CN101541578A

CN101541578A - 混合电动装置

Info

Publication number: CN101541578A
Application number: CNA2007800431068A
Authority: CN
Inventors: 德尔伯特·R·卢卡斯; 贾斯廷·卢卡斯; 赖安·J·卢卡斯; 保罗·布伦特·博伊德
Original assignee: Desa IP LLC
Current assignee: Desaip; Desa IP LLC
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2009-09-23
Also published as: US7482768B2; US20080089674A1; US20080086997A1; US20080089673A1; US7479754B2; CN101542876A

Abstract

一种装置，包括：外壳，配置有工作组件；电动机，被构形用以驱动所述工作组件运动；电源控制模块，所述电源控制模块被构形用以与所述电动机、第一电源配置和第二电源配置中的至少一个电连接，所述第一电源配置被构形用以电连接至具有直流(DC)电输出的电池组件，所述第二电源配置被构形用以电连接至电源逆变器，所述电源逆变器被构形用以接受交流电(AC)并进一步的被构形用以输出直流电到第二电源配置，电动机是永磁直流电动机(PMDC)、交直流两用电动机和感应电动机中的一种，所述电动机通过所述电源控制模块从所述第一电源配置和第二电源配置中的至少一个接受电力。

Description

混合电动装置

技术领域

本发明总体涉及混合电动装置领域，特别涉及具有升压/节约电力特性和提供电力给电动机的双模式电源的混合电动装置。

背景技术

在草坪和在各种居室维护操作中，电动工具被频繁的利用。经常使用用于操作的需要电动机的工具，例如操作需要工作组件的旋转驱动，例如切割刀片和/或叶轮。一个这样的电动工具是割草机。另一个这样的工具是除雪机。割草机一般利用旋转切割刀片，而除雪机一般地利用回转叶轮/风扇。某些电动工具也可通过交流电源来操作，例如通过公用事业公司或来自交流发电机的电源。其它的电动工具也可利用电池来操作。

发明内容

相应的，本发明的典型实施例是一种装置，包括：外壳，其配置有工作组件；电动机，其被构形用以驱动所述工作组件运动，所述电动机具有第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈两者均被卷在所述电动机的一电枢上；第一电刷，其被构形用以与第一换向器电连接，所述第一换向器被构形用以与所述第一线圈电连接；第二电刷，其被构形用以与第二换向器电连接，所述第二换向器被构形用以与所述第二线圈电连接；混合控制器，其被构形用以从所述第一电压配置和第二电压配置中的至少一个接受电力，并传递所述的电力给所述第一电刷和所述第二电刷中的至少一个，其中所述混合控制器包括第一电路设置和第二电路设置，所述混合控制器被构形用以在所述混合控制器被设在所述第一电路设置时以并联结构电连接所述第一电刷和所述第二电刷，所述混合控制器还被构形用以在所述混合控制器被设在所述第二电路设置时以串联结构电连接所述第一电刷和所述第二电刷。

本发明的另一实施例是一种电动机装置，包括：第一线圈，其与第二线圈分离，所述第一线圈和所述第二线圈都被卷在所述电动机的一电枢上；第一电刷，其与第一换向器电连接，所述第一换向器电连接至所述第一线圈；第二电刷，其与第二换向器电连接，所述第二换向器电连接至所述第二线圈；混合控制器，其被构形用以从所述第一电压配置和第二电压配置中的至少一个接受电力，且还被构形用以传递电力给所述第一电刷和第二电刷中的至少一个，其中所述混合控制器包括第一电路设置和第二电路设置，所述混合控制器被构形用以在所述混合控制器被设在第一电路设置时以并联形式电连接所述第一电刷和所述第二电刷，所述混合控制器还被构形用以在所述混合控制器被设在第二电路设置时以串联形式电连接所述第一电刷和所述第二电刷。

本发明的又一实施例是一种装置，包括：外壳，其配置有工作组件；电动机，其被构形用以驱动所述工作组件运动；电源控制模块，所述电源控制模块可被构形用以与所述电动机、第一电源配置和第二电源配置中的至少一个电连接，通过所述第一和第二电源配置中的至少一个提供电流给所述电动机，所述第一电源配置可被构形用以电连接至具有直流(DC)电输出的电池组件，所述第二电源配置可被构形用以电连接至一电源逆变器，所述电源逆变器被构形用以接受交流(AC)电并进一步被构形用以输出直流电给所述第二电源配置，其中电动机是永磁直流(PMDC)电动机、交直流两用电动机和感应电动机中的一种，所述电动机通过所述电源控制模块从所述第一电源配置和第二电源配置中的至少一个接受电力。

本发明的还一实施例是一种装置，包括：外壳，其配置有工作组件；电动机，其被构形用以驱动所述工作组件运动；电源控制模块，所述电源控制模块被构形用以与所述电动机、第一电源配置和第二电源配置中的至少一个电连接，通过所述第一电源配置和第二电源配置中的至少一个提供电流给所述电动机，所述第一电源配置被构形用以电连接至具有直流(DC)电输出的电池组件，所述第二电源配置被构形用以电连接至一电源逆变器，所述电源逆变器被构形用以接受交流(AC)电并进一步被构形用以输出直流电给所述第二电源配置；电子控制器，所述电子控制器被构形用以控制提供给所述电动机的电流，其中所述电动机通过所述电源控制模块从所述第一电源配置和第二电源配置中的至少一个接受电力。

本发明的又一个实施例是一种装置，包括：外壳，其配置有工作组件；电动机，其被构形用以驱动所述工作组件运动；电源控制模块，所述电源控制模块可被构形用以与所述电动机、第一电源配置和第二电源配置中的至少一个电连接，通过所述第一电源配置和第二电源配置中的至少一个提供电流给所述电动机，所述第一电源配置可被构形用以电连接至具有直流(DC)电输出的电池组件，所述第二电源配置被构形用以电连接至一电源逆变器，所述电源逆变器被构形用以接受交流电(AC)并进一步被构形用以输出直流电给所述第二电源配置；电路保护装置，其用于影响提供给所述电动机的电流，其中所述电动机通过所述电源控制模块从所述第一电源配置和第二电源配置中的至少一个接受电力。

可以理解的，上述概述和以下详细说明两者都仅仅是示例性和说明的而不是对本发明权利要求的限制。与说明书结合且构成说明书一部分的附图，与普通的说明一起示出了所述发明的实施例，用来说明所述发明的原理。

