[发明专利]一种串联动力装置及串联动力装置控制方法

权利要求书

1.一种串联动力装置，其特征在于，包括热动力机、电机单元和机械旋转负载；所述电机单元的两端均具有向外伸出的传动轴，包括定子、转子和轴承，其中定子包括定子铁芯和定子绕组；

所述热动力机、电机单元和机械旋转负载的传动轴依次串联连接;

所述热动力机与电机单元的第一端外伸的传动轴通过前级连轴装置相连；电机单元的第二端外伸的传动轴通过后级连轴装置与机械旋转负载的传动轴相连。

2.根据权利要求1所述的串联动力装置，其特征在于，当所述电机定子、转子和传动轴处于水平布置时，位于所述电机转子上方的电机定子绕组中包含一个或多个反重力励磁绕组；当所述反重力励磁绕组通入电流时，能对电机转子内的铁芯产生向上反重力方向的电磁吸力，该电磁吸力能让电机单元传动轴的水平支撑轴承或连同热动力机和机械旋转负载传动轴的水平支撑轴承所受的竖直向下压力减小或为零。

3.根据权利要求1所述的串联动力装置，其特征在于，所述的电机单元为发电机、电动机、复合型电机或电机组；复合型电机是指该电机单元既能作为发电机使用又能作为电动机使用；电机组为包括串联的至少两个子电机。

4.根据权利要求1所述的串联动力装置，其特征在于，前级连轴装置为连轴器或离合器；后级连接装置为连轴器或离合器。

5.根据权利要求1所述的串联动力装置，其特征在于，所述前级或后级连轴装置上还设置有用于转速或转向变换的变速装置。

6.根据权利要求1所述的串联动力装置，其特征在于，还包括电控系统；电控系统包括用于热动力控制模块、机械转动负载装置控制模块和电机控制模块；

（1）热动力控制模块用于控制热动力机的运行；

（2）电机控制模块包括电动机模块、发电模块和反重力控制模块中的至少一种；所述电动机模块用于控制外部电源为电机单元供电，此时电机单元工作在电动机模式；所述发电模块用于控制电机单元向外部负载供电，此时电机单元工作在发电机模式；所述反重力控制模块输出端与反重力励磁绕组的引线连接，输入端连接外部电源，包括励磁单元和切换单元；其中切换单元控制反重力励磁绕组与其他定子绕组的连接与分离；励磁单元用于控制外部电源为电机定子的反重力励磁绕组提供电源；当切换单元断开时，电机单元工作在反重力轴承模式，励磁单元与反重力励磁绕组接通，即使电机转子被其他设备带动旋转，也能对转子产生持续的反重力方向的电磁吸力；当切换单元闭合时，将反重力励磁绕组恢复到电动机或发电机的定子绕组中，电机单元恢复到电动机模式或发电机模式；

（3）机械旋转负载控制模块用于控制机械旋转负载的运行；

（4）当连轴装置采用电控离合器时，电控系统还包括用于控制离合器连接和分离的传动控制模块。

7.根据权利要求2所述的串联动力装置，其特征在于，反重力励磁绕组为电机定子中独立设置的绕组。

8.一种串联动力装置控制方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的串联动力装置；控制串联动力装置工作在以下任一工作模式中：

（1）模式1、热动力单独驱动机械旋转负载；

同时接通电机单元与热动力机和机械旋转负载之间的前级连轴装置和后级连轴装置，并将电机单元与外部电路断开，可选的将电机单元与反重力控制模块接通；运行热动力机，热动力机的传动轴同步驱动电机转子和机械旋转负载，电机处于转子被动空转状态；

（2）模式2、电力单独驱动机械旋转负载；

让电机单元与机械旋转负载之间的后级连轴装置接通，而让电机单元与热动力机之间的前级连轴装置分离，热动力机不工作；电机单元接入电控系统中的电源模块，电机处于电动机模式；由外部电源输电通过电机单元驱动机械旋转负载；

（3）模式3、热动力与电力联合驱动机械旋转负载

同时接通电机单元与热动力机和机械旋转负载之间的前级连轴装置和后级连轴装置；

运行热动力机，电机单元接入电源模块，并与外部电源接通，电机处于电动机模式；热动力机与电机单元联合驱动机械旋转负载；

（4）模式4、热动力驱动机械旋转负载并驱动电机发电

同时接通电机单元与热动力机和机械旋转负载之间的前级连轴装置和后级连轴装置；

运行热动力机，同步驱动电机转子和机械旋转负载；电机处于发电模式，电机单元接入发电模块，向外部用电负荷输送电能；

（5）模式5、单发电输出

让电机单元与机械旋转负载之间的后级连轴装置分离，而让电机单元与热动力机之间的前级连轴装置接通，电机单元接入发电模块，电机处于发电模式；运行热动力机，驱动电机单元，通过发电模块，专门向外部用电负荷输送电能。