍转速的最终齿轮比。

如此，动力传输装置与作用重分配装置220的元件之间采用不同耦接齿轮比的结构安排，如同图15与16中所分别描述的，在功能上等效于采用了同轴安排的本发明装置，重新加上一个最终齿轮比调整级之后的功能。虽然平行轴的安排方式在构造上要比同轴复杂此，但其优点则为，当其输出速度范围与输入的速度范围不相当时，平行轴的安排可以不需要额外的齿轮加减速级，便可以进行简单的最终齿轮比调整。

在本发明的动力传送装置，其利用将一动力传输器与一周转齿系结合在一起所构成的一种机械方式中，注意到不论是动力传输器的驱动元件或被驱动元件皆可作为装置的输入，以便接受外部动力源所提供的机械动力。使用机械动力传输器的驱动元件或被驱动元件作为装置的输入，两者之间的差异在于装置的输出性能特性之间的少些差异。若将图5，图6与图7中所显示的周转齿系的齿轮元件之间的角速度关系与图8，图9及图10中的对应关系互相比较，则此种差异即变得明显。其间的轻微差异是由于要将输入轴保持在常定的角速度以维持一个比较的基准所造成的。

在代表了标准行星齿系，正齿轮行星齿系以及差动齿系分别被使用作为动力传输的作用力重分配机构的图5，图6与图7的情况中，其中的每一个周转齿系的第三齿轮被连接到动力传输器的驱动元件。如此每一个周转齿系的第三齿轮即是作为动力传送装置的输入，以供接受外来的机械动力，如图5，图6与图7中的输入速度线101所代表的。相比之下，就图8，图9与图10的情况而言，每一个周转齿系是以其连接至动力传输器的被驱动元件第二齿轮作为装置的输入，以供接受外来的机械动力，如图中的输入速度线103所代表的者。此三种型式的周转齿系之间的互相比较即可显示一个事实，即当动力传输器在其各两种结构安排方式中的不同驱动与被驱动元件的角速度下操作时，会使动力传送装置的性能特性稍有偏移。

注意到当定义周转齿系的第一、第二与第三齿轮时，此三齿轮的指定必须要符合一个特定的条件，即当第一齿轮被固定而保持静止不转时若转动第三齿轮，则第二齿轮的旋转方向必须与第三齿轮一致，并且其转速也小于第三齿轮。图11中本发明的通用机械方式的六种构造安排方式，如同图5至图7与图8至图10所描绘的，可分类为三种周转齿系型式，符合上述特定速度关系要求的各两组构造安排。此三种周转齿系的型式也各有两组可以符合于前述齿轮速度关系要求的安排方式。

其第一组对应于图5至图7的安排方式，其可以利用将此三图的三种安排中的第一种之中，以速度线101与102所代表的齿轮元件加以互相对调而获得。其第二组对应于图8至图10的安排方式，其可以利用将此三图的三种安排中的每一种之中，以速度线101与102所代表的齿轮元件加以互相对调而获得。例如，在图5与图8中分别以速度线101与102所代表的环形齿轮与太阳齿轮，两者可以互相对调，以令速度线101代表太阳齿轮，而速度线102则代表环形齿轮。在每一种对调过的安排方式中，以速度线103所代表的齿轮速度方程式，也会因为将其C点在纵轴上移动而也因此有所变动。

再次考虑图12中的动力传送装置的机械方式。重新假定动力传输装置210是一液压耦合器，传输作用重分配装置220为一行星齿系。此装置的各旋转元件之间的角速度关系也被描绘于图5中。在其构造的结合安排中，液压耦合器的驱动元件211，即叶轮，被连接到环形齿轮223，而被驱动元件212，即涡轮，则被连接到载体齿轮222。周转齿系的太阳齿轮221被作为动力传送装置的输出转轴232。来自于外部动力源的机械动力输入可被施加于驱动元件211或被驱动元件212，或者，接至环形齿轮223或载体齿轮222。换句话说，动力传输器不论是驱动或被驱动元件都可以作为动力传送装置的输入。

由图5的角速度/齿轮比关系图中可以清楚见到，当环形齿轮223被维持在一个单位的角速度时，若有令太阳齿轮211(即动力传送装置的输出232)能够在零至一比一齿轮比的速度范围内操作，载体齿轮222只需要在由R/R+S)至一比一齿轮比的速度范围内操作即可。在太阳齿轮与环形齿轮的齿轮比为1/3的典型行星齿系之中，这是等于由环形齿轮角速度的75(即3/(3+1)至100％的速度范围。换句话说，当动力传输器210的驱动元件211以一个单位的速度被驱动时，被驱动元件212只需要在驱动元件的75至100％的速度范围内操作，即可以使装置的输出轴232，在由装置的输入转轴231的由零至100％的输入角速度的全速度范围内操作。从某种角度来看，动力传输装置210(一液压耦合器)的不包括静止启始速度的75至100％的速度范围，是被重新分配，或说映对，到整个装置的全速度范围-包括静止启始速度。

当本发明的装置所采用的是其被驱动元件角速度无法在正常传输动力操作时超越驱动元件的动力传输器时，本装置在正常的情况下，便只能在由零至一比一的齿轮比范围的内操作，以便将机械动力由其输入轴传送到其输出轴。这是假定动力传输器的驱动及被驱动元件与其对应的周转齿系的齿轮元件之间是以相同的齿轮比加以耦合的情形。这是由于，在此各动力传输器之中，机械动力只能由以较高速度操作的元件传输到以较慢速度操作的元件的缘故。

在此齿轮比范围中，本发明装置的构造安排可以由其输入轴接受机械动力，不论是动力传输器的驱动元件或被驱动元件，并由其输出轴输出机械动力，因而达成机械动力的传送。在由零至一比一的齿轮比范围之内，整个的动力传送装置具有一种加速的自然趋势，此种趋势倾向于将负有机械性负载的输出轴，由静止朝向一比一齿轮比的方向加速。当输入轴由外部动力源之处接受机械动力，并容许动力传输器的驱动元件，例如一液压耦合器的叶轮，带动被驱动元件，即涡轮，连同其负载的转速时，此种自然的趋势即会发生。在图5的速度关系图中，此种自然趁势朝向驱动元件与被驱动元件之间间的滑差变小的方向进行。特定而言，此为图5中沿着输出速度线102，由点A朝向点B的方向。

在本发明采用了诸如可变节距锥带轮传动器等其他动力传输器的装置中，装置的等效齿轮比范围并不限定于由零至一比一的范围。动力传输器本身的齿轮比，构成了决定动力传送装置的有效齿轮比的一个因素。若动力传输器本身可以提供其被驱动元件的角速度比驱动元件还快的齿轮比，则装置本身的齿轮比便可以超过一比一的值，如同图5至图7与图8至图10之中所清楚显示的情形。

事实上，在其两作用元件实质上为对称的，诸如液压耦事器等的动力传输器中，以较快的角速度进行驱动动作的元件被称为是叶轮，而另一个以较慢的角速度被驱动运转的元件则为涡轮。不过，有些时候，其驱动与被驱动的状态会被反转过来，此时因为速度的快慢关系反转的缘故，根据定义，原来的叶轮变成为涡轮，而原来的涡轮则变为叶轮。与动力传送装置在正常的动力流动方向下操作的情况相比之下，此种速度快慢的反转便可以容许动力流的反转。

例如，重新次考虑图12中的装置，其中使用了一个液压耦合器作为动力传输器装置210，以及一个行星齿系作为传输作用重分配装置220，重新一次地，液压耦合器的液压叶片元件被连接至环形齿轮223，而另一个被驱动元件212被连接至载体齿轮222。当外部机械动力源被输入至此装置，例如，输入到液压耦合器被连接至环形齿轮223的元件211上时，此装置使可将机械动力传输至太阳齿轮221所连接的输出转轴232。

假定动力源，例如一部内燃机引擎，沿着输入速度线101而驱动此装置的输入231，并将输出转轴232的角速度带动至图5中输出线102上高速端的E点，而此点处于由零至一比一齿轮比的速度范围内。重新假定此时动力源的角速度被降低到一个较低的引点擎转速水准，即y轴上的速度线101_R，此速度低于原来太阳齿轮221在E点时的速度。在此种情况下，图5中原座标***中的输出速度点E，其代表此装置的原来状态，便会变成一个缩减尺度的座标***之内，超越一比一齿轮比的一个点，其一比一齿轮比以共同输出速度线102上的点B_R标示。

在此种情况下，连接到叶片元件211，其原来驱动叶轮元件的环形齿轮223角速度，下降至缩减的引擎速度线101_R上的F点。在此F点上的叶片元件211的角速度，是要比连接至原来作为被驱动涡轮元件的液压叶片元件212的载体齿轮222，其经过缩减的载体速度线103_R上的对应角速度点G还来得慢。在此情况下，液压耦合器的两液压叶片元件211与212的作用角色便被对调过来了。原来作为叶轮的叶片现在变成为涡轮，因其已变成以较慢的速度而被原来作为涡轮的另一叶片212所驱动，而后者此时因其已便成以较快的速度驱动叶片211而变成为叶轮。如此，装置中所进行的机械动力的传送方向此时便被反转过来，行星齿系220的太阳齿轮221变为输入，而环形齿轮223则变为输出。对于诸如车辆驱动***的用途而言，此种情况为引擎煞车。利用诸如双动力车(hybrid vehicle)与电动车中所使用的适当能量回收装置与安排，便可为车辆提供重新生性煞车(regenerative braking)的能力。

在被使用作传输使用重分配装置的行星齿系内，其中心轴利用载体齿轮适当的轴承安排而可以枢转的每一个游星齿轮，必须要建立起一个平衡的杠杆***，其中太阳齿轮与环形齿轮各以齿轮齿啮合于游星齿轮枢转中心点的相反两侧。图17显示行星齿系内的一个平衡杠杆***，其中诸如液压耦合器的动力传输器接受机械动力，以供通过装置的太阳齿轮而输出。

