CN101542876A - 混合电动装置 - Google Patents

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贾斯廷·卢卡斯
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    • A01D69/02—Driving mechanisms or parts thereof for harvesters or mowers electric
    • A01D69/025—Electric hybrid systems

Abstract

一装置，其包括配置有工作组件的外壳。所述装置还包括驱动所述工作组件运动的电动机。所述装置还包括电源控制模块，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，所述第一电源配置可被构形用以电连接至一具有直流电输出的电池组件，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一交流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。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/或所述第二电源配置接受电力。

Description

混合电动装置
技术领域
本发明大体涉及混合电动装置领域，尤其涉及一种具有升压/节约特征和向电动机提供双模式电源的混合电动装置。
背景技术
电动工具通常用于草坪和各种财产维修工作。所述工具一般用于需要电动机的操作，如工作组件需要旋转的操作，如刀片和/或叶轮。割草机就是其中一种电动工具。另一种是吹雪机。割草机尤其需要旋转切割刀片，而吹雪机尤其需要旋转叶轮/风扇。某些电动工具利用交流电源工作，如通过使用公用公司或交流发电机供应电力。其他电动工具可利用电池工作。
发明内容
因此，本发明的一个实施例给出一种装置，该装置包括：外壳，其配置有工作组件；电动机，其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，该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第二电源配置，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至少一个接受电力。
本发明的另一个实施例给出一种装置，该装置包括：配置有工作组件的外壳；驱动所述工作组件运动的电动机；电源控制模块，其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至少一个电连接，所述第一电源配置可被构形用以电连接至具有直流电输出的电池组件，所述第二电源配置可被构形用以电连接至一电源逆变器，该电源逆变器被构形用以接受交流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至少一个接受电力，其中所述电源控制模块还包括升压节约开关，所述升压节约开关包括节约模式和升压模式，当升压节约开关设在节约模式时提供第一电压给所述电动机，当升压节约开关设在升压模式时提供第二电压给所述电动机，所述第一电压小于所述第二电压。
本发明的再一个实施例给出一种装置，该装置包括：配置有第一工作组件和第二工作组件的外壳；驱动所述第一工作组件运动的第一电动机；驱动所述第二工作组件运动的第二电动机；电源控制模块，其被构形用以与第一电动机、第二电动机、第一电源配置和第二电源配置中至少一个电连接，所述第一电源配置可被构形用以电连接至一具有直流电输出的电池组件，所述第二电源配置可被构形用以电连接至一电源逆变器，该电源逆变器被构形用以接受一交流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，其中所述第一电动机和第二电动机被构形用以通过电源控制模块从第一电源配置和第二电源配置中的至少一个接受电力。
本发明的再一个实施例给出一种装置，该装置包括：配置有工作组件的外壳；驱动所述工作组件运动的电动机；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，所述第一电源配置可被构形用以电连接至一具有直流电输出的电池组件，第二电源配置被构形用以与一电源逆变器连接，所述电源逆变器接受交流电并进一步被构形用以向所述第二电源配置输出直流电；及一开关，用于在第一模式与第二模式之间转选择，所述第一模式用于当所述电源控制模块接受交流电时给所述电池组件充电，所述第二模式用于不给所述电池组件充电，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。
