涡流传动器的制作方法

专利名称：涡流传动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及与电机，如固定速度电机的输出轴耦合的可变速的传动器，尤其涉及涡流传动器。
背景技术：
许多应用需要固定速度电机提供可变速的输出。例如，在通风系统，采用一个交流同步电机使空气流动器，如风扇旋转。如果电机的速度保持固定，而传送到风扇的速度能够改变，那么将增大这一系统的能量效率。
在现有技术中，有一些与电机输出轴耦合的可变速的传动器。在传动器的外围有一个或多个皮带轮，皮带轮安装与负载耦合的皮带。传动器允许控制滑移量。在零滑移时，电机输出轴的整个旋转功率被用来使皮带轮旋转。在完全滑移时，电机输出轴继续旋转，但是，在负载下皮带轮保持静止。因此，在零滑移时，电机的全部旋转功率被加至负载，而在完全滑移时，没有旋转功率加至负载。
这样一种可变速的传动器就是涡流传动器。利用涡流以电学方式控制滑移量。输出皮带轮被机械耦合到电线圈的极。设置有相对的交指型极。电枢在两个相对极之间提供一条磁路。电枢与电机的输出轴机械耦合。当电机轴旋转时，电枢也以与电机轴相同的速度旋转。为了使皮带轮旋转，给线圈施加电流。电流在极与电枢之间产生电磁耦合，这里电枢引起极和相关皮带轮旋转。在Albrecht等人的美国第4400638号专利中揭示了这种现有技术的传动器。
由外部电源激励电线圈。就是说，电源本身不是在可变速的传动器内，而是位于传动器外。相对旋转的线圈，电源是静止的。因此，需要用一些机械装置使静止的电源与旋转的线圈电连接。这种电连接通常是利用电刷和滑环来实现的，这里电刷保持静止，滑环随线圈旋转。
需要对现有技术进行改善。Albrecht等人的传动器的滑环的直径与相邻的皮带轮的相同。滑环这种配置的一个缺点是在对电刷的磨损。在购买现有技术传动器的客户中，主要意见是电刷磨损。电刷必须经常替换，增加了传动器的维护成本。滑环的周边较大，由于电机每转一圈，电刷与滑环的较长的长度摩擦接触，电刷的寿命变得较短。
Albrecht等人的滑环配置的另一个缺点是，由于传动器的尺寸相对较大或较小的负载应用而言或大或小，因此要改变滑环的圆周。因此，必须为每种尺寸的传动器定制滑环。这就需要不论传动器的尺寸如何能使滑环大小更均匀一致，以便更有效地制备和修理传动器。
Albrecht等人的滑环配置的又一个缺点是，难以保护滑环和电刷不受环境影响。如果在室外使用传动器，它遭受湿度的影响，这会降低电刷的寿命。
Albrecht等人的滑环配置的再一个缺点是，需要用电刷把电流提供给旋转线圈。如上所述，电刷受到磨损，必须要频繁地更换。这就需要提供一种能够把电流供给线圈，而极少受磨损且很少需要维护的电刷的装置。
现在参考现有技术的涡流传动器，通常的缺点是，这些传动器需要外部供电。然而，有些应用采用外供电或是不可行的或是不经济的。例如，在远离电网的地理位置(如在油井)中，延伸连接到电网的成本可能过高。
即使在一些靠近电网或其它电源的应用中，可变速传动器的安装是昂贵的和费时的。这是因为通常必须雇佣并安排一名电工来进行电源与可变速传动器之间的电连接。在电工能够安排安装前可能需要几天到几星期的时间。在这期间，变速传动器是不能使用的。
发明概要本发明的一个目的是提供一种具有自给电源的轴安装的涡流传动器。
本发明的另一个目的是提供一种无刷传动器。
在本发明的一个方面，直接通过至少一个轴承给电磁铁中的旋转线圈提供电流。轴承具有第一和第二部分，第一部分与传动器线圈电连接，第二部分与静止的引线电连接，第一与第二部分被电连接在一起。
通过利用轴承激励传动器线圈，省去了对电刷的需要。此外，提供功率耦合装置，轴承能够给速度传感器提供结构支撑。
把轴承安装到位于毂的一端的轴上。毂的另一端安装电机轴。因此，轴承的尺寸可以较小，因为它们不需要安装电机轴。此外，电机轴可以是一个输出轴。
在本发明的另一个方面，可变速的传动器与一个带有电机轴的电机一起使用。传动器包括一个带有线圈的电磁铁。电枢紧靠电磁铁附近。电磁铁或电枢中的一个被构造和配置成与电机轴相耦合，从而随电机轴和谐地旋转。电磁铁或电枢中的另一个被构造和配置成与一负载部分直接耦合，独立于电机轴而旋转。发电机具有一个转子和一个定子。转子被构造和配置成与电机轴相耦合，定子与一相对电机轴的非旋转点相耦合。转子或定子中的一个产生磁场，转子或定子中的另一个拥有一个位于磁场中的绕组。转子或定子中拥有绕组的这另一个产生电输出。有一个能量调整器，其输入端与发电机的电输出端相连接，其输出端与线圈相连接。
根据本发明的一个方面，发电机是一种交流发电机。传动器有一个整流器，其输入端与发电机的电输出相耦合，其输出端与调整器的输入端相耦合。
根据本发明的另一个方面，转子或定子中提供磁场的这一个包括永磁体。
根据本发明的又一个方面，绕组位于转子上。另一方面，绕组也可以位于定子上，这里，传动器进一步包括连接在绕组与线圈之间的电旋转耦合。如果采用一个电旋转耦合，耦合可以采取多种不同形式。例如，电旋转耦合可以包括液体耦合或轴承。
根据本发明的再一个方面，调整器的输入有一个功率输入。调整器进一步包括一个速度输入，它给调整器提供可变速度信号。速度信号可以通过无线通道、光纤通道、或其它类型的通道提供给速度输入端。调整器进一步包括一个与速度传感器连接的反馈输入，这里，速度传感器位于电磁铁或电枢中与负载部分直接耦合的这另一个附近。还有一个具有第一和第二输入的比较器，其第一输入与速度输入相连接，其第二输入与反馈输入相连接。
根据本发明的再一个方面，调整器包括使定子或转子中任何一个相对于该定子或转子中另一个移动，从而改变提供给绕组的磁场大小的装置。
还提供一种使可变速传动器工作的方法。传动器包括带有一个电磁铁的第一旋转构件和带有电枢的第二旋转构件，电枢紧靠电磁铁。第一旋转构件或第二旋转构件中的任何一个与电机轴相耦合。第一旋转构件或第二旋转构件中的另一个与负载部分耦合。方法包括通过电机使第一旋转构件或第二旋转构件中与电机耦合的一个旋转。通过第一旋转构件或第二旋转构件中与电机耦合的一个旋转，产生电能。把产生的电能提供给电磁铁。
根据本发明的方法的一个方面，调整提供给电磁铁的所产生电能的大小，从而改变负载部分的输出速度。
根据本发明的方法的另一个方面，提供一个转子，该转子与第一旋转构件或第二旋转构件中由电机带动旋转的一个相耦合。提供一个位于转子附近的定子，它与第一旋转构件或第二旋转构件中的另一个相耦合，这里，转子或定子中任何一个产生磁场，转子或定子中的另一个具有一个与电磁铁电耦合并被暴露于磁场中的绕组。通过使转子旋转产生电能。
根据本发明的又一个方面，通过改变提供绕组的磁场的大小，调整提供给电磁铁的所产生电能的大小。
本发明利用电机轴的旋转能量调整传动器的负载部分的输出速度。提供涡流传动器通常是为了提供一个经过调整的不同于电机输出速度的输出速度。这样可以允许电机匀速旋转。为了改变传动器的输出速度，可以或高(为了增大传动器的输出速度)或低(为了降低传动器的输出速度)激励传动器的线圈。
通过提供一个与传动器相组合的发电机，产生电能。然后，将这一能量提供给传动器的电磁铁线圈。通过改变所产生的电能的大小，或者通过改变提供给线圈的电能的大小，可以改变传动器的输出速度。
根据传动器具有其自身电源的事实，它是一种自给式的。这大大简化了传动器的安装。此外，由于它具有自给的电源，给线圈供电，对于那些边远地区的应用，这种传动器是很有用的。如果采用一个电子调整器，能够提供低压电源。另一方面，用发电机的方式能够产生使电子调整器工作的低压功率。
附图简述

图1是依照一较佳实施例的轴安装的涡流传动器的部分截面侧视图。
图2是表明图1的传动器的外端的视图，部分剖开滑环和刷柄周围的外壳。
图3-8是与图1的传动器一起使用的刷柄的视图。
图3和5是依照一个较佳实施例，分别表明刷柄的第一和第二部分的内部的侧视图。
图4是表明刷柄的第一和第二部分是如何固定到一起的端视图。
图6是刷柄的顶视平面图。
图7是沿图6中VII-VII线截取的截面图。
图8是安装有电刷的刷柄的第一部分的侧视图，为清楚起见去除了第二部分。
图9是依照另一较佳实施例的传动器的部分截面侧视图，表明一种无刷设计。
图10是表明图9的传动器的外端的视图。
图11是依照又一较佳实施例的传动器的部分截面侧视图，表明把电流提供给旋转线圈的旋转变压器。
图12是表明图11的传动器的外端的视图。
图13是依照再一较佳实施例的传动器的部分截面侧视图，表明把电流提供给旋转线圈的交流发电机。
图14是依照再一较佳实施例的传动器的部分截面侧视图，表明把电流提供给旋转线圈的充液旋转滑环。
图15是图14的传动器的实施例中所使用充液滑环的部分截面侧视图。
图16是图11的传动器的截面侧视图，说明传动器的输入/输出机构的另一实施例。
图17是图11的传动器的截面侧视图，说明传动器的输入/输出机构的又一实施例。
图18是图11的传动器的截面侧视图，说明传动器的输入/输出机构的再一实施例。
图19是图11的传动器的截面侧视图，说明传动器的输入/输出机构的再一实施例。
图20是依照另一较佳实施例的传动器的部分截面侧视图，表明安装在旋转部件上的速度传感器。
图21是图20的速度传感器配置的电路示意图。
图22是图20的速度传感器的另一实施例的电路示意图。
图23是与图11和13的传动器一起使用的桥式整流器的电路示意图。
图24是依照本发明又一较佳实施例的传动器的部分截面侧视图，表明把电流提供给旋转线圈的轴承功率耦合装置。
图25是图24的一部分轴承功率耦合装置的闭合截面图。
图26是表明图24的传动器的外端的视图。
图27是传动器的部分截面闭合视图，表明轴承功率耦合装置的另一实施例。
图28是传动器的部分截面闭合视图，表明轴承功率耦合装置的又一实施例。
图29是依照本发明一较佳实施例的部分截面视图，表明一种提供其自身工作功率激励涡流线圈的自给涡流传动器。
图30是图29的传动器的一部分转子的等视图。
图31是图29的涡流传动器的电路示意图。
图31A是依照另一实施例的线圈调整器的电路示意图。
图32是依照另一实施例的自给式涡流传动器的部分截面示意图。
图33是依照又一实施例的一部分自给式传动器的截面示意图。