附图说明

本发明的众多优点可以通过本领域技术人员参考附图而更好地被理解，其中：

图1是混合割草机的立体图；

图2是图1示出的混合割草机的另一个立体图；

图3是图1示出的混合割草机的透视图；

图4是图1示出的混合割草机的另一个透视图；

图5是图1示出的混合割草机的侧面视图；

图6是图1示出的混合割草机的后视图；

图7A是图1示出的混合割草机的俯视图；

图7B是图1示出的混合割草机的仰视图；

图8是图1示出的混合割草机的透视图；

图9是图1示出的混合割草机的局部侧面剖视图；

图10是图1示出的混合割草机立体图，其中混合割草机通过电池运行；

图11是图1示出的混合割草机立体图，其中混合割草机通过交流电流运行；

图12图1示出的混合割草机立体分解结构示意图；

图13显示图1所示混合割草机的可移去电池和外壳盖的立体分解结构图；

图14显示用于图1示出的混合割草机的控制单元的分解立体图；

图15显示用于图1示出的混合割草机的外壳装配的分解立体图；

图16显示用于图1示出的混合割草机的高度调节装置的立体图；

图17是图16示出的高度调节装置的侧视图；

图18的立体图表示混合割草机，其中混合割草机包括电线夹持器；

图19的立体图表示混合割草机，其中混合割草机包括另一个电线夹持器；

图20的立体图表示储藏状态的混合割草机；

图21的分解立体图表示图20所示的混合割草机，其中混合割草机以装运形态被示出；

图22图1示出的混合割草机的立体图；

图23是用于图1示出的混合割草机的一个可选电池组件的电路图；

图24是用于图1示出的混合割草机的一个可选电源控制电路的电路图；

图25是用于图1示出的混合割草机的图24中示出的一个可选电源逆变器和混合控制的电路图；

图26是用于图1示出的混合割草机的一个可选电源控制电路的电路图；

图27是用于图1示出的混合割草机的一个可选电源控制电路的电路图；

图28是用于图1示出的混合割草机的另一个可选电源控制电路的电路图；

图29A是包括两个电动机和两个切割刀片的混合割草机的俯视图；

图29B是图29A示出的混合割草机的仰视图；

图30是用于图29A和图29B示出的混合割草机的一个可选电源控制电路的电路图；

图31是用于图29A和图29B示出的混合割草机的另一个可选电源控制电路的电路图；

图32是电动机的侧面剖视图；

图33是显示图32示出的电动机所使用的并联结构的电路图；

图34是显示图32示出的电动机所使用的并联结构的电路图；

图35是利用图32示出的电动机的混合割草机的一个可选电源控制电路的电路图；

图36A是混合割草机的局部立体图，其中电池舱处于闭合状态；

图36B是混合割草机的局部立体图，其中电池舱处于打开状态；

图37是电源选择开关的俯视图；

图38是混合割草机的侧面剖视图；

图39为显示用于高度调节装置的杆的混合割草机的局部立体图；

图40是显示用在本发明的混合割草机上的两个电池组件结构的电路图；

图41是实施速度控制单元的本发明的电动割草机的框图；

图42是混合除雪机的立体图。

具体实施方案

现在将详细说明本发明的优选实施例，结合附图举例说明本发明的实施例。

此处描述以及权利要求中所述的混合电动装置部分以图1所示进行说明，其中示出了示例性实施例混合割草机10。所述混合割草机10包括底板50，底板50具有向外延伸的手柄，该手柄包括上手柄55a和下手柄55b。控制箱24位于底板50上面，该控制箱24包括控制器和至少一个电源选择开关21。底板50还包括若干特征，包括但不限于：电源控制和供给，如此处描述的直流电动机，包括至少一个刀片(切割部件)的切割部件外壳，及其他用于制造此处描述的可操作预定功能的电动割草机的必要特征。这样的功能和结构包括用于驱动刀片的直流电动机，直流电动机通过可选电源(电源配置)提供电力，所述电源包括120V交流线电压或诸如电池组件52的直流电源。所述电动机驱动刀片，而混合电动割草机的电源控制系统/供电系统允许使用者选择电源为交流电源或直流电源。在任一选择中，电动割草机的电源控制系统提供适当的电压给电动机。此外，对于本实施例的使用者，可选择在节约或升压模式驱动电动机。节约模式利用来自电源的电力比升压模式更少，从而增加在该种选择下全充满的电池的运行时间，且应该选择直流运行模式。应当理解，节约和升压模式也可在交流运行方式下进行。

此外，所述电动机可以被设计为双电压电动机，其能够在两个不同的直流电压下运行，例如美国专利6,172,437描述的电动机。在一个实施例中，双电压电动机在单个电枢中利用两个独立的换向器。每个换向器连接至相互分开的一组绕组(线圈)。每个换向器也与相应的电刷组电连接。所述两组电刷可以通过利用使用者选择开关选择设置，其重新设置电动机上的两组线圈，从对于诸如整流线电压的较高电压源的串联连接到对于诸如电池组的较低电压源的并联连接。

在这样的双电压电动机结构中，如果高电压大约是低电压的两倍，则电源将提供跨越电动机上的第一和第二换向器的大体相同的电压。例如如果割草机与120V的标准交流电源连接。整流器可以整流电压到大约120V直流(高电压源)。在这样情况下，串联结构将提供给每组线圈组大约60V直流。可选择地，割草机可以连接至60V直流电池组(低电压源)。在这样情况下，并联结构也将为每组线圈提供大约60V直流电源。在高和低电压下大体相同的电压提供给线圈导致大体相同电动机的转速(RPM)。在这种方式下，双电压割草机可以在没有电子控制器使用的情况下在电动机和切割刀片上执行速度控制。这对消费者而言具有显著的成本效益。在一个具体的实施例中，不用控制器可以节约大约百分之十的费用。可以理解的是在电动机内的线圈的数量可以变化和/或包括线圈的电线的直径可以变化。

可以理解的，割草机可被设置以限定切割刀片的速度到一预定水平。例如，割草机可被设置到具有最大19000英尺每分钟(fpm)的刀片尖端速度、4270转每分钟(rpm)，以满足保险人实验室(UL)标准。可以想到的是割草机可以包括反馈传感器以保持割草机的切割刀片速度。速度控制可通过调整提供给电动机的电压来完成。例如，电源可根据预定切割刀片速度从大约72V被调整到80V到90V。

可以理解的，割草机的可选择设计可采用未脱离本发明的范围和精神的设计。例如，在一个实施例中，为了提高电割草机的切割宽度而不增加刀片直径，割草机利用第二电动机。在另一个实施例中，割草机利用遮覆式刀片代替多用途的切割刀片。遮覆式刀片不循环空气并且在遮覆上比多用途切割刀片稍微更有效。此外，可以理解的除了永磁直流电动机外，很多其它型式电动机可以在本发明中被利用。这些电动机可以包括但不限于：交直流两用电动机、无刷直流电动机、开关磁阻电动机、步进电动机、和/或感应电动机。

总体参考图1-11。描述本实施例的具有升压节约特征的混合割草机。多个轮子支撑底板50，以使混合割草机10可以滚动，并由动力或被推动通过需要由刀片51切割的地形。本实施例的混合割草机10的具体结构，如图1所示，不必限制被描述的诸多结构和开关位于混合割草机10的多个表面或多个位置，细节和阐述的结构的具体的定位和限制被认为是仅仅是示例。

本实施例的混合割草机10在靠近上手柄55a处装有控制器，以使控制器易于被割草机10的操作者操作。具有钥匙28a的断路器28，当钥匙28a从完全插入的位置被移去时，中断至电动机56的电连接，从而使刀片51停止。此外，断路器28也作为防盗装置，没有钥匙28a，所述电动机就不能起动。也位于上手柄55a上的是刀片离合手柄31，刀片离合手柄31被用作联锁手柄开关以接合和分离旋转刀片51与直流电动机56。刀片离合手柄31必须是操作地与上手柄55a保持闭合关系，以接合直流电动机56和相应的刀片51。当刀片离合手柄31被设置并保持与上手柄55a闭合关系时，接合联锁手柄开关，如将要在此处被描述的双掷开关，且其操作以作为使用者的安全警惕开关释放时脱离直流电动机。这样特征是期望的，以便当手动致动手柄在有限且短时间内释放时中断刀片51的旋转。因而，此处描述的联锁手柄开关被结合在刀片离合手柄31上，并可操作地脱离直流电动机，以及当所述手柄31释放时，使电动机和刀片两者阻扰性中断(硬动态中断)。

本实施例的混合割草机10被设计成能以来自交流电源(诸如壁式插座或其它交流源)，或来自安装在底板50上的直流电池组件(组)52或与被描述的直流电动机56紧传导及操作关系的交流线路电压运行。本实施例的混合割草机10被设计以使操作者通过交流或者直流电源可操作地选择混合割草机10及电动机56的功能。当割草机10与交流电源连接时，如图8所示，交流电线22电连接至位于割草机10的交流插座23。交流电线可以直接插入典型为60赫兹、120伏的交流线电压。位于底板50的电池组52可以提供直流电给电动机56。电池组52可被充电。

电源选择开关21也位于割草机10上，如图37。在一个实施例中，电源选择开关21包括电池充电指示器83、若干电源选择85、及用于选择具体电源模式的旋钮86。在本实施例中，电源选择85包括充电模式、电池模式、电池升压模式、120V电线模式及120V升压模式。电池模式和120V电线模式是节约模式，而电池升压模式及120V升压模式是升压模式。升压模式提供增加供给直流电动机56电压的功能，从而相比节约模式，增加了刀片51的旋转速度。当选择升压模式时，控制器内的升压开关被打开。相反的，当选择节约模式时，控制器内的升压节约开关被关闭。选择升压或节约模式可以增加或减小电压，从而增大或减小电池组52或其它电源由于增加供给直流电动机56电流的实际消耗。可以理解的是电源选择开关可以有不同的结构。例如可以使用多个按钮取代旋钮。此外，可以提供不同组的电源选择。

在本发明的实施例中，混合割草机10的混合控制系统允许混合割草机10由常规家用交流线电压或直流电压电池组供电。所述电池组可被设计成具有比家用电流的平均峰值低的可用工作电压。提供这种布置以便允许割草机在可的节约模式下运行，在较小损害草的情况下保持电池运行时间。可选择地，当割草机被插入交流家用电流或线电压或当附加电压来自于电池组或来自于与电池组相关联的电池，本实施例的混合割草机10可以选择性地以升压或电源模式运行，所述升压模式允许在运行期间用于较高草的覆盖或拾起各种碎片，诸如松果。

因此，例如，本实施例的具有电源升压节约特征的混合割草机10运行/被用来切割如图10所示的相对矮的草，由于这样任务需要较小电力，可通过电源选择开关21选择电池模式(节约模式)。电池组52可与直流电动机56电连接，并且节约设置可以减小刀片51的旋转速度，从而降低电池组52消耗速度，也增加混合割草机10每次充电的运行与操作时间。但是，当需要提高刀片51的旋转速度时，可选择电池升压模式，以提高供给电动机56的电压。可以理解的是，如果需要，电池升压模式可以提供来自二级电池和/或来自包含在和/或连接至所述混合割草机10的任何其它辅助电源的附加电压给所述电动机。