本发明的再一个实施例给出一种装置，该装置包括：配置有工作组件的外壳；驱动所述工作组件运动的电动机；所述电动机安装在具有第一刚度的底板上；以及具有第二刚度的增强框架安装至所述底板。
前述描述和接下来的描述只是对本发明的示例说明，并不约束本发明的范围。附图是说明书的一部分，图示说明了本发明的实施例，与说明书文字部分一起解释本发明。
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是混合割草机的正等轴测图；
图2是图1所示的混合割草机的另一个正等轴测图；
图3是图1所示的割草机的透视图；
图4是图1所示的割草机的另一个透视图；
图5是图1所示的割草机的侧视图；
图6是图1所示的割草机的后视图；
图7A是图1所示的割草机的俯视图；
图7B是图1所示的割草机的仰视图；
图8是图1所示的割草机的透视图；
图9是图1所示的割草机的局部剖视侧面图；
图10是图1所示的割草机的正等轴测图，所述混合割草机通过电池工作；
图11是图1所示的割草机的正等轴测图，所述混合割草机通过交流电工作；
图12是图1所示的割草机的分解的正等轴测图；
图13是图1所示的割草机的移除的电池和外壳盖的分解的正等轴测图；
图14是图1所示的割草机的控制系统的分解的正等轴测图；
图15是图1所示的割草机的底板组件的分解的正等轴测图；
图16是图1所示的割草机的高度调节组件的分解的正等轴测图；
图17是图16所示的高度调节组件的侧视图；
图18是割草机的正等轴测图，所述割草机包括电线夹持器；
图19是混合割草机的正等轴测图，所述割草机包括另一个电线夹持器；
图20是处于装载状态的割草机的正等轴测图；
图21是图20所示割草机的分解的正等轴测图，所述混合割草机为装运形式；
图22是图1所示的混合割草机的正等轴测图；
图23是用于图1所示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所示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所示的混合割草机的图24所示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所示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所示的混合割草机的另一个可选电源控制电路的电路图；
图28是用于图1所示的混合割草机的还一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所示的割草机的仰视图；
图30是用于图29A和29B所示的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29B所示的割草机的另一可选电源控制电路的电路图；
图32是电动机组件的剖视图；
图33是图32所示的电动机并联结构的电路图；
图34是图32所示的电动机并联结构的电路图；
图35是用于具有图32所示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是混合割草机的部分正等轴测图，其中所述电池舱是关闭的；
图36B是图36A所示的混合割草机的部分正等轴测图，所述电池舱是打开的；
图37是电源选择开关的俯视图；
图38是混合割草机的局部剖视侧面图，示出了空气流路径；
图39是混合割草机的局部正等轴测图，示出了用于高度调节组件的杆；
图40是另一个用于图1所示的混合割草机的图24所示的电源逆变器和混合控制的电路图；
图41是混合吹雪机的正等轴测图；
图42是表示本发明实施例所述的割草机载荷、电压水平、电力消耗和刀片速度之间的关系的示意图。
具体实施方案
下面参照附图和本发明的优选实施例描述本发明。