如图中所显示的，以虚线表示，并由其中一个游星齿轮224所构成的一个想像中的杠杆225，与环形齿轮223以及太阳齿轮221分别在杠杆225的相对两端进行齿轮齿的啮合。假定外部动力源以如图中所显示的顺时钟方向，由固定在行星齿系220的环形齿轮223而对装置输送机械动力。动力传输器被固定在载体齿轮222上的被驱动元件212，被驱动而也沿着顺时钟方向转动。载体齿轮222如此便会驱动想像中的杠杆225，即，驱动整个的游星齿轮224，以便沿着顺时钟方向旋转。当整个***动作时，由于游星齿轮224本身也相对于载体齿轮222的框体而旋转，故以一个以参考标号226所标示的轴承即可以提供经过适当润滑的旋转支持。

杠杆225的外侧端与环形齿轮223以齿轮齿啮合，以便提供反作用力，其可以容许动力传输器经由其内侧端的齿轮齿啮合，而将从外部动力源接收的机械动力，传送到太阳齿轮221。如此，太阳齿轮221即被驱动而顺着顺时针方向旋转，并将所接收到的动力输送给装置的外部负载。

参考图5的角速度/齿轮比关系图，由其中可以观察到在图17的平衡杠杆***中，此装置因此即可以将以动力传输器的驱动或被驱动元件的角速度所接收的机械动力，以太阳齿轮的角速度重新分配到输出轴上。从表面的现象上来看，游星齿轮224与太阳齿轮221之间的齿轮啮合点，以整个齿系的载体齿轮222的角速度，在太阳齿轮221的周缘表面上进行，而太阳齿轮221本身则以其自己与载体齿轮222不同的角速度旋转。

图18显示行星齿系内的一个平衡杠杆***，其中机械方式的动力传输装置以相对于图17中的情况相反的动力流向操作。就正齿轮行星齿系以及差动齿系而言，由于此各周转齿系在构造而言，其几何构形上是为等效的，故也有类似的情形。虽然行星齿系在此被使用来解释杠杆的平衡，但上述的说明是适用于所有型式的周转齿系，其中包括了行星齿系，正齿轮行星齿系以及差动齿系。

要构成本发明动力传送装置的机械方式，其中所使用的动力传输装置可以是多种现有的各种装置。例如，除了前面说明各种实施例时所举例说明的，诸如扭力转换器与液压耦合器等的液压动力传输器之外，其他的非液压装置也可与周转齿系结合起来以建造本发明动力传送装置的机械方式。诸如发电机马达组等的电磁式动力传输器，由于其也为具有一驱动与一被驱动元件的一种动力传输***，故也为可以适用者。

图19显示本发明的动力传送装置，其采用感应电动机做为动力传输器的机械方式的截面图。在图19中，其所较佳者应为一种特别型式的感应电动机。此感应电动机具有以永久磁铁***所建造的一个场元件211，其可以与一个与一般现有感应电动马达中所使用者相类似的鼠笼式元件212互相作用。其包括有至少一对永久磁铁216的永久磁铁***，可以被安排为框体或转子元件，并且，相对应地，鼠笼式元件212可以作为转子或框体元件。

图19的装置200中的感应电动机与周转齿系，利用前面所说明的方式而整体组合在一起，以便构成本发明动力传送装置的一个机械方式的装置。特定而言，进行驱动的永久磁铁场元件211，利用耦接的框架241而被连接到行星齿系220的环形齿轮223，而被驱动的鼠笼式元件212利用耦接轴242而被连接到载体齿轮222。若使用具有足够磁通量密度的永久磁铁而能够达到适当的马力水准，则此种动力传送装置210便可以被利用来作为小型内燃机驱动车辆的变速箱。

诸如涡流耦合器与其他以电磁作用为基础的其他动力传输器也都可以适用。当被结合于如图11所显示的，本发明的动力传送装置210中时，所有此各动力传输器在大体构造与功能上都被认为是相似的。此各动力传输器都拥有一个驱动与一个被驱动元件而可以达成机械动力的传送。动力传送装置的电磁方式(Electromagnetic Implememtation)

作为能够在整个输出操作速度范围内的低速端提供良好性能的通用动力传送装置，除了前述的机械方式外，本发明的装置也有一种电磁方式。如同前述，图1所显示的本发明通用动力传送装置，能够通过输入131而在其输入端接受外部的动力，并通过输出132而在其输出端对一负载输出动力。本发明的动力传送装置的电磁方式，被定义为采用一电磁动力传输器，以及以电磁方式执行作用重新分配的一电子式作用重分配装置的。电子式作用重分配装置控制着对电磁动力传输器的功能元件的电气动力供应，以便执行电磁动力传输作用的重新分配。其两个主要构成组件依据本发明所揭示的方式而在结构上结合在一起，以便构成可作为一个动力传送***的装置。

虽然其动力传输器被限定为电磁的型式，但本发明此种电磁方式的实用性比前述的机械方式还更多样化。由于其所结合的电磁式动力传输器本性的缘故，本发明装置的各种电磁方式是能够进行机械至机械，电气到机械，机械至电气，或者电气至电气模态的动力传送。并且，如前所述，此电磁方式也可以在许多情况下进行反向的运输传送，因而能够执行动力的重新生(power regeneration)。

在本发明装置的电磁方式中，其动力的传送，不论是电气或机械的动力，也都是依赖其电磁动力传输器功能元件之间的电磁作用。典型的电磁动力传输器，通常现有为电动机或耦合器者，具有一般被安排成为一个场框体与一个转子形式的两个作用功能元件。在被利用构成本发明装置的电磁方式的一个电磁动力传输器之中，其能够将两元件之间的电磁作用重新分配到装置的输出，是利用容许两元件各自所建立的磁场得以相对于其元件本身旋转而达成的。其相对旋转造成了两元件的实体角速度之间的差异，而此差异可以容许两电磁元件的磁场得以互相对正，以进行相互作用，因而容许装置的输出在其输出角速度之下操作。相对旋转的角速度被调整的程度，与动力传送装置的输出的角速度互相对应。本发明装置此种能调整相对旋转的能力由作用重分配装置所提供，其细节将在后面予以说明。动力传输器的另一元件只是简单地被激磁，因而建立其自身的磁场，以便与被换流的元件(commutated element)所建立的磁场发生相互作用。

本发明动力传送装置电磁方式的电磁式作用重分配机构是为一个旋转换流器(rotary commutator)。此旋转换流器对动力传输器的互相作用的两元件之一，即被换流元件的绕组提供电气激励。对于被换流元件所提供的电气激励以一种切换的方式进行，以便获得电磁作用的重新分配的效果。被换流元件，其磁场由旋转换流器所控制的激励所建立的，因此即能够与另一个元件，即未经换流元件的磁场相互作用，以便在电磁动力传输器之中达成动力传送。

本发明动力传送装置电磁方式的独特而必要的特性是，其负责激励动力传输器的被换流元件绕组的旋转换流器，在本发明的装置操作时，也是在进行转动的。被换流元件中的绕组，其因为旋转换流器的切换而提供激励，可以建立起一个想像的换流指向向量(imaginary commutation orientationvector)，此向量可以指示被换流的电磁元件所产生的磁场角度位置。在本发明装置操作时，由于整个的换流器***本身也在转动，故此指向向量是转动的，以便能够传送动力。

注意到当一DC激励通过旋转换流器而被供应给被换流元件时，当装置操作而整个旋转换流器旋转时，其所建立的磁场相对于被换流元件的实体而言，看起来也是相对旋转的。不过，当使用AC激励时，被换流元件所建立的磁场本身即会相对于想像中的换流指向向量而旋转，即，相对于旋转换流器而旋转。其磁场的旋转角速度因此即为换流器的旋转以及AC激励频率两者的总和结果。如前述，DC电流实际上是为AC电流的一个特别情况，即以零频率变动的AC电流。

就所使用的基本组件而言，有两种型式，即机械式与功率电子式的旋转换流器，是可以结合到本发明动力传送装置的电磁方式中的。在机械式旋转换流器中，一或多对的电传导碳刷由一个碳刷架所承载，而当装置操作时，整个的换流器即可以随着碳刷架的旋转而旋转。旋转换流器的转动可以将激磁电力切换进入本发明装置动力传输器的被换流元件中。在功率电子式的旋转换流器中，一个数量的半导体功率电子切换开关利用一种程序控制其切换，以便将激磁电力切换进入电磁动力传输器的被换流元件中。电子式的换流动作实质上是利用与机械式旋转换流器相似的方式进行的。事实上，功率电子式的旋转换流器是可以对被换流电磁元件的绕组执行与其机械式的对照换流器所达成相同的切换程序。

图20显示本发明动力传送装置的电磁方式中，其动力传输器与作用重分配机械元件的等效角速度/齿轮比关系图。图中横轴代表装置的输出对输入等效齿轮比，而纵轴则代表动力传输器的功能元件以及旋转换流器的标准化角速度。与前面说明机械方式时一样地，输入的动力被假定沿着单位标准化角速度的输入速度线101，以一个固定的角速度来驱动本发明电磁方式的输入。装置的输出可以沿着输出速度线102而移动，代表此装置以不同的齿轮比而驱动其负载。重新一次地，当输出的速度快过输入时，本发明的装置也会有齿轮比超越一比一的情形，或者当输出的旋转相对于输入是为反转时，也可能会变成负值的齿轮比。

由于本发明动力传送装置电磁方式的应用可能会牵涉到机械与电气两种形式动力的传送，因此在y轴上即在标准化之前使用频率的单位，Hz。当需要考虑有关在实体旋转的机械动力时，此单位可以很方便地被转换成为旋转轴的旋转速度，诸如每分钟的转数(RPM)。另一方面，Hz本身即为AC电气动力的一个重要的特性参数。

图21显示图1动力传送装置的一种通用电磁方式。装置300包括有一电磁动力传输装置310以及一旋转换流器320，其被使用作为电磁作用重分配装置。电磁动力传输装置310包括有两个电磁作用元件。两元件中之一，元件312，是为以一驱动角速度操作的一驱动元件，其并将动力传输给两元件中的另一，元件311，其为以一被驱动角速度操作的一被驱动元件，以便在由旋转换流器320所调节控制的程序下，在两者之间进行电磁动力传输的作用。注意到图21的透视图中，显示以虚线所标示的被驱动元件311被包绕在驱动元件312的内部。

