用于转换动能的设备及其改进的制作方法

专利名称：用于转换动能的设备及其改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及来自移动车辆的动能的转换。
背景技术：
用于将动能转换成电能的旋转电机(electric rotating machine)(比如发电机 和电动机)一般具有最适宜的操作速度，在该速度下移动部件与固定装置的电磁交互作用 会产生理想的结果。对于在本说明书中描述的发电机和电动机，移动部件的运动是电枢绕 着电动机的轴线的旋转。对于发电机，期望的结果是从机械动力输入得到电力输出。对于 电动机，期望的结果是从电力输入得到机械动力输出。在这样的旋转电机中，机械动力向电 力的转换或者从电力向机械动力的转换通过磁场与多个电线之间的交互作用来实现。磁场 可以从电磁体或永磁体得到，或者电磁体和永磁体的组合。多个电线通常布置在许多线圈 中，每个线圈均缠绕在磁性材料的铁芯上。磁性材料的铁心形状通常形成为指引旋转电机 内的磁场的磁通，以使磁通穿过该线圈或多个线圈。已知电机的一个问题在于在起动电机时，需要大转矩以将电机加速至适当的操作 速度。该转矩的一部分源自电机的机械惯量。该转矩的一部分源自施加至电机的负荷，在 电动机的情况下，上述负荷是从动机械负荷，在发电机的情况下，上述负荷是电力负荷。

发明内容
下文中以发电机为例来描述本发明，该发电机适于与这样装置一起使用，当车辆 经过该装置时，该装置操作，以便将来自每个经过的车辆的动能的一部分转换成另一种形 式的能量。典型的发电机在通常为固定的磁场中操作，该磁场或者作为电磁场产生(例如 通过承载电流的场线圈(或激励线圈))，从而在发电机内产生相对运动，或者替换地，利用 永磁体来构造。在这两种情况下，磁场用于将能量从机器的一部分传递到另一部分，并且在 发电机的情况下，其因此提供了旋转阻力，这是旋转部件在定子中移动的结果，以致于生成 了电力输出，并由此导致了旋转阻力。本发明的一个目的是减小电机的机械惯量，并且在发电机的具体情况下，还在于 减小发电机上的电负荷。这是有利的，因为它还使驱动机构的惯量减小。根据本发明的第一方面，提供了用于将动能转换成可用动力的设备，其包括框 架，布置成固定在车辆运行轨道中；以及多个板，安装至上述框架，使得每个板的车辆运行 面与周围轨道基本上齐平，每个板均可相对于上述轨道移动，以便驱动能量转换装置，其 中，该能量转换装置包括具有变惯量的旋转构件。本发明的第一方面的优点在于能量转换装置能够提供从经过的车辆的动能得到 的可用动力。优选地，该设备还至少包括第一板和第二板，上述第一板和第二板布置成以车辆 经过这些板的顺序来顺序地移动，每个板的这种移动布置成引起驱动机构的旋转，其中，至 少第二板布置成将同第一板相比程度更大的旋转传递至驱动机构。
根据本发明的又一方面，提供了用于将动能转换成可用动力的设备，包括框架， 布置成固定在车辆运行轨道中；以及多个板，安装至上述框架，使得每个板的车辆运行面与 周围轨道基本上齐平，每个板均可相对于上述轨道移动，至少第一板和第二板布置成以车 辆经过这些板的顺序来顺序地移动，每个板的这种运动布置成引起驱动机构的旋转，其中， 至少第二板布置成将同第一板相比程度更大的旋转传递至上述驱动机构。本发明的又一方 面的优点在于，由第一板向上施加到经过的车辆上的垂直力与由第二板向上施加的垂直力 近似。优选地，该设备包括包含一电动机的能量转换装置。包括一电动机的能量转换装置的优点在于，可以方便地利用来自该设备的能量输出。优选地，能量转换装置还包括用于存储电能的装置。电能存储的优点在于，在没有车辆经过该设备期间，可以维持电力输出。优选地，发电机包括具有变惯量的旋转部件。具有变惯量的旋转部件的发电机的优点在于，减小了起动旋转部件的旋转时，驱 动装置上的最大应力。优选地，每个板布置成在车辆没有作用于板上的第一位置中突出周围表面。优选 地，至少车辆运行面的边缘与周围表面基本上处于相同的水平高度。在一个实施方式中，上 述边缘可以包括这样的表面该表面具有圆角的和/或弯曲的和/或倾斜的表面。上述边缘基本上处于相同的水平高度的优点在于，当车辆轮胎接触板时，轮胎不 会损坏。优选地，每个板布置成在车辆作用于板上的第二位置中移动。优选地，当在第二 位置中时，车辆运行面的最高部分至少在车辆作用于板上的部分处与周围表面至少基本齐 平。在一个实施方式中，当在第二位置中，车辆运行面的最高部分至少在板的一部分 处低于周围表面的水平高度。允许板移动以使板的一部分低于周围表面的优点在于，当大车轮的重型车辆经过 板时，板可在垂直方向上出现最大移动。优选地，当车辆经过板时，这些板的每一个的至少一部分在基本垂直的方向上向 下移动。板在垂直方向上移动的优点在于，经过的车辆的重量可以有效地作用在驱动机构 上。优选地，这些板的每一个均能弹性地从第二位置推进至第一位置。优选地，阻止这些板的每一个使其不会移动成高于第一位置。优选地，向下的基本垂直的方向是关于一轴线的弓形移动。优选地，这些板的每一个枢转地支撑在一端处或接近一端处，以便阻止车辆经过 板时的垂直移动。更优选地，板还布置成阻止水平移动。板枢转地支撑在一端处的优点在于，可以简化机构的结构。板能够阻止水平移动 的优点在于，车辆可以以受控的方式穿过这些板。优选地，该设备还包括两个相似的板组，一个板组在沿着车辆运行轨道的纵向中 心线的任一侧上。
在一个实施方式中，枢转支撑的端部接近沿着车辆运行轨道的中心线。优选地， 每个板均布置成绕一公共轴向中心线移动，该轴向中心线平行于车辆运行轨道的纵向中心 线。在另一个实施方式中，枢转支撑的端部接近沿着车辆运行轨道的侧边缘。优选地， 每个板均布置成绕一公共轴向中心线运动，该轴向中心线平行于车辆运行轨道的纵向中心 线。优选地，沿着车辆运行轨道的线路在每个板之间提供轨道的横向固定部分。该横 向固定部分的优点在于，将车辆穿过板时对车辆的干扰减到最小。优选地，沿着纵向中心线在每个板之间提供轨道的纵向固定部分。该纵向固定部 分的优点在于，可以为两轮车辆提供安全固定的运行路径。优选地，两个相似板组的每一组中的板关于上述纵向中心线对称地布置。优选地，每个板组的公共轴向中心线关于上述纵向中心线对称地偏移。在一个替 换实施方式中，优选地，每个板组的公共轴线中心线在每个板组之间是共同的，并且与纵向 中心线一致。优选地，能量转换装置还包括驱动机构，该驱动机构布置成将动能传输至发电机。优选地，驱动机构包括传动机构，该传动机构将这些板的基本垂直的运动转换成 旋转运动以使发电机运行。