下面将描述混合电动装置，并在权利要求中进行阐述，图1的透视图示出了混合割草机10的实施例。混合割草机10包括底板50，底板50包括向外延伸的手柄，该手柄包括上手柄55a和下手柄55b。控制箱24设置在底板50上方，控制箱24包括一控制器和至少一个电源选择开关21。底板50还包括以下一些部件，但不限于此：电源控制和动力供应，比如直流电动机，切割部分包括至少一个刀片(切割部分)，以及其他能够使所述电动割草机工作的部分。上述电动割草机包括的功能和结构包括直流电动机驱动刀片，直流电动机由可选择的电源(电源配置)供电，所述可选择的电源包括120V交流(AC)线电压或诸如电池组件52的直流电源。电动机驱动刀片，而混合电动割草机的电源控制系统/电源系统允许用户选择电源是交流电源或者直流电源。在任一选择下，电动割草机的电源控制系统都将向电动机提供足够的电压。此外，对于可行的选择，用户可以在节约模式或者升压模式下操作电动机。节约模式比升压模式需要更少的电力，因此如果选择直流运行模式，在此选择下增加了每一次完全电池充电的运行时间。应该理解，节约模式和升压模式也可以在交流运行模式下操作。
此外，电动机可以被设计成双电压电动机，所述电动机可以在两个不同的直流电压下工作，US6172437中介绍了该类型电动机。在一个实施例中，双电压电动机在单个电枢上采用两个单独的换向器。每个换向器连接至彼此相互独立的一组绕组(线圈)。每个换向器与相应组的电刷电接触。这两组电刷可通过用户选择开关进行设定，可以将电动机中的两组线圈由对于诸如整流线电压的高电压的串联连接重构为对于诸如电池组的低电压的并联连接。
在此双电压电动机结构中，如果高电压值大概是低电压值的两倍，电源将提供跨越电动机的第一和第二换向器的相同的电压。例如，如果割草机与具有120VAC的标准交流电源连接，整流器将把电压调整到大约120V直流(DC)(较高的电压源)。这样，串联的结构给每组线圈提供大约60V直流(DC)。可选择地，割草机可以与60VDC的电池组(较低的电压源)连接。这样，并联结构也将给每组线圈提供大约60VDC。由于电动机同样的每分钟转动次数或每分钟转数(RPM)，线圈在高电压和低电压状态下具有相同的电压。这样，双电压割草机无须利用电子控制器就能够对电动机和切割刀片执行速度控制。这对于消费者来说将在经济上有显著益处。在具体实施例中，没有控制器将使成本节省10％。可以理解，电动机中线圈的数量可以改变和/或包括所述线圈的电线的直径可以改变。
在不脱离本发明的思想和范围的情况下，很容易想到割草机选择的方案。例如，一个实施例，割草机利用第二电动机而不用增加刀片直径以增加电动割草机的切割宽度。可以理解，除了永磁直流电动机，其他各种形式的电动机可以应用于本发明。这些电动机包括但不限于以下：通用(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。
参照附图1到11。描述一个具有升压节约功能的混合割草机。多个车轮支撑着底板50，这样混合割草机10可以滚动并根据刀片51将要切割的地形被驱动或推动。如图1所示，本发明的割草机10的具体结构并不局限于此，描述的许多结构和开关都可以安置在多个面上或混合割草机10的多个位置上，特定的位置，描述的局限性和阐述的结构仅仅作为示例。
本发明实施例的混合割草机10在上手柄55a附近包括控制器，这样可以易于被割草机10的操作者接近。断路器28带有钥匙28a，当钥匙28a从完全插入位置拔出时，切断电动机56的电连接，从而停止刀片51。并且断路器28可以作为防盗装置，没有钥匙28a将无法启动电动机。在上手柄55a上还设置有刀片离合手柄31。刀片离合手柄31作为联锁手柄开关，用于将旋转的刀片51与直流电动机56接合和脱离。刀片离合手柄31必须可操作地与上手柄55a处于闭合位置以使直流电动机56与相应的刀片51接合。当刀片离合手柄31与上手柄55a闭合时，这里所说的联锁手柄开关是双掷开关，而当松开时，联锁手柄开关是用户的止动开关。这样的设置使得用户可以在短时间内松开手动手柄从而终止刀片51的旋转。这样，联锁手柄开关被结合在刀片离合开关31上，并通过松开手柄31脱离直流电动机，从而导致电动机和刀片的电阻中断(硬动态中断)。
本发明的混合割草机10可以在来自交流电源(如壁式插座或其他交流电源)交流线电压下运行，或者来自安装在底板50上的直流电池组件(组)52，或者与所述直流电动机56有输入关系时运行。根据本发明的混合割草机10的设计，用户可以选择混合割草机10的功能以及电动机56采用交流电源或者直流电源。当割草机10与交流电源连接时，如图8所示，交流电线22与割草机10上的交流插座23电连接。交流电线直可以接插入60Hz 130伏的交流线电压。安装在底板50上的电池组52向电动机56提供直流电源。电池组52是可充电的。