可选择地，如图11所示，本实施例的具有电源升压节约特征的混合割草机10连接至交流电源运行。因此，对切割相对高的草(如图11所示)，需要更多电力，可通过电源选择开关21选定120V升压模式。可以理解的是，如果需要，120V升压模式提供来自于电池组52、来自二级电池和/或来自包含在和/或连接至所述混合割草机10的任何其它辅助电源的附加电压给电动机。但是，当需要降低刀片51的旋转速度时(例如当在草普遍较矮的某一区域运行时)，可选择120V模式(节约模式)，以降低供给电动机56的电压，以节约能源。因此，如同所示的及在实例中被描述的升压和节约特征，可与到直流电动机56的交流电输入线或直流电输入线的电源选择结合。此类例子的进一步说明和实施将在下面进行描述。

在本发明的一个实施例中，提供易于从割草机底板50移除的电池组52也是期望的。本实施例的混合割草机10可在无电池组52的情况下使用，从而由于没有安装电池组而减少重量，更易在斜坡区域操纵。在一个具体的实施例中，具有电池组件的割草机10的总重量在大约60磅至大约70磅之间，而电池组件重约20磅。因此，去除电池组件可以减少相当大的重量。此外，本发明的割草机10可以做成易于装载/存放割草机及独立地给电池组52充电，或可选择地，当割草机10仍然处于运行中时(即，当交流电源可用时)可以提高给电池充电的便利性。提供电池盖52a是符合需要的，图36A所示为闭合位置，图36B所示为打开位置，所述电池盖52a盖上电池组52的位置。此外，如图22所示，被移去电池的割草机10可被存放在汽车库306外面，因此节省可用来存放割草机的空间。可以理解，为电池充电的功能会使割草时间可增加。此外，应注意到当电池充足电时，割草时间最大。因此，割草机可以设置有充电灯以指示割草机正在充电和/或被充满。充电灯可利用各种颜色指示充电状态。可选择地，充电灯可以利用各种开/关模式，包括闪烁等等。此外，可以理解，割草机可以包括一个以上的灯，同时，所述灯可以利用各种颜色和/或闪光组合。

直流电动机56可以是永磁直流电动机并且可以设计成能接收来自电池和/或来自此处将要描述的混合电源控制器的电力。在切割植物时提供直流电动机56以转动刀片51，电动机56在阻扰性中断之后可以作为发电机，在所述的联锁手柄开关释放后，一旦刀片联锁手柄31被释放，从而提供阻扰性负载以快速停止刀片。可想到，如图38所示，电动机56可被设计成进一步包括风扇91，以促进直流电动机56的冷却，从而通过电刷及通过电动机提供空气环流排出路径93。例如在一个具体实施例中，电动机促进气流向上(与割草机被支撑的地面有关)并且穿过散热片。然后，气流向下通过电动机(即在电动机外壳之内)。可选择地，也提供选择性地以串联或并联方式运行的具有多个电动机或具有多个换向器的例子。

应该注意，割草机消耗的电力可以是刀片速度二次幂的函数。因此，可以想到，切割刀片的速度可被调整以平衡割草需要的电力需求对预期切割时间要求，所述切割时间可被电池电源消耗所限制。例如，切割刀片的速度可被调整，当切割刀片只旋转而不切割植物时在大约16000英尺每分钟(fpm)至大约19000英尺每分钟范围内，当切割植物时在大约12000英尺每分钟至大约18000英尺每分钟范围内。

如上述描述，提供刀片51以覆盖或切割植物。示例性刀片尖端速度在非切割期间可以在大约16000至19000英尺每分钟之间，在植物切割期间可以在12000至18000英尺每分钟之间，具有对于大约1.5的直流电动机成适当比例的额定马力。当来自于交流线路电压运行时，高速可以被指示/达到，而当电池直流电压运行关闭时低速被认知/达到。可选择地，在低电力或节约模式下，运行时间与预期电池寿命可以是相当长，增加超过50％并且以直流电动机56相应的降低到驱动刀片51以大约14000英尺每分钟的在刀片的顶端测量的刀片速度。刀片51的各种速度能对应于来自于混合电源的观察/检测由直流电动机56接受的若干电压输出。为提供高速度刀片功能，66V或72V直流电压可被提供给具有300瓦特/小电池充电量的直流电动机。可选择地，在节约或低速模式下，对应于高电池组运行持续时间或减少来自电源的电流汲取，通过为直流电动机56提供60V或更少的电压，电力消耗可以显著减少。通过升压和节约开关的使用，可提供各种电力消耗模式，如此处描述的例子可以看出，可以是单刀双掷开关，以通过多个例子说明的多种装置增加电压。

因此，当割草机10处于节约模式时，相应的刀片速度可以小于刀片尖端测量值15000英尺每分钟，优选为14000英尺每分钟刀片尖端测量值或更少，从而显著增加当电池组处于运行状态且电源选择开关21选中/设在电池模式时电池组充电运行时间。在这样的例子中，可通过电池组52提供60付电压给直流电动机，电池组52包括串联的一组5个电池，每个电池提供12伏。可选择地，根据需要和割草机将要运行的刀片速度，当电源选择开关21设置在电池升压模式时，附加或二级电池可被加入以与电池组52串联从而增加电压至66或72伏，所述附加或二级电池可与所述电池组52结合在一起或与所述电池组52相分离。

电池组件可以包括一组串联的直流电池。在一个具体的实施例中，如图23所示，电池组件700包括一组五个铅酸性5安培小时12V直流电池702。在此配置中，电池组件的电压可为大约60V。可以理解，当被充足电时，电池组件700的电压可以是大约66V，且在电池放电过程中可以减小至大约50V。此外，可以理解，随着电池放电，割草机刀片的速度也按比例降低。因为这个原因，应该想到，当在电源升压配置结构使用时，割草机刀片的速度可以基于电池组件和/或电池组件与一个或多个其它电源的全充电电压而设定。

在又一个实施例中，在电源升压配置结构中，通过升压节约开关26的控制，电池组件700可与辅助电池54串联。辅助电池54可以是5安培小时12V直流电池。在该配置中，当在电源升压模式(升压节约开关26设置为打开(ON))，电池组件和辅助电池的电压总共可以为约72V。应当理解，在直流模式下运行时，对于配置和实施是可以改变的，对于此处描述的提供的例子的电池仅仅用于说明目的，且许多其它实施包括电池并联、串联，或提供附加电源都可以被利用。

在另一个具体实施例中，割草机可包括用于整流及限制120V交流电源到90V直流电源得电路/硬件。在这个配置中，混合割草机可包括90V直流电池组件。由于这样的利用电池技术的组件的重量，可以理解的90V直流电池组件可包括两个或更多个独立的组件，例如两个45V电池组件，等等。该双电池组件1000的结构如图40所示。双电池组件1000包括一组两个铅酸性5安培小时45V直流电池1002。在该结构中，双电池组件的电压可为大约90V。在进一步的实施例中，通过升压开关706的控制，电池组件1000可以与电源升压配置中的辅助电池1004串联。辅助电池1004可包括5安培小时12V直流电池。在该配置中，当在电源升压模式时(升压开关706设置为打开(ON))，电池组件和辅助电池的电压总共可为大约102伏。

应该理解，当割草机10在直流模式下运行时，可提供此处描述的电池组的配置和实施的多种改变，提供的例子仅仅用于描述的目的，并且可以利用许多其它例子，包括以并联、串联连接电、或提供附加电源。也应该理解，可以利用不同组合的电池以满足不同的电压和/或电流强度的需要，包括但不限于36V、48V、72V、在其它电压和/或电流强度水平中的值。

虽然已提供的节约和升压开关的例子用于直流模式下运行，此处描述的用于交流模式下运行时提高电动机转速的另一个实施例。这样的实施例可包括增加来自于电源控制器的逐渐下降的电压，如为直流电动机或可选择地串联二级电池提供的那样，而当在交流模式下运行时增加提供给电动机的直流电压，并且导致刀片的旋转速度的增大。因此可选择实施例被示出和描述，其中本实施例的电源产生直流电给电动机，且其中升压或增加电压可通过被描述的各种技术来自于任何一个电源，或通过提供来自电池或二级电池的附加电压，两者中的一个可导致电动机和刀片速度的运行速度的增加。