优选地，传动机构至少包括齿轮齿条装置，在距枢转支撑的端部一距离处在每个 板上安装齿条，这些齿轮齿条装置的每一个均布置成将这些板的基本垂直的运动转换成旋 转运动以使发电机运行。优选地，第一板的齿轮的直径大于第二板的齿轮的直径。第一齿轮大于第二齿轮的优点在于，对于同样的向下的力，同第二齿轮相比，第一 齿轮会将更多的转矩传递至驱动机构。在又一个实施方式中，优选地，驱动机构包括连杆曲柄轴机构(或曲柄连杆机 构)，以将板的基本垂直的运动转化成旋转运动以使发电机运行。优选地，该连杆曲柄轴机 构包括在距枢转支撑的端部一距离处安装至这些板的每一个的连杆。优选地，第一板的曲柄的长度大于第二板的曲柄的长度。第一曲柄比第二曲柄长的优点在于，对于同样的向下的力，同第二齿轮相比，第一 曲柄会将更多的转矩传递至驱动机构。优选地，这些板和驱动机构还至少包括离合器，该离合器或这些离合器布置成，当 某一板在基本垂直的方向上运动且能量被传递至驱动机构时，相同的板组中的其他板可以 保持在第一位置中。优选地，这些齿轮或曲柄的每一个均包括所述离合器。根据本发明，提供了 一种旋转电机，包括旋转电枢和固定定子，该电枢布置成绕一 轴线旋转，其中电枢包括各自具有多个可移动部分的多个组，每个可移动部分均至少可从 电枢静止时的第一位置移动至电枢旋转的第二位置，其中，当可移动部分从第一位置移动 至第二位置时，每个可移动部分与定子之间的径向间隙的尺寸减小，电枢和定子布置成，使 得当这些可移动部分处于第二位置中时，将电枢和定子耦合的磁通横穿上述间隙，并且其 中，至少一第一组布置成以第一旋转速度移动至第二位置，且至少一第二组布置成以第二 旋转速度移动至第二位置，第二速度大于第一速度。
本发明的优点在于，通过将电机布置成使得当其从静止状态起动时，电枢与定子 之间具有同电机到达操作速度时相比更大的间隙，优点还在于，电机的电磁特性和/或机 械特性布置成在起动时与在操作时不同，以使起动更容易。优选地，旋转电机是发电机。优选地，发电机布置成将来自经过车辆的动能转换成电力。在一个替换实施方式中，优选地，电机是电动机。优选地，这些可移动部分各自均至少部分包括磁性部分。本发明的优点在于，当这 些可移动部分处于第一位置中时，将使由于磁性损耗(例如源自电枢或定子中的涡流)而 引起的对电枢旋转的任何阻力最小化。优选地，磁性部分包括永磁体。优选地，磁性部分包括电磁体。 优选地，磁性部分包括永磁体和电磁体。磁性部分同时包括永磁体和电磁体的优 点在于，可以控制磁场的强度。又一优点在于，通过结合永磁体和电磁体这两者，可以获得 高强度的磁场。优选地，可移动部分布置成径向地移动。优选地，在另一实施方式中，可移动部分沿弓形移动。优选地，电枢布置成在定子内旋转。优选地，可移动部分朝向旋转轴线被推动。优选地，可移动部分朝向旋转轴线被弹性地推进。优选地，可移动部分处于第一位置中时电枢的转动惯量(moment of inertia)小 于可移动部分处于第二位置中时的转动惯量。优选地，本发明提供了一种降低惯量和旋转阻力的装置，其通过如下构造实现，提 供结合在适当设计的可移动重物或可移动部分内的一个或多个线圈绕组或磁性部分，上述 可移动重物或可移动部分布置成被拉入和/或被允许通过弹簧或其他合适的机构(优选地 连接至中心轴或轮轴)移动，由此，当上述机构静止或以低速旋转时，重物将紧密地靠近旋 转中心，从而使惯量最小，但同时由于任何磁场的阻碍，重物也不会非常紧靠定子，因此，同 对于给定动力输入的其他可能相比，电枢将能够达到更高的旋转速度。优选地，可移动部分处于第一位置中时电枢与定子之间耦合的磁通小于可移动部 分处于第二位置中时耦合的磁通的一半。优选地，在另一实施方式中，可移动部分处于第一位置中时定子与电枢之间耦合 的磁通小于可移动部分处于第二位置中时的磁通的四分之一。优选地，当达到足够的旋转速度，所产生的离心力将作用在包含电线圈绕组或磁 性部分的重物或可移动部分上，并且当达到足够的角速度时，重物被设计成紧靠定子。与定 子的磁耦合由此激发磁场，并导致产生电流输出。本发明的实施方式设计成尤其适于在以 下任何情况中采用当使本发明的设备旋转的力断断续续时或者当在激发磁场之前需要给 定旋转速度时。优选地，电枢的这种足够的旋转速度或角速度大于预期的最适宜操作速度的 40%。更优选地，电枢的这种足够的旋转速度或角速度小于预期的最适宜操作速度的90%。优选地，这些可移动部分中的至少两个布置成以如下方式移动，当这些可移动部分从第一位置移动至第二位置时，由一个可移动部分的旋转引起的力矩不平衡被由另一个 可移动部分或其他可移动部分引起的力矩不平衡抵消。这些可移动部分布置成彼此相互平 衡的优点在于，当电枢的旋转速度从静止增加至设定的操作速度时，基本上没有不平衡力 传送至支撑电枢的轴承。优选地，可移动部分具有面向外的表面，其面向远离旋转轴线的方向，每个可移动 部分的面向外的表面均具有一曲率半径，基本上是当该可移动部分处于第二位置中时远离 轴线的表面的半径。圆弧式的表面的优点在于，当电机以设定速度操作时，可移动部分可以 紧靠定子的内侧表面旋转。在一个便利的实施方式中，本文描述的所述重物或可移动部分可以设计成具有穿 过中心或在任何便利的位置中的孔，以使圆形或任何适当形状的棒或管子插入并穿过上述 孔，以使重物朝向或远离(或在任何其他便利的方向上)所提及的轴或轮轴的运动更加容 易。所提及的重物可以具有任何适当的形状、大小或材料。在又一个便利的实施方式中，依 次地，棒或多个棒可以布置成附接至一中心轮毂或轴，并且任何适当数量的棒、轴或轮毂可 以是固定的，并布置成从轮轴(多个轮轴)或轴(多个轴)向外穿出，从而产生了与车轮中 的辐条类似的形式或任何其他适当的形状。在这些棒或轴的外侧边缘，可以提供连接件(abutment，接界物)，或者可以将由 任何适当的材料制成的圆环(比如弹性挡圈)装配至棒的远离轴线的一端，以便容纳重物 或可移动部分。在一替换实施方式中，重物或可移动部分可以只在包含定子(多个定子)的管子 (多个管子)内、或其他适当的布线装置内旋转，以使电机能够作为发电机、电动机或其他 旋转机构，从而产生本文中描述的使能量利用率最大化的高效装置。


现在将参照附图并通过实例来描述本发明的具体实施方式