较佳实施例的描述在图1中，示出依照一个较佳实施例的传动器11的部分截面侧视图。传动器有一个轴安装的部分和一个负载部分。轴安装的部分包括毂13、极靴15、和线圈17。轴安装的部分装在电机的轴上，直接由电机轴使其旋转。负载部分是由轴安装部分产生的电磁场使其旋转的。负载部分与负载(如风扇)耦合，包括电枢19和皮带轮21。此外，传动器包括滑环23、刷柄托架25和刷柄27。
现在介绍轴安装的部分。毂13通常为轴套的形式。毂13有一个位于其中的圆柱形空腔29，用于接受电机33的轴31。通过一个传统的和市场上提供的压缩型收缩盘(未示出)使毂13与轴31耦合。另一方面，可以在空腔29上上销或车螺纹以接受电机轴上的各个销或螺纹。毂13具有一个外端部分和一个内端部分(内端指紧靠电机一端，外端指远离电机33一端)。
极靴15安装在毂的外端部分上。有两个极靴，一个为内极靴，一个为外极靴。每个极靴15是由一个环形部分35构成的，极37从环形部分的外径延伸，凸缘39从环形部分的内径延伸。各个极靴上的极37有间隔分开。当如图所示组装极靴时，使内部极靴和外部极靴的极相互交叉，在极靴组件的圆周上形成交变的极性。组装的极靴15环绕线圈17。因此，线圈17被环形部分35、凸缘39、和极靴的极37所环绕。极靴和线圈围绕毂的圆周延伸。用螺栓41把极靴15和环绕线圈固定到毂13上。毂13具有一个沿径向向外延伸以安装螺栓和定位极靴15的圆形肩43。极靴靠着肩43。极靴是由有磁性低碳钢制成的，因而给磁场提供一条路径。
现在介绍负载部分。通过轴承45把皮带轮21安装在毂13上。在一个较佳实施例中，轴承45是一种双行滚珠轴承。另一方面，轴承可以是两个轴承。轴承45位于毂上的肩43与止动环47之间。轴承45环绕毂的圆周延伸。皮带轮21位于轴承的外层圆周上。用一端上的肩49和另一端上的螺栓51把皮带轮21定位在轴承上。皮带轮接收皮带22，它与风扇这类负载旋转耦合。
通过径向延伸的壁53使电枢19与皮带轮耦合。电枢19是一空心圆柱体，是由电导率和磁导率高的材料制成的。壁具有开孔55，通过其与电枢19和壁53形成的腔体56相通。腔体56容纳极靴15。开孔55允许空气通过极靴循环。皮带轮21、电枢19和壁53形成一个整体组件。另一方面，一个内轴套可以被压入到电枢的内直径中。内轴套可以用适合于产生涡流(高电导率和高磁导率)的材料制成同时可以把皮带轮周围的电枢设计成散热的。
通过风扇57把滑环23固定到极靴15上。风扇57的位于把极靴15插在风扇57与皮带轮21之间的位置上。螺栓59把风扇57固定到外层极靴15。风扇有开孔61，当极靴旋转时，风扇导致空气通过开孔55、61循环，使极靴冷却。
用螺栓65使滑环轴63与风扇57耦合。滑环轴63在远离皮带轮21的轴向方向上延伸。滑环轴有第一和第二外表面67、69。第一外表面67位于滑环轴的外端。滑环23用销71和端板73被安装在第一表面上。端板73被螺栓固定到滑环轴的外端上。滑环23围绕滑环轴的圆周延伸。引线75把滑环23连接到线圈17。引线75通过在滑环轴63和风扇57中钻出或其它方式形成的通道76延伸。
刷柄托架25有一个轴套部分77，通过轴承79将其安装在滑环轴63的第二表面69周围。轴承79被固定在与风扇57的肩和止动环相对的地方。托架25有一个通过电枢19延伸的径向延伸部分81。
刷柄27与刷柄托架25的径向延伸部分81耦合。参考图3-8，有两个刷柄27，每个电刷85一个。每个刷柄27有一个第一部分82(图3所示)和一个第二部分(图5所示)。第一部分82提供有其内表面上的销84，而第二部分83提供有接收销84的孔86。用插入到孔86的销84(见图4)将两部分82、83固定到一起。在组装两个部分时，槽形成一个接收碳电刷85的通常为矩形的腔体87(见图6和8)。腔体87的每个侧壁有一个浅槽88，允许电刷在腔体内移动。
通过柔性引线92将每个电刷85连接至触点94。将一弹簧89置于电刷85与触点94之间。触点94的边缘压在被组装的刷柄27的上表面94A上。因此，可以防止电刷85从刷柄的底部94B拉出。夹片91盖在触点94上，夹片是L形的，它给引线91A提供连接点。用导管93把与夹片连接的引线91A送到外部电源。用螺丝92A把夹片91固定到刷柄上。把夹片置于刷柄顶部的凹槽91B内。该凹槽91B使夹片91定位，与引线91A的连接点完全在刷柄的保护限制内。触点94与夹片91产生电接触。
如图6所示，两个刷柄的取向是相对的，所以夹片在安装时面向相反的方向。这简化了引线与夹片的连接。通过孔95用螺栓把刷柄安装到刷柄托架上。参考图2，刷柄27紧靠着滑环23，所以从腔体伸出的电刷85能够与滑环接触。
刷柄托架25的端壁97沿轴向延伸。端壁接收外罩99或盖，为了更清楚地表示滑环和刷柄，在图1和2中已经截去一部分外罩或盖。外罩99和托架25完全包围滑环23和刷柄27，从而保护滑环和刷柄不受环境和湿度的影响，延长电刷的寿命。用螺丝把外罩耦合到托架25上。可以卸下外罩，接触滑环和刷柄。
刷柄托架25有一个延伸部分101(见图1)，用其对旋转电枢附近的速度传感器103定位。以有规则的间隔对电枢19的外表面进行刻划(见图2)。在较佳实施例中，刻划采用槽105的形式，它形成峰107。速度传感器103为磁性脉冲检测器。因此，当钢材的电枢旋转时，对每个峰107计数。采用传统的控制电路(未示出)监测传感器产生的信号控制供给电刷的电流量，以控制电枢旋转的速度。
不需要给传动器提供一速度传感器。许多应用已经具有控制系统。例如，在HVAC中，可以用输入温度和压力控制电枢旋转的速度。
参考图1，现在将介绍传动器的组装。安装轴承45并使之固定在毂13上。然后，安装电枢和皮带轮组件19、21并使之固定在轴承45上。将极靴15和线圈17组装在一起，组成一个环形电磁铁。按照与肩43的邻接关系，将极靴15和线圈17安装在带极靴的毂13上。然后用螺栓41将极靴固定在位置上。用螺栓65把风扇57和滑环轴63固定在一起。用螺栓59将风扇组件固定到极靴上。风扇的中心111是圆盘形的，装入毂的腔体29，相对极靴确定风扇中心。然后，用轴承79把轴承托架25安装到滑环轴上。然后，将刷柄27和速度传感器103与托架25相耦合。
然后，把传动器11安装到电机轴31上。把电机轴31插入到毂的腔体29中，用一个压缩圆盘使毂牢固地固定到轴上。把盖子99安装在托架25上。
将导管93连接到固定平台，如电机33上，导管内含有连接到电刷的引线。利用托架33A使导管93与电机33相耦合。从速度传感器103引出的引线通常被缠绕在导管93的外侧。
在该较佳实施例中，导管93位于皮带轮21与负载之间。因此，当把皮带安装在皮带轮上时，导管93通过皮带形成的环路延伸；即皮带22环绕皮带轮21和导管93延伸。导管93通过皮带22的这种配置以及滑环和托架在远离皮带轮的传动器外端的这种配置允许将皮带安装到皮带轮和负载上以及从皮带轮和负载中卸下来，而不用断开导管的连接以及卸下托架25和刷柄27。因此，能够快速地装卸皮带而不干扰传动器，因而缩短了维护和取下的时间。
皮带轮21完全是由轴承45支撑的，因此给皮带轮和轴承45提供了长的工作寿命。此外，皮带轮和电磁铁块紧靠电机33。这种配置降低了电机轴上的悬吊负载。
现在将介绍传动器的工作情况。启动电机33，轴31旋转。当轴旋转时，它使极靴15和线圈17旋转。皮带轮21并不旋转，因为负载使它们保持静止。
为了使皮带轮旋转，通过电刷和滑环将所选的电流量提供给线圈。这一电流激励线圈，在相邻的极之间引发电磁场。电枢变为被电磁耦合到极靴上，这里，电枢和皮带轮旋转。如果电磁场较弱，那么在电枢与极靴之间将存在一定的滑动。因此，对于极靴的每一转，电枢的旋转将少于一转。通过控制线圈的激励电流的强度，能够控制电枢的滑移量和速度。
在维护和检查时，可以部分拆除传动器11，不用解除传动器与负载的耦合。因此，在部分拆除期间可以将皮带保留在皮带轮21上。为了部分拆除传动器11，卸下螺栓59，从而能够从极靴上卸下风扇57、滑环轴63和托架25。然后，卸下螺栓41，从而能够从电枢19的内腔体中卸下极靴15和线圈17。重新安装电磁铁(极靴和线圈)和滑环配置，使它们能够运行。在传动器的部分拆除期间，毂13和电枢-皮带轮组件19、21保持与电机轴和负载的耦合。因此，这种传动器的设计简化了维护和检查的过程。
电刷85的替换也是简单的。一个方法涉及到卸下夹片91(见图8)。然后卸下触点94和电刷85并进行替换，再重新安装夹片91。因此，刷柄27保持与托架25的耦合。改换电刷的另一种方法涉及到将刷柄27拆卸成第一和第二部分82、83。这一过程允许清洁刷柄的碳尘。在清洁后，重新将刷柄组装起来并安装新的电刷。
滑环23的替换也被简化，只需要卸下端板73，使滑环从轴63上滑下，重新安装一对新的滑环。在使传动器原封不动地留在电机轴31上的同时能够进行电刷和滑环的替换。
本发明的传动器与现有的传动器相比具有几个优点。一个优点在于滑环的设计。滑环位于传动器的外端并具有相对较小的直径。在较佳实施例中，滑环轴给安装滑环提供支撑。滑环的直径小，滑环每转一周电刷必须走过的的圆周长度相对较小，这大大延长了电刷寿命。由于每一转中电刷与滑环的接触长度较短，因此延长了电刷的寿命。
此外，通常在一个单独的滑环轴上提供多个滑环，滑环尺寸通常与电机轴、皮带轮和传动器的尺寸无关。由于能够通过放大这种传动器的设计尺寸提供一个更高马力的传动器，或者通过缩小设计尺寸提供一个更小马力的传动器，因此，滑环以及刷柄的尺寸能够保持不变。这种与传动器尺寸无关的滑环尺寸均匀性降低了制造成本同时在形成一个多种传动器的生产线中具有灵活性，针对每个规定的马力可以设计一种传动器。由于制造商与用户仅需供应或采购一种尺寸分滑环和刷柄，存货的成本也降低。
传动器还提供一个容纳并保护滑环和电刷的外罩或盖子。对于在户外使用传动器来说，这是重要的，因为可以延长电刷寿命。盖子可以防止湿气侵入电刷和滑环。
传动器的这种设计能够方便地部分拆卸同时维持传动器与负载和电机轴的连接。能够卸下刷柄、滑环、风扇和电磁铁，而保留毂与电机轴、皮带轮与负载的连接。这缩短了维护的时间，因为在拆除期间，不必完全卸下传动器。