如图37所示，电源选择开关21安装在割草机10上。在特定实施例中，电源选择开关21包括电池充电指示器83、多个电源选择85以及旋钮86，用于选择特定的电源模式。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电线模式和120V升压模式。电池模式和120V电线模式是节约模式，而充电模式和120V升压模式是升压模式。升压模式使直流电动机56的电压升高，从而相对于节约模式增加刀片51的旋转速度。当选择升压模式时，控制器的升压节约开关打开。相反，当选择节约模式时，控制器的升压节约开关关闭。选择升压或节约模式将升高或降低电压，因此由于供给直流电动机56的电流增加而增加或减小电池组52或其他电源的实际消耗。应当理解，电源选择开关可以有不同的结构。例如可利用多个按钮取代旋钮。而且，可以提供不同组的电源选择。
本实施例中，混合割草机10的混合控制系统允许混合割草机10连接常规的家用交流线电压或直流电压电池组。电池组的工作电压应当低于通常的家用电流的峰值电压。这样是为了允许割草机在节约模式下运行以保证电池运行时间以满足草地需要。或者，当割草机插入交流家用电流或线电压，或当额外的电压从电池组或与电池组相关联的电池中流出时，本发明的混合割草机10选择性地在升压模式或电源模式下运行，升压模式允许运行期间覆盖较高的草或捡拾各种碎片，比如松球。
这样，例如，当本发明的具有电源升压功能的混合割草机10运行/被用于切割相对矮的草时，如图10所示，由于需要的能耗小，电源选择开关21将选择电池模式(节约模式)。使电池组52和直流电动机56电连接，节约设置将降低刀片51的转速，从而降低电池组52的能耗率，并增加混合割草机每次充电的运行和工作时间。然而，当需要增加刀片51的旋转速度时，选择电池升压模式以增加供给电动机56的电压。应该理解，如果需要，电池升压模式可以从二级电池和/或包括在混合割草机10上和/或与混合割草机10连接的其他任何辅助电源向电动机提供额外的电压。
可选择地，如图11所示，本发明的具有电源升压节约功能的混合割草机10与交流电源连接。这样，切割相对较高的草时(如图11所示)，需要更大的能耗，电源选择开关21将选择120V升压模式。应该理解，如果需要，电池升压模式可以从二级电池和/或包括在混合割草机10上和/或与混合割草机10连接的其他任何辅助电源向电动机提供额外的电压。然而，需要降低刀片51的旋转速度时(比如工作草地的草比较矮时)，选择120V模式(节约模式)降低供给电动机56的电压以节约能量。这样，实施例中描述的升压和节约的功能可以与直流电动机56的电源是选择交流电源输入线还是选择直流电源输入线相结合。下面将描述更多的实施例。
在实施例中，控制器可以包括用于检测割草机刀片速度和调节电动机输入电压的速度传感器，以使刀片速度维持在恒定水平。如图42所示，是实施例中割草机载荷、电压水平2004、功耗2002和刀片速度2008的关系图2000。当割草机载荷增加(从空载(IDLE)到满载(FULL))时，电压水平2004(因此功耗2002)也增加以维持大体恒定水平2006的刀片速度2008(例如本实施例中5％以内)。
在本发明的实施例中，电池组52可以容易地从割草机底板50中去除。本发明的混合割草机10不安装电池组52时重量将减小，在倾斜的地方工作时更易操作。在实施例中，带电池组件的割草机10的重量大约在60磅到70磅之间，而电池组件的重量大约是20磅。因此，将电池组件去除将减小相当大的重量。另外，本发明的割草机10可容易地装载/储存，可单独给电池组52充电，或可选择地，也可在割草机10工作(应用交流电源时)时给电池充电。电池舱52a覆盖电池组52，如图36A所示的电池舱52a处于闭合状态，图36B所示的电池舱52a处于打开状态。另外，如图22，去除电池组的割草机10存放在车库外面，因此节省了割草机的储存空间。
直流电动机56可以是永磁型直流电动机，也可被设计成由电池和/或混合电源控制器接受电力，下面将进一步描述。在切割植物时可提供直流电动机56以驱动旋转刀片51，电动机56可以用作发电机，以便在所述的联锁手柄释放后提供阻挠中断，从而提供阻挠载荷以在一旦刀片联锁手柄31松开就快速停止刀片。如图38所示，应该想到，电动机56还包括风扇91以促进直流电动机56的冷却，从而提供跨越电刷并穿过电动机的气流排出路径93。例如，在实施例中，电动机将气流提升(相对于割草机工作的地面)并越过散热片。然后，气流向下行进穿过电动机(在电动机外壳内)。下面将提供具有选择性地以串联或并联运行的多个电动机或多个换向器的另一个实施例。