。附图中图1是根据本发明的电机的第一实施例的透视图，其适合与图18中所示的设备一 起使用；图2是图1中所示的第一实施例的分解视图；图3是图1中所示的第一实施例的局部透视图，其示出了可移动部分处于第一位 置中时的电枢的一部分；图4是图1中所示的第一实施例的局部透视图，其示出了可移动部分处于第二位 置中时的电枢的一部分图5是沿着第一实施例的电枢的旋转轴线的部分截开的端视图，其中可移动部分 处于第一位置；图6是沿着第一实施例的电枢的旋转轴线的部分截开的端视图，其中可移动部分 处于中间位置；图7是沿着第一实施例的电枢和定子的旋转轴线的部分截开的端视图，其中可移 动部分处于第二位置；图8、图8A、图8B和图8C是沿着根据本发明的电枢的替换实施例的旋转轴线的端 视图9是根据本发明的第二实施例的侧视图；图10是图9中所示的第二实施例的端视图；图11是定子绕组和定子支撑板的透视图；图12是用于第二实施例的电枢在可移动部分处于第一位置中时的端视图；图13是用于第二实施例的电枢在第一组可移动部分处于中间位置且第二组可移 动部分仍然处于第一位置时的端视图；图14是是用于第二实施例的电枢在第一组可移动部分处于第二位置且第二组可 移动部分处于中间位置时的端视图；图15是用于第二实施例的电枢在可移动部分处于第二位置中时的端视图；图16是一个截面的分解图，其中截面穿过可移动部分、以及支撑棒、轮轴和辅助 部件，支撑棒、轮轴和辅助部件形成本文描述的第一实施例或第二实施例的电枢的一部 分；图17是根据本发明第一实施例或第二实施例的定子和可移动部分的放大局部视 图；图18是本发明一个实施例的从上方看的透视图，其示出了固定在车辆运行轨道 中的用于将动能转换成可用动力的设备，但是去除了盖子以显示隐藏的特征；图19是从下方观看的图18中所示设备的透视图，其中机动车辆正穿过图18中所 示的设备；图20是沿着一个替换驱动机构的纵向方向的视图；图20A是在图20中所示的机构中使用的替换连接杆的截面图；图21是车轮作用在图18中所示的设备的一个板上的视图；图22是一框架的替换实施例的纵向横截面图，该框架适合于与图18中所示的设 备类似的设备；以及图23是图22中所示的替换框架的横向横截面图。
具体实施例方式图1中示出了根据本发明的旋转电机1，其具有可旋转的电枢2以及固定的定子 3。电枢2布置成沿箭头2R(图2中所示)的方向绕轴线IX旋转。电枢2具有所包括的多 个可移动部分11至22，这些可移动部分在图1、图2和图4中示出为在第二位置，而在图3 中示出为处在第一位置。当每个可移动部分与定子之间的径向间隙IG的尺寸ID较小时， 每个可移动部分均可从电枢静止时的第一位置移动至电枢旋转时的第二位置(如图1和图 2中所示)。从下面对图5、图6和图7的描述中，可以看到当可移动部分从第一位置移动至 第二位置时上述间隙减小。电枢和定子如图17中所示的那样布置，以使当可移动部件处于 第二位置中时，耦合电枢和定子的磁通穿过该间隙。从图1中还可看到，电机1还包括安装板30，轴承支撑物31和32安装至上述安装 板。轴承支撑支撑轴承33和34，电枢2在轴承中是自由的以在定子2内旋转，定子还通过 支撑块35和夹具36安装至安装板30。端子块40电连接至定子绕组42。定子绕组42包括多个线圈43、44、45、46，这些 线圈彼此相连以便优化电机的电性能，且这些线圈在端子块处终止。
尽管在这些图中仅示出了四个定子线圈，应理解，根据针对特定实施例的特定应 用，该特定实施例中线圈的数目可以改变。例如，在三相发电机中，线圈的数目是3的倍数 将是有利的，并且在此情况下，将需要至少三个端子以实现对定子绕组的连接。在另一实例 中，其中发电机用于单向交流电输出，线圈的数目是2的倍数将是有利的。同样地，在特定情况下，其中电机是连接至三相电源的电动机，则线圈的数目是3 的倍数还是有利的，并且在这种情况下，将需要至少三个端子以实现与定子绕组的连接。可移动部分11至22的每一个均包括分别包括的磁体51至62 (为了清楚起见，在 图2中没有全部标出)。每个可移动部件均可滑动地安装在棒6 (仅示出了一个)上，并且 通过弹性构件7弹性地朝向旋转轴线IX推进。由于电枢在一特定速度下或者高于此速度 旋转，如图1和图2中所示的，可移动部分各自均向外远离轴线IX移动，例如通过可移动部 分11示出，其逆着由弹性构件7施加于其上的张力而沿着箭头2W的方向移动。在这些图的情况下，弹性构件7示出为金属线张力弹簧，但是在一些其他弹性装 置的替换实施例中，弹性构件可以是片簧、或加压气体弹簧。将滑轮或传动轮(gear wheel) 4安装至电枢2的轴5。在发电机的情况下，滑轮或传动轮4用来提供机械动力输入，而在电动机的情况 下，滑轮或传动轮4用来提供来自电机的机械动力输出。在图1和图2中，示出定子绕组42包括多个线圈43、44、45、46，这些线圈的每一个 均基本轴向地延伸了定子的整个长度。然而，在图1和图2中所示的可移动部分成组布置 的情况下，即部分11、17、16和20布置成第一组，且可移动部分12、18、16和21布置成第二 组，且可移动部分13、19、14、22布置成第三组，优选地，定子绕组包括沿着定子长度的三组 线圈。因此，每一组线圈布置成主要与其中一组可移动部分相互作用。图3是图1中所示的第一实施例1的局部透视图，其中示出了可移动部分11、20、 16和17处于第一位置时电枢2的一部分。当电枢不旋转，或者当电枢以低速旋转(使得作 用在每个可移动部分上以驱动它们远离轴线IX的离心力小于弹性构件7施加的张力)时， 这些可移动部分将会处于该第一位置。每个可移动部分均具有弯曲的外部面70，该弯曲的 外部面具有曲率半径16C (图16中所示)，该曲率半径基本上与可移动部分处于第二位置中 时离开轴线IX的面70的半径相同。可移动部分11、20、16和17各自分别可滑动地安装至 棒71、72、73和74，每个棒均通过螺纹部分78在内端76处安装至轮轴75。在外端77处， 每个棒均具有头部79，该头部具有圆弧外部面80，该圆弧外表面具有与表面70基本相同的 半径16C。每个头部79均具有直径83和抵接面(abutting face) 81，该抵接面布置成抵接 每一个可移动部分的止挡表面87 (仅标示出了一个)。每个可移动部分还具有接收头部79 的凹部82。图4示出了图3中所示的电枢2的相同部分，但是由于电枢2沿箭头4R方向的旋 转，可移动部分11、20、16和17示出为处于第二位置，当可移动部分处于第一位置中时，成 形的接收部分86抵接相应的可移动部分的内向面85。在第一位置中，可移动部分具有最小 的外直径(或全直径)5D (请参见图5)。当电枢旋转时，抵接面81抵接止挡表面87，以防 止可移动部分沿箭头2W的径向方向进一步移动。在第二位置中，面80优选地基本与面70 平齐或低于面70。图16示出了穿过电枢2具有可移动部分11的一部分的截面的分解视图，其作为第一实施例和第二实施例的典型布置实例。