传动器的工作稳定性更好，因为皮带轮完全安装在轴承上并紧靠毂与电机端头耦合的毂的这个端头。现有的传动器将刷柄托架安装在毂的皮带轮的同一端。这使得皮带轮或是被安装更远离电机的地方(这不利于装载负载并会产生振动)，或是部分安装在轴承上(这会产生不平衡和皮带轮的振动)。本发明的传动器不存在现有技术存在的问题，因为皮带轮完全是由轴承支撑的。此外，皮带轮以及传动器机体紧靠电机，与现有技术不同。这极大地降低了电机轴上的悬吊负载，延长了电机寿命。
本发明传动器的另一个优点是，任何时候皮带轮都暴露在外。在现有技术中，刷柄托架在皮带轮上伸展。采用本发明的传动器，滑环和刷柄托架位于传动器中背离皮带轮的相对一端。因此，不用卸下刷柄托架，便能安装皮带以及从皮带轮上卸下皮带。此外，利用导管可防止刷柄托架旋转。将导管固定到电机并沿皮带延伸。这种配置允许不用拆卸传动器的任何部件便能装卸皮带。
本发明传动器的另一个优点在于电磁铁与毂以及风扇与电磁铁的耦合。电机轴使毂、电磁铁和风扇在电机速度下连续地旋转。电磁铁和风扇的这种连续运动对电磁铁产生连续冷却。现有技术的传动器将电磁铁置于被传动的构件上，该构件可以是静止的或在低速下运行。由于旋转速度降低，现有技术传动器上的电磁铁不能象本发明那样得到有效的冷却。电磁铁的有效冷却可延长电磁铁的寿命。
图9和10示出依照本发明另一实施例的传动器111。图中，类似数字表示类似的部分和部件。由于未采用电刷，将图9和10的实施例称为无刷传动器。而线圈17是以相对极靴113、115和电枢119非旋转的方式维持。由于线圈17是固定的，不需要滑环和电枢来给线圈提供电流。直接把线圈接至电源(或者接至调整供给线圈功率大小的控制电路)。
传动器111的毂117有一个延伸到极靴113、115以外的外端部分。
极靴具有两个部分，即内极靴113和外极靴115。参考图9，内极靴113的形状象一个反向的“C”。其各个极119与外极靴115上的极交指。内极靴113有一个与毂117接触的安装部分121。该安装部分被螺栓41固定到毂上。外极靴115是一个具有一个环形部分122和多个从该环形部分延伸的极119的单个片。
外极靴115与内极靴113通过一个非磁性和磁导率低的扣环123相耦合。因此，扣环123不会有损于极与电枢之间的磁场耦合。例如，扣环123可以是铜或不锈钢的。此外，扣环123位于极119的内径上，因而不会干扰极与电枢之间的磁场。在每个极119的内圆周上刻槽，从而在每个极的末端形成一个点。这种刻槽形成一个如图1所示的倒立“V”腔体。在本较佳实施例中，扣环123位于这个腔体中。扣环123通过焊接固定到极靴113、115上，从而制成单个极靴组件。风扇57用螺栓连接到外极靴115的环形部分上。
合在一起，极靴组件形成一个腔体125。线圈17位于极靴组件腔体125中。在环形腔体125中环形线圈17由一个线圈支座127支撑。线圈支座127有一个支撑线圈的凸缘129。可以用一种合适的粘合剂将线圈固定到线圈支座上。线圈支座127由轴承131支撑在毂117上。因此，线圈支座127从极靴外侧的位置延伸到极靴腔体125内侧的位置。利用止动环133和档134把线圈支座127保持在轴承131上。线圈17与线圈支座127被极靴113、115分开一间隙135。线圈17保持静止而极靴113、115相对于线圈旋转。线圈支座127是采用与极靴113、115相同的材料制成的，因此给线圈的磁场提供一条路径。
轴承131位于毂117的外端上。支撑线圈支座127的轴承131与内极靴113被隔离环137隔开。止动环139使轴承131保持在毂117上。
托架141被螺栓连接在线圈支座127上。托架141的形状象一个倒立的“L”(参考图9的取向)。将速度传感器103安装在托架141的延伸部分101上。电枢19的外径有槽105和峰107，形成齿(见图10)，在电枢旋转期间速度传感器可检测到这些齿。齿围绕电枢的整个圆周延伸。(在图10中仅示出几个齿)。导管93耦合到托架上。导管93中含有用电流激励线圈的导线143。将导管93固定到固定平台，如电机上。这种固定可防止线圈17和速度传感器旋转。
在工作时，毂117使极靴113、115在与电机轴31相同的速度下旋转。线圈17不旋转，因为它被锚定或固定的托架维持静止。由于线圈不旋转，便不需要用电刷给线圈提供电流。
当没有电流加在线圈上时，极靴与电枢之间不存在磁耦合。因此，在负载下，皮带轮21和电枢19不旋转。把电流施加到线圈上给极靴与电枢之间提供磁耦合，从而引起电枢和皮带轮旋转。尽管极靴或电枢旋转，但线圈保持静止。
由于图9和10的传动器111未采用电刷，它比需要电刷的传动器所需的维护要少。
图9和10所示的无刷传动器111很容易在现场进行组件和拆卸。这是一个有用特征，尤其是在必须对传动器进行清洁和清除灰尘或垃圾时。为了拆卸传动器，将止动环139从毂117上卸下。然后，从毂和极靴上卸下轴承131、线圈支座127和线圈17。通过松开螺栓41可以卸下极靴组件。通过卸下止动环47可以卸下电枢。为了重新组装传动器，将电枢19及其轴承重新安装到毂中。将极靴113、115用螺栓连接在毂上。然后，把线圈支座127耦合到轴承131上。将轴承131装在毂117上线圈17位于腔体125内。
尽管线圈支座127是作为单片进行描述的，但是可以由多个片制成。由于极靴腔体125的线圈支座部分对线圈周围的磁场路径不产生作用，不需要这部分线圈支座是磁性的。例如，线圈支座可以由磁性内极靴和非磁性外极靴制成。磁性内极靴可以位于外极靴115与内极靴113的安装部分121之间，可以与线圈相邻。这个内极靴可维持一条围绕线圈17的磁路。非磁性的外极靴则使磁性内极靴和线圈与轴承131耦合。用螺栓可将内、外极靴连接在一起。
图11和12示出依照本发明又一实施例的传动器211。传动器211加入一个交流电感旋转功率耦合线圈代替电刷，以给旋转线圈17提供电流。图中的类似数字表示类似的部分和部件。
图11和12的实施例是无刷传动器，其中，极靴15和传动器线圈17相对于电枢19旋转。(在图11-13的实施例中，线圈17将被称作传动器线圈，以与功率耦合线圈相区别)。图11的传动器211把图1的传动器11的相对连续的极靴15与无刷设计组合在一起。采用相对连续的极靴使极靴中的间隙减至最小，极靴中的间隙会降低传动器的总效率。
为了将旋转线圈17连接到电源或者连接到调整供给线圈17功率大小的控制电路，采用一对感应耦合的线圈217和219。安装的一个线圈217相对旋转线圈17和极靴15静止。用引线把电功率源或控制电路直接接至静止线圈217。在静止线圈217附近旋转安装第二个线圈219，使之随线圈17和极靴15和谐地旋转。经过桥式整流器将旋转线圈219接至线圈17。由电源施加给静止线圈217的电流在旋转线圈219中感应生成提供给线圈17的电流。
现在将介绍交流感应旋转功率耦合传动器211的结构。传动器211中包括皮带轮21、轴承45和电枢19的负载部分的结构与上述的传动器11的负载部分相同。
用螺栓221将旋转线圈219耦合到内部部分225，它又耦合到风扇57。内部部分的第一部分225A从极靴15向外延伸，其内径略大于毂13的外径。第一部分225A是一个空心管。内部部分的第二部分225B与极靴15相邻，从第一部分225A径向向外延伸到风扇57。将旋转线圈219耦合到内部部分的第一部分225A，从而与第二部分225B邻接。用粘合焊剂能够把环形的线圈219耦合到第一部分225A。内部部分还有一个第三部分225C，其截面形状为“L”形。第三部分以平行于第一部分225A的方向从第二部分225B的外圆周端头延伸。因此，第三部分225C也形成一个空心管。用螺栓221把内部部分225连接到风扇上，它通过第三部分225C延伸。
将一个桥式整流器229(用粘合剂)耦合到与旋转线圈219相邻的内部部分的第二部分225B。桥式整流器229被电耦合在旋转线圈219与线圈17之间。桥式整流器229将从交流电源在旋转线圈219中感应的交流电流变成直流电流提供给线圈17。用引线231将桥式整流器电耦合到旋转线圈219。引线233通过风扇57延伸，使桥式整流器229与线圈17电连接。
安装一个静止线圈217并由一个相对于线圈17和旋转线圈219保持静止的线圈支座235支撑。用位于第一部分225A外径周围的轴承237把线圈支座235支撑在内部部分的第一部分225A上。用线圈支座235的肩239、第一部分225A的肩、和止动环241和243把轴承237维持在第一部分225A的应有位置上。肩239与第一部分225A被隔开一间隙240。
线圈支座235从轴承237径向向外延伸。线圈支座235在线圈支座235的外径边缘上形成一个凸缘245。凸缘245伸向与第三部分225C内径相邻的极靴15。凸缘245与第三部分225C隔开一间隙247。用合适的粘合剂把静止线圈217固定到线圈支座235面向旋转线圈219的凸缘245的内径上。
线圈支座235、凸缘245以及内部部分225的第一和第二部分225A和225B形成一个腔体249，线圈217和219穿过该腔体而相对置。线圈支座235和内部部分是由磁敏材料制成的，以维持绕线圈217和219的磁路。线圈支座235和内部部分225可以由铁、磁敏的低碳钢、非晶的硅钢或粉末化的铁氧体芯材料制成的。
将一个接线盒251固定在线圈支座235外径的平坦部分。参考图12，导管253将接线盒251耦合到固定平台(如电机33或接地)，以防止线圈支座235旋转。防止旋转的耦合与图1所示的相类似。引线从接线盒251伸出通过线圈支座235延伸到静止线圈217，使静止线圈217与电源电连接。用螺丝(未示出)把接线盒251紧固在线圈支座235上。
托架255与导管251相耦合。托架255的形状象一个倒立的“L”(参考图11所示的取向)。托架255在电枢19上延伸。把速度传感器103安装在托架255的延伸部分101中能够探测到电枢19的槽105和峰107所形成齿移动的位置上(见图12)。
在工作时，毂13使极靴15在与电机轴31相同的速度下旋转。线圈17随极靴15旋转。