本实施例的混合割草机10的本实施例的其它方面能够为驱动刀片51的直流电动机提供使用者可选的电源。在本实施例的混合割草机10中，直流电动机56由于其能源消耗和供给特性提供给在割草机底板50上的旋转刀片51。提供使用者可选的另一个电源或电源选择开关21以使直流电动机56的使用者在电源上可变换，来自交流120伏60赫兹电源代表的线电压，延长电线或线电压可达到为割草机提供的电池直流电压，通过操作者可选择两种电源和两种驱动安装在割草机外壳或底板50上的相同的电动机。这样选择是符合要求且唯一的，使用者可以有选择地操作割草机，从各种使用者可选择地输入方式中可选电源输入，第一电源输入在电源选择开关21代表来自电池组52的电源输入所提供，第二电源输入在电源选择开关21代表的交流线路22提供。

此外，作为一可选的设计组件，电源选择开关21可用自动模式。在自动模式下，电源控制电路60可包括固态继电器，例如具有用于电压检测以激活三端双向可控硅开关或其它中继设备的零交叉电路，以当插入电源控制电路时自动连接电动机与线电压。这样使用者可选电源选择从而能通过自动的电压或其它检测电路或可通过此处描述的开关21触动而被自动选择。可以理解的是，所述自动选择可以通过使用者设置电源选择开关21选择另一个电源选择而被推翻。在示例性实施例中，可利用开关/继电器/固态开关装置完成电源选择。

控制器可以采用一组算法设置以控制电池组件充电逻辑。例如在交流电源模式下运行过程中，控制器所用的算法可以检查电池组件的充电水平，确定电池组件是否需要重新充电。在一个实施例中，被编程到ASIC可编程控制器芯片上的PIC算法被用来控制所有的充电逻辑。还应该想到，控制器可以包含电流传感器，其感应流向电动机56的电流并检验/参考/比较所述电流值与刀片速度，以提供平稳启动增强。电流传感器同样可作为电流过载保护装置，防止当负载急剧下降(从草较高的区域移动到草较矮或无草的区域)发生时断路器跳闸。此外，电流传感器可发出电压增高的信号以满足增加电力的需要，从而维持刀片速度在恒定水平。

参照图12到15，表示割草机10的示例性实施例的部件分解图。外壳盖82和底板50之间装有安装到普通三角形钢支承板(控制架)上的控制器(电源控制模块)20。位于控制器之上的是电源选择开关旋钮86，其被控制箱盖84遮盖。在一个具体的实施例中，控制架被制成独立于外壳盖的A形框架结构82。这种结构有助于混合割草机10的装配。通过外壳盖82上的开口，使用者易于操作旋钮86。也安装在支承板上的还有附加电路板、接线盒、交流插座23、和诸如散热片和/或风扇的冷却装置。电动机56的顶部在一端连接至支承板的底部，电动机56电连接至控制器20，电动机56底部连接至底板50。轴57连接至电动机56以传递旋转能量给刀片51，刀片51可旋转地连接至底板50的底部并通过底板50底部的开口连接至轴57。后轴302、前轴304设置在底板50的底部以分别支撑后轮、前轮。后轴302、前轴304可包括自校准、卡扣式轴(作为装配辅助劳动力减少)。

如图15所示，利用增强肋90结合钢增强框架来增强底板50，通过下手柄55b或延伸在割草机底板的边缘周围并与手柄和/或其它安装到割草机底板的结构件相交的独立的管提供所述框架。在一个具体的实施例中，延伸在割草机底板周围的钢管利用螺丝或其它需要的紧固件与割草机底板连接。在一个实施例中，具有增强框架的由塑料制成的底板能够达到与钢底板类似的刚度。应该理解，底板50、增强肋90、和下手柄55b可由各种材料制成。例如，在一个具体实施例中，底板和增强肋由塑料组成。可选择地，增强肋可由钢或其它金属材料制成的。其它适当的材料也可以包括玻璃纤维及其他复合材料。

下手柄55b也安装在底板50上方。在一个具体的实施例中，下手柄55b包括一大体平行的部分，其大体平行于底板一侧，以及对相对侧向外延伸的部分。所述向外延伸的部分与底板50形成一角度。因此为了牢固地支撑下手柄55b的向外延伸的部分，两个手柄支撑柱(轴塔)88被设置在后轴302位置上面的底板50的两侧上。这样的布置允许手柄的向外延伸的部分建立与支撑柱的接触点并固定到支撑柱88。由手柄、底板及柱形成的大体三角形状允许下手柄55b与底板50之间的连接关系更稳固、不易损坏以破碎和/或弯曲。在一个具体的实施例中，轴塔88与电动机56和控制器20一起安装在底板50上形成箱结构，其更稳固并为电动机56和控制器20提供更多保护。

可以理解，强化割草机底板的刚度对于消费者而言增加质量感觉是可取的。可以理解，手柄的设计可采用其他未脱离本发明的范围和精神的设计。例如在一个实施例中，手柄具有可调整地连接至上手柄的下手柄。因此，上手柄55a可折叠向下，如图21和22所示，需要较小存储和/或包装空间。在该设置中，手柄的高度调整也可以实行。可选择地，手柄可被设计成具有一端连接至底板50而另一端被使用者把持/握持的整体结构。

在一个具体实施例中利用单点高度调节装置。如图16和17所示，这样的单点高度调节装置包括连接至第一轴杆302的杆。第一轴杆302通过连杆与第二轴杆304连接。所述连杆可以与利用弹簧70的高度调节手柄72连接。在示例性实施例中，第一轴杆302和第二轴杆304从一组连接至割草机的轮子的旋转轴偏置。以该方式，手柄80的调节将会导致第一和第二轴杆302和304绕固定点运动从而提高/降低所述轮子，如图17所示。这样的装置也可适用于电动、气动、甚至手推割草机。

可以理解的，割草机的可选设计可被采用而未脱离本发明的范围和精神。例如，在一个实施例中，电源控制开关21设置在底板50上靠近控制器20，以减少用于连接的导线数量的需求。在一个可选实施例中，电源控制装置开关21可以被设置在上手柄55a靠近断路器28，以利于使用。此外，交流电线夹持器可用来促进交流电线22的回收或缩回。在一个实施例中，如图18所示，大体矩形的交流电线夹持器76可旋转地连接至所述手柄。以一循环方向(例如顺时针方向)旋转夹持器76可缩回交流电线22，而以相反的循环方向(例如逆时针方法)旋转夹持器76可允许使用者收回更多的交流电线22。可选择地，夹持器76可被配置为其它几何形状，例如，以如图19描述的大体圆形。在另一个可选的实施例中，电线夹持器包括相互隔开(比如1英尺距离)的两个固定夹具，使用者可绕两个固定夹具缠绕/展开交流电线以缩回/收回电线22。

转到图24所示的示例性实施例，其中示出了电源控制电路60，提供升压和节约电源特征。如所示，直流电动机56与各种电源控制电路元件60、100电连接，电源控制电路元件包括诸如双刀双掷开关的联锁手柄开关31、断路器28，如此处所示的35安培断路器、升压/节约开关26，本实施例中为单刀双掷开关、电源选择开关21，本实施例中为单刀双掷开关、电池组52，所示为60伏直流电池组，当其被所述电源选择开关21可操作地选择时提供60伏电压给电动机56、以及混合AC/DC控制器100，其用作电源逆变器或降压控制器，用于变换通过插头23引入的线电压120V交流。所示的电池组与电源控制电路的其它部分公用共同地线，但可以许多已知和理解的方式与电源控制电路电连接，无需实际的连接电线，只要割草机的使用者操作被各种开关起动。

在本实施例中，升压选择开关26提供增加的电压给电动机56，通过修改输入至脉冲宽度调制控制单元120(见图25)的电阻值或定时信号值，将在下面被描述，以便改变IGBT的选通从而影响在电源逆变器或降压控制器100上的电压波的形成。冲击电流极限可被提供以防止在初始启动和电路激励时电路的过饱和。整流器110(见图25)通常被理解整流电压从交流到直流，这种情况下利用所示的全桥式整流器。但是，提供降压控制器的许多形式在本领域是已知的，所进行的阐述不是进行不适当地限制。

如图24所示，包括交流插座23的设计，交流插座23连接至混合交流/直流(AC/DC)控制器100，混合交流/直流控制器100用作电源逆变器，其又与单刀双掷电源选择开关21和单刀双掷升压开关26连接。升压开关26为此处描述的升压节约开关并，其提供电阻性负载到用于脉冲宽度调制控制120的CMOS微控制器，在关闭时被选择和打开接触。电源选择开关21在降压控制器100和直流电池电压源52的输出之间切换直流电动机。电源选择开关21的输出馈给显示可与双刀双掷联锁手柄开关31并联连接的电压表，联锁手柄开关31在通过电阻R1短接直流电动机56到地线与通过断路器28连接电源选择开关21的输出至直流电动机56之间切换。