棒71具有防止可移动部分绕该棒旋转的装置， 该装置在本实施例中是沿着棒的长度延伸的纵向凸起90(仅在图16中示出)。凸起90与 轴承92中的棘爪(未示出)配合，轴承92布置成装配在可移动部分11的孔93内。可移 动部分11具有接收弹性构件7的端部95的大孔94。大孔94具有将端部95牢固地保持于 可移动部分的部位96。棒71具有保持弹性构件的端部98的部位97。因此，当组装时，弹 性构件可以朝向轮轴75推进可移动部分11，以使面85抵接接收部分86。轮轴75设有接 收棒71的螺纹端76的螺纹孔99。轮轴75自身可以是磁性的，以便在可移动部分上施加引力。这样的轮轴布置会防 止可移动部分的移动，直到旋转速度已经充分地增大为止。电枢的旋转速度与可移动部分 的位移之间的非线性关系在起动转矩非常低的特定应用中将是有利的。在本发明的又一实施例中，除了可移动部分的移动是受控的之外，该实施例的所 有方面都与前面的实施例相同，假如电枢的速度轻微地波动，控制可移动部分的移动以防 止可移动部分向上或向下移动棒。比如，在通过电力输入的脉动到达滑轮4的发电机的情 况中，这种波动可能发生。可以这样控制移动，布置轴承92以使其稍微夹紧棒，从而产生机 械摩擦。替换地，可以通过在轴承与棒之间使用粘性涂层或润滑剂来实现对移动的控制。在 又一替换实施例中，可以通过额外的阻尼机构来提供控制，比如位于可移动部分与电枢的 剩余部分之间的缓冲筒(dash pot，或阻尼延迟器)。在又一替换实施例中，可以通过液压机构来实现对可移动部分的移动的控制。在又一替换实施例中，可以通过螺旋丝(比如可旋转部件上的螺纹)来实现对可 移动部分的移动的控制。上述可旋转部件可以具有与相应的棒共轴的轴线，或者其可以具 有与电枢的轴线共轴的轴线。应理解，图16中所示的替换机械布置会提供可移动部分的相同的约束和自由度， 以便从第一位置移动至第二位置。尽管已经参照第一实施例将弹性构件7作为张力弹簧来描述，不过，如果弹性构 件是安装在抵接面81与止挡表面87之间的压缩弹簧，也会获得相似的效果。在此处未示出的替换实施例中，弹性构件可以是气压弹簧或气弹簧。图17是根据本发明的典型可移动部分170和定子172在可移动部分基本处于第 二位置中时的放大局部视图，其与参照第一实施例和第二实施例描述的类似。定子的内圆 弧表面173与可移动部分的外圆弧面174之间的间隙17G较小，并且通过耦合电枢和定子 的磁通17M(在图17中通过点线示出)桥接。当可移动部分处于第一位置中时，它们充分远离定子，从而显著减小了电枢与定 子之间的磁耦合。图5是沿着第一实施例1的电枢2的旋转轴线IX的部分截开的端视图，其中可移 动部分处于第一位置，此时可移动部分保持靠近旋转轴线。可移动部分11、20、16和17通 过弹性构件7沿箭头5P的方向被向内推进。因此，电枢具有最小的转动惯量，并且很容易 起动电枢以绕轴线IX旋转。已知的发电机具有固有的高惯量，通过本发明中所示的可移动部分显著地降低了 这种高惯量。因此，用于根据本发明的发电机的起动转矩显著地低于输出相当的已知发电 机的起动转矩。
由于存在磁场，已知的发电机还固有地具有旋转阻力。在本发明中，在起动时源自 磁场的旋转阻力降低了，因为电枢磁极片(或极靴)处于显著减小的直径处，从而减小了与 定子的磁耦合，并因此减小了旋转阻力。在发电机开始旋转，直到旋转速度已经增加到使得 磁体上的离心力已经使这些磁体向外移动至发电机达到激励的位置处时，维持这种减小的 旋转阻力。可移动部分处于第一位置时的最小外直径5D小于可移动部分处于第二位置时的 最大的外直径7D (请参见图7)。图6是与图5中所示的相同的部分截开的端视图，不同的是可移动部分处于第一 位置与第二位置之间的中间位置中。随着电枢的速度6R增大，可移动部分从图5中所示的 第一位置经过图6中所示的中间位置移动至图7中所示的第二位置。在此位置中，在使可 移动部分11、20、16和17沿着箭头6W的方向(其与箭头2W是相同的方向)向外移动的离 心力与由弹性构件7施加的张力之间存在基本的平衡。力的任何不平衡都会使得可移动部分向内或向外移动，从而趋向于力平衡的位 置。当力平衡时，则没有净力作用在可移动部分上以使其移动。如图5和图6中所示，图7示出了沿电枢2的旋转轴线IX的部分截开的端视图， 不同的是可移动部分11、20、16和17处于第二位置中，该图还包括定子3。该图中电枢的旋 转速度7R大于图6中电枢的旋转速度6R。因为旋转速度7R已经达到或超过期望的最小操 作速度，所以可移动部分已经沿着箭头7W的方向完全移动至第二位置。图8、图8A、图8B和图8C是根据本发明沿着电枢的替换实施例的旋转轴线的端视 图，其中大部分特征与参照第一实施例已经描述的那些特征一致。在这些图中，电枢802、 822,842和862各自均包括轮轴875和从该轮轴延伸的四个相同的棒874，这些棒以规则的 角度间隔开以便形成基本刚性组件。在操作中，每个实施例均布置成使得这些电枢均可旋 转地安装至定子，并且随着电枢的速度增大，可移动部分从所示的第一位置经过中间位置 移动至第二位置。在每种情况下，电机都可以布置成作为发电机或电动机来操作。通过仔细选择磁性材料和用于可移动部分的其他材料，可以获得电机的理想操作 特性，从而获得重量和磁特性的理想组合。电枢802具有四个相同的可移动部分804，每个可移动部分均具有电绕组806，上 述电绕组布置成当电枢安装在定子内时通过转接器或集电环(未示出)而连接至电源。绕 组806布置成当这些绕组通电时，它们各自产生围绕它们各自的可移动部分的弯曲极面 808的磁场。在使用具有可移动部分804的电枢的一个实施例中，电枢可包括永磁体。电枢822具有四个相同的可移动部分824，每个可移动部分均具有永磁体825和电 绕组826，上述电绕组布置成当电枢安装在定子内时通过转接器或集电环(未示出)连接至 电源。绕组826布置成使得当这些绕组通电时，它们各自产生围绕它们各自的可移动部分 的弯曲极面828的磁场。永磁体布置成提供围绕弯曲极面829的磁场。电磁场优选地布置 成附加至来自永磁体的磁场。电枢842具有四个相同的可移动部分844，每个可移动部分均具有一安装在可移 动部分内的圆柱形永磁体846。这些磁体846布置成提供围绕它们各自的可移动部分的每 个侧面870(仅一侧可见)，而非围绕弯曲面848的磁场。该实施例特别适合于诸如参照图 9描述的第二实施例中所示的布置，其中定子与盘状电枢并排地定位。