在动力传输装置310内部所传输的动力，通过装置的输入331_M或331_E，而由一外部动力源381处所接收到的。电磁动力传输装置310与电磁作用重分配装置320结合在一起，以构成本发明的电磁动力传送装置。电磁动力传输装置310由外部动力源381处所接收到的动力，由电磁作用重分配装置320重新分配到装置的输出332_M或332_E上，并重新输送至一外部负载382。

电磁作用重分配装置320为一旋转换流器，可将作为被换流元件的，两电磁元件中之一，元件311，予以磁化。旋转换流器320与电磁动力传输装置310的两电磁元件311与312结合在一起，其中旋转换流器320以一个换流角速度操作，以便磁化被换流的电磁元件311，并建立一第一旋转磁场，此第一旋转磁场与由未进行换流的电磁元件312所建立的第二旋转磁场的角速度互相同步。以两旋转磁场的同步角速度操作的，动力传输装置310的动力传输电磁作用，被旋转换流器320重新分配到机械输出332_M或电气输出332_E上，该输出以一输出角速度将动力由电磁动力传输装置310输送到外部的负载382上。

注意到在图21中的装置被显示在其输入端与输出端，各有两个输入，机械输入331_M与电气输入331_E，以及两个输出332_M与332_E。这是以示意的方式显示本发明的动力传送装置的输入与输出两者皆可以处理机械或电气动力。若此装置接受或者送出机械动力，便使用其对应的输入或输出旋转轴。若此装置接受或者送出电气动力，则使用其对应的输入或输出电导线。在本发明装置可以进行多种模态动力传送的某些实施例中。便可能会在其输入或输出同时使用旋转轴与电导线两者。

在图21的电磁方式中，动力传输装置310的两电磁元件中的第一个元件311，其由旋转换流器320对之进行换流的是为一磁化重分配电磁绕组组件，而未经换流的第二元件312则是由绕组所构成的一个电磁组件。如同后面参考附图所将进行说明的，第一电磁元件311的被换流绕组组件可以采用两种可能的构造中之一，而第二元件312的电磁绕组则可采用三种可能的构造中之一。当被与电磁作用重分配装置结合时，此两电磁元件的各种可能组合，便可以被应用于牵涉到机械与电气两种形式动力的四种可能动力传送模态的每一种之中。

第一电磁元件311的磁化重分配电绕组组件，若打算使用DC激励的话，可以是构造上与一般DC电动机的DC激磁电枢相似的一个DC电枢。或者，若其激磁准备使用多相AC动力的话，电磁元件311也可以是一个多重换流的AC电枢，其可以利用复多个一对的换流器碳刷，或者旋转换流器的功率电子等效替代而进行激励。不论是那一种情况，此绕组组件都可被旋转换流器320加以激励，以便建立第一旋转磁场。

作为第二电磁元件312的电磁组件可以是利用DC电力进行激励，并作为一个电磁铁使用的一个电磁铁绕组组件。其也可以是由多相AC电力所激励的一个多相绕组。或者，其也可以简单地是为由一或多个适当磁化的永久磁铁所组成的，可以产生一个磁场的一个永久磁铁组件。

图22至图27分别显示本发明动力传送装置电磁方式实施例，其各以采用前述三种型式的电磁组件以及两种型式的磁化重分配绕组组件的电磁动力传输器为基础。图22至图27中的每一种动力传送装置的基础构造安排都可适用牵涉到机械与电气动力的四种动力传送模态中的所有模态或某些模态。在实际应用的情况中，其中的某些实施例可能比其他的要好。

注意到本发明此装置在其输入与输出端的机械旋转轴与电气导线两者的同时出现，在四种模态的动力传送中的某些模态中可能是不必要的。虽然在某些模态中，可能会需要电导线来对电磁元件的特定绕组组件提供激励的电源，以便达成机械动力的输入或输出，不过，此各电力并不被认为是主要的动力输入或输出。此各激励的动力通常只消耗对***的整体电气动力输入的一个小百分比部分，并且可被规类为只是将一个理想的机器制作成为一部真实的装置时所无法避免的辅助动力消耗。同样的，在某些输入或输出电气动力装置的传送模态中，旋转轴可能会出现在图式中。无论如何，虽然在此并未详细讨论，但如同本领域的技术人员所可以理解的，若需要的话，本发明的动力传送装置的电磁方式仍然是可以***作来同时处理机械与电气两种形式的动力输入与/或输出。

图22显示图21的通用电磁方式一实施例的截面图，其电磁组件为一多相绕组，且其磁化重分配电磁绕组为一AC电枢。图22中动力传送装置的基础构造安排可适用于所有四种模态的动力传送，其中牵涉到有机械与电气形式的动力。在此实施例之中，被使用作为电磁动力传输器被换流的第一电磁元件的磁化重分配电磁绕组组件311，是为一个AC电枢。此AC电枢311包括有一个数量的电可切换AC绕组318。每一个AC绕组318都可以被由旋转换流器320依一种有秩序的方式所切换供应的一个多相AC电流所激励，以便建立起第一旋转磁场。为了要将多相AC电力切换进入绕组组件311之中，旋转换流器320中包括有复多个一对的导电碳刷321，或其功率电子的等效组件。

被使用作为未换流的第二电磁元件的电磁组件312为一个多相的绕组，其具有可被一多相AC电流所激励的绕组317，以便建立起第二旋转磁场。图中所未显示的旋转换流器320的想像换流指向向量，其角速度与第二电磁元件的电磁组件312所建立的第二旋转磁场的角速度互不同步。特定而言，指向向量的角速度等于第二旋转磁场的角速度与旋转换流器320对第一电磁元件311所供应的多相AC电流的角速度之差。

当图22中所显示的本发明装置的电磁方式被使用来进行机械至机械模态的动力传送时，电磁组件312的实体可通过其旋转轴331_M而由一个外部的机械动力源加以驱动。在此种情况下，电导线331_E被使用来对电磁组件312供应激励的电力，以便建立其磁场。由于此第二电磁元件312的实体是被驱动而旋转，因此其激磁即可由AC或DC电力所提供。此激励利用以参考标号350所大致标示的，未换流元件激励装置的碳刷—滑环设计，而由外部的激励电源所供应。每一个固定碳刷351都接触其对应的滑环352，其与电磁组件312的实体一起旋转。固定或埋置于元件312实体内部的一个电气动力供应网路353，可将激磁的电力输送分派到未换流元件312的绕组317中。

假使第二电磁元件312所采用的是DC激磁的话，则此第二元件所建立的磁场角速度，便是简单地等于外部机械动力源经由输入旋转轴331_M所供应的外部动力源输入旋转角速度。若所采用的是AC激磁的话，此磁场的角速度即等于外部机械动力源的角速度与AC激励的角速度的总和结果。

另一方面，被换流元件311的实体则可以被连接至装置的输出轴332_M，以便驱动一个外部的负载。被换流元件311通过连接经过旋转换流器320的电导线332_E而接受其激励。此激励是由使用另一个碳刷—滑环械构360的外部激励电源所供应。与滑环机构350类似的碳刷—滑环机械360采用了固定的碳刷361与滑环362来达成对被换流元件311的激励电源供应。由于想像的换流指向向量是为旋转的向量，故激励机构360的滑环362便是被固定在旋转换流器320的碳刷架322上的。虽然其详细的机构在图式中并未显现出来，但此种安排是可以容许附接在碳刷架322上，以便依据受控程序而旋转的旋转换流器320的碳刷321，得以从外部接受激励的电气动力。固定或埋置于元件311实体内部的一个电气动力供应网路363，可将激磁的电力输送分派到未换流元件311的绕组318中。

由于被换流元件311的实体也随着本发明装置的操作而旋转以便传送机械动力，操作本装置所必须控制的想像换流指向向量的角速度，是可以根据输出轴332_M以及其激磁两者的角速度而决定的。假使对被换流元件311所供应的是DC激磁，则换流指向向量所需要的角速度便等于第二电磁元件312所建立起来的磁场角速度。

注意到在图22中显示在装置中必要的位置上，提供有适当的轴承装置333。这可以容许在动力传输装置310以及作用重分配装置320的各元件之间进行润滑平顺的相对旋转运动。

图22中的动力传送装置也可适用于电气至机械模态的动力传送。在此种情况下，电磁组件312的实体被固定静止不转动，而其电导线331_E被电耦接到外部动力源，以对电磁组件312本身提供主要电气动力，以便建立其驱动的磁场。激励的动力利用滑环机构350而提供的，或者由于电磁组件312的实体被固定不转动的缘故，也可以利用简化的配电***而提供。由于此第二电磁元件312的实体是保持静止不转动，其本身因为动力激磁所产生的磁场角速度即可以直接根据电气动力激磁的频率而决定。

同时，被换流元件311的实体则可以被连接到本装置的输出轴332_M，并可被用来驱动外部的机械负载。被换流元件311通过连接经过旋转换流器320的电导线332_E而接受其激磁。激磁的动力利用滑环机构360而供应。如同在机械到机械模态的传送中一样的。由于被换流元件311的实体随着装置的操作而也转动，以便传输动力，操作本装置必须控制想像换流指向向量的角速度，即可以根据输出轴以及其激磁两者的角速度而决定。假使对被换流元件311所供应的是DC激磁，则换流指向向量的必要角速度便等于第二电磁元件312所建立起来的磁场角速度。

图22中的动力传送装置更可适用于机械至电气动力传送的模态。在此种情况之下，电磁组件的实体可通过其旋转轴而由外部的机械动力源所驱动。电导线被用来对电磁组件供应激磁动力，以便建立其磁场。由于此第二电磁元件312的实体被驱动而旋转，其激磁即可由AC或DC电气动力所提供。滑环机构350可对组件的绕组317提供电气动力。若使用DC激励，则由此第二元件所建立的磁场角速度便单纯是外部动力源的输入旋转速度。若使用AC，则此磁场的角速度便等于外部机械动力源以及AC激励两者的角速度的总和结果。