为了把电流提供给线圈17，将交流电流施加在静止线圈217上。可以改变交流电流，例如，电压在0至129伏之间，可以采用不同的波形，如正弦波、方波和三角波。此外，交流电流不一定是60赫兹，而是可以为其它频率。
当未将电流施加于静止线圈217上时，在旋转线圈219中不存在感应电流，因此，没有电流提供给线圈17。在极靴15与电枢19之间也不存在磁耦合。在负载下，如果在电枢19与极靴15之间没有磁耦合，皮带轮21和电枢19不旋转。
当把交流电流施加到静止线圈217上时，通过线圈支座235和内部片225，在旋转线圈219中感应出电流。经由线圈支座235、肩239、间隙240、第一部分225A、第二部分225B、第三部分225C、间隙247和凸缘245(在图11中按逆时针方向前进)，在线圈217与219之间形成一条磁路。桥式整流器229把旋转线圈219提供的交流电流转变为直流电流，提供给线圈17。线圈17中的电流使极靴15与电枢19产生磁耦合，因此使电枢19和皮带轮21旋转。增大给静止线圈217的电压(功率)，可增大极靴15与电枢19之间的磁耦合，因而增大电枢19的旋转速率。
由于图11和12所示的传动器211不使用电刷，所需的维护比采用电刷的传动器少。此外，由于线圈17与极靴15之间不需要有间隙，所以，传动器211比线圈与极靴之间需要间隙的传动器更有效。
图13示出依照本发明再一实施例的传动器311。传动器311也是一个无刷传动器。利用一个交流发电机旋转功率耦合器向线圈17提供电流。此外，图中相同的数字表示类似的部件和元件。
图13所示的实施例是一种无刷传动器311，其中，线圈17相对于电枢19以及极靴15旋转。传动器311由直流电源供电，并把直流电流提供给线圈17，以使极靴15与电枢19磁耦合。
交流发电机旋转功率耦合器包括静止线圈317、静止极靴318、旋转线圈319和桥式整流器329。交流发电机旋转功率耦合器根据直流电源提供的功率把电流提供给线圈17。电源与位于静止极靴318中的静止线圈317电耦合。放置的旋转线圈319绕静止极靴318和静止线圈317旋转。通过静止线圈317施加电源的电流，在静止极靴318周围产生磁场。通过静止极靴318周围的磁场，旋转线圈319的旋转在旋转线圈319中感应交变电流。旋转线圈319与桥式整流器329电耦合，它将交流电流转变为直流电流。然后把桥式整流器的直流电流提供给线圈17。电激励的线圈17使旋转极靴15与电枢19之间产生磁耦合，促使电枢19旋转并驱动负载。
现在将介绍图13所示的交流发电机旋转功率耦合传动器311的结构。传动器311包括皮带轮21、轴承45和电枢19的负载部分的结构与参考图1的上述传动器11的负载部分是相同的。传动器311的毂13、极靴15和线圈17的结构也与上述两个实施例的传动器11的毂13、极靴15和线圈17的结构和传动器211的毂13、极靴15和线圈17的结构相同。
环形旋转线圈319与用螺栓321连接到风扇57和极靴15上的内部部分325相耦合。内部部分325具有第一部分325A、第二部分325B和第三部分325C。内部部分的第一部分325A从极靴15向外延伸，其内径略大于毂13的外径。第一部分325A形成一个空心管。内部部分的第二部分325B从与极靴15相邻的第一部分325A径向向外延伸到风扇57。第三部分325C以平行于第一部分325A的方向从第二部分325B的外径边缘延伸。因此，第三部分325C也形成一个空心管。用粘合方法将旋转线圈319粘接到第三部分325C的内径并绕第三部分325C的整个内径延伸。螺栓321通过内部部分325的肩328延伸，把内部部分325连接到极靴15。
旋转线圈319可以是单相线圈或三相线圈。
桥式整流器329被粘合在第二部分325B的外面。参考图13，桥式整流器329被电耦合在旋转线圈319与线圈17之间。引线331使桥式整流器329与旋转线圈319电连接，引线333通过风扇57和极靴15延伸，使桥式整流器329与线圈17电连接。图11的桥式整流器229及其与线圈的连接关系与图13所示的桥式整流器329相同。
安装静止极靴318并由相对于线圈17、极靴15以及旋转线圈319保持静止的线圈支座335支撑。线圈支座335由位于第一部分325A外径上轴承337支撑在第一部分325A上。由线圈支座335的肩339和一侧上的止动环341以及第一部分325A的肩343和另一侧上的静止极靴318将轴承337维持在应有的位置上。
线圈支座335从轴承337径向向外延伸。在线圈支座335的外径边缘上是凸缘345。凸缘345向极靴15延伸并给安装接线盒351提供表面。风扇57的内部部分325形成一个腔体349，旋转线圈319、静止极靴318和静止线圈317位于其中。
静止极靴318位于腔体349中并被安装到线圈支座335的肩350。有两个静止极靴318一个内极靴和一个外极靴。每个静止极靴318是由一个带极363和凸缘365的环形部分361构成的，极363从环形部分361的外径延伸，凸缘365从环形部分361的内径延伸。各个静止极靴318上的极363用间隙隔开。当如图所示组装静止极靴318时，内、外静止极靴318的极被交指，从而在静止极靴318组件的圆周上形成交变的磁极性。
组件后的静止极靴318围住静止环形线圈317。静止线圈317位于其间并被静止极靴318的环形部分361、极363和凸缘365包围。用螺栓367把内外静止极靴318与静止线圈317连接在一起。用螺栓369把包围静止线圈317的组装静止极靴318安装在线圈支座335的肩350上。安装好的静止极靴318和静止线圈317绕第一部分325A的圆周伸展并被隔开一间隙371。间隙375将内静止极靴318与桥式整流器329隔开。提供这些间隙371、375是使极靴318维持静止，不受旋转的第一部分325A和桥式整流器329干涉。
用间隙373把静止极靴318的极363与旋转线圈319分开。
通过引线353将电源的电流提供给静止线圈317。引线353通过静止极靴318和线圈支座335从静止线圈317延伸到接线盒351。利用导管把接线盒351和线圈支座335耦合到静止平台，如电机。因此，极靴318和线圈317是静止的，而线圈319、极靴15和线圈17在电机速度下旋转。用螺丝(未示出)把接线盒351固定到线圈支座335上。
将托架355耦合到导管351上。托架355的取向是在电枢19上延伸。将速度传感器103安装在托架355的延伸部分101，检测电枢19的运动。
工作时，将直流电流提供给静止线圈317，以激励线圈17。在将直流电流供给静止线圈317时，在极363之间产生磁场。这个磁场穿过间隙373延伸到旋转线圈319，这里，在旋转线圈中感应交流电流。桥式整流器329把感应电流转变为直流，然后利用直流电流激励线圈17。
为了改变供给线圈17的电流大小，因而改变电枢19到极靴15的耦合，要改变供给静止线圈317的电压和/或电流。当供给静止线圈317的电流很小或为零时，不足以激励线圈17，在电枢19与极靴15之间不出现耦合。因此，电枢19不旋转。当供给静止线圈317的电流大时，旋转线圈319中的感应电流和供给线圈17的电流也大，从而使电枢旋转。
图13所示的交流发电机旋转耦合传动器311是无刷的，因此，所需的维护比采用电刷的传动器要少。由于在传动器的线圈与极靴之间不需要有间隙，传动器311比线圈与极靴之间需要有间隙的传动器也更有效。
图14示出依照本发明再一个实施例的传动器411。传动器411采用一种液体导体旋转耦合器给线圈17提供电流。此外，图中的相似的数字表示相似的部件和元件。图14的实施例是一种无刷传动器，其中，线圈17相对于电枢19以及极靴415旋转。传动器411采用直流电源进行工作，把直流电流提供给线圈17。线圈17被极靴415所包围，所以，没有用间隙把线圈17与极靴415隔开，当线圈17被通电时，在线圈17与极靴415之间提供有效的磁耦合。
汞耦合器417使线圈17与电源电耦合，从而通过汞耦合器417把电流从电源提供给线圈17。汞耦合器417有一个内封壳419和一个外封壳421。内外封壳419和421相互相对旋转。电触点使内外封壳419和421相耦合，所以在内外封壳419和421之间可以传送电功率。电源与内封壳419电耦合，线圈17与外封壳421电耦合。内封壳419相对线圈17保持静止，而外封壳421随线圈17旋转。电流通过内封壳419从电源传送到外封壳421以及从外封壳421传送到线圈17。线圈17中的电流导致极靴15与电枢19磁耦合，使电枢19旋转并驱动负载。
现在将描述图14所示的汞旋转电连接器传动器411的结构。传动器411包括皮带轮21、轴承45和电枢19的负载部分的结构与上面参考1所述的传动器11的负载部分是相同的。传动器411的毂13、极靴15和线圈17的结构与上述的图1所示的传动器11的毂13、极靴15和线圈17的结构以及图11所示的传动器211的毂13、极靴15和线圈17的结构的两种情况是相同的。用螺栓423把风扇57耦合到外极靴15上并随极靴15和线圈17旋转。
汞耦合器417与毂13的外端相耦合。汞耦合器417的外封壳421位于与电机33的轴31相对置的毂13的圆柱腔体29中。用合适的粘合剂把外封壳421固定毂13上。当毂13被电机轴31带动旋转时，外封壳421被毂13以及线圈17带动旋转。汞耦合器417的内封壳419背离毂13的方向延伸到外封壳421以外。因此使汞耦合器定位在其旋转轴与传动器411旋转轴同轴处。
触点425从汞耦合器417的外封壳421伸展，使线圈17可以与外封壳421电耦合。引线427与触点425耦合并通过毂13、风扇57和极靴15延伸到线圈17。触点429从内封壳419延伸，使内封壳419能够与电源电耦合。
现在参考图15，将更详细地描述汞耦合器417。汞耦合器417是通常市场上供应的商品。使外封壳421绕密封轴承431上的内封壳419旋转定位。把轴承431压在内外封壳419与421之间。止动环435在轴承431的外端上。间隙436在内封壳的内端419E处的内外封壳419与421之间延伸，所以封壳419与421之间可以作相对运动。