电枢862具有四个相同的可移动部分864，每个可移动部分均具有一磁体866。每 个可移动部分均被磁化，以使得磁场优选地主要从理想的极面或围绕理想的极面延伸，该 理想的极面或者是侧面870 (在此处定子与电枢并排轴向布置)，或者是弯曲极面868 (在此 处定子围绕电枢径向布置)。尽管在相对于这些附图描述的实施例中，可移动部分被约束从而相对于电枢的旋 转轴线在径向方向上移动，替换的布置会提供与描述的实施例相同的效果，在这些替换布 置中，随着电枢旋转速度的增大，可移动部分被约束从而在径向以外的方向上远离轴线移 动。例如，可移动部分可沿着类似于上述棒的滑动件在切线方向上移动。在又一实例中，可 移动部分可枢转地安装至电枢，且布置成使得这些可移动部分以弓形方式从靠近旋转轴线 的第一位置移动到远离旋转轴线的第二位置，该第二位置比第一位置更靠近定子。在该实 例中，可移动部分围绕其枢转的轴线可平行于旋转轴线、或垂直于旋转轴线、或处于它们之 间的中间角度处。图9示出了根据本发明的第二实施例900的侧视图，该第二实施例具有定子903 和电枢902。定子具有与电枢902并排布置的两组绕组942和944，以及支撑板935和底座 安装板930。如图9中所示，电枢902具有布置在垂直于旋转轴线9X的一个平面9P中的可 移动部分911、912、913和914，以及布置在垂直于旋转轴线9X的另一个平面9Q中的另一组 可移动部分915、916、917和918。电枢902具有布置成在轴承933和934中旋转的轴905。支撑板935可以用来在两组绕组942和944与它们各自的电枢部分946和948之 间分别提供绝缘的或接地的屏障。支撑板935是非导电的优点在于，可以消除源自涡流的损耗。在又一实施例中，支撑板935是非磁性材料制成的。在一此处未示出的替换实施例中，支撑板935可以承载额外的绕组，使得这些绕 组关于电枢部分946和948对称设置。提供电连接件940，以在发电机的情况子将绕组连接至电负荷，以及在电动机的情 况下将绕组连接至电源。可移动部分布置成使得侧面969和969紧密地靠近它们各自的线圈面945和943。 因此，可优化可移动部分处于第二位置中时电枢与定子之间的磁耦合。每个可移动部分均 具有弯曲面970，该弯曲面具有与第一实施例类似的、用于接收棒971 (随着电枢旋转速度 增大，可移动部分可以在该棒上移动而远离旋转轴线)的端部980的凹部。如在第一实施 例中那样，棒刚性地安装至轮轴975，且提供弹性构件907以朝向轴线9X推进可移动部分。图10是沿着第二实施例900的轴线9X的端视图，其中为了清楚起见，已经从视图 中略去了支撑板935。如在图9中那样，可移动部分911、912、913和914处于第二位置中， 此时它们紧密地靠近定子绕组944而定位。可以看到，可移动部分与图8B中所示的那些可 移动部分类似，并且每个可移动部分均具有安装至它们的永磁体951至958，以使磁场指向 面向定子线圈的那一侧。从图10中可见，当可移动部分处于第二位置中时，穿过这些可移动部分的电枢的 最大直径IOE小于定子线圈944的最大直径10F。图11是定子绕组944和布置成支撑该绕组的定子支撑板904的透视图。根据电 机的要求，绕组944可以包括奇数或偶数个线圈946。可以看到这些线圈具有布置成面向可移动部分911、912、913和914的基本平的面945。支撑板904的中央部分906是这样的材料或构造，即，当可移动部分处于第一位置 中时，中央部分与可移动部分之间存在可忽略的磁耦合。图12、13、14和15是图10中所示的电枢902的端视图，但是可移动部分处于不同 的位置。可以从这些图中看到，本实施例中的可移动部分以及支撑这些可移动部分的棒具 有对称的布置。每个可移动部分和每个棒之间的角度间隔基本相同。相对的成对可移动部 分中的每个可移动部分均具有基本相同的重量，例如，911与913重量相同，916与918重量 相同。这种布置的优点在于电枢可以容易地维持平衡。应注意，可移动部分911比可移动 部分915重。然而，在未示出的替换实施例中，至少某些棒之间的角度间隔是不同的。在该实施 例中，可以通过仔细选择可移动部分的重量来实现电枢的平衡。在图12中，电枢是静止的或仅缓慢地旋转，因此所有的可移动部分都在第一位置 中，此时弹性构件907已经逆着轮轴975将可移动部分拉上来。因此，穿过这些可移动部分 的外直径12D在最小值处。在图13中，电枢已经开始旋转达到足够的速度13R，此时较轻的一组可移动部分 915、916、917和918已经移动至中间位置。较重的一组可移动部分911、912、913和914仍 然处在第一位置中，因为保持这些可移动部分靠近轴线9X的弹性构件907施加了比弹性构 件908作用在可移动部分915至918上的力比例更大的力。随着速度继续增大，在发电机 的情况下，绕组942将开始产生电力。在图14中，旋转速度14R已经增大到或者超过了第一组或较轻的一组可移动部分 处于第二位置中且第二组可移动部分已经移动至中间位置处的速度。因此，随着速度进一 步增大，在发电机的情况下，绕组944将开始产生电力。图15示出了这样的情况，其中电枢的旋转速度15R已经充分增大，从而使得所有 可移动部分都已经移动至它们的第二位置。因此，在发电机的情况下，针对电枢的特定速度 的输出最大。图18中示出了根据本发明的用于将动能转换成可用动力的设备200，该设备固定 在车辆运行轨道202中，但是去除了盖以显示隐藏的特征。设备200具有布置成固定在车 辆运行轨道202中的框架204、以及包括211至219且包括221至229的多个板。这些板的 每一个均可移动地安装至框架，使得每个板的车辆运行面220、230 (仅标示出了两个)均基 本上与周围轨道202齐平。每个板均布置成驱动一能量转换装置232或234。该能量转换 装置具有旋转构件293 (请参见图19)，该旋转构件具有变惯量，如上面参照图1至图17所 描述的那样。由于框架固定在轨道中，包括211至219和包括221至229的每个板均可相 对于框架204且相对于轨道202移动。包括211至219和包括221至229的这些板分别布 置成两组板501和502。这些板的每一个均在枢转端505和507处枢转地安装至框架204。 在图1所示的实施例中，这些枢转端接近纵向中心线200C。每个板均绕枢转轴515和517 枢转地安装，上述枢转轴关于轴线200C以距离516对称地设置。本发明的目的在于，使能量转换装置232和/或234能够提供从经过的车辆获得 的可用动力。车辆沿着箭头200A的方向接近设备。在两轮车辆的特殊情况下，沿着设备的 中央提供水平不间断路径236。对于正常的四轮车辆，或者甚至那些具有更多车轴的车辆，车轮将沿着设备中央布置在纵向中心线200C的任一侧附近。