在如图24描述的实施例中，当本实施例的混合割草机10插上电源且线电压交流电流出时，升压开关26可提供增加的电压到电动机56，。这样的升压可被实行，通过修改脉冲宽度调制控制器120，通过在图25所示的微控制器的输入引脚7的输入电阻负载来改变来修改脉冲宽度调制控制器120。本发明的电源和割草机的电源逆变器和/或降压控制器100更多说明此处将要说明。

转到用于图26所示的实施例的电源电路160的附加实施例，该实施例提供交流壁式插座23，其连接至交流电压及至混合交流/直流(AC/DC)控制器100，混合AC/DC控制器100又与电源选择开关21连接，电源选择开关21容许在交流选择时的混合AC/DC控制器的输出与直流位置时的升压节约开关26和另一电源之间切换。升压节约开关26在当升压开关26关闭时电池组52的正极端直接短接升压开关26与在连接至电源选择开关或交流/直流开关21以前电池组52与二级或升压电池64串联连接之间切换。接着电源选择开关21馈给与联锁手柄开关31并联连接的电压表V，联锁手柄开关31所示为双刀双掷开关。联锁手柄开关31在通过电阻器R1短路直流电动机56到地线与通过断路器28连接电源选择开关21的输出至直流电动机56之间切换。

如图26实施例所示，当混合割草机被设置在直流电源选择项且升压开关26被启动时，通过电池组52提供给直流电动机56附加电压，从而通过电池52提供附加6V直流给60V直流。通过升压/节约开关26启动到升压设置，二级电池64提供附加电压给电动机，从而增加电动机转速和相应的刀片速度。因此，图26中所示的电源控制电路或电源160容许操作者在直流电池供电模式下增加电动机56的运行速度，相应/经由通过二级电池64提供的附加电压来增加。也提供控制允许操作者选择电动机56在通过使用线电压即120V交流或通过使用电池组52之间运行。此处描述的是二级升压电池64，其与电池组52相分离，也可更实用地与附图装置和示出的电池组52组合在一起提供二级升压电池64。因此，二级升压电池64可与电池组52相连或可以与电池组52相分离但提供增加的附加电压给电动机56，以便修正传送到电动机56的电源运行输出电压。

混合交流/直流控制器100提供电源逆变和降压性能，以修正和调整120V交流到适当所需的电压运行直流电动机56。但是，提供这些功能只是为示例。控制器100通过整流器110用作逆变器并也通过脉宽调制(PWM)控制器120和相关联门用于适当地调制电压。如果需要，电源逆变器和降压控制器100也可以是电源或电源控制模块60(见图24)、160(见图26)、260(见图27)和360(见图28)的一部分，或可以除去，取决于输入线电压的电压特性和本设计应用的电动机的需求。

用于电源控制装置的可选结构是图27描述的电源电路260，其中120V交流可被提供以给电动机56供电，同时可选的60伏直流电池可被提供并且可通过使用者经由电源选择开关21a操作进行选择。如这个例子所述，升压开关26a可操作以使6V直流的二级电池64(当设置为“二者(BOTH)”模式)与电源或电池组52的混合控制器100提供电压串联。如上述且如在电源控制电路260的实施例的描述，二级电池54可以与电池组组合或可以是二级且独立的。另外，如图示的例子所示，6V电池被引入与混合控制100或电池组52的直流输出串联的电路。此外，对于所有的实施例，可以提供很多用于所述二级电池64的结构、组件和实际值的改变以增加电压至电动机56。

如图27所示，电源选择开关21a还提供三种设置，以允许使用者可选供给直流电动机56的电源：通过120V交流、通过直接电池组连接或通过混合二者(BOTH)连接。当在严格的120V交流模式运行时，本实施例的混合交流到直流控制100调节和调制电压以供给适当的电压给直流电动机56。可选择地，电源选择开关21a提供直流操作，由此电动机56仅仅通过电池组52运行。第三个选择是电源选择开关21a设置在BOTH模式，其中可有有限量的来自电池的电力。在这样的实例中，由于增加电动机56负荷引起的电压降可使来自电池组52的贡献增加。另外如在实施例中所述，当电源选择开关21a处于BOTH或直流模式时，升压节约开关26a可设为来自二级电池64的附加电压。在此例子中，二级电池64被引入与来自电源100或电池组52的电压串联。

转到图28，表示电源控制和电源电路360的另一个结构和实施例。在所述实施例中，电源电路360包括连接至混合交流控制器100的120VAC壁式插座23，混合交流控制器100又与示例性的单刀双掷升压开关26连接，从而当关闭时允许电路绕过升压电池64或者当打开时连接至升压电池64。另外，电路延伸到示例性单刀双掷电源选择开关21，电源选择开关21在交流位置时速度选择开关26的输出与直流位置时的直流电池组件52之间切换。电源选择开关21馈给与示例性双刀双掷联锁手柄31并联连接的电压表V，联锁手柄开关31在通过电阻器R1至地线的直流电动机56的短路与通过断路器66连接电源选择开关26的输出至直流电动机56之间切换。在这样的电源控制电路360的例子中，升压或二级电池64被引入与电源组52或混合控制器100的输出并联，当处于高速或升压模式时升压或其可以增加用于电动机的电流电量。

可提供多个电源控制模块或电源的改变，在此处进行描述。在此处提及的混合电源控制器、电源、电源控制模块、降压控制器或混合控制器，这些项共同提供电力给设在割草机外壳上的电动机。此处提供的示例性实施例中不是单个元件，即开关的电源组件、电池组、断路器、逆流器和调制组件均不必解释。事实上，此处被共同地描述的电源电路可通过用于调整、调制、控制或限制适当的电压或电源至实施例中的电动机的可选构造的使用来实施。如此处所述的控制器、逆变器、调节器或调整器或调制器的具体应用的说明没有不必要的限制。而且，可以理解的是，示例性改变可以根本不包括控制器。例如，可以想到的应用包括具有在单个电枢(如上描述)上的两个独立的换向器的电动机可被连接至交流电源(例如，120V)供给的电力或直流电池(例如，60V)供给的电力，而不需要此类控制器。因此，可以提供一混合割草机10，其能够利用交流或直流电(或两者)操作一个或多个电动机，而不需要复杂/昂贵的电子控制机构。

转到示例性电源逆变器并结合作为电源控制模块的一部分的降压控制器100，混合控制器100接受输入120伏交流，在此例中，其被利用图25描述的全桥式整流器110转化。也提供冲流限制器以防止在电路初始加载过程中电流骤增并防止进一步的损坏或过饱和。可利用大量不同的逆变器设计以提供电压整流。如本实施例所述，可利用全桥式整流器，但也可用其它现有技术中可用和已知的逆变器电路代替。

此外，如图25中所描述，提供可选的升压开关，其可以对应图24中描述的升压开关26。在本示例性实施例中，可选的升压开关可操作以修正到脉冲宽度调制控制器120的输入。脉冲宽度调制控制器120限定用于降压控制器100的电压输出。如所示，利用微控制器设定用于脉宽调制(PWM)控制的脉冲频率并馈给绝缘栅极型功率管(IGBT)，IGBT提供用于混合交流/直流(AC/DC)控制器100的直流(DC)输出的转换或脉冲门驱动器122。因此，混合控制器100包含但并不必需电压整流的利用以及电压整流器需与诸如脉冲宽度调节器的电压修正的改变结合。但是，多种用于降压和控制器的选择是已知的并且可被利用，例如二极管控制器、三端双向可控硅开关控制器、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)控制器等等。这些中的许多在本领域是熟知的并可用于此处描述的降压控制器和电源逆变器的组合。另外脉冲宽度调制控制电路120接受输入，在一个可能的实施例中能够通过升压开关的使用修正电压。在这个实施例中的升压开关修改供给所述微控制器的引脚7的基准信号，而基准值可操作以修正IGBT的门控，从而修正所描述的直流输出的电压特性。所描述的升压模式提供可选择的与电源逆变器及降压控制器结合的升压的功能。如图24所示与控制器100结合，升压开关可选择地被提供在很多连接中并且该结合的升压开关可与其它的实施例的许多结合。