内外封壳419和421由位于通道439和441中的汞437或其它一些液体导体电耦合，它使内封壳419的内接触环443和445与外封壳421的外接触环447和449导电耦合。用通过内封壳419延伸的引线451将各个触点429与各个内接触环443和445电耦合。内接触环443和445分别被固定到内封壳419并通过内封壳419延伸到通道439和441，与通道439和441中的汞接触具有足够长的距离。外接触环447和449分别位于与通道439和441相邻的外封壳421中，因此外接触环447和449与通道439和441中的汞437接触。用通过外封壳421延伸的引线453将各个触点425与各个外接触环447和449电连接。触点425和429、引线451和453、内接触环443和445、汞437、以及外接触环447和449是这样排列的，通过耦合器417可以形成两个连续的导电路径。
用密封件455、457和459使汞437保留在各个通道439和441中，在密封轴承431、外封壳421、内封壳419以及内封壳419的肩461之间形成通道439。密封件455在内外封壳419与421之间沿轴承431延伸，以防止汞437通过轴承431渗漏。密封件457在肩461与外封壳421之间延伸，以防止汞437在通道439与441之间移动。在外封壳421、内封壳419、肩461、以及内封壳419的另一个肩463之间形成通道441。密封件459在肩463与外封壳421之间延伸，以防止汞从通道441渗漏到间隙436中。
回过来参考图14，安装的托架465在电枢19上延伸。托架465被安装在轴承467上，所以托架465相对线圈17、极靴15和风扇57保持静止。轴承467被装在汞耦合器417的外封壳421上。用止动环469和471使轴承467的内表面维持在汞耦合器417上的位置上。用止动环473和托架465的肩475使轴承467的外表面维持在应有位置上。托架465从轴承467向外径向延伸。在托架465的最外侧径向位置上，托架465的延伸部分101在电枢19上反向延伸。将速度传感器103装在延伸部分101上，检测电枢19的旋转。
工作时，用导管的方式，如图1所示，把内封壳419固定到一个固定平台，如电机33上。通过耦合417的方式把电流供给线圈17。
尽管已经对耦合器417作了描述，其外封壳421与传动器的旋转部分相耦合，但是，外封壳也可以被耦合到静止平台上，那么内封壳419被耦合到传动器的旋转部分(如毂)。
在电枢与电机轴(例如用毂的方式)相耦合、线圈17和极靴与负载相耦合的传动器上，可以采用图11、13和14所示的功率耦合装置。
以上所讨论的所有传动器11、111、211、311和411都可以配置成具有不同的输入和输出结构。图16-19示出以传动器211举例的不同输入和输出配置。然而，在传动器11、111和311中也可以利用所示的传动器211的输入/输出配置。
现在参考图16，图示出了一种穿轴型的传动器211。毂13完全穿过传动器。电机33可以位于毂13的任何一端。毂13接受毂13任何一端上的电机轴31。在毂的由直径比毂体窄的毂部分形成的两端，毂13有两个肩261和263。钳位装置265可以夹住肩261或263，把电机33夹到毂13上。传动器的穿轴配置在传动器相对于电机33和负载(被耦合到皮带轮21上)的取向上提供了灵活性。电机可以位于传动器中与皮带轮21驱动负载相同的一端上，或位于传动器中与皮带轮21相对的另一端上。
现在参考图17，图示出了一种倒转皮带轮型的传动器211。毂13完全穿过传动器。电机(未示出)位于传动器中与皮带轮21驱动负载相对的一端上。毂13接受与毂的负载端13L相对置的电机轴(未示出)。在毂13接受电机轴的一端，毂13有一个肩271。钳位装置265可以夹住肩271，把电机夹到毂13上。当负载位于被限定的区域时，倒转皮带轮的传动器是有用的。电机可以定位在远离被限定区域处，皮带轮21可以与负载相耦合。
现在参考图18，图示出了一种轴入-轴出型(shaft in-shaft out)的传动器211。电机轴(未示出)提供至传动器的输入，输出轴275提供从传动器的输出。利用输出轴275驱动负载。输出轴275具有一个轴部分277和一个法兰盘279。轴部分277与毂13的圆柱腔体29直线对准，毂13的圆柱腔体29邻接毂13E的端头，毂13E与毂隔开一间隙281，所以，毂13旋转不影响轴部分275。法兰盘279整体耦合并从邻近间隙281的轴部分277径向延伸。用螺栓285将法兰盘279固定到轴支座283上。轴支座283搭在轴承45上并被径向的壁53耦合到电枢19上。因此，由于电枢19与极靴15之间的磁耦合，当电枢19旋转时，电枢19使轴275旋转。
把电机(未示出)耦合到与输出轴275相对的传动器上。毂13接受圆柱腔体29中与毂13E靠近轴275一端相对置的电机轴。毂13有一个肩287，可以使钳位装置265定位，把毂13夹到电机上。电机和输出轴275可以相互相对定位，因此，在电机与负载之间可以使轴入-轴出传动器直线耦合。对于驱动泵或齿轮箱这类负载，轴入-轴出传动器是有用的。
现在参考图19，图示出了一种轴入-柔性耦合器出型的传动器211。电机轴(未示出)给传动器提供输入，柔性耦合器291提供传动器的输出。利用柔性耦合器291驱动负载。可以采用美国专利第3283535号中所述的这类市场上供应的通常的柔性耦合器作为这种柔性耦合器291。
柔性耦合器291与毂13的轴直线定位。柔性耦合器291具有一个刚性的内法兰部分292、一个柔性的中心部分293、和一个刚性的负载耦合部分294。内法兰部分292位于毂13E和轴承45一端附近，由间隙295与毂和轴承45隔开。由螺栓297把内法兰部分292耦合到耦合支座296上。耦合支座296位于轴承45上并由径向的壁53耦合到电枢19。将内法兰部分292、柔性中心部分293和负载耦合部分294耦合在一起，从而使与负载耦合部分294耦合的负载通过柔性中心部分293和内法兰部分292连接到电枢。因此，由于电枢19与极靴15之间的磁耦合，当电枢19旋转时，柔性耦合器291随电枢19旋转。
把电机(未示出)耦合到与柔性耦合器291相对的传动器一端。毂13接受与毂13E靠近柔性耦合器291一端相对的圆柱腔体29中的电机轴。毂有一个肩298，可以使钳位装置265定位，把毂夹到电机上。使电机与柔性耦合器291相互相对定位，传动器通常可以被直线耦合在电机与负载之间。柔性耦合器291的柔性中心部分293允许负载相对于电机的直线位置存在失准。对于驱动泵或齿轮箱一类的负载，轴入-柔性耦合器出型传动器是有用的。
在图20中，示出一个速度传感器103装在旋转部件上的传动器511。利用速度传感器103检测输出构件(诸如图20中所示的电枢19和皮带轮组件)的速度。通常，速度传感器103一直被装在静止或非旋转部件上，如图1所示。在这样的安排中，速度传感器是静止的。电线直接把速度传感器连接到控制电路514或监测电路。控制电路通常装在传动器之外和静止平台上。
然而，在图20所示的传动器511中，速度传感器103被装在旋转部件上。因此，速度传感器103既可装在电枢19上也可装在极靴15上。当把速度传感器装在一个旋转构件上时，在另一个旋转构件上形成凹槽。因此，能够感测传动器中两个旋转部分(电枢和极靴)之间的速度差。
例如，如图20所示，可以把速度传感器103装在一个极靴15中的腔体515中。在电枢19的内表面519加工出凹槽517，从而形成上面参考图2所述的峰和槽。凹槽从电枢的端头521起延伸一段短距离。另一方面，速度传感器103A可以装在风扇57上，如图20中虚线所示。在电枢的端面521中加工凹槽525，从而形成上面参考图2所述的峰和槽。无论速度传感器位于何处，速度传感器的传感器头523位于凹槽的附近。间隙将传感器头与凹槽隔开，从而避免直接接触。
在该较佳实施例中，速度传感器103是一种市场上供应的一般的磁性可变磁阻传感器。参考图21，将说明速度传感器的电连接关系。速度传感器103是一种三引线装置，有以下引线电源线531、地线533和信号线535。电源线和地线531、533与涡流线圈17并联连接到电源537。将一个降压电阻器R串接在电源线531中，齐纳二极管D跨接在电源线与地线531、533上。可以采用一个调压器代替电阻器和二极管。信号线535接至光源539，如发光二极管(LED)。LED连接在信号线535与地线533之间。
回过来参考图20，LED位于空心的端轴541上。旋转的端轴541有一个与风扇57、极靴15和毂13耦合的法兰盘542。因此，LED539随速度传感器103及其电源和谐地旋转。如图20所示，电源是旋转变压器的一个旋转线圈219，参考图11已经对其作了讨论。图20的磁敏元件的截面形状是不同。静止构件535的形状象一个倒置的“U”，在静止构件与端轴541之间产生空气间隙540、547。
LED 539较佳地位于传动器的旋转轴上。光传感器543位于静止封壳536上，较佳地位于与光源相同的旋转轴上。在该较佳实施例中，光传感器543是一种光电晶体管。引线从光传感器543延伸到接线盒251，这里与相应的电路产生连接。空气间隙将LED 539与光传感器543隔开。静止封壳536以前面参考其它实施例讨论的方式被固定到固定平台。因此，静止封壳536不旋转。
工作时，根据电枢与极靴之间的速度差，速度传感器103产生电脉冲。参考图21，只有当传感器头523通过邻近的峰107，接着是电枢19中的凹槽105时产生一个脉冲。利用速度传感器产生的脉冲直接驱动LED 539。因此，LED 539在正比速度传感器产生的电脉冲产生光脉冲。另一方面，光源能够产生与每个速度传感器脉冲成比例的更多个或更少个脉冲。
用光电晶体管543接收光脉冲。光电晶体管把光脉冲转变为电脉冲，然后由引线545传送到控制电路514。
速度传感器103产生的脉冲的频率与极靴15与电枢19之间的速度差成正比。如果电枢19一点也不旋转，那么，速度差将处于最大速度(因为极靴在与电机轴相同的速度下旋转)，脉冲频率为最大频率。如果电枢在与极靴相同的速度下旋转，那么，速度差为0，脉冲频率为0。中间的电枢速度将产生中等的脉冲频率。