通常预期车轮轨迹将会落在 右侧轨道(off-side track) 240和左侧轨道(near-side track) 242内。在设备的旁侧提 供镶边石244以促使车辆如预期的那样穿过设备。尽管未示出，可以优选在设备的每一侧 上均设有镶边石。尽管在所示的实施例中，这些板具有公共枢转轴线，在特定的实施例中，这些板可 以具有不同的枢转轴线，以有效地提供不同的有效板长度。在另一未示出的实施例中，枢转 支撑的端部接近沿着车辆运行轨道的侧边缘511、512。当车辆接近设备时，车辆的前轮会首先接触在设备每一侧上的第一板211和221， 且随后在前轮经过这些板之后，这些车轮将随之行驶到第二板212和222上。因此，第一板 和第二板以车辆经过这些板的顺序而顺序地移动。从图19中可以看到，包括211至219的每个板的移动布置成引起驱动机构250的 旋转。在操作中，当车辆行驶穿过设备时，车轮相继地作用在板211至219上。齿轮的直径 从板211上的那些齿轮直径减小至板219上的那些齿轮直径，并且因此当车辆到达坡道的 末端且轴252的旋转速度增大时，对于板219的、与板211的移动281同样的垂直移动289， 齿条279和279’将使齿轮269和269’转动更大的角度，在车辆的该速度下，该转动角度将 保持基本相同，从而与板211的移动281基本相同的情况相比，有效地引起轴252的更大旋 转速度。提供齿轮箱290以将轴252连接至发电机292。该发电机292是能量转换装置 232。在每个板下面提供螺旋弹簧291，以使这些板弹性地返回至第一位置。在该附图 中，由于车辆轮胎处于所示时刻(正穿过两个连续板之间的盖板的横向部分)，因此所有板 都示出为处于第一位置中。发电机292优选地设有根据旋转速度来改变有效直径的电枢，如这里参照图1至 图17描述的那样。因而，当起动发电机使其旋转时，存在最小惯量且克服了磁阻力，由此减 小了驱动机构上的应力。从图1中，可以看到电池294和294’连接至该特定实施例中的发电机输出。从图21中，可以看到车辆400的一对车轮402和404作用在图1中所示的设备的 一对板215和225(在该视图中不可见)上。车辆400在箭头400A的方向上行进。可以看 到，之前穿过的板214已经弹性地返回至其第一位置414，此时该板凸出于盖板421 (其有 效地形成车辆轨道202的一部分)的周围表面420。板214凸出于周围表面420 —小距离 416。与此同时，受轮胎406的轮胎面407作用的板215已经移动至第二位置415，此时该板 处于周围表面以下一小距离417处。在实际实施例中，距离416和417取决于可能经过设备的车辆的类型及其速度。通 常，在低速地点，416例如可以是50mm，但是在高速地点，416会较小，例如25mm。通常，距离 417会小于距离416。在一特定实例中，便利地，距离416会是25mm，但是在具有较大车轮的 车辆穿过设备时，该距离会更大。在低速地点，在仅仅是具有较大车轮的较重车辆经过设备 的情况下，416可能有较大的高度，例如75mm，或更大。可以看到板215具有光滑形状的前缘422和后缘423。板还具有光滑形状的端部， 例如图19中所示的218E。
当车辆轮胎穿过这些板时，这些板在远离枢转支撑件的端部处偏移了一垂直位移 424。两个齿条275和275’安装在板215的上述端部，这两个齿条分别作用在齿轮265和 265，上以使轴252旋转。轴252通过轴承253由框架204支撑。齿条的移动基本是线性的，但是在板相对短且具有大的垂直位移424的应用中， 这些板可以制造的略微弯曲，以便与等于离开板的枢转轴线的距离的曲率半径相符。齿轮265和265，的每一个均设有离合器机构435和435，，以使得轴能够通过其他 的齿轮旋转，而齿轮265和265’不会使板215移动。在图20中示出了用于设备300的替换布置，该设备具有驱动机构302，该驱动机 构具有连接在板311与曲柄轴机构306之间的连杆304，以将板的基本垂直的运动300V转 换成旋转运动300R，从而运转发电机(图中未示出)。为了获得连杆的最大位移，连杆在离 枢转支撑的端部308 —距离300D处安装至每个板。图20A中示出了连杆304，的一个替换 实施例，其具有共轴的可滑动活塞和汽缸布置，以使得假如板经受突然的向下变形，施加至 曲柄的最大转矩能被控制。连杆304’具有内部弹性构件，以使杆返回至其正常操作长度。 为了获得不同的机械优势，以使车辆穿过少数的第一板时使可用的转矩最大化，第一板311 的曲柄306的长度307比第二板(未示出)的曲柄的长度长。同样地，第二曲柄的长度优 选地比第三曲柄的长度长，如此等等。最短的曲柄会是最后一个曲柄，其由车辆离去或离开 设备时穿过的最后一个板来操作。如果从两个方向穿过安装的设备，那么优选地是，构造曲 柄的尺寸使得最短的曲柄处于设备的中间区域，且最长的曲柄处于每一端处，中间的曲柄 具有中间长度。同较短的曲柄相比，对于同样的向下的力，较长的曲柄将会把更大的转矩传递给 驱动机构。然而，对于相同的垂直移动312，较短的曲柄将会把更大的旋转运动传递给轴 310。应注意，通过在不同的板上，将连杆和曲柄装置302定位在离板311的枢转轴线 314不同的距离300D处，可以获得类似的结果。为了允许轴310旋转而使曲柄306不旋转， 提供离合器313。因此，当一特定的板垂直地移动且能量被传递至驱动机构时，相同板组中 的其他板可以保持在第一位置中。这减小了系统的惯量。通过止挡物320阻止板311移动成高于第一位置321。板311通过弹簧323从第 二位置322弹性地返回至第一位置321。提供支撑件324以防止过量的负荷被施加至板311 的车辆运行表面325。限制板在方向300V上的垂直移动，以便获得曲柄306的期望角运动。尽管已经示 出且描述了齿条齿轮装置或曲柄连杆装置，但是未示出的替换实施例使用由板操作的液压 缸以及作为传输工具的液压油来为液压马达提供动力，从而驱动发电机。在该实施例中，优选地，可以在不同板上使用不同直径的汽缸，使得第一板具有最 小的汽缸，且在单一方向的设备上，所穿过的最后的板具有最大的汽缸。在另一替换实施例中，使用气压缸和气态传输介质。将理解，对于特定的安装，有利地是结合这些实施例的多方面。图22示出了框架352的替换实施例350的纵向横截面，其中为了清楚起见略去了 交叉阴影线。图23是替换框架352的横向横截面，同样为了清楚略去了交叉阴影线。框架 352包括多个隔间353、354、355，每个隔间均布置成接收类似于参照图18描述并示出的板211至219和221至229的多个板。