已知许多降压控制器和变换器的各种变化可被利用，并且通常本实施例的电源控制模块可利用120V交流输入并可结合许多开关和控制器，用以电连接直流电动机至60V直流电池或混合电源控制器的直流输出。这可以包括所示的电源开关的利用，其中电源开关有效地具有第一电源输入，作为电源逆变器和降压控制器100的直流输出的电源控制模块的连接，或作为电池组的第二输入60伏直流，电源选择开关为操作者提供在120V交流电与电池60V直流电之间进行选择能力。电源选择开关可直接连接至直流电动机，在示例性实施例中为60伏直流电动机，其驱动刀片。60伏直流电动机通过利用此处描述的许多实施例中可选的升压开关可被操作地修正，升压开关通过增量值改变供给60伏直流电动机的电压，从而由操作者按需增加刀片的旋转速度。如前述，此类刀片速度的增加在通过厚草或其它被本实施例的混合割草机10切割/覆盖对象时是必要的。此处显示的升压/节约功能提供了在实施例中公开的通过提高电源控制模块的电压，从而增加刀片旋转速度的性能。如所述，缩短时间周期符合需求并可提供电源控制模块的第一电源输出，该第一电源输出高于第二电源输出，第二电源输出有节约功能，其中直流电动机使用较小的电流从而增加电池组充电的电池寿命。但是，这样的特点不是仅仅借助于直流操作和直流电输入而实施，明显的，增加旋转速度(升压)特点也可使用120V交流壁式电源来实施，通过增加混合交流/直流控制器100的直流电压输出或通过增加附加的来自主或二级电池的直流电源。

可以理解，割草机可被构形以限制切割刀片的速度在预定水平。现在参考图41，表示一个利用速度控制单元的电动割草机900的框图。在一个具体的实施例中，速度控制单元包括速度传感器904和控制器906，控制器906处理来自速度传感器904的信号(反馈)。控制器906还包括速度控制器908，速度控制器908可以嵌入控制器906的元件或是进一步处理来自控制器906信号的副控制器。基于来自速度传感器904的信号和预定的切割刀片速度需求，速度控制器908调整(必要时)电源910(交流、直流、或二者)供给电动机902的电压。例如，根据所需要的切割刀片的速度，可以从大约72V到80V到90V调整电源。

还应该想到，基于需要，例如当切割通过重的植物时，割草机可包括用于增加电源910供给电动机902的电力的电路和/或硬件。增加的电力可提供增加的转矩和割草机更有效的切割能力。但是，当控制回路被用来影响割草机的电源特性时，很难控制通过控制回路/硬件的电流值。因为这个原因，通过本发明应该想到，如果需要，割草机可以包括快速电路保护装置(电流限制装置)912，例如熔断器、热过载装置、和/或断路器、以及任何其它电流限制装置。这样的装置可被构形以当割草机上的负载急剧改变且过多的电流供给电动机时动作。在一个实施例中，割草机900包括用于阻止割草机消耗预定量电流的电流限制装置912。例如，当在来自住宅的交流带电源设置下操作时，不超过20安培符合割草机要求。因此割草机可包括电流限制电路，该电流限制电路被设置以限制电动机电力消耗为大约20安培或更少。

可以理解，对于各种市场，割草机具有不同的电源特性，用于通过普通可用电源供电，如包括住宅的建筑物。例如，在美国，交流电源一般为120V，通过中央共用公司经由电源线或由一部分物理车间供给。但是，在欧洲市场，交流电源一般为240V。因此。在美国，当割草机的交流电源关闭时，在120V可以提供1.75马力，在欧洲市场同类割草机可提供达到4马力。

参考图29到31，描述本发明的电动割草机的另一个实施例。在可选择的结构中，电动割草机500具有安装至外壳550的第一和第二刀片551A和551B。各刀片，551A和551B分别被第一和第二电动机552A和552B驱动，如图30和31所示。被描述的可选双电动机结构基本上使用类似的用于修正的电源控制电路，直流电动机552A和552B串联或并联连接至电源电压。提供给直流电动机120V交流线电源(电流整流)或供给直流电的电池组是符合需求的。在多个实施例中，提供两个刀片以切割电割草机500的底板550内或下方的植物。提供大约19英寸的总切割宽度，其中每个刀片可以为大约9.5英寸(端到端长度)。当试图用单个刀片切割相对大直径时，例如总共19英寸的外壳宽度，由于刀片遇到的气流阻力，可遭受过多的电池消耗和电力消耗。气流运动负载可相对刀片速度成指数地上升，从而除正常植物切割阻力负载之外增加显著升高的负载。刀片增加的转速和刀片增加的长度可导致显著比例电源要用于与植物切割相对的推动气流。

因此，对于较宽直径的切割，最好是利用两个电动机和两个刀片协同工作。通过利用与用以增加旋转速度的单个电动机相对的两个双电动机，可实现显著节能，且在直流和交流操作下的电源电池的运行时间长度以及电力消耗可显著降低。另外，当使用双电动机552A和552B时，此双电动机的实施最好不用于串联连接电池运行，由于电动机以半速运行，即共用以串联供电的电池组。因此，在优选的用于双电动机使用的实施例中，尽管不是必需，直流电动机在一些操作中最好并联(如图30所述)设置，例如当通过电池组操作，并且例如当连接至较高的线电压，尽可地与其它串联。但是，直流电动机也可按照被认为必要的那样运行。此外，当通过混合交流直流控制器提供线电压时电源使用不能成为一个问题，其中交流电流被整流用于所述的直流电动机的运行。

如图30所示，用于本实施例的电源控制和供给系统520的双直流电动机552A和552B是并联的。可提供断路器与如先前描述的联锁手柄开关结合，以便通过使用者使用刀片离合手柄31选择时以可操作地连接和断开电动机。此外，可提供交流/直流运行开关用于选择交流线电压或前述的直流电池电源。此外，混合交流/直流控制器可被利用来进行120V交流的整流，以提供足够的直流电流给电动机552A和552B。此外，在这些各个组件的不同组合可被选择时，可提供升压开关与混合控制器结合或如前述的独立。

在一个实施例中，双刀片直流电动机的组合可提供用于切割植物的21英寸路径，其中大约16000到19000英尺/分钟的类似刀片速度可在电池或交流线电压上被实行，当使用线电压运行时显示更高的旋转速度。这样的旋转速度显示可能为5800至6900转/分(RPM)，当割草机10处于非切割环境时，这些速度代表电动机效率。在切割植物过程中，刀片尖端的旋转速度可以是12000至18000英尺/分钟，当在线电压运行时显示较高的旋转速度。这些速度在提供19英寸切割直径的双刀片中的每一个上大约为4300至6500转/分(RPM)。类似电动机可如前述被提供，通过本发明的电动割草机去实施。

此外，在切割速度的功率可为1.5至2.0马力之间的任何数量，根据需要电池容量大约为480瓦特小时。以该速度用单个电动机或双电动机的优异的切割效果可用足够的刀片速度、切割作用和吸入在割草机底板或外壳内实现。覆盖也可以完成，当以该速度操作并且可通过先前描述的升压特性来增加，在各种先前描述的升压和节约应用的一个是否被实施对两种直流电动机都是可用的。再来看图30，被描述的两电动机与采用来自电源的大约60伏的电动机并联连接。当电动机并联连接时，当一个电动机被不适当加载，由于来自空气阻力或植物和切割阻力等的各种因素，第二个电动机由于可以从电池中获得的电力被降低而减速，由内阻和电源的较高的电流强度所引起。电动机的自动调整和由此刀片速度的自动调整提供两电动机的自动化自我调节。

在图31描述的实施例中给定电源和控制器，使用者可以选择交流或直流运行，其也用作电路设置开关，设置两个电动机552A和552B为串联或并联结构。当处于直流模式时，电池组52供给恒定的电流并可产生电动机更佳性能。此外，当处于直流模式，电动机处于并联，当一个电动机被适当地加载时，第二个电动机可能因为由电源设计和电动机的内阻以及由更高的电流强度造成可从电池组得到的电力减少而降速。

转到图31的电源和控制电路的另一个结构和实施例，电源和控制电路560表现为：双直流电动机552A和552B连接至交流/直流电源选择开关521的输出，当处于交流位置时交流/直流电源选择开关521切换所述电路的电源从全桥式整流器501至所述的直流位置时的电池电源52。电源选择开关521的输出馈给显示与双刀双掷联锁手柄开关31并联连接的电压表。联锁手柄开关31在通过电阻器R1短接直流电动机552A和552B到地线与通过断路器28连接本实施例中为三刀双掷开关的电源选择开关521的输出至双直流电动机552A和552B之间切换。当电源选择开关521处于交流(AC)选择位置时，双电动机M1和M2串联连接，从而拆分整流器的电压输出。在此运行中，全桥式整流器可以提供120VDC，每一个电动机为60V。当电源选择开关521处于直流(DC)位置时，双电动机M1和M2并联连接，从而每个电动机共享电池组的直流电压输出。作为恒定电流电源的电池可以提供给并联的直流电动机M1和M2更好的性能，因此此处所述的连接可被提供有能力以根据电源在电动机M1和M2的并联合串联连接之间转换。