根据前面的描述，刀片51用于覆盖或切割植物。在无切割时，典型的刀尖速度大约在16000英尺每分钟到19000英尺每分钟之间，在直流电动机相称的额定马力约1.5切割时，刀尖速度大约在12000英尺每分钟到18000英尺每分钟之间。当输入交流线路电压时速度比较高，当输入电池直流电压时速度比较低。可选择地，在低动力模式或节约模式，电池寿命增加50％，运行时间将增加，对应的直流电动机56的速度将降低，以降低的在刀尖测量的刀片速度驱动刀片，刀尖处刀片速度大约14000英尺每分钟。刀片51的各种速度对应于直流电动机56输入的混合动力的各种电压输出。也就是，提高刀片速度，直流电压66伏或者72伏表示直流电动机具有300瓦每小时的充电容量。在节约模式或低速模式，将对应更高的电池组运行时间或更少的电源的电流输出，功耗将显著减小，向直流电动机56提供60伏或更少的输入。通过升压和节约开关选择各种功耗模式，所述实施例中，可以是单刀双掷开关用于通过各实施例中描述的各种方法增加电压。
因此，当割草机10在节约模式，对应的刀片速度可以少于15000英尺每分钟的刀尖测量速度，优选14000英尺每分钟的刀尖测量速度或更小，从而当电池组运行以及电源选择开关21选择/设置电池模式时，显著增加电池组充电运行时间。在这样一个实施例中，电池组52将向直流电动机提供60伏电压，所述电池组52由5个电池串联，每个电池提供12伏。可选择地，电源选择开关21可以设置成电池升压模式，提供与电池组51结合在一起或分离的额外或二级电池与电池组52电源串联，从而使电压增加到66伏或72伏，这取决于预定和运行的割草机10的刀片速度。
电池组件可以包括一组串联的直流电池。在如图23所示的实施例中，电池组700包括一组5个铅酸5安培小时12伏直流电池702。这种组成的电池组的电压大概是60伏。应该理解，当完全充电时，电池组700的电压大约为66伏，电池充电期间，将降到大约50伏。而且，随着电池放电，割草机刀片速度将成比例减小。基于这个原因，应该想到，当用在电源升压配置时，割草机刀片速度基于电池组和/或电池组和一个或多个其他电源的完全充电电压。
在另一个实施例中，通过升压节约开关26的控制，电池组件700可以与电源升压配置中的辅助电池54串联。辅助电池54可以是5安培小时12伏直流电池。这样的配置，当处于电源升压模式(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一起总共大约为72伏。上述配置可改变，实施例中，所述电池组以直流模式运行仅仅为了描述目的，其他实施例根据需要可以包括电池并联、串联或者利用附加的电源。
前面描述了在直流模式中应用升压和节约开关，作可选择的实施例，下面将描述在在交流模式下运行增加电动机速度的实施例。在该实施例中，包括增加逐步减低的电源控制器向电动机输入的电压，或者在交流模式中串联加入第二块电池，以增加电动机的直流电压和刀片的旋转速度。所述替换方案中，电源向电动机输入直流电源，增加的电压可以通过各种所描述的技术由电源输出，也可以通过电池组或者第二块电池输出，两种方式都可以增加电动机的速度和刀片速度。
另一方面，本实施例的混合割草机10能够使用户选择直流电动机驱动刀片51。本实施例的混合割草机10中，由于直流电动机56的能量应用和供应特点，使割草机底板50上的刀片51旋转。提供用户可选择的电源或电源选择开关21以使直流电动机56的电源可以是转换的，即交流120伏60赫兹的输入电源表示线路电压是可延长电线或线路电压可接受，或者，提供给割草机外部的电池组直流电压，两个电源由用户选择，两个电源都用于驱动割草机外壳或底板50上的电动机。用户从多个可供用户选择的输入中选择一个唯一的代表电源输入，电源选择开关21选择的第一个电源输入代表电池组52的电源输入线，电源选择开关21选择的第二个电源输入代表交流线22。
而且，作为可选择的设计组件，电源选择开关21可以有自动模式。在自动模式下，电源控制电路60可包括固态继电器，例如，所述继电器具有用于电压检测以启动三端双向可控硅开关的零交叉电路，或者其他自动将电动机连接到线路电压的继电器。这样的电源选择可以被自动电压或其他检测电路自动选择或由所述开关21选择。用户可以通过设置电源选择开关21覆盖自动选择而输入替换的电源。实施例中，开关/继电器/固态开关装置都可以用于电源选择。
控制器应用一组算法控制电池组件的充电逻辑。例如，在交流模式下，控制器的算法可以检查电池组件的充电状态，确定是否需要给电池组件充电。在实施例中，程序控制条ASIC应用PIC算法控制所有充电逻辑。而且控制器还包括电流传感器以感应电动机56的输入电流并检查/参考/比较对应于刀片速度的电流状态以提供软启动。可可以提供电流传感器作为电流过载保护装置，防止载荷突然下降(从高草到矮草或无草的地方)时断路器跳闸。而且，电流传感器可以发出电压增加的信号以满足增加电源需求，这样就能够使刀片速度维持在一相对恒定的水平。