同时，被换流元件(即第一元件)311的实体被固定静止不转动，而连接通过旋转换流器320的电导线，便变成了此动力传送装置可以驱动一个外部电气负载的一个输出。比滑环机构360的结构更为简单的电气动力收集装置便可以被用来收集此装置所产生出来的电气动力。由旋转换流器320所切换，并在第一元件311的绕组318内流动的电流，即可以建立一个磁场，此磁场可与第二元件312所产生的磁场相互作用，以便达成机械至电气模态的动力传送。

图22的动力传送装置更也可以用于电气至电气模态的动力传送。在此种情况下，电磁组件312的实体被固定静止不转动，而其电导线则电耦接到外部电气动力源，以对电磁组件312供应主电气动力，以便建立其驱动磁场。由于第二电磁元件的实体被固定静止不转动，因动力激磁而在电磁组件312内所产生的磁场角速度，便可以直接根据电气动力的频率而决定。

另一方面，被换流元件311的实体也被保持固定静止不转动，而连接经过旋转换流器320的电导线便会变成此装置可以驱动一个外部电负载的输出。由旋转换流器320所切换，并在第一元件311的绕组内流动的电流，即可以建立一个磁场，此磁场可与第二元件312所产生的磁场相互作用，以便达成电气至电气模态的动力传送。由于电磁组件以及被换流元件311两者的实体都被固定静止不转动，故此电气动力传送所用的滑环机构350与360便皆可以简化。

图23显示图21的本发明的动力传送装置的通用电磁方式的另一实施例。这是一种只与图22中的装置稍微不同的装置。特定而言，被使用作为电磁动力传输器的被换流第一电磁元件的磁化重分配电磁绕组组件是为一个DC电枢，而非AC电枢，其包括有一个数量的电可切换DC绕组319。被使用作为第二电磁元件312的电磁组件为与图22中相似的一个多相绕组。如前所述，由于DC被认为是AC的一种特别状态，因此也可以期待此实施例也为一种特殊状态，且实质上也为图22装置的一种简化的版本。

为了要将DC电力切换进入绕组组件311中，在旋转换流器320中只需要有一对的导电碳刷321，或者其功率电子等效的。为了操作此装置，旋转换流器320的想像换流指向向量的角速度，必须与电磁动力传输器310的电磁组件所建立的第二旋转磁场的角速度同步。特定而言，指向向量的角速度即等于第二磁场的角速度。这可以利用依据操作切换程序而控制固持并驱动碳刷321的碳刷架322的角速度而达成。

如此，当在机械至机械，电气至机械，或者机械至电气的传送模态任一种模态中操作时，换流元件311的激励即可以是简单的DC电力，而想像中的换流指向向量的控制，只需要与电磁组件312所建立的磁场旋转同步即可。

当在电气至电气的动力传送模态中操作时，若旋转换流器320的想像换流指向向量被维持与提供动力的电磁组件所产生的磁场旋转同步，装置的输出，即连接经过旋转换流器320的电导线，便只产生出DC动力。不过，若是指向向量被控制得与驱动的磁场同步，则其所产生的电气动力即变为一种AC电气动力。此AC动力的频率利用算取输入电气动力的角速度与指向向量的角速度相减结果而得以决定。

图24显示图21所基础显现的，本发明动力传送装置的电磁方式的另一实施例。这也是一种与图22稍有不同的装置。其差异为利用一电磁铁绕组组件来取代电磁组件的多相绕组。此种电磁铁绕组组件与DC电动机的定子绕组相类似，并且，与电磁铁一样的，常被激励时，其也会产生出相对于其实体并不转动的一个磁场。

此种装置可适合于机械至机械以及机械至电气模态的动力传送。在此两种模态之中，除了对电磁组件的激磁为DC之外，此装置的行为与图22相类似。假定电磁组件的实体被固定静止不转动，则此装置并非最适于在电气至机械的传送模态中操作。当如此操作时，图24中的装置实质上即变成与一部一般的DC马达相同。若此实施例中的电磁铁绕组组件与AC电枢311两者的实体都被固定不转动，则由于在***中并没有变压器(transformer)的动作存在，故并不适用于电气至电气模态的传送。这是由于电磁铁绕组组件所建立的磁场，相对于AC电枢311的导体完全不转动的缘故。

图25显示图21所描绘的本发明动力传送装置的电磁方式的另一实施例。此装置与图24中的装置不同处仅在于其磁化重分配磁绕组组件311为一DC电枢而非一AC电枢。因此，此装置的基础特性便与图24中的实施例相同。显然的，图24的实施例中的AC电枢的激磁，最好应是多相的AC电气动力，而此实施例的DC电枢则需要使用DC激磁。

图26显示本发明装置的电磁方式的又一种实施例。除了图21中的电磁组件包括有至少一对永久磁铁316取代了图24中的电磁铁绕组组件之外，此装置实质上是与图24相同的。如此便不需要对电磁组件进行电气激励，***的电构造即变得较为简化。不过，图24的实施例的电磁铁绕组组件能够以比永久磁铁更为强大的场密度提供磁场，因其激励的电力可以成比例地增加。如此，图26装置的马力定额即受限于永久磁铁材料技术所能够提供的程度。

图27中所举例说明的本发明动力传送装置的电磁方式是为图26的更进一步简化的版本。图21的磁化重分配电磁绕组组件的DC电枢311取代了图26的AC电枢311。如此，图24此实施例的操作特性，除了其DC电枢311之中使用DC激磁外，实质上是与图27相同。

图22至图27所描绘的每一个实施例，当在机械到机械动力传送的模态中操作时，可以被作为可将以一种速度/力矩整体组合的一个输入机械动力转换成为另一种整体组合输出的机械式传送装置。这在实质上是功能等效于传统的机械动力传输器，诸如液压扭力转换器，或者汽车与柴油发电机车(diesel-electric locomotive)中所可见到的发电机-马达组(generator-motor set)。不过，本发明装置的低速特性，如同此各实施例中所描述的，由于其所结合使用的动力传输电磁装置被旋转换流器限制在其最佳化的速度范围内的缘故，因此也是可以享受高效率。

当在电气至机械动力传送的模态中操作时，此些每一种的实施例，实际上是为在电磁原理下动作的一个新版本的电动马达。其因此即是为可直接适用于电气驱动***的用途，并且不需要诸如PWM之类的复杂功率电子***。不过，本发明每一种装置，因此即可以提供良好的低速性能，而这是因为旋转换流器可以容许装置所结合的电磁动力传输器得以在现有马达的最佳化速度范围内操作的缘故，其中的电磁动力传输器实质上是现有电动机的修改版本。

当在机械至电气动力传送的模态中操作时，此每一种实施例，实际上是为在电磁原理下动作的一个新版本的发电机。本发明每一种的装置，因此即可以提供良好的低速性能，而这是因为旋转换流器可以容许装置所结合的电磁动力传输器得以在现有发电机的最佳化速度范围内操作的缘故，其中的电磁动力传输器实质上是现有发电机的修改版本。

在图22至图27的实施例所进行的机械至电气以及电气至机械模态的动力传送操作中，由动力传输器的两个作用元件所分别建立起来的磁场之间的相位角(phase angle)，可以被使用作为控制该各装置所进行的动力传送功率的一个参数。通常，电磁组件的驱动磁场会以与所传递的动力成比例的一个角度领先被换流元件311的被驱动磁场。换句话说，领先的相位角越大，其所传送的动力便越大。若原来领先的一个电磁元件变成了落后，则动力传送的方向便被反转过来，而此各装置便会进行能量重新生的操作。

在此各实施例的机械至机械动力传送的模态中，两磁场之间相位角会定在依据输入与负载的情况所决定的一个角度上。在电气至电气动力传送的模态中，其中，被换流元件是为一个DC电枢者，若想像中的换流指向向量被控制而与电磁组件的动力磁场同步转动的话，其相位角便可以被利用来控制所产生DC电力的输出电压。另一方面，若指向向量***作而与动力磁场形成非同步，则该装置便可以单纯地只产生一个单相的AC电气动力。这是假定其DC电枢只拥有一对可供拾取所产生的电气动力换流器碳刷，或者其功率电子的等效组件。为了要达成此种相位角的控制，必须要提供适当的控制机构，并将之与旋转换流器***互相结合起来。

当在电气至电气动力传送的模态中操作时，图22至图27中的每一种可适用的实施例，实际上是成为以变压器原理动作的频率转换器(frquencyconverter)。旋转换流器320想像中的换流指向向量的角速度，可以被利用作为一种控制参数，以便决定输出AC电力频率。若指向向量被控制而与第二电磁元件312驱动磁场的旋转同步，则连接经过旋转换流器320的电导线所输送的输出电气动力便是零变换频率的一个AC电力。特定而言，此为DC电气动力。

不过，当想像中的换流指向向量被控制而以比电磁组件的旋转磁场为快或慢的角速度旋转时，则旋转换流器320由被换流元件311上所拾取的AC动力频率即为两者之间的差值。在此种情况下，此装置变成为能够将具有输入频率的多相AC电气动力，转换成为具有与输入频率不同的输出频率的另一个电气动力。

当图21中所描述的装置，或者，换句话说，图22至图27中的每一种特定实施例，在机械至机械以及电气至机械动力传送的模态中动作时，本发明的装置可以展现出一种随着装置所接收到的输入机械或电气动力而自动加速的自然趋势。假定外部的动力源是以一个常定的角速度来驱动本发明的装置，则本装置所接收到的动力便被传输并发送到外部的机械负载上，而负载即会沿着图20的齿轮比曲线而加速。在电气至机械动力传送的模态之中，这是一种具有优点的特性，可以适合于车辆以及工业用电气驱动的用途中。在机械至机械动力传送的模态中，此种趋势也是为与前述本发明的动力传送装置机械方式的情况相类似的优点。

在图22至图27所揭示并于先前有所描述说明的实施例中，与电磁动力传输器结合的旋转换流器，可以是为机械式或功率电子式的旋转换流器。机械式的旋转换流器在构造上相对较为简单，因而易于与动力传输器整体组合在一起，且操作起来也极容易。不过，利用碳刷与换流器环之间的磨擦接触而动作的机械式旋转换流器会需要定期的维护，以避免并减少因短路所造成的问题。另一方面，以半导体功率电子切换电路为基础的功率电子式旋转换流器，其制作以及其与***的整体组合是相对较为复杂些。不过，功率电子式旋转换流器可以更容易地与数字控制***结合，以便动力传送装置能以为数字控制的方式操作。此外，功率电子式旋转换流器也没有相关的碳刷磨损消耗问题。图28与图29分别显示可适用于本发明动力传送装置的电磁方式中，其一种机械式旋转换流器的构造以及一种功率电子式旋转换流器的电路构造。