此外，如图31所示，描述了全桥式整流器或可能的其它电流整流。其中120V交流被输入混合控制器(为简化，如前所述，未示出)。在这个实施例中全桥式整流器可容易地被各种整流电路替代，如前所述。因此，所示的整流器可被其它电流整流手段替代，以将电流从交流整流到直流。这些已知系统包括但不限于此处易实施的脉冲宽度调制。

当交流模式由使用者可选的图31所示的电源选择开关选中时，通过许多此处的开关和电子电路元件的总电流可以是在并联或电池模式下的通过相同的开关和电子电路元件的电流的一半，给定的所述实施例作为负载定位和电流整流的结果。换句话说，如图31所示，电池组提供60V直流被并联的双电动机共享，而交流输入线提供120V被本实施例所述串联的双电动机拆分。对非均布载荷的响应也可更符合需求，如先前描述与串联模式相反的并联，当处于串联模式，在一个电动机被不适当地加载和减速时，另一个电动机会加速。由于对刀片空气阻力的特性和推动割草机外壳内空气需要的大量的能量和负载，处于串联状态的电动机的实际速度修正可被减轻。空气运动阻力与刀片速度之间的关系是指数关系，因此当刀片旋转更快时增加显著提高的负载，从而易于使刀片以实施例中类似的速度运行。但是，此处所述的双直流电动机的串联或并联连接的任一的组合可以容易地被实施，且此处的阐述说明不被认为是限制。

在上述双电动机的结构中，升压和节约特性的性能和功能仍被表现，在节约模式两电动机的刀片速度都可被降低，特别的当直流电池电源关闭以增加充电寿命时。如图30所示，升压和节约开关和性能可与混合控制器联合应用。但是先前描述的升压和节约性能的不同组合可被应用至所示任一设计和电源。与电源和实施例描述的控制器的结合，二级电池可被如此处讨论地利用以提高直流运行和电源的电压输出，从而增加两电动机的刀片速度，而也允许电在第二状态节约使用从而提高每次充电的总运行时间。可选择地，当从交流电源汲取电力时，可以直接由所示的混合控制器提供增加的电压。

除了双电动机或其它所示的设计之外，双电压电动机也是可用。当在来自插座或电池组的整流的线电压之间转换时，这样的双电压可被电动机采用，在一个实施例中，大体是线电压的一半。优选地，双电压电动机在混合运算中被实施，当利用高压运行或低压运行中任一时，其中所有的电动机的电气或电子机械方面都处于运行和使用中。通过所有电气或电子机械方面的应用，意味着线圈、电刷、换向器和电动机的其他方面也通常处于运行中，并且在无论高压交流或低压直流的情况下电连接至电源，示例性实施例中描述的直流电压永磁电动机设计容许单个电动机使用两种不同的直流电压运行。这可通过以串联或并联结构电气分离地设置在电枢上的混合控制器来提供，用于低电压运行的并联和用于电压配置的串联结构。在任一结构中，通过每组线圈的电压大约为60V直流，或高电压的一半，当处于交流模式时线圈被设置成串联，而当处于低电压模式时线圈被设置成并联。相似地可选择的结构可在所示实施例中实现。

在被描述的各种实施例中，专用的电动机设计可在混合电割草机中实施，实现来自提供120V交流的标准线电压电源的直接交流电源被供应或来自诸如电池组的二级电源被供应的性能和功能，如必要或被设计供给大约60V直流至大约72V直流，在割草机外壳内电动机驱动刀片。在一个实施例中，在实施例中被利用的混合控制器通过各种技术的使用，例如整流器或其它电路设施，可以转换120V交流至120V直流。在这样的实施中，使用者会选择开关割草机电源选择开关为交流，混合控制器将整流电压至直流并且电动机将以可能的较高电压供应运行。可选择地，电源选择开关的使用者选择为直流，将电连接电池组或其它低电压电源至电动机，以便在割草机外壳驱动刀片。

在任一情况中，如被描述的实施例中的割草机被插入电源插座的交流运行的使用者选择，或当用于运行割草机的电池组或其它直流电源处于关闭的直流操作的使用者选择已被修正，本实施例的电动割草机可在高电压运行或低电压运行两种状态中交替变化，低电压一般为高电压的一半。通过电分离且二者都额定为低电压级的双铁心绕组的实施，在任一电压配置中混合电动机的转速可被保持。

参考图32，表示一个双电压电动机800。在这个示例性实施例中，双电压电动机800包括永磁体816和连接至轴818的单个电枢808。连接至电枢808的是与第二换向器804分离的第一换向器802。第一换向器802连接至第一绕组(线圈)810，第二换向器804连接至第二线圈812，第一线圈810与第二线圈812分离。此外，第一换向器802与相应的第一组电刷806A和806B电接触，第二换向器804与相应的第二组电刷814A和814B电接触。所述两组电刷(806和814)可通过使用者选择开关的使用被选择地设置，使用者选择开关将电动机上的线圈(810和812)从串联连接(用于较高电压源，例如整流线电压)重新配置到并联(用于较低电压源，例如电池组)。如果较高电压大约是较低电压的两倍，电源将提供跨越电动机上的第一和第二换向器的大约相同的电压。

现在参考图33，表示双电压电动机的并联配置。在此配置中，V1电压源的正极端子连接至电动机的T1端子，V1电压源的负极端子连接至电动机的T2端子。端子T1和T2通过电刷806A和806B连接第一换向器802，其产生跨越第一线圈810的V1电压。V1电压源的正极端子也连接电动机的T3端子，V1电压源的负极端子也连接电动机的T4端子。T3和T4端子通过电刷814A和814B连接第二换向器804，其产生跨越第二线圈810的V1电压。

参照图34，表示双电压电动机的串联配置。在此配置中，V2电压源的正极端子连接电动机的端子T1，电压源V2的负极端子连接电动机的端子T4。此外，端子T2串联至端子T3。端子T1和T2通过电刷806A和806B连接第一换向器802，端子T3和T4通过电刷814A和814B连接第二换向器804。此配置产生跨越两线圈的V2电压，意味着本实施例中每一线圈将有V2一半的电压。

图35示出了利用双电压电动机553的电动割草机的示例性电路。线圈可由使用者设置在高电压配置或低电压配置中。在高电配置中线圈554A和554B被置于串联。在低电压配置中所述线圈被置于并联。使用者可通过使用三刀双掷开关SW1实现高或低电压配置的使用者选择，三刀双掷开关SW1使给本实施例所述的混合割草机的操作者能够提供用于较高电压运行的120V交流的电源或用于较低电压运行的60-72V直流的电源。

在一个具体的实施例中，例如，当割草机与标准的120V交流的交流电源连接时，整流器可整流电压到大约120V直流(高电压源)。因此，串联配置将提供给每组线圈大约60V直流。可选择地，当割草机与60V直流电池组(低电压源)连接时，并联配置将也提供给每组线圈大约60V直流。在较高或较低电压二者中大体相同的电压被提供所述组的线圈，导致大体相同的电动机的转速(RPM)。以该方式，双电压割草机能够执行电动机和切割刀片的速度控制，而不利用电子控制器。这对消费者具有显著的成本效益。在一个具体的实施例中，没有控制器可以节约大约10％费用。可以理解，电动机内的线圈的数量可以改变和/或包含线圈的电线的直径可以改变。在另一个实施例中，当割草机与120V交流的标准交流电源连接时，整流器可以整流电压到期望的电压(例如，大约90V直流)。可选择地，割草机可以连接至大约90V直流电池。以这种方式，割草机可以获得交流或直流操作(例如，在永磁直流电动机情况下)。大体相同的电压提供给电动机，导致电动机在交流和直流配置其中之一或二者中大体相同的转速(RPM)。以这种方式，可以提供双电源割草机，而不使用电子控制器。这对消费者表现出显著的成本效益。

应该理解，当此处公开的混合装置具体用混合割草机进行描述，也可以提供许多其他装置，其也利用此处公开的一些某些或所有特征。此外，当上面所述的如包含切割刀片的切割组件外壳的混合割草机已被显示及描述，可以理解，切割刀片仅仅是示例性，本发明的混合电动装置可利用其多种其它工作组件。例如，图42表示混合除雪机10，混合除雪机10可包括含有至少一个叶轮/风扇(鼓风组件)的切割组件外壳。在示例性实施例中，混合除雪机10可以实现可移除电池/电池组件，在冬天清雪机10使用后电池/电池组件可被移除并存放在室内以保护电池。可以想到，其它混合电动装置也可被利用，包含类似割草机和除雪机的大型装置(例如，削片机/切碎机、旋转式割草机、耕作机具、除草机、和/或充气机)的大型装置，以及小型装置，例如类似于修整器和/或修边器的手持装置。此外，可以理解，这些装置可包括各种工作组件。此外，可提供各种数量的这些工作组件。如，混合电动装置可以包括两个工作组件(和用于驱动必须的工作组件的电动机的各种类型和组合)。另一混合装置可包括三个工作组件(具有所需适当数量和结构的电动机)。