在实施例350的特定实例中，框架包括具有三个隔间353、354和355的壳体结构 359，每个隔间布置成接收四个板。因此，在箭头358A的方向上沿着板行驶的四轮车辆将会 穿过每一侧上的12个板，一组由车辆的左侧车轮穿过，另一组由车辆的右侧车轮穿过。车辆沿着运行轨道362行驶并随后顺序地行驶到板表面363、364和365上。将可 移动的板安装在布置成驱动能量转换装置的板363、364和365的每一个中，能量转换装置 可以安装在这些隔间的任一个内或者安装在一分离的相邻隔间内。优选地，运行轨道通过 路边石357或其他导轨限定边界，以确保车辆在机构上行驶。机构布置成接收来自经过的车辆的能量，并使用这里描述的能量转换装置将该能 量转换成可用的动力。提供开口或连通孔以允许动力从待连通的隔间的每一个供应至相邻 的隔间中。传输装置可以是针对机械动力的旋转轴，以及针对电力的导电电缆。可以使用替换的机械传输装置，比如轴向振动传动轴。尽管上面描述了包括三个隔间的框架，在特定应用中，优选地，可以仅具有两个隔 间，或者替换地，具有更多隔间。壳体结构359可以包括预成形构件，或者对于特定的安装地点，优选地，使用诸如 混凝土或砌墙砖的材料来在原地构造壳体结构。经过的车辆的负荷通过壳体结构传输至支 撑地面360。在这里未示出的又一实施例中，框架包括多个壳体结构，每个壳体结构均具有隔 间，每个壳体结构安装在车辆运行轨道中，在每个壳体结构之间提供用于每个隔间之间的 动力传输的装置，使得当车辆顺序经过每个隔间时，从每个隔间接收的组合能量中获得动 力输出。
权利要求
1.用于将动能转换成可用动力的设备，包括布置成固定在车辆运行轨道中的框架以及 安装至所述框架的多个板，每个板均能够相对于所述框架移动以便驱动能量转换装置，其 中，所述能量转换装置包括具有变惯量的旋转构件。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备进一步至少包括第一板和第二板，所述 第一板和所述第二板布置成以车辆经过这些板的顺序而顺序地移动，每个板的这种移动设 置成使驱动机构旋转，其中，至少所述第二板设置成将与所述第一板相比更大程度的旋转 传递至所述驱动机构。
3.用于将动能转换成可用动力的设备，包括布置成固定在车辆运行轨道中的框架以及 安装至所述框架的多个板，每个板均能够相对于所述框架移动，至少将第一板和第二板设 置成以车辆经过这些板的顺序而顺序地移动，每个板的这种移动使驱动机构旋转，其中，至 少所述第二板设置成将与所述第一板相比更大程度的旋转传递至所述驱动机构。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述设备进一步包括能量转换装置，所述能量转 换装置包括具有变惯量的旋转构件，所述驱动机构设置成驱动所述能量转换装置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述能量转换装置进一步包括发电机。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述能量转换装置进一步包括用于存储电能的装置。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其中，所述发电机进一步包括具有变惯量的所述旋 转部件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，每个板均设置成在该板没有被车辆 作用的第一位置中凸出于周围表面。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，当所述板处于第一位置中时，所述车 辆运行面的至少一边缘与所述周围表面处于基本上相同的高度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，每个板均设置成当车辆作用在该板 上时移动至第二位置。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，当处于所述第二位置中时，至少在车辆作用在 所述板上的部分处，所述车辆运行面的最高部分与所述周围表面基本齐平。
12.根据权利要求10或11所述的设备，其中，当处于所述第二位置中时，在所述板的至 少一部分处，所述车辆运行面的最高部分低于所述周围表面的水平高度。
13.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，当车辆经过所述板时，每个所述板 的至少一部分在向下的基本垂直的方向上移动。
14.根据引用权利要求8和10时的前述权利要求中任一项所述的设备，其中，每个所述 板被弹性地从所述第二位置推进至所述第一位置。
15.根据引用权利要求8时的前述权利要求中任一项所述的设备，其中，限制每个所述 板使其不会移动成高于所述第一位置。
16.根据引用权利要求13时的前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述向下的 基本垂直的方向是绕一轴线的弓形移动。
17.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，每个所述板枢转地支撑在一个端部 处或接近一个端部，以便阻止车辆经过所述板时的垂直移动。
18.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述板设置成阻止水平移动。
19.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述设备进一步包括两个相似的板 组，在沿着所述车辆运行轨道的纵向中心线的任一侧上具有一个板组。
20.根据引用权利要求17时的前述权利要求中任一项所述的设备，其中，被枢转支撑 的所述端部接近沿着所述车辆运行轨道的所述中心线。
21.根据引用权利要求17时的前述权利要求中任一项所述的设备，其中，每个板均设 置成绕一公共轴向中心线运动，所述轴向中心线平行于所述车辆运行轨道的所述纵向中心 线。
22.根据引用权利要求17时的前述权利要求中任一项所述的设备，其中，被枢转支撑 的所述端部接近沿着所述车辆运行轨道的侧边缘。
23.根据引用权利要求17时的前述权利要求中任一项所述的设备，其中，每个板均设 置成绕一公共轴向中心线枢转地运动，所述轴向中心线平行于所述车辆运行轨道的所述纵 向中心线。