图28显示一种机械式旋转换流，其可与电磁动力传输器互相整体组合在一起，诸如图22至图27中所描述的该各实施例。图28的透视图只显示出机械旋转换流器的主要部件。机械式旋转换流器320_M包括有一个数量，例如，三对的碳刷以及一个碳刷架。在此图式中只显现出一对的碳刷321，其被固定于碳刷架322的内周缘表面上。碳刷对的数量依据被使用作为图22至图27的实施例中的磁化重分配电磁绕组组件的电枢构造安排而定。若被换流的电枢是以DC激磁，则单一对的碳刷便已足够。若被换流的电枢需要使用多相AC激磁，便会需要复多个一组的碳刷。

碳刷架322是为被当作碳刷载体的一个框架。碳刷架322具有，例如，一种实质中空的圆柱形构造，且每一个碳刷321都在各自指定的位置被装在碳刷架的内周缘表面上。每一个碳刷321都利用，例如，插置于一个容器外壳323之内而被装在碳刷架322上。每一个的此种外壳323都为其对应的碳刷321的碳刷架322的内周缘表面上设有一个固持装置，而诸如装在碳刷321与外壳323底部之间弹簧的一个压力装置，当碳刷架322被组装在其***中的适当位置上时，该弹簧可以将碳刷321的接触表面压抵在电枢311的换流器环315上。当碳刷321由于长时间的磨擦操作之故而逐渐被耗损时，此压力装置也可以容许碳刷321沿着碳刷架322的径向方向而朝向中心内部移动。

旋转换流器320_M的碳刷架322内部的中心中空空间，可以容许电枢轴332_M以及换流器环315的***。当适当地进行组装后，由碳刷架322所承载的每一个碳刷321便都可与换流器环315的表面对正，并容许碳刷321各在其指定且以预定角度分离开的位置上，于压力下接触顶抵着换流器环315。

当外部的电气动力源被要求激励本发明装置的电枢311时，每一个碳刷容器外壳323即可以电连接至固定在碳刷架322的外周缘表面上的对应滑环362，如图中，穿透碳刷架322的圆柱体形本体体壁的电连接364示意地示出。使用滑环362的原因是基于本发明装置的旋转换流器320_M为可以旋转的事实。换句话说，旋转换流器320_M的碳刷架322在此装置动作时，相对于装置的底架而旋转。利用对应成群的碳刷321，碳刷容器外壳323以及滑环362所建立的电传导路径，可以被利用来提供从外部的激磁动力源，经由换流器环315而至电枢的绕组318的一个激磁动力。

旋转换流器320_M的碳刷架322的旋转速度在依据本发明装置的构造而定的程序控制下进行的。此速度也依动力传送的模态，以及诸如AC动力频率等的动力本质而定。当旋转换流器320_M被要求旋转，以使根据其一对碳刷配对所决定的想像换流指向向量的旋转，能够与未显示于图28中，但由电磁组件所产生的磁场形成非同步时，通常会需要使用一种受控的驱动器来驱动碳刷架322，以便根据速度控制的程序而旋转。

在旋转换流器320_M被要求与未换流元件的电磁组件312的实体同步旋转的特别情况中，碳刷架322可以简单地被固定在组件321的实体上，以便两者能够同步一起旋转。例如，在图27的实施例中，其未换流元件的永久磁铁316被使用来产生第一磁场者，其碳刷架322便可以直接地固定在元件312的框体上。

图29显示可适用于本发明动力传送装置的电磁方式，诸如图22至图27所描述的实施例中，其一种功率电子式旋转换流器的电路构造。功率电子式旋转换流器320_E包括有一个半导体开关阵列325，以及一个控制逻辑328。此功率电子式旋转转换流器320_E可以被承载于被换流元件，图22至图27中的元件311的实体上，以使其半导体开关325_1A-325_1D，325_2A-325_2D，…以及325_NA-325_ND得以被连接至线路图中元件311被组织成为绕组阵列319的绕组319₁，319₂，…与319_N，以执行必要的激励切换程序。这是假设在被换流元件311中总共有N个绕组的情形。此切换阵列325负责对被换流元件311的绕组319₁，319₂，…与319_N供应激磁的电气动力。当激磁所使用的动力源是由装置的外部提供时，可以使用一对滑环362，通过其对应的碳刷361而从外部动力源381之处接受激磁动力。

由切换阵列325所执行的切换程序是由控制逻辑328加以控制的。控制逻辑328依据非换流电磁组件312所产生的磁场角速度与角度位置而执行其控制程序。组件312所建立的磁场角速度与角度位置可以利用一种感应装置327而加以检测，而此感应装置则可以通过例如光电耦合的方式而耦接至控制逻辑328，以便传送其所检测得到的数据。

在图29所显示的电路实例中，功率电子式旋转换流器320_E在功能上与具有单一对的碳刷，并接受DC激磁，诸如图28中所显示的机械式对应旋转换流器等效。一外部DC动力源381通过滑环362与其对应的碳刷361之间的旋转磨擦接触而提供激磁所需的电气动力。开关阵列325中的半导体关开被组织形成两组，即，正组325_P与负组325_N，其各组各包括有总数一半的开关。被换流元件311的每一个绕组319₁，319₂，…与319_N，各具有需要被切换连接至激磁动力源381的两端。其每一端各需要依据控制逻辑328所管理的程序而分别被切换连接至激磁动力源381的正与负端。假定使用SCR(silicon-controlled rectifier硅控整流器)来作为半导体切换开关元件，则被换流元件311的绕组每一端便都需要使用两个SCR，其必须依序被连接至动力源381的正与负端，以便形成一个完整的电回路，以令激磁得以顺利进行。如此，对于阵列319之中总共的N个绕组而言，在此实例的开关阵列325中一共需要有4N个SCR开关。

例如，考虑绕组阵列319中的绕组319₁。其两端中之一319_1A被容许可以通过SCR 325_1A与325_1C而分别地连接到激磁动力源381的正与负端。其另一端319_1B被容许可以通过SCR 325_1B与325_1D而分别地连接到激励动力源381的正与负端。当激磁的程序需要绕组319₁的319_1A端被连接到正端，而319_1B端被连接到负端时，控制逻辑328便利用通过触发信号总线326向此两个SCR送出对应的栅信号，而能够同时地打开SCR325_1A以及325_1D。当需要将绕组319_1A端连接到负端，而319_1B端连接至正端时，SCR 325_1C以及325_1B便同时被打开。阵列319中所有其他的绕组319₂-319_N依据相类似的控制程序而可以分别被连接到其各自对应的SCR。根据设计的不同，阵列319中可能有复多个一组的绕组同时被激励。无论所需要的切换式样以及其对应的控制程序如何，控制逻辑328都可以在适当的程式规划管制下，管理开关阵列325中所有SCR的适当开启开闭切换动作。

如同在本发明装置的机械方式中一样的，在本发明的一种相同的特定构造安排下，电磁动力传输器的两个电磁元件的驱动与被驱动角色有时也可能会被反转过来。相比较，当装置在正常的情况下以输入朝向输出的动力流向操作时的情形，此种反转可以容许动力流的反向流动。此种情况基于与现有电动机的相同原理是可能的，其中当原先在发送机械动力的转轴，变成由负载来驱动的转轴时，马达很容易可以被转换成为发电机。

例如，考虑图23中所显示的，本发明装置的电磁方式在电气至机械动力传送的模态之中操作时的情形。在图23的装置中，电磁组件312为缠绕在其固定静止不转动实体上的一个多相绕组。其磁化重分配电磁绕组组件311为一DC电枢，其可以通过旋转换流器320而接受其激磁。假定旋转换流器320为具有单一对碳刷的机械式旋转换流器。

当动力激磁由外部电气动力源而被馈入组件312的多相绕组时，便会建立起其旋转角速度等于外部电气动力源频率的一个磁场。此磁场通过与元件311穿过旋转换流器320而馈送其激磁所建立的磁场，两者之间的作用而驱动被换流元件311。旋转换流器320的想像换流指向向量，其依据该对碳刷的径向轴线而决定的，与电磁组件的磁场同步旋转，或者，换句话说，依据外部电气动力源的频率所转换的角速度而同步旋转。如同前述，这可以容许装置的输出轴332_M，即被换流元件311的轴，以图20的齿轮比座标轴上的任何速度而驱动外部的机械负载。

当机械负载变成为机械动力源并驱动被换流元件311的转轴332_M时，电磁绕组312的多相绕组此时便可以产生一个多相的AC动力，以驱动耦接于其上的一个电气负载。不论此时出现在被换流元件311转轴上的机械动力的角速度如何，重新生的AC电气动力都可以被控制在与原来的电气动力源相同的频率上。这可以利用简单将想像的换流指向向量的角速度控制在原来电气动力源的特定角速度上即可以作到。利用将换流指向向量控制在相对于原来动力源的旋转磁场的必要相位角上，重新生的AC动力甚至可以被控制而具有与原来的外部电气动力源相同的相位。

此种重新生一个AC电气动力的能力在许多工业与运输用途之中具有相当的用处。例如，考虑前述图23中所说明的电磁方式被应用在一部铁路机车的驱动马达中，当其以正常的电气至机械动力传送模态操作时的情形。这样的一种重新生式驱动组的电气***显示于图30之中。

假定电磁组件312的多相绕组是为缠绕在此装置的静止不转动定子框体上的一个变相***(two-phase system)，而作为磁化重分配电磁绕组组件的一个DC电枢311则被建构于转子上。图30中示意地显示DC电枢的转子通过一个齿轮***而被耦接到铁路车辆的驱动轮，其代表着此***的机械负载382。虽然电化铁路通过集电弓386而由车顶的电车线385之处所馈入的电气动力源381是为单相的AC，但其所需要的，具有90度相差的第二相，是可以很容易地获得的。此第二相的电源可以利用也由单相AC电源381之处进行馈入的一部一比一的变压器387而获得。此铁路驱动***依据前述的说明而可以在电气到机械动力传送的模态下操作，由电力公司的单相电源线上取得动力，以驱动列车加速或看爬坡。