可以采用图20所示的速度传感器排列与任何的电源。例如，可以采用图11所示的旋转变压器作为电源。具体说，电源包括旋转线圈219和桥式整流器229。速度传感器103连接到桥式整流器229的输出端。另一方面，电源可以包括图13的线圈319和桥式整流器329。还有一种给速度传感器供电的方法是把速度传感器连接到图14的耦合器417。
图21所示的速度传感器是一种三引线速度传感器。这种速度传感器产生数字脉冲。可以采用其它类型的速度传感器。例如，可以采用一种两引线自供电的速度传感器103B，如图22所示。这种速度传感器不连接到电源上。速度传感器产生驱动LED 539的正弦波脉冲。
在图24-26中示出依照另一实施例的传动器611。这个实施例采用轴承功率耦合把电流提供给旋转线圈17。直接通过一个或多个轴承613、615把电流从静止电源供给旋转线圈。因此，传动器是无刷的。由于不存在电刷，减少了对传动器的日常维护(通常需要替换电刷)。
此外，在传动器的一端(它与图24中的电机轴31相对)采用一个短轴630允许功率耦合构件的尺寸变化独立于毂。一种尺寸(或马力)的传动器将需要一个第一直径的毂13，而马力更大的传动器通常将需要更大直径的毂。但是，短轴630不需要改变尺寸，在小的和大的传动器上都可采用相同尺寸的短轴。这允许采用相同的轴承。此外，由于轴承613、615不需要包围毂13，可以采用尺寸相对较小的轴承。这些因素使传动器611的制造更加经济。
现在将更具体地描述轴承功率耦合。参考图24，以类似图1中滑环轴63耦合到风扇的方式将短轴630耦合到风扇57。参考图25，短轴630具有第一和第二圆柱外表面670、690。第一外表面670位于轴630的外端。非导电环619位于第一外表面670上。销子621在非导电环619与轴630之间延伸，以使环619随轴和谐地旋转。用一个与肩625邻接的垫片623将环定位在轴的第一外表面670上。垫片623与环619的一端接触，而端板626与环的另一端接触。由一个螺纹紧固件627将端板626固定到轴的外端。因此，用销子621、垫片623、肩625和端板626将环619联接到轴630上。
将一对导体629置于环619的外表面上。将导体629粘接到环619上，从而随其和谐地旋转。导体629可以是绕非导体环619延伸的环。另一方面，导体629可以是不完全绕非导体环619圆柱延伸的短条。导体629之间相互分隔开来，以避免相互接触。可以把导体629粘接或压到环619上。每个导体具有一个从环619和板626外端露出的触点631。引线633与触点631连接，引线连接到传动器的线圈17，因此，提供一个传动器线圈电路。引线633通过轴630中的通道635(见图26)延伸或通过环619延伸。
在每个导体629上安装一个导电轴承613或615。每个轴承有一个内座圈637、一个外座圈639、以及多个滚珠(例如，滚珠、滚柱或滚针)，所有这些都是导电的。为了增强通过轴承613、615的电导率，在滚珠641周围和内、外座圈637、639之间放置导电润滑脂或润滑剂640。导电润滑脂是常见的，市场上供应的。通过把碳或银这类导电材料增加到润滑剂中，可得到润滑脂的电导率。润滑脂640与内、外座圈637、639以及滚珠641接触。除了进行润滑，降低磨损外，用润滑脂涂覆滚珠641，在内、外座圈637、639之间提供连续电接触。
将内座圈637压在各个导体629上。非导电的隔板643(例如，环形印刷电路板)位于两个外座圈639之间。此外，如果封壳645是导电的，那么，在外座圈与封壳645之间设置一个非导电的隔板643。静止的引线647与每个外座圈电耦合。在本较佳实施例中，将一个带649夹到或压在每个外座圈的外径上，每个引线的端头插入在各个带649与各个外座圈639之间。另一方面，可以把引线647粘接到外座圈639或带649上。引线647延伸到导管93(见图26)，导管被固定在静止平台上。
引线647与电压源连接，电压源较佳地可提供可变电压。
封壳645位于轴承613、615周围。密封化合物651位于封壳645与外座圈639之间的腔体中。密封化合物651既密封引线647与轴承的电连接又给轴承上的封壳提供结构支撑。由于制造容限比较宽，利用密封化合物能够更简单地把封壳组装到轴承上。封壳上有接受轴630的开孔653。
参考图24，另一个轴承655位于轴630的第二个外表面690上。将延长构件25连接到轴承655的外座圈上，从轴承延伸到到超出电枢一段径向距离。用延长构件25将速度传感器103定位于电枢19附近。
用延长构件25可以防止封壳645和外座圈639随轴630旋转。用导管93可以防止延长构件自身旋转(见图26)。如图26所示，延长构件有两个轴向延伸的杆657。这两个杆形成一个凹槽659，接受一部分封壳645。因此，用两个杆可以防止封壳旋转。
工作时，电机轴31使毂13、线圈17、风扇57、轴630以及轴承613、615的内座圈637旋转。为了使电枢19和皮带轮21旋转，可激励线圈。将电流从静止引线647施加到传动器线圈17、轴承的外座圈639、与外座圈电连接的滚珠641、与滚珠电连接的内座圈637、引线633以及传动器线圈17。当然，制造一个完整电路，使电流通过一个轴承进入传动器线圈，通过另一种轴承流出(直流)。也可以采用交流电流(ac)。然而，在轴承613、615与传动器线圈之间连接一个整流器，以便对交流电流进行整流。为了改变皮带轮的速度，可以改变通过轴承613、615的电流。由位于传动器之外的控制器进行电流的变化。
即使轴承包含诸如润滑油的非导电润滑剂，它们也能传导电流。然而，较佳地应为导电润滑剂，以延长轴承的寿命。
图27示出轴承功率耦合的另一个实施例。在这个实施例中，速度传感器103的延长构件661通过轴承613、615被安装在轴630上。延长构件661是一个一端联接在封壳645上的导管。静止引线647横穿导管641。导管661(其中可以有一个或多个弯曲)的另一端与静止物体联接。速度传感器103通过臂663与导管联接。用螺丝665把臂663夹在导管661上。可以松开螺丝665，允许臂在导管上移动。这允许进行速度传感器103相对于轴630的径向调节。
图28示出轴承功率耦合的又一实施例。在这个实施例中，提供一个输出轴6是，代替皮带轮。图28所示的传感器611A是一种轴入-轴出的传动器。
输出轴671随传动器线圈17和谐地旋转，它支撑两个给传动器线圈提供电流的轴承613、615。与轴承的内座圈连接的引线633不需要穿过轴671或环619。引线633横穿与轴联为一体的径向法兰盘中的一个通道。
将电枢19用螺栓连接到毂13上，而将风扇用螺栓连接到电枢上。用轴承677把极靴15安装到毂13上。通过法兰盘675把输出轴671用螺栓连接到极靴15上。法兰盘675上有一些分隔开的孔679，它们以轴的旋转轴的恒定半径排列成圆形图案。孔679形成与图1中齿105相类似的齿，从而形成速度敏感用的数字图案。因此，齿位于传动器的一端，而不是在传动器的外径上。将速度传感器103联接到封壳上，位于齿的附近。
图29和32示出具有激励电磁铁中线圈17的自给电源的涡流传动器711、761。传动器采用电机33的旋转功率激励线圈17。电机可以是一种电动机，也可以是一种非电动机，如内燃机。更具体地说，利用传动器中的一个部件，发电机713把电机轴31的部分旋转功率转变为电流。然后，这一电流加到线圈17。
通过改变供给线圈17的产生电流，能够调整传动器输出的速度。提供一个控制器715，调整供给线圈17的电流。较佳地，将控制器715安装在传动器上，从而构成一个自给传动器。
现在参考图29，传动器711与图1所示的传动器11相似，两个传动器都有毂13、极靴15和线圈17。毂13具有一个外端部分和一个内端部分。内端部分被安装或联接到电机轴31上，从而使毂随其和谐地旋转。传动器711还有一个电枢19和一个皮带轮21形式的输出部分。皮带轮接受皮带，皮带与负载(如负载皮带轮)相联接。皮带轮通过轴承45与毂旋转联接。风扇57被联接到极靴中最外面的一个。
图所示的发电机713位于传动器711的最外端。发电机713有一个转子717和一个定子719。转子717随线圈17旋转。在传动器工作期间，定子719保持静止。发电机提供磁场和线圈，线圈通过该磁场移动，从而受到磁场中的变化。在图29所示的实施例中，转子有与其耦合的永磁体721，定子有一个或多个导电引线形成的线圈723。
将转子717连接到套筒725上，套筒又被连接到风扇57上。具体说，套筒725有一个内端727和一个外端729。内端与风扇57邻接并用螺栓731连接到其上。套筒725有一个外表面733。
转子717有一个由非磁性材料制成的环形支撑735。支撑735安装在套筒725的外表面733上。通过一个销和止动环使支撑735连接到套筒上，转子717随套筒725和谐地旋转。支撑735从套筒径向向外伸出。在支撑735的外径上安装一组一般的市场供应的永磁体721。参考图30，图中示出转子717的一部分等角视图。每个磁铁721与其相邻磁铁隔开一间隙737。相邻的磁铁具有相反极性，因此，一个磁铁721A在一个方向上指向北极，而相邻磁铁721B在相反方向上指向其北极。
回过来参考图29，通过托架25将定子719联接到套筒725上。用轴承79把托架25安装在套筒725上。通过导管93(见图1)或其它类型的固定器将托架25固定到一个非旋转点。因此，套筒725在旋转时，托架25和定子719不旋转。
定子719是由多个从环741向内径向延伸的极739制成的。卷绕的每个极是一个导电引线绕组723。定子的环741用螺栓连接到托架25上。
传动器711也有一个联接到托架25上的控制器715。定子719中有与控制器715连接的引线743。控制器715对绕组723的电流进行整流，从而将电流转变为直流。此外，控制器715调整供给线圈17的电流的大小，从而调整传动器711的输出皮带轮21的速度。