24.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，沿着所述车辆运行轨道的线路在每 个板之间提供轨道的横向固定部分。
25.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，沿着所述纵向中心线在每个板组之 间提供轨道的纵向固定部分。
26.根据引用权利要求19时的前述权利要求中任一项所述的设备，其中，两个相似板 组的每个所述板关于所述纵向中心线对称地布置。
27.根据引用权利要求19和23时的前述权利要求中任一项所述的设备，其中，每个板 组的所述公共轴向中心线关于所述纵向中心线对称地偏移。
28.根据引用权利要求19和23时的前述权利要求中任一项所述的设备，其中，每个板 组的所述公共轴向中心线在每个板组之间是共同的，并且与所述纵向中心线是一致的。
29.根据引用权利要求5时的前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述能量转换 装置进一步包括驱动机构，所述驱动机构布置成将动能传输至所述发电机。
30.根据引用权利要求29时的前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述驱动机 构包括传动机构，所述传动机构将所述板的基本垂直的运动转化成旋转运动，以使所述发 电机运转。
31.根据权利要求29所述的设备，其中，所述传动机构至少包括齿条齿轮装置，在远离 所述枢轴支撑的端部处将齿条安装在每个所述板上，每个所述齿条齿轮装置均布置成将所 述板的基本垂直的运动转化成旋转运动，以使所述发电机运转。
32.根据权利要求31所述的设备，其中，第一板的齿轮的直径大于第二板的齿轮的直径。
33.根据权利要求29所述的设备，其中，所述驱动机构包括连杆曲柄轴机构，所述连杆 曲柄轴机构将所述板的基本垂直的运动转化成旋转运动，以使所述发电机运转。
34.根据权利要求33所述的设备，其中，所述连杆曲柄轴机构包括在远离所述枢转支 撑的端部处安装至每个所述板的连杆。
35.根据权利要求33或34所述的设备，其中，第一板的曲柄的长度大于第二板的曲柄 的长度。
36.根据权利要求33所述的设备，其中，所述板和驱动机构进一步至少包括离合器，所 述离合器或多个离合器布置成使得当某一板在基本垂直的方向上运动且能量被传递至所 述驱动机构时，在同一板组中的其他板可以保持在所述第一位置中。
37.根据引用权利要求31或33时的权利要求36所述的设备，其中，所述齿轮和/或曲 柄的每一个均包括所述离合器。
38.一种旋转电机(1)，包括可旋转电枢(2)和固定定子(3)，所述电枢布置成绕轴线 (IX)旋转，其中所述电枢包括各自具有多个可移动部分(包括11至22)的多个组，每个可 移动部分均至少可从所述电枢静止的第一位置移动至所述电枢旋转的第二位置，其中当所 述可移动部分从所述第一位置移动至所述第二位置时，每个可移动部分与所述定子之间的 径向间隙(IG)的尺寸(ID)减小，所述电枢和所述定子布置成使得当所述可移动部分处于 所述第二位置中时，耦合所述电枢和所述定子的磁通穿过所述间隙，并且其中，至少一第一 组布置成以第一旋转速度移动至所述第二位置，并且至少一第二组布置成以第二旋转速度 移动至所述第二位置，所述第二速度大于所述第一速度。
39.根据权利要求38所述的旋转电机，其中，所述旋转电机是发电机。
40.根据权利要求38所述的旋转电机，其中，所述旋转电机是电动机。
41.根据引用权利要求38时的前述权利要求中任一项所述的旋转电机，其中，所述可 移动部分均至少部分地包括磁性部分。
42.根据权利要求41所述的旋转电机，其中，所述磁性部分包括永磁体。
43.根据权利要求41所述的旋转电机，其中，所述磁性部分包括电磁体。
44.根据权利要求41所述的旋转电机，其中，所述磁性部分包括永磁体和电磁体。
45.根据引用权利要求38时的前述权利要求中任一项所述的旋转电机，其中，所述可 移动部分弹性地朝向所述旋转轴线推进。
46.根据引用权利要求38时的前述权利要求中任一项所述的旋转电机，其中，可移动 部分布置成以特定角速度移动至所述第二位置。
47.根据引用权利要求38时的前述权利要求中任一项所述的旋转电机，其中，当所述 可移动部分处于所述第一位置中时，在所述电枢与所述定子之间耦合的磁通小于在所述第 二位置中耦合的磁通的一半。
48.根据引用权利要求38时的前述权利要求中任一项所述的旋转电机，其中，所述可 移动部分布置成径向地移动。
49.根据权利要求38至47中任一项所述的旋转电机，其中，所述可移动部分弓形地移动。
50.根据引用权利要求38时的前述权利要求中任一项所述的旋转电机，其中，所述电 枢布置成在所述定子内旋转。
51.根据引用权利要求38时的前述权利要求中任一项所述的旋转电机，其中，所述可 移动部分处于所述第一位置中时的所述电枢的转动惯量小于所述可移动部分处于所述第 二位置中时的所述转动惯量。
52.一种基本上如前述描述的以及参照图1至图17描述的旋转电机。
53.根据引用权利要求1时的前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述设备进一 步包括发电机，所述发电机包括根据权利要求38或39或不引用权利要求40时权利要求至52中任一项所述的旋转电机。
54.根据引用权利要求3时的前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述设备进一 步包括发电机，所述发电机包括根据权利要求38或39或不引用权利要求40时权利要求41 至52中任一项所述的旋转电机。
55.基本上如前面描述的那样以及参照图18至图23中所示的用于转换动能的设备。
全文摘要
用于将动能转换成可用动力的设备(200)，包括布置成固定在车辆运行轨道(202)中的框架(204)和安装至框架的多个板(包括211至219以及221至229)。每个板可相对于框架移动以便驱动能量转换装置(232、234)。能量转换装置包括具有变惯量的旋转构件(图19中的293)。
文档编号F03G7/08GK102007295SQ200980113429
公开日2011年4月6日 申请日期2009年2月16日 优先权日2008年2月15日
发明者丽贝卡·安娜·休斯, 亚历山大·彼得·休斯, 安妮卡·玛丽安妮·休斯, 彼得·内维尔·休斯 申请人:丽贝卡·安娜·休斯, 亚历山大·彼得·休斯, 安妮卡·玛丽安妮·休斯, 彼得·内维尔·休斯