考虑当列车减速或下坡时的情形。被换流转子此时变成被列车的动能或位能所驱动。利用在***逻辑380的控制下进行前述的控制原则，根据本发明装置的电磁方式所构成的图30中***，此时即可以在动力流向反转的情况下操作。机械动力此时可以被收集起来，并且可以通过车顶的集电弓386而直接地送给与电力网路连接的电车线385。由于重新生AC动力的所有参数，包括频率，相位与电压都可以控制电力公司发电，并且存在与配电网路中的电力相容，因此此种能量回收煞车操作是一种可能的作法。

除了电化铁路的重新生性驱动***外，本发明装的与图30类似的电磁方式也同样可以适用于诸如汽电共生(cogeneration)与风力涡轮发电等的用途之中。汽电共生设施中由蒸汽涡轮所产生的，以及风车的风力涡轮所产生的机械动力，其与减速以及下坡中的列车一样，通常都会具有类似的变动性质。此类用途的一种常见的需求是为其所产生出来的AC电气动力必须要与配电网路之中的电力相容。若未能达成此需求，便会将高频的谐波引入电力网路中，而这极可能损伤连接在附近的设备与电器。

不过，本发明装置的电磁方式，当应用于汽电共生与风力发电时，通常只有一个方向的动力流向内操作，即，在机械至电气动力传送的模态下工作。本发明动力传送装置的电磁方式的电气***，其适合于汽电共生设施或风力涡轮发电***的发电机者，其本质会与图30中所描述者极为类似。虽然在此并未详细说明，但显然仍有可以利用到本发明动力传送装置的电磁方式的简单重新生控制优点的许多其他用途。

为了考虑实用的能量，在本发明的各种实施例中的电磁动力传输器的一或两个电磁作用元件是可以直接地与装置本身结合起来。例如，DC激磁动方源，由于其额定功率通常会还小于主动力源，因此便可以利用直接整体组合在装置本身之内的一个DC发电机来产生。

与现有的电动机情况类似的，本发明动力传送装置的电磁方式，最好能被建造成为具有一个圆柱体形的中空框体元件以及一个圆柱体形成转子元件装置。当整体组合起来时，圆柱体形的转子元件可以被***于框体元件的中空空间内。如此，本发明诸如显示于图21中的电磁方式便可以建造成为具有圆柱体形中空框体元件的电磁组件，以及建造成为圆柱形转子元件的磁化重分配电磁绕组组件。两个元件可以被支持在其各自的对称纵向轴线互相重合的位置上，其转子元件被置于框体元件的中空空间内，以使转子与框体两者能够相对于重合的轴线而相对转动。此种构造安排为本发明采用了机械式旋转换流器的该各装置的一种较好选择。

另一方面，若要建造相对于图21中的实施例具有相反构造的装置也是可能的。在这样的构造安排中，磁化重分配电磁绕组组件作为圆柱体形的中空框体元件，而电磁组件被作成圆柱体形的转子元件。换句话说，框体元件变成了由旋转换流器进行换流的元件。此种构造安排可能比适用于本发明采用功率电子式旋转换流器的电磁方式中。

虽然本发明已利用相当的细节参考其某些较佳实施例而加以说明，但其他的方式仍是可能的。例如，在本发明动力传送装置的电磁方式中，被利用作为电磁动力传输器的电动机可以采用薄饼形的圆盘式构造安排，其中两电磁元件之间的相互作用在圆盘的表面，而非如同在中空圆柱体形的安排中一样，在圆柱体的周缘上发生。此外，就本发明动力传送装置采用了平行轴构造的机械方式而言，固定比例的耦合可以取代与周转齿系整体组合在一起的可变速动力传输装置。当此固定比例耦接的齿轮比被选定在接近图5至图7与图8至图10中被驱动元件速度线103上的C点时，其结果所形成的动力传送装置变成了一个大减速齿轮比的齿系。此种大减速比的固定齿轮比齿轮传动的建造极为简单，并且能够处理比较大的马力。因此，本发明所附的权利要求内所界定的精神与范畴，不应被限定在本说明书中所包括的较佳实施例范围内。

Claims (58)

1.一种动力传送装置，可供传送动力，具有可从一外部动力源接受动力的一输入，以及可对一外部负载输送动力的一输出，其特征在于，该动力传送装置包括有：

一动力传输装置，其包括一第一传输作用元件与一第二传输作用元件，该动力传输装置与该输入连接并以一输入角速度接受外来动力，且第一与第二传输作用元件各分别以第一及第二角速度操作，以通过第一与第二动力传输作用元件之间的作用而传送动力；与

一传输作用重分配装置，其与动力传输装置及输出两者整体组合在一起，动力传输装置在第一及第二角速度之下操作时的动力传输作用，由传输作用重分配装置而重新分配到输出上，而输出则以一输出角速度将动力输送至外部负载。

2.如权利要求1所述的动力传送装置，其特征在于，该输入为一旋转轴，可接受来自该外部动力源的机械动力输入，该输出也为一旋转轴，可将机械动力输送至该外部负载。

3.如权利要求1所述的动力传送装置，其特征在于，该输入为一电气导线，可接受来自该外部动力源的电气动力输入，该输出为一旋转轴，可将机械动力输送至该外部负载。

4.如权利要求1所述的动力传送装置，其特征在于，该输入为一旋转轴，可接受来自该外部动力源的机械动力输入，该输出为一电气导线，可将电气动力输送到该外部负载。

5.如权利要求1所述的动力传送装置，其特征在于，该输入为一电力气线，可接受来自该外部动力源的电气动力输入，该输出也为一电气导线，可将电气动力输送至该外部负载。

6.如权利要求2所述的动力传送装置，其特征在于，该传输作用重分配装置为一机械装置，可以机械方式将动力传输装置的动力传输作用重新分配到输出上，因而将该动力传输装置的操作速度范围中的一段选定范围重新映对到动力传送装置的整个速度范围，其中包括了静止启始速度。

7.如权利要求1所述的动力传送装置，其特征在于，该传输作用重分配装置为一电气装置，可以电气方式将动力传输装置的动力传输作用重新分配到输出上，因而将该动力传输装置的操作速度范围中的一段选定范围重新映对到动力传送装置的整个速度范围，其中包括了静止启始速度。

8.一种动力传送装置，可供传送动力具有可从一外部动力源接受机械动力的一输入轴，以及可对一外部负载输送机械动力的一输出轴，其特征在于，该动力传送装置包括有：

一动力传输装置，其包括有一驱动元件与一被驱动元件，该动力传输装置与该输入轴连接并以一输入角速度接受外来机械动力源，且驱动与被驱动元件各分别以第一及第二角速度操作，以通过驱动与被驱动元件之间的作用而传送动力；与

一周转齿系，其包括有第一齿轮，第二齿轮与第三齿轮，当第一齿轮被固定静止不旋转而第三齿轮被驱动旋转时，第二齿轮以与第三齿轮相同的方向旋转，且其角速度小于第三齿轮；第三齿轮被连接至动力传输装置的驱动元件，第二齿轮被连接到动力传输装置的被驱动元件，第一齿轮被连接到输出轴；其中以驱动及被驱动角速度操作的动力传输装置的动力传输作用被周转齿系重新分配至输出轴上，输出轴则以一输出角速度将机械动力输送到外部负载。

9.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该周转齿系为一行星齿系。

10.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该周转齿系为一正齿轮行星齿系。

11.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该周转齿系为一差动齿系。

12.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该周转齿系为一行星齿系，其包括有一太阳齿轮，承载了多个游星齿轮的一载体齿轮，以及一环形齿轮，且周转齿系的该第一，第二与第三齿轮分别为行星齿系的太阳齿轮，载体齿轮与环形齿轮。

13.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该周转齿系为一行星齿系，其包括有一太阳齿轮，承载了多个游星齿轮的一载体齿轮，以及一环形齿轮，且周转齿系的该第一，第二与第三齿轮分别为行星齿系的环形齿轮，载体齿轮与太阳齿轮。

14.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该周转齿系为一正齿轮行星齿系，其包括有一第一太阳齿轮，承载了多个游星齿轮的一载体齿轮，以及一第二太阳齿轮，其中，第一太阳齿轮小于第二太阳齿轮，且周转齿系的该第一，第二与第三齿轮分别为正齿轮行星齿系的第一太阳齿轮，第二太阳齿轮与载体齿轮。

15.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该周转齿系为一正齿轮行星齿系，其包括有一第一太阳齿轮，承载了多个游星齿轮的一载体齿轮，以及一第二太阳齿轮，其中第一太阳齿轮小于第二太阳齿轮，且周转齿系的该第一，第二与第三齿轮分别为正齿轮行星齿系的载体齿轮，第二太阳齿轮与第一太阳齿轮。

16.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该周转齿系为一差动齿系，其包括有一第一伞形齿轮，一第二伞形齿轮，以及承载了多个游星伞形齿轮的一载体齿轮，且周转齿系的该第一，第二与第三齿轮分别为第一伞形齿轮，载体齿轮与第二伞形齿轮。

17.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该周转齿系的第三齿轮被连接到动力传输装置的驱动元件以便两者同步旋转，而周转齿系的第二齿轮被连接到动力传输装置的被驱动元件以便两者同步旋转。

18.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该周转齿系的第三齿轮同轴而直接地被连接至动力传输装置的驱动元件以便两者同步旋转，周转齿系的第二齿轮也同轴且直接地被连接至动力传输装置的被驱动元件以便两者同步旋转。

19.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该周转齿系的第三齿轮与第二齿轮利用一第一与一第二齿轮接合而分别被连接至动力传输装置的驱动元件与被驱动元件。

20.如权利要求19所述的动力传送装置，其特征在于，该第一与第二齿轮接合具有相同的齿轮比及相同的齿轮接合旋转方向。

21.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该周转齿系的第三齿轮与第二齿轮利用一第一与一第二轮带驱动器而分别被连接到动力传输装置的驱动元件与被驱动元件。