根据前述描述可以了解本发明以及其优点，很显然不脱离本发明的范围下，不牺牲所有优点的情况下，在形式上对于部件的结构安排可做多种改变。前述描述的实施例仅做示范，权利要求包含这些改变。

Claims

1、一种装置，包括：

一外壳，其配置有一工作组件；

一电动机，其被构形用以驱动所述工作组件运动，所述电动机具有一第一线圈和一第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈两者均被卷在所述电动机的一电枢上；

一第一电刷，其被构形用以与一第一换向器电连接，所述第一换向器被构形用以电连接至所述第一线圈；

一第二电刷，其被构形用以与一第二换向器电连接，所述第二换向器被构形用以电连接至所述第二线圈；

一混合控制器，其被构形用以从一第一电压配置和一第二电压配置中的至少一个接受电力，并传递所述电力给所述第一电刷和所述第二电刷中的至少一个，

其中所述混合控制器包括一第一电路设置和一第二电路设置，所述混合控制器被构形用以当所述混合控制器被设在所述第一电路设置时以并联结构电连接所述第一电刷和所述第二电刷，所述混合控制器还被构形用以当所述混合控制器被设在所述第二电路设置时以串联结构电连接所述第一电刷和所述第二电刷。

2、如权利要求1所述的装置，其中所述第一换向器和所述第二换向器位于所述电枢的相对的两端。

3、如权利要求1所述的装置，其中当所述混合控制器与所述第一电压配置电连接时所述混合控制器被设置在所述第一电路设置，而当所述混合控制器与所述第二电压配置电连接时所述混合控制器被设置在所述第二电路设置。

4、如权利要求1所述的装置，其中所述第一电压配置电连接至一具有直流电输出的电池组件；而所述第二电压配置电连接至一电源逆变器，所述电源逆变器被构形用以接受交流电并输出直流电给所述第二电压配置。

5、如权利要求4所述的装置，其中所述电池组件的所述直流电输出为60V直流(DC)。

6、如权利要求4所述的装置，其中输入到所述电源逆变器的所述交流电是120V交流(AC)，所述电源逆变器的直流电输出是120VDC。

7、如权利要求4所述的装置，其中所述电池组件的所述直流电输出是一等于所述电源逆变器的所述直流电输出的一半的值。

8、一种电动机装置，包括：

一第一线圈，其与一第二线圈分离，所述第一线圈和所述第二线圈二者都被卷在所述电动机的一电枢上；

一第一电刷，其与一第一换向器电连接，所述第一换向器电连接至所述第一线圈；

一第二电刷，其与一第二换向器电连接，所述第二换向器电连接至所述第二线圈；

一混合控制器，其被构形用以接受来自一第一电压配置和一第二电压配置中的至少一个的电力，并进一步被构形用以传递电力至所述第一电刷和所述第二电刷中的至少一个，

其中所述混合控制器包括一第一电路设置和一第二电路设置，所述混合控制器被构形用以当所述混合控制器被设在所述第一电路设置时以并联结构电连接所述第一电刷和所述第二电刷，所述混合控制器进一步被构形用以当混合控制器被设在所述第二电路设置时以串联结构电连接所述第一电刷和所述第二电刷。

9、一种装置，包括：

一外壳，其配置有一工作组件；

一电动机，其被构形用以驱动所述工作组件运动；

一电源控制模块，所述电源控制模块被构形用以与所述电动机、一第一电源配置和一第二电源配置中的至少一个电连接，通过所述第一电源配置和所述第二电源配置中的至少一个提供一电流给所述电动机，所述第一电源配置可被构形用以电连接至一具有直流(DC)电输出的电池组件，所述第二电源配置被构形用以电连接至一电源逆变器，所述电源逆变器被构形用以接受一交流(AC)电，并进一步被构形用以输出一直流电给所述第二电源配置，

其中所述电动机是永磁直流电动机、交直流两用电动机和感应电动机中的一种，所述电动机通过所述电源控制模块从所述第一电源配置和所述第二电源配置中的至少一个接受电力。

10、如权利要求9所述的装置，所述电动机是一感应电动机，其中当所述电动机接受来自所述第一电源(DC)的电力时，利用一电子控制器控制提供给所述电动机的电流。

11、如权利要求9所述的装置，所述工作组件包括一刀片，其中所述刀片是一切割刀片。

12、如权利要求9所述的装置，所述工作组件包括一刀片，其中所述刀片是一遮覆式刀片。

13、如权利要求9所述的装置，其中所述电源逆变器接受120伏的交流输入，并输出90伏的直流输出。

14、如权利要求9所述的装置，其中所述电池组件的正常输出电压为90伏。

15、如权利要求14所述的装置，其中所述电池组件包括一组串联的两个直流电池，每个所述直流电池的正常输出电压为45伏。

16、如权利要求9所述的装置，其中所述电源逆变器接受240伏的交流输入，并为所述电动机提供产生可达到4马力所需要的电流。

17、一种装置，包括：

一外壳，其配置有一工作组件；

一电动机，其被构形用以驱动所述工作组件运动；

一电源控制模块，所述电源控制模块被构形用以与所述电动机、一第一电源配置和一第二电源配置中的至少一个电连接，通过所述第一电源配置和所述第二电源配置中的至少一个提供一电流给所述电动机，所述第一电源配置被构形用以电连接至一具有直流(DC)电输出的电池组件，所述第二电源配置被构形用以电连接至一电源逆变器，所述电源逆变器被构形用以接受一交流(AC)电并进一步被构形用以输出一直流电给所述第二电源配置；

一电子控制器，其被构形用以控制提供给所述电动机的电流，

其中所述电动机通过所述电源控制模块从所述第一电源配置和所述第二电源配置中的至少一个接受电力。

18、如权利要求17所述的装置，其中所述电动机是一无刷直流电动机。

19、如权利要求17所述的装置，其中所述电动机是一开关磁阻电动机。

20、如权利要求17所述的装置，其中所述电动机是一步进电动机。

21、如权利要求17所述的装置，其中所述工作组件包括一刀片。

22、如权利要求21所述的装置，其中所述刀片是一切割刀片。

23、如权利要求21所述的装置，其中所述刀片是一遮覆式刀片。

24、如权利要求21所述的装置，其中所述刀片具有一预定水平的最大旋转速度。

25、如权利要求21所述的装置，其中所述最大旋转速度通过刀片尖端速度测量，该速度为约19000英尺每分钟(fpm)。

26、如权利要求21所述的装置，还包括一反馈传感器，以保持所述刀片的所述旋转速度。

27、如权利要求21所述的装置，其中通过调整提供给所述电动机的电流的电压控制所述刀片的旋转速度。

28、如权利要求27所述的装置，其中利用所述电子控制器可调整所述电压至72V、80V和90V中的至少一个。

29、如权利要求21所述的装置，其中所述刀片的所述旋转速度可调整以平衡电力消耗需求。

30、如权利要求29所述的装置，其中电力消耗被平衡以达到期望的切割时间。

31、一种装置，包括：

一外壳，其配置有一工作组件；

一电动机，其被构形用以驱动所述工作组件运动；

一电源控制模块，所述电源控制模块被构形用以与所述电动机、一第一电源配置和第二电源配置中的至少一个电连接，通过所述第一电源配置和所述第二电源配置中的至少一个提供一电流给所述电动机，所述第一电源配置被构形用以电连接至一具有直流(DC)电输出的电池组件，所述第二电源配置被构形用以电连接至一电源逆变器，所述电源逆变器被构形用以接受一交流(AC)电并进一步被构形用以输出一直流电源给所述第二电源配置；

一电路保护装置，其用于影响提供给所述电动机的所述电流，

其中电动机通过所述电源控制模块从所述第一电源配置和所述第二电源配置中的至少一个接受电力。

32、如权利要求31所述的装置，其中所述电路保护装置包括一控制电路。

33、如权利要求31所述的装置，其中电路保护装置包括一快速电路保护装置。

34、如权利要求33所述的装置，其中所述快速电路保护装置是一熔断器。

35、如权利要求33所述的装置，其中快速电路保护装置是一热过载装置。

36、如权利要求33所述的装置，其中快速电路保护装置是一断路器。

37、如权利要求33所述的装置，其中快速电路保护装置是一固态半导体装置。

38、如权利要求33所述的装置，其中当所述电动机从所述第二电源(AC)接受电力时，提供给所述电动机的所述电流不超过20安培。