参照图12至15，是实施例中的割草机10的分解图。在外壳盖82和底板50之间装有安装在大体三角形的支撑板(控制架)上的控制器(电源控制模块)20。设置在控制器上方是由控制器箱盖84覆盖的电源选择开关旋钮86。在实施例中，控制架被制成独立于外壳盖82的A框架结构。这样的结构有助于混合割草机10的装配。通过外壳盖82上的开口，使用者易于接近旋钮86。在支撑板上安装有其余的电路板、接线盒、交流插座23和诸如散热片和/或风扇的冷却装置。支撑板的底部与电动机56的顶部相连，所述电动机56与控制起20电连接，所述电动机56的底部连接至底板50。与电动机相连的轴57将转动能量传递给刀片51，所述刀片可旋转地连接至底板50的底部，并且通过底板50底部的一个开口与轴57相连。底板50的底部上设置有支撑后轮的后轴302、支撑前轮的前轴304。前轴304和后轴302包括自动对准和卡扣式轴(作为装配辅助和人工减少)。
如图15所示，底板50利用增强肋90结合钢增强框架进行增强，所述框架由下手柄55b或者从割草机底板延的边缘延伸出并与手柄交叉的单独的管和/或安装在割草机底板的其他结构提供。在实施例中，割草机底板延伸出的钢管通过螺钉或其他紧固件与割草机底板连接。在实施例中，具有增强框架的由塑料制成的底板能够达到与钢底板相似的刚度。应该理解，底板50、增强肋90和下手柄55b可以由各种材料制成。例如，在实施例中，底板和增强肋由塑料制成。可选择地，增强肋可以由钢或其他金属材料制成。其他合适的材可以包括玻璃纤维和其它复合材料。
在底板50的顶部安装有下手柄55b。在实施例中，下手柄55b包括大致平行于底板一端的大体平行部分，在相反端向外延伸的部分。向外延伸的部分与底板50形成一定角度。这样，为了支撑下手柄55b的向外延伸的部分，在底板50的两侧后轴302的上方设置有两个手柄支撑柱(轴塔)88。该设置允许手柄的向外延伸的部分建立与支撑柱88的接触点并固定在其上。手柄、底板和所述支撑柱形成的大体三角形形状允许下手柄55b与底板50之间的连接关系更稳定并不易松动，不易被破坏和/或弯曲。在一个具体实施例中，轴塔88与电动机56和控制器20都安装在底板50上，形成的箱体结构更稳定，对电动机56和控制器20形成更多的保护。
应该理解，对于消费者来说，割草机底板的刚度越好说明割草机的质量越好。应该理解，在不脱离本发明的思想和范围内可设计不同结构的手柄进行替换。例如，在一个实施例中，所述手柄具有可调整地连接至上手柄的下手柄。这样，如图21和22所示，上手柄55a可以折向下，需要更小的储存和/或包装。在该设置中，也可以进行手柄高度调节。可选择地，手柄可被设计成一体，其一端连接至底板50，而另一端由使用者把持/握持。
下面的实施例中描述了一种单点高度调节组件。如图16和17所示，单点调节组件包括与第一轴杆302连接的杆。第一轴杆302通过连杆与第二轴杆304相连。所述连杆与高度调节手柄72通过弹簧70连接。在实施例中，第一轴杆302和第二轴杆304与连接至割草机的轮子的旋转轴偏置。如此，手柄80的调节将使第一轴杆302和第二轴杆304绕固定点运动，从而升高/降低如图17所示的轮子。该装置可以应用于电动、气动、甚至手推割草机。
在不脱离本发明的思想和范围下，可以设计其他割草机。例如，在一个实施例中，电源控制开关21安装在底板50上靠近控制器20，以减少连接所需要用的电线。在可选的实施例中，电源控制开关21可以安装在上手柄55a上靠近断路器28，以方便使用。而且，交流电线夹持器可用来方便收回或缩回交流电线22。在一个实施例中，如图18所示，大体为矩形的交流电线夹持器76可旋转地连接至手柄。按一个循环方向(例如顺时针方向)旋转夹持器76可以将交流电线22收回，而以相反的循环方向(例如逆时针方向)旋转夹持器76可以须使用者收回更多的交流线22。可选择地，夹持器76可以是其他形状，例如，如图19所示的圆形。在另一个可选择的实施例中，电线夹持器包括两个相互间隔(例如间隔1英尺)的固定夹具，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，以便修正和调整120V交流到适当的被需要的电压来运行直流电动机56。但是，提供这些功能只是为了示例。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。
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。