22.如权利要求21所述的动力传送装置，其特征在于，第一与第二轮带驱动器具有相同的齿轮比及相同的旋转方向。

23.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，就一输入轴角速度及其对应的由输入至输入轴及负载的状态所决定的，处于静止到相同旋转方向的输入轴角速度之一特定百分比的范围内输出轴角速度而言，动力传输装置的驱动元件与被驱动元件两者都以非静止角速度操作。

24.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该输入轴被连接到动力传输装置的驱动元件。

25.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该输入轴被连接到动力传输装置的被驱动元件。

26.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该动力传输装置为一液压耦合器。

27.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该动力传输装置为一扭力转换器。

28.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该动力传输装置为具有一发电机及一马达的一发电机马达组，其中驱动元件为该发电机，被驱动元件为该马达。

29.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该动力传输装置为一感应电动机，其具有一永久磁铁磁场组件及一鼠笼式转子。

30.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该动力传输装置为一感应电动机，其具有一鼠笼式磁场组件及一永久磁铁转子。

31.如权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于，该动力传输装置为一涡流耦合器。

32.一种动力传送装置，可供传送动力，具有可从一外部动力源接受机械动力的一输入轴，以及可对一外部负载输送机械动力的一输出轴，其中对应于一输入轴角速度，其输出轴可在由静止到相同旋转方向的输入轴角速度的一特定百分比的速度范围内操作，其特征在于，该动力传送装置包括有：

一动力传输装置，其包括一驱动元件与被驱动元件，该动力传输装置与该输入轴连接并以一输入角速度接受外来机械动力源而同步旋转，且驱动与被驱动元件各分别以驱动及被驱动角速度操作，以由驱动与被驱动元件之间的作用而传送机械动力；与

一行星齿系，其包括有一环形齿轮，一太阳齿轮与承载了多个游星齿轮的一载体齿轮；环形齿轮被连接到动力传输装置的驱动元件，两者同步旋转，载体齿轮被连接到动力传输装置的被驱动元件，两者同步旋转，太阳齿轮被连接到输出轴；其中，以驱动及被驱动角速度操作的动力传输装置的动力传输作用，被行星齿系重新分配至输出轴上，而输出轴以一输出角速度将机械动力输送到外部负载；且就一输入轴角速度及其在速度范围内的由输入至输入轴及负载的状态及所决定的对应输出轴角速度而言，动力传输装置的驱动元件与被驱动元件两者都以非静止角速度操作。

33.一种动力传送装置，可供传送动力，具有可从一外部动力源接受机械动力的一输入轴，以及可对一外部负载输送机械动力的一输出轴，其中对应于一输入轴角速度，其输出轴可在由静止到相同旋转方向的输入轴角速度的一特定百分比速度范围内操作，其特征在于，该动力传送装置包括有：

一动力传输装置，其包括一驱动元件与被驱动元件，该动力传输装置与该输入轴连接并以一输入角速度接受外来机械动力源而同步旋转，且驱动与被驱动元件各分别以驱动及被驱动角速度操作，以由驱动与被驱动元件之间的作用而传送机械动力；与

一正齿轮行星齿系，其包括有第一太阳齿轮，承载了多个游星齿轮的一载体齿轮，与一第二太阳齿轮，其中，第一太阳齿轮小于第二太阳齿轮；载体齿轮被连接至动力传输装置的驱动元件，两者同步旋转，第二太阳齿轮被连接到动力传输装置的被驱动元件，两者同步旋转，而第一太阳齿轮被连接到输出轴；其中以驱动及被驱动角速度操作的动力传输装置的动力传输作用被正齿轮行星齿系重新分配到输出轴上，而输出轴则以一输出角速度将机械动力输送到外部负载；且就一输入轴角速度及其在速度范围内的由输入至输入轴及负载的状态所决定的对应输出轴角速度而言，动力传输装置的驱动元件与被驱动元件两者都以非静止角速度操作。

34.一种动力传送装置，可供传送动力，具有可从一外部动力源接受机械动力的一输入轴，以及可对一外部负载输送机械动力的一输出轴，其中对应于一输入轴角速度，其输出轴可在由静止至相同旋转方向的输入轴角速度的一特定百分比的速度范围内操作，其特征在于，该动力传送装置包括有：

一动力传输装置，其包括一驱动元件与被驱动元件，该动力传输装置与该输入轴连接并以一输入角速度接受外来机械动力源而同步旋转，且驱动与被驱动元件各分别以驱动及被驱动角速度操作，以通过驱动与被驱动元件之间的作用而传送机械动力；与

一差动齿系，其包括有一第一伞形齿轮，一第二伞形齿轮，与承载了多个游星伞形齿轮的一载体齿轮，其中第二斜齿被连接至动力传输装置的驱动元件，两者同步旋转，载体齿轮被连接至动力传输装置的被驱动元件，两者同步旋转，而第一伞形齿轮则被连接至输出轴；其中，以驱动及被动角速度操作的动力传输装置的动力传输作用被差动齿系重新分配至输出轴上，而输出轴则以一输出角速度将机械动力输送至外部负载；且就一输入轴角速度及其在速度范围内的由输入至输入轴及负载的状态所决定的对应输出轴角速度而言，动力传输装置的驱动元件与被驱动元件两者都以非静止角速度操作。

35.一种动力传送装置，可供传送动力，具有可从一外部动力源接受动力的一输入，以及可对一外部负载输送动力的一输出，其特征在于，该动力传送装置包括有：

一电磁动力传输装置，其包括一第一电磁元件与一第二电磁元件；该电磁动力传输装置以一输入角速度接受外来动力，且第一与第二电磁元件各分别以第一及第二角速度操作，以由第一与第二电磁元件之间的作用而传送动力；与

可磁化第一电磁元件的一旋转换流器，其与电磁动力传输装置的第一及第二电磁元件整体组合在一起；其中

该旋转换流器以一换流角速度操作以便磁化第一电磁元件，并在第一电磁元件中建立一第一旋转磁场，其旋转角速度与第二电磁元件所建立的一第二旋转磁场的角速度同步；其中，该电磁动力传输装置以同步于第一及第二旋转磁场的角速度下，操作时的动力传送电磁作用被旋转换流器重新分配到输出上，而输出则以一输出角速度将动力由电磁动力传输装置输送至外部负载。

36.如权利要求35所述的动力传送装置，其特征在于，

该电磁动力传输装置的第一电磁元件为可由旋转换流器加以激磁以便建立该第一旋转磁场的一磁化重分配电磁绕组组件；且

该电磁动力传输装置的第二电磁元件为可被激磁以便建立该第二旋转磁场的一电磁组件。

37.如权利要求36所述的动力传送装置，其特征在于，

该磁化重分配电磁绕组组件为一交流电枢，其包括有多个电切换交流绕组，且每一个电切换交流绕组都可被由旋转换流器以一种有秩序的方式所供应的多相交流电所激磁，以便建立该第一旋转磁场；

该电磁绕组为一多相绕组，其可被一多相交流电所激磁，以便建立该第二旋转磁场；且

该旋转换流器的换流角速度与由第二电磁元件所建立的第二旋转磁场的角速度形成非同步，其换流角速度等于第二旋转磁场的角速度与旋转换流器对第一电磁元件所供应的多相交流电的角速度之差。

38.如权利要求36所述的动力传送装置，其特征在于，

该磁化重分配电磁绕组组件为一直流电枢，其包括有多个电切换直流绕组，且每一个电切换直流绕组都可被由旋转换流器以一种有秩序的方式而供应的直流电所激磁，以便建立该第一旋转磁场；

该电磁绕组为一多相绕组，其可被一多相交流电所激磁，以便建立该第二旋转磁场；且

该旋转换流器的换流角速度与由第二电磁元件所建立的第二旋转磁场的角速度形成同步。

39.如权利要求36所述的动力传送装置，其特征在于，

该磁化重分配电磁绕组组件为一交流电枢，其包括有多个电切换交流绕组，且每一个电切换交流绕组都可被由旋转换流器以一种有秩序的方式而供应的多相交流电所激磁，以便建立该第一旋转磁场；

该电磁绕组为一电磁铁绕组，其可被一直流电所激磁，以便建立该第二旋转磁场；且

该旋转换流器的换流角速度与由第二电磁元件所建立的第二旋转磁场的角速度形成非同步，其换流角速度等于第二旋转磁场的角速度与旋转换流器对第一电磁元件所供应的多相交流电的角速度差。

40.如权利要求36所述的动力传送装置，其特征在于，

该磁化重分配电磁绕组组件为一直流电枢，其包括有多个电切换直流绕组，且每一个电切换直流绕组皆可被由旋转换流器以一种有秩序的方式而供应的直流电所激磁，以便建立该第一旋转磁场；

该电磁绕组为一电磁铁绕组，其可被一直流电所激磁，以便建立该第二旋转磁场；且

该旋转换流器的换流角速度与由第二电磁元件所建立的第二旋转磁场的角速度形成同步。

41.如权利要求36所述的动力传送装置，其特征在于，

该磁化重分配电磁绕组组件为一交流电枢，其包括有多个电切换交流绕组，且每一个电切换交流绕组都可被由旋转换流器以一种有秩序的方式而供应的多相交流电所激磁，以便建立该第一旋转磁场；

该电磁绕组为一永久磁铁组件，其在被驱动旋转时可以建立该第二旋转磁场；且

该旋转换流器的换流角速度与由第二电磁元件所建立的第二旋转磁场的角速度形成非同步，其换流角速度等于第二旋转磁场的角速度与旋转换流器对第一电磁元件所供应的多相交流电的角速度之差。

42.如权利要求36所述的动力传送装置，其特征在于，

该磁化重分配电磁绕组组件为一直流电枢，其包括有多个的电切换直流绕组，且每一个电切换直流绕组都可被由旋转换流器以一种有秩序的方式所供应的直流电所激磁，以便建立该第一旋转磁场；

该电磁绕组为一永久磁铁组件，其在被驱动旋转时可以建立该第二旋转磁场；且

该旋转换流器的换流角速度与由第二电磁元件所建立的第二旋转磁场的角速度形成同步。

43.如权利要求37～42所述的动力传送装置，其特征在于，该旋转换流器为一机械式旋转换流器，其包括有一换流器碳刷架以及由换流器碳刷架所承载的复数对换流器碳刷；其中