参考图31，图示出图29所示传动器711(以及图32所示传动器761)部件的示意图。通常，将部件表示为旋转的(在图31的左侧所示)和静止的(在图31的右侧所示)。电机33是静止的，被安装在楼面、操纵台或其它结构上。电机当然使电机轴31旋转。含有永磁体721的发电机转子717在与电机轴31相同的速度下旋转。转子717提供运动的磁场，一部分磁场被定子719的绕组拦截。定子具有将定子绕组723连接到整流器745上的引线743。整流器在控制器715中(见图29)。整流器745是一个二极管电桥。整流器745的输出为直流，将其施加到调整器747，调整器也是控制器715的一部分。在图31中，所示的调整器747为一个电位计。电位计747的两端跨连接至整流器745的输出上。将电磁线圈17连接在电位计的调节引线或游标749上。因此，提供一个电阻与电磁线圈17串联。设定游标749的位置，以提供所需的速度。例如，如果移动游标749，从而降低整流器745与线圈17之间的电阻，那么，给线圈提供更大的电流，增大传动器的输出速度(如，电枢19和皮带轮21的速度)。反之，移动游标的位置，从而增大整流器与线圈之间的电阻，那么激励线圈的电流减小，传动器的输出速度降低。
作为图31示出电位计747配置的替代，可以断开电位计747的负极性端751与整流器和线圈的连接。这将消除跨接在线圈17上的旁路电阻，仅有一个串联电阻。
在本较佳实施例中，给定子719提供线圈和极。因此，必须把定子719提供的电功率提供给旋转的电磁线圈17。这可以利用旋转耦合来完成。在图29中，所示的这种旋转耦合是一种液体导体耦合器417，在图14和15也示出这种耦合器。如图29所示，液体导体耦合器417位于套筒725内套筒的外端。用套筒内侧上的肩750和环形凸缘752把耦合器417保留在套筒725内。凸缘752被螺栓连接到套筒的外端729。在凸缘752与耦合器417的外端之间插入一个橡胶垫片754。耦合器的内端与肩750邻接。引线753从控制器715延伸到耦合器417的静止部分(外端)。耦合器417的内端随套筒725旋转。引线755从这个内端通过风扇57中的孔延伸到电磁线圈17。
为了改变耦合器417，可以从套筒725上松开凸缘752的螺栓。然后从套筒725上卸下垫片754和耦合器。提供足够长的引线755，从而能够完全卸下耦合器。断开引线753和755与耦合器的连接。用新的耦合器反向执行这一过程。
图32示出自给传动器761的另一个实施例。这个传动器的输出不是皮带轮，而是输出轴763。将这个实施例称为轴入-轴出型传动器。(图32不是按比例画的，而是示意图)。“轴入”是电机轴31，而“轴出”是输出轴763，将其与负载连接。
提供一个毂765，将该毂安装在电机轴31上。发电机713与上述的针对图29的发电机相类似。带有永磁体721的转子717与毂765相联接，而带有引线绕组723的定子719通过轴承613、615与毂联接。定子719的输出接至控制器715。将电流从控制器715提供到线圈17的旋转耦合器是轴承613、615，如图28所示。
用螺栓766把电磁线圈17和极靴15连接到毂765上。用轴承767还把极靴15联接到输出轴763。用螺栓将电枢19和风扇57直接连接到输出轴763上。
另一方面，毂765可以相对于电机向外延伸，从而通过轴承使极靴15更充分地支撑在毂上，以及使电枢19和输出轴763支撑在毂上，如图18所示。
尽管图29和32所示的传动器711和761是与特定的旋转耦合器(图29为液体导体耦合器417，图32是轴承613、615)结合在一起进行描述的，但是也可以采用其它类型的旋转耦合器。例如，可以采用电刷和滑环，如图1中所示。此外，也可以采用如图11和13所示的感应旋转耦合。
尽管所述的传动器永磁体721是在转子717上，但是永磁体也可以在定子719上，而线圈绕组723位于转子上。这样的结构可取消对旋转耦合的需要，因为线圈绕组723随电磁线圈17和谐地旋转。在这种结构中，控制器715则位于传动器中，随线圈17和谐地旋转。
磁场无论是由转子产生的还是由定子产生的，用永磁体或电磁铁都可产生磁场。采用永磁体可简化传动器的构造和操作。然而，在某些应用中，采用电磁铁是经济的。如果采用电磁铁，那要提供磁场绕组。此外，提供磁场绕组的激励电流。
发电机可以是各种类型的，如直流发电机或交流发电机。以上针对图29和32所述的发电机是交流发电机。然而，如果采用直流发电机，就不需要采用整流器。此外，在交流发电机的情况下，发电机可以是单相的或三相的。另外，可以采用磁石型的设计，这里，通过磁场(例如，由马蹄形磁铁产生的磁场)使线圈旋转。
尽管所述的控制器715用一个电位计作为调整器，但是也可以采用其它类型。例如，参考图31A，在引线775上提供所需速度信号，该速度信号可以随时间变化。通过一个遥控源或设定器776，如传感器(如空气处理装置中的恒温器)或仪器面板可产生速度信号。通过通道778把所需速度信号传送到传动器。通道可以是有线的、无线的(红外、无线电频率、蜂窝电话、卫星链路)、光纤等等。有些通道可能需要进行信号转换。例如，光纤通道需要把电信号转变为光信号，然后再反过来。为此要提供一个发射器780和一个接收器782。发射器780将速度信号转变为例如光纤通信适合的光信号，而接收器782将光信号返回到电信号。同样，速度信号可以具有各种形式。速度信号可以是直流、电压、电流、经过调制的(幅度、频率等)。此外，可以提供一条速度传感器103的反馈线777(图29)，以保证传动器输出是在所需速度下旋转。反馈线777与比较器771的输入端相耦合。比较器771的另一个输入端775来自提供所需速度的传感器或其它装置。比较器771的输出接至可变功率输出级773的输入端。这个级773将比较器771的输出信号放大到线圈17能够使用的水平。功率输出级773可以是一个晶体管、可控硅整流器、三端双向可控硅开关元件等。通过引线753将功率输出级773的输出接至线圈17。
现在介绍的图29所述传动器711的安装。将毂13装在电机轴31上并固定在其上。然后，固定托架25以防止旋转。通过把皮带装在皮带轮21上，将负载联接到传动器上。最后，如果提供一个外部的速度输入信号，那么，通过引线775将其连接到控制器715。不需要连接用外部电源激励线圈。这是因为传动器711内有自身的电源。
图32所述传动器761的安装与图29所述传动器711的安装相似，不同的是将输出轴763联接到负载。
尽管作为一个轴安装的单元对传动器作了描述，给传动器安装一个电机轴31并由该电机轴支撑，但是，本发明的传动器可以是楼面安装、操纵台安装、或其它方式安装的，并由这些结构而不是电机轴支撑的。
图33示出依照本发明另一实施例的自给电源的传动器811。在这个传动器811中，通过对发电机713的部件作机械操纵，调整输出构件(图33中的皮带轮21)的速度。具体而言，改变磁场相对于线圈绕组723的位置，从而使线圈绕组723暴露于或多或少的磁场中。
对于传动器811作更具体地描述。传动器有一个具有内端和外端的毂13。内端接受电机轴31。极靴15被安装在毂13上。
将转子720安装在极靴15上。图33所示的转子720与图29所示的定子719相似，转子720有线圈绕组723和极739。转子720被螺栓连接到最外面的极靴上。引线743将线圈绕组723接至桥式整流器745的输入端。整流器745安装在最外面的极靴15上。桥式整流器745的输出经引线753接至电磁线圈17。传动器811是不需要在绕组723与线圈17之间提供电流的旋转耦合的结构的一种例子。这是因为绕组723随线圈17和谐地旋转。
通过轴承815把支撑构件813安装到毂13的外端。用毂上的肩817和位于毂上槽中的止动环819可防止轴承815在毂13上作轴向移动。支撑构件813具有一个环形部分821和一个端部823。环形部分821的内直径825压在轴承815的外座圈827上。用支撑构件813上的肩829和位于支撑构件上槽中的止动环831可防止支撑构件813相对轴承815作轴向移动。支撑构件的端部823从轴承815向外(相对于电机轴31)定位。在图33所示的实施例中，端部823穿过毂13的最外端延伸。
支撑构件813的环形部分821具有一个圆柱形的外表面833。含有永磁体721的定子718位于这个外表面上。图29和30示出并说明了定子718。定子718被螺栓连接到调节构件835上。调节构件835为杯形的，具有一个环形部分837和平板部分839。定子718被联接到环形部分837的内端(相对于电机)。
定子718和调节构件835的环形部分837都直接由支撑构件813支撑。支撑构件813和调节构件835由一个键841和一个键槽843相联接。固定销845将调节构件835联接到一个静止点。因此，调节构件835和定子718、以及支撑构件813相对毂13和线圈17是静止的。
定子718可以相对转子720移动，从而把或多或少的磁场提供给转子。在本较佳实施例中，定子718相对电机轴31轴向移动。定子718沿支撑构件813的外表面滑动，从而离极靴15更近或更远。通过转动调节杆847实现定子718的移动。将调节杆847安装到轴849上，通过调节构件835端板839中的开孔接受轴849。轴849在端板839内自由地旋转，但是由肩和止动环联接到端板，从而在轴向方向上随端板839和谐地移动。用支撑构件813端部823中的螺纹镗孔螺线853接受轴849的端头851。
在图33中，示出了定子718与转子720达到最佳对准，这里，转子720的线圈绕组723切割定子提供的最大磁通量。为了调节定子718相对转子720的位置，使调节杆847在一个方向上旋转。这引起调节构件835的端板839从支撑构件813的端部823和调节构件835的环形部分837拉远，沿支撑构件813的环形部分837滑动。同样，定子718沿外表面833滑动，从而从极靴15移出到与转子720径向对准以外。图33中用虚线示出转子718A的新位置。因此，转子720的线圈绕组723切割少量的磁通量。因此，这将降低线圈绕组723中产生的并最终提供给电磁线圈17的电流量。从而降低皮带轮21的速度。
为了提高皮带轮21的速度，使调节杆847在相反方向上旋转，使定子沿外表面833滑动，更靠近极靴15，从而与转子720更加径向对准。
以摩擦方式将调节杆847安装到调节构件835上，一旦当定子设定到所需位置时，调节杆将不再旋转。可以给调节杆增加一个锁定装置，固定其位置并保证定子停留在相对于转子的所需位置。