该换流器碳刷架与电磁动力传输装置的第二电磁元件耦接，且该各复数对的碳刷是被驱动，以便以换流器角速度旋转，而利用电切换的激磁而在第一电磁元件的磁化重分配电磁绕组组件中所建立的第一旋转磁场，与第二电磁元件所建立的第二旋转磁场同步旋转。

44.如权利要求37～42所述的动力传送装置，其特征在于，该旋转换流器为一半导体功率电子式旋转换流器，其包括有一磁场角度位置传感器，以及具有多个半导体开关的一功率电子开关网路，其每一个半导体开关都被连接至第一电磁元件的磁化重分配电磁绕组组件中的一个对应绕组；其中

该磁场角度位置传感器是与电磁动力传输装置的第二电磁元件耦接，以便传感所建立的第二旋转磁场的角度位置，且功率电子开关网路中的每一个半导体开关可被电耦接至磁化重分配电磁绕组组件中的对应绕组，而代表着第二旋转磁场的传感角度位置的传感信号即触发开关网路中半导体开关的切换开启与开闭状态，其所建立的第一旋转磁场，与第二电磁元件所建立的第二旋转磁场同步旋转。

45.如权利要求35所述的动力传送装置，其特征在于，

电磁动力传输装置的该第一电磁元件被连接至动力传送装置的输入；且

电磁动力传输装置的该第二电磁元件被连接到动力传送装置的输出。

46.如权利要求45所述的动力传送装置，其特征在于，当该外部负载变为一动力源并驱动连接至动力传送装置的输入一能量回收装置以进行由外部负载回收能源时，动力传送装置即传送反向的动力流。

47.如权利要求35所述的动力传送装置，其特征在于，

电磁动力传输装置的该第二电磁元件是被连接至动力传送装置的输入；且

电磁动力传输装置的该第一电磁元件被连接至动力传送装置的输出。

48.如权利要求47所述的动力传送装置，其特征在于，当该外部负载变为一动力源并驱动连接到动力传送装置的输入一能量回收装置以进行由外部负载回收能源时，动力传送装置即传送反向的动力流。

49.如权利要求35所述的动力传送装置，其特征在于，

电磁动力传输装置的该第一电磁元件实质上是为一圆柱体形的转子；

电磁动力传输装置的该第二电磁元件实质上是为一中空圆柱体形的框体；其中

该第一与第二电磁元件以两者的对称纵轴互相重合的方式被支撑起来，且转子被设置于框体的中空空间内，以使转子与框体两者可以相对于重合的轴线转动，并两者可相对转动。

50.如权利要求35所述的动力传送装置，其特征在于，

电磁动力传输装置的该第二电磁元件实质上是为一圆柱体形的转子；

电磁动力传输装置的该第一电磁元件实质上是为一中空圆柱体形的框体；其中

该第一与第二电磁元件以两者的对称纵轴互相重合的方式被支撑起来，且转子被设置于框体的中空空间内，以使转子与框体两者可以相对于重合的轴线转动，并两者可相对转动。

51.如权利要求37～42所述的动力传送装置，其特征在于，

该输入为一旋转轴，其被连接至第一电磁元件上，以便从外部动力源处接受机械动力输入；且

该输出为一旋转轴，其被连接至第二电磁元件上，以便对外部负载输出机械动力。

52.如权利要求37～38所述的动力传送装置，其特征在于，

该输入为一电导线，其被耦接到第一电磁元件上，以便从外部动力源处接受电气动力输入；且

该输出为一旋转轴，其被连接到第二电磁元件上，以便对外部负载输出机械动力。

53.如权利要求37～42所述的动力传送装置，其特征在于，

该输入为一旋转轴，其被连接至第一电磁元件上，以便从外部动力源之处接受机械动力输入；且

该输出为一电导线，其被耦接至第二电磁元件上，以便对外部负载输出电气动力。

54.如权利要求37～38所述的动力传送装置，其特征在于，

该输入为一电导线，其被耦接至第一电磁元件上，以便从外部动力源处接受电气动力输入；且

该输出为一电导线，其被耦接至第二电磁元件上，以便对外部负载输出电气动力。

55.一种机械动力传送装置，可供传送机械动力，具有可从一外部动力源接受机械动力的一输入，以及可对一外部负载输送机械动力的一输出，其特征在于，该动力传送装置包括有：

一电磁动力传输装置，其包括有直流电动机的一电枢与一永久磁铁场框体；该电枢包括有多个绕组与一换流器环，而永久磁铁场框体则包括有固定于框体内周缘上的多个永久磁铁以供建立一磁场；电磁动力传输装置以一输入角速度接受外部动力，且电枢与永久磁铁场框体各分别以第一及第二角速度操作，以由电枢与永久磁铁场框体所各自建立的磁场之间的作用而传送动力；与

一旋转换流器，其包括有一换流器碳刷架以及由换流器碳刷架所承载的一对换流器碳刷，可供磁化电枢；该换流器碳刷架被连接至永久磁铁场框体上，而该对碳刷由接触换流器环，其并被驱动旋转以在电枢的该各多个绕组中建立一第一旋转磁场，其以第一角速度旋转的第一旋转磁场与由永久磁铁场框体所建立的第二旋转磁场的角速度同步；其中该对碳刷被驱动而与第二磁场同步旋转，而电磁动力传输装置以同步的角速度操作的第一及第二旋转磁场之间的所发生的动力传输电磁作用被旋转换流器重新分配至输出上，而输出则将动力由电磁动力传输装置以一输出角速度输送至外部负载。

56.一种机械动力传送装置，可供传送机械动力，具有可从一外部动力源接受机械动力的一输入，以及可对一外部负载输送机械动力的一输出，其特征在于，该动力传送装置包括有：

一电磁动力传输装置，其包括一可磁化转子与一永久磁铁场框体；该可磁化转子包括有一直流电动机的绕组组件，其具有多个绕组，而永久磁铁场框体包括有固定于框体内周缘上的多个永久磁铁以供建立一磁场；电磁动力传输装置以一输入角速度接受外部动力，且可磁化转子与永久磁铁场框体各分别以第一及第二角速度操作，以通过可磁化转子与永久磁铁场框体所各自建立的磁场之间的作用而传送动力；与

一半导体功率电子换流器，其包括有一磁场角度位置传感器，以及具有多个半导体开关的一功率电子开关网路，可将可磁化转子予以磁化；该磁场角度位置传感器与永久磁铁场框体耦接，以便传感所建立的第二旋转磁场的角度位置，且功率电子开关网路中的每一个半导体开关，可被电耦接至可磁化转子中的对应绕组，而代表着磁场的传感角度位置的传感信号即触发开关网路中半导体开关的切换开启与开闭状态，其所建立的第一旋转磁场，与永久磁铁场框体所建立的第二旋转磁场同步旋转；而电磁动力传输装置以同步的角速度操作的第一及第二旋转磁场之间所发生的动力传输电磁作用，被半导体功率电子换流器重新分配至输出上，而输出将动力由电磁动力传输装置以一输出角速度输送至外部负载。

57.一种机械动力传送装置，可供传送机械动力，具有可从一外部动力源接受机械动力的一输入，以及可对一外部负载输送机械动力的一输出，其特征在于，该动力传送装置包括有：

一电磁动力传输装置，其包括有直流电动机的一电枢与一电磁场框体；该电枢包括有多个绕组与一换流器环，而电磁场框体则包括有一多相交流绕组以及具有一转子与一场绕组的一交流电动机，而在连接的场绕组的绕组组件与多相交流绕组中所出现的一多相交流电流建立起一磁场；电磁动力传输装置以一输入角速度接受外部动力，且电枢与电磁场框体各分别以第一及第二角速度操作，以由电枢与电磁场框体所各自建立的磁场之间的作用而传送动力；与

一旋转换流器，其包括有一换流器碳刷架以及由换流器碳刷架所承载的一对换流器碳刷，可供磁化电枢；该换流器碳刷架被连接到电磁场框体上，该对碳刷则接触换流器环，其并被驱动旋转以在电枢的该各多个绕组之中建立一第一旋转磁场，其以第一角速度旋转的第一旋转磁场与由电磁场框体所建立的第二旋转磁场的角速度同步；其中该对碳刷被驱动而与第二磁场同步旋转，而电磁动力传输装置以同步的角速度操作的第一及第二旋转磁场之间所发生的动力传输电磁作用被旋转换流器重新分配至输出上，而输出则将动力由电磁动力传输装置以一输出角速度输送至外部负载。

58.一种机械动力传送装置，可供传送机械动力，具有可从一外部动力源接受机械动力的一输入，以及可对一外部负载输送机械动力的一输出，其特征在于，该动力传送装置包括有：

一电磁动力传输装置，其包括一可磁化转子与一电磁场框体；该可磁化转子包括有一直流电动机的绕组组件，其具有多个绕组，而电磁场框体则包括有一多相交流绕组与具有一转子与一场绕组的一交流电动机，而在连接的场绕组的绕组组件与多相交流绕组中所出现的一多相交流电流建立起一磁场；电磁动力传输装置以一输入角速度接受外部动力，且可磁化转子与电磁场框体各分别以第一及第二角速度操作，以由可磁化转子与电磁场框体所各自建立的磁场之间的作用而传送动力；与

一半导体功率电子换流器，其包括有一磁场角度位置传感器，以及具有多个半导体开关的一功率电子开关网路，可将可磁化转子予以磁化；该磁场角度位置传感器与电磁场框体耦接，以便传感所建立的第二旋转磁场的角度位置，且功率电子开并网路中的每一个半导体开关可被电耦接到可磁化转子中的对应绕组，而代表着磁场传感角度位置的传感信号即触发开关网路中半导体开关的切换开启与开闭状态，其所建立的第一旋转磁场，与电磁场框体所建立的第二旋转磁场同步旋转；而电磁动力传输装置以同步的角速度操作的第一及第二旋转磁场之间所发生的动力传输电磁作用，被半导体功率电子换流器重新分配至输出上，而输出则将动力由电磁动力传输装置以一输出角速度输送至外部负载。

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