在如图32所示的轴入-轴出传动器上，也可以采用图33的调整器718、720、813、835。与覆盖毂外端的调节和支撑构件不同，把这些构件制成环形的，从而允许通过它们插入轴。
尽管以上所述的各种传动器结合了一种刚性导管93，以防止静止引线旋转，但是，如果引线具有足够刚性，它们本身也能够执行这一功能。另一方面，也可以采用柔性的电缆或导管。
尽管采用Lundbery型极靴对本发明的传动器作了描述，但是也可以采用其它类型的磁极。例如，只要不背离本发明的精神和范围，可以采用凸型极。
以上的描述以及附图中的图示说明仅仅是对本发明原理的一种举例说明，不可将其理解为一种限制情形。
权利要求
1.一种可变速的传动器，其特征在于包括一个含有几个极靴和一个传动器线圈的第一旋转构件；一个含有电枢的第二旋转构件；所述第一旋转构件或所述第二旋转构件中含有毂的一个构件被构造和配置成由电机旋转，所述第一旋转构件或所述第二旋转构件中的另一构件被构造和配置成与负载耦合；所述的极靴具有多个交指型极，所述的极与所述的电枢分开一间隙；所述的传动器线圈位于所述的极靴附近，所述的极靴给所述传动器线圈产生的磁场提供一条路径；一个相对于所述传动器线圈静止的电导体；一个具有第一和第二电导部分的轴承，所述的第一部分与所述的传动器线圈耦合，从而随所述传动器线圈和谐地旋转，所述的第一部分与所述的传动器线圈电耦合，所述的第二部分与所述的静止导体耦合并与所述的静止导体电耦合，所述的第一部分相对于所述的第二部分旋转，所述的轴承具有一个与所述第一和第二部分都接触的导电润滑剂。
2.如权利要求1所述的可变速的传动器，其特征在于所述的毂具有第一和第二端，所述的毂的第一端被构造和配置成安装在所述的电机上，进一步包括一个被耦合到所述第一旋转构件的轴，所述的轴位于所述的毂的第二端附近；所述的轴承的第一部分被安装到所述的轴上，从而随其和谐地旋转。
3.如权利要求1所述的可变速的传动器，其特征在于进一步包括一个被耦合到所述轴承的所述第二部分的延伸部分一个被耦合到所述延伸部分的速度传感器，它并位于所述第一旋转构件或所述第二旋转构件中被构造和配置成与所述负载耦合的所述另一个构件。
4.如权利要求1所述的可变速的传动器，其特征在于所述的轴承是一个第一轴承，所述的静止导体是一个第一静止导体；进一步包括一个具有第一和第二部分的第二轴承；所述的第二轴承的第一部分与所述传动器线圈电耦合，从而通过所述传动器线圈与所述的第一轴承的第一部分形成一个电路；所述的第二轴承的第二部分与一个第二静止导体电耦合，所述第二轴承的第一和第二部分被电耦合在一起。
5.一种与电机一起使用的可变速的传动器，其特征在于所述的电机具有一个电机轴，所述传动器包括a)一个带有一个线圈的电磁铁；b)紧靠在该电磁铁的一个电枢，电磁铁或电枢中的一个被构造和配置成与电机轴相耦合，从而随电机轴而和谐地旋转；电磁铁或电枢中的另一个被构造和配置成独立于电机轴旋转并直接耦合到负载部分；c)有一个转子和一个定子的发电机，转子被构造和配置成与电机轴耦合，定子被构造和配置成与相对于电机轴的非旋转点耦合；转子或定子中的一个产生磁场，转子或定子中的另一个具有一个位于该磁场中的绕组，转子或定子中拥有电输出绕组的这另一个与所述线圈连接。
6.如权利要求5所述的可变速的传动器，其特征在于进一步包括a)所述的发电机是一个交流发电机；b)一个整流器，其输入与所述发电机的电输出耦合，所述整流器的输出与所述的线圈耦合。
7.如权利要求5所述的可变速的传动器，其特征在于所述转子或定子中提供磁场的一个包含永磁体。
8.如权利要求5所述的可变速的传动器，其特征在于所述的绕组位于所述的定子上，所述的传动器进一步包括一个耦合在所述绕组与所述线圈之间的电转动耦合器。
9.如权利要求5所述的可变速的传动器，其特征在于进一步包括一个功率输入的能量调整器，所述的调整器进一步包括一个把可变速信号提供给调整器的速度输入，所述的调整器还有一个被连接到所述线圈的输出。
10.如权利要求9所述的可变速的传动器，其特征在于所述的调整器进一步包括a)一个被连接到速度传感器的反馈输入端，这里，所述的速度传感器位于电磁铁或电枢中被直接耦合到负载部分的这另一个的附近；b)一个具有第一和第二输入的比较器，所述的第一输入连接到所述的速度输入，所述的第二输入连接到所述的反馈输入。
11.如权利要求9所述的可变速的传动器，其特征在于用无线的通道把所述的速度信号提供给所述调整器的所述速度输入端。
12.如权利要求5所述的可变速的传动器，其特征在于进一步包括一个能量调整器，所述调整器包括使定子或转子中任何一个相对于定子或转子中另一个移动的装置，从而改变提供给绕组的磁场的大小。
13.一种使可变速的传动器工作的方法，其特征在于所述的传动器包括一个带有电磁铁的第一旋转构件和一个带有电枢的第二旋转构件，所述电枢紧靠在所述电磁铁附近，所述第一旋转构件或所述第二旋转构件中的任何一个与电机轴耦合，所述第一旋转构件或第二旋转构件中的另一个与负载部分耦合，所述方法包括步骤a)用所述的电机使所述第一旋转构件或所述第二旋转构件中与电机轴耦合的这个旋转；b)从所述第一旋转构件或所述第二旋转构件中与电机轴耦合的这个构件的旋转，产生电能；c)把所产生的电能提供给电磁铁。
14.一种可变速的传动器，其特征在于包括一个包含几个极靴和一个传动器线圈的第一旋转构件；一个包含一个电枢的第二旋转构件；所述第一旋转构件或所述第二旋转构件中含有一个毂的构件被构造和配置成由电机旋转，所述第一旋转构件或所述第二旋转构件中的另一构件被构造和配置成与负载耦合；所述的极靴具有多个交指型极，所述的极与所述的电枢分开一间隙；所述的传动器线圈位于所述的极靴附近，所述的极靴给所述传动器线圈产生的磁场提供一条路径；一个被耦合到所述第一旋转构件的第一电感线圈，所述的第一电感线圈与所述线圈电连接；一个被旋转耦合到所述第一旋转构件或所述第二旋转构件中任一构件的第二电感线圈；使所述第二电感线圈相对所述第一电感线圈保持静止的装置。
15.如权利要求14所述的可变速的传动器，其特征在于所述的毂具有一个第一端和一个第二端，所述的毂的第一端被构造和配置成与所述电机、所述第一旋转构件或所述第二旋转构件中包含输出轴的所述另一个构件相耦合；所述的输出轴位于所述的毂的第二端的附近。
16.如权利要求14所述的可变速的传动器，其特征在于，进一步包括一个被耦合到所述第一电感线圈的第一安装构件；一个被耦合到所述第二电感线圈的第二安装构件；第一和第二安装构件是由磁性材料制成的，所述的第一和第二安装构件相互间分开一间隙，这里，所述的第一和第二安装构件提供一条有关所述第一和第二电感线圈的磁路。
17.如权利要求16所述的可变速的传动器，其特征在于所述的第二电感线圈由一轴承与所述第一旋转构件或所述第二旋转构件中任一构件旋转耦合，所述的轴承与所述第一安装构件耦合。
18.如权利要求14所述的可变速的传动器，其特征在于所述的极靴是第一极靴，进一步包括第二极靴，所述第一电感线圈或所述第二电感线圈中的一个位于所述第二极靴附近，所述第二极靴给由所述第二电感线圈产生的第二磁场提供一条路径。
19.一种改变电机输出速度的方法，其特征在于包括下列步骤；提供一个与毂旋转耦合的输出构件；提供一个传动器线圈和一个电枢，所述传动器线圈或所述电枢中的一个与所述的毂耦合，所述传动器线圈或所述电枢中的另一个与负载耦合；将所述的毂安装到所述电机的轴上；由所述的电机使所述的毂在第一速度下旋转；使所述的第一线圈随所述的传动器线圈和谐地旋转；维持第二线圈相对所述的第一线圈静止；使所述第二线圈的电流感应到所述第一线圈中并从所述的第一线圈激励所述的传动器线圈。
20.一种可变速的传动器，其特征在于包括a)一个具有第一和第二端的毂，所述的第一端与电机轴耦合，所述的毂具有一个旋转轴；b)一个与所述毂旋转耦合从而绕所述毂的所述旋转轴旋转的的输出构件，所述的输出构件包括一个从邻近所述毂的第二端的位置延伸的输出轴；c)一个与所述毂或所述输出构件中的一个相耦合的电枢；d)与所述毂或所述输出构件中的另一个相耦合的极靴，所述的极靴与所述的电枢分开一间隙；e)一个与所述毂或所述输出构件中的另一个旋转耦合的静止线圈，所述的静止线圈相对转动保持静止，所述的静止线圈被用于在所述极靴中产生磁场。
21.一种可变速的传动器，其特征在于包括a)一个具有第一和第二端的毂，所述的第一端被构成和配置成与电机轴耦合，所述的毂具有一个旋转轴；b)一个与所述毂旋转耦合从而绕所述毂的所述旋转轴旋转的的输出构件；c)一个与所述毂或所述输出构件中的一个相耦合的电枢；d)一个与所述毂或所述输出构件中另一个耦合的电磁铁，所述的电磁铁与所述的电枢分开一间隙，所述的电磁铁包括带有空腔的极靴和位于所述空腔中的线圈；e)一个与所述线圈连接的无刷电耦合，所述的耦合包括被旋转安装到所述毂或所述输出构件中位于所述毂的第二端附近的另一个上的静止导体。
22.如权利要求21所述的可变速的传动器，其特征在于所述的输出构件进一步包括从所述毂的第二端附近的位置延伸的输出轴。
23.如权利要求21所述的可变速的传动器，其特征在于所述的耦合进一步包括一个线圈座；所述的线圈座与所述线圈耦合支撑带有所述极靴的所述空腔的所述线圈；所述的线圈座与位于所述毂或所述输出构件中所述另一个上的轴承耦合；所述的线圈座有一个位于所述线圈附近的磁性部分；这里，所述的线圈座和所述的极靴给所述线圈周围的磁场提供一条路径。
全文摘要
一种涡流传动器(711),有一个电磁铁(15,17)和一个电枢(19)。电磁铁或电枢中的任何一个与一电机轴(31)耦合从而随其旋转,而另一个与一负载部分(21)耦合。电机能够在连续速度下旋转,而负载部分的速度可以通过改变对电磁铁的激励而变化,从而改变电磁铁与电枢之间的耦合。电磁铁是经由轴承(613,615)激励的。轴承提供旋转耦合。在另一个实施例中,提供一个发电机(713)。电机轴的(31)的旋转产生用于激励电磁铁的电流。可以改变提供给电磁铁的电流的大小,改变负载部分的输出速度。
文档编号H02K5/22GK1195431SQ96196678
公开日1998年10月7日 申请日期1996年4月15日 优先权日1995年7月6日
发明者P·D·博格斯三世, T·J·博格斯 申请人:P·D·博格斯三世, T·J·博格斯