参照图40，混合割草机10可以包括用于选择地启动电池充电操作的开关，诸如充电模式启动开关124等。充电模式启动开关124可被用来使混合割草机10由电池充电模式转换到电池不充电模式，然后复原。在一个具体实施例中，通过自动开关或用户选择开关，割草机中的电池在不工作时充电。在另一个具体实施例中，电池可以在使用时充电(例如，当电线连接的割草机割草时)。在一个带有用户选择开关且处于充电的实施例中，操作者能够控制何时来自交流电源的电力被用来给电池充电。而且，提供电池充电灯(例如发光二极管(LED)或其他类型的灯和或指示器)以指示何时充电发生。可以理解，充电模式激活开关124可设置在混合割草机10上并相应地利用各种标签和/或标记指示。而且，应该理解，可以应用多色发光二极管和/或多个发光二极管为操作者指示各种充电状态，诸如电池充电模式和各种电池不充电的模式。而且，应该理解，可以以相同的方式提供各种电池充电水平指示器，包括各种指示器的组合(例如，色调、闪烁灯、多色灯、计量表等)。另外，应该注意，电池充电信息可以由电池本身表示(例如，电池可以包括向混合割草机10的用户显示充电水平的指示器)。
利用多种变化的降压控制器和逆变器是已知的，本实施例的电源控制模块通常可以应用120伏的交流电输入并可包含多个开关或控制器以电连接直流电动机至60伏直流电池或混合电源控制器的直流输出。这可以包括如所示的电源开关的应用，其中所述电源开关有效地具有第一电源输入，其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，电源选择开关允许操作者在120伏交流电与电池组的60伏直流电之间切换。电源选择开关可以直接连接至直流电动机，在本示例性实施例中为60V直流电动机，其驱动刀片。所述60伏直流电动机可通过在多个实施例中可选择的升压开关修正，升压开关通过增量值改变应用于直流电动机的60伏电压，因此操作者按需增加刀片的旋转速度。所述刀片速度的增加，对于浓密的草或者其他将被本发明的割草机切割/覆盖的植物来说很有必要。多个实施例中的所述升压/节约功能增加了电源控制模块的电压，因此增加了刀片的旋转速度。短时间是令人满意的，并可以提供电源控制模块的第一电源输出，第一电源输出大于第二电源输出，第二电源有节约的功能，所述直流电动机汲取更少的电流，因此延长了电池组电池的寿命。然而，当只在直流模式下工作时，并不执行节约功能，显然，输入直流电源执行增加旋转速度(升压)功能，还有输入120伏交流电源时，增加混合交流/直流控制器100的直流电压输出或者通过工作电池增加额外的直流电源供应，所述电池为主电池或二级电池。
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。
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41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 (36)

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；
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，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，所述第二电源配置可被构形用以电连接至一电源逆变器，该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。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置是一电动割草机。
3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：通过一电源选择开关可手动操作所述电源控制模块，以在所述第一电源配置与所述第二电源配置之间选择。
4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述电源控制模块包括一自动电源选择结构，用于当所述第二电源配置从所述电源逆变器接受直流电时自动选择所述第二电源配置。
5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于：可通过所述可手动操作的电源选择开关设置的手动选择推翻所述自动电源选择结构。
6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电源控制模块包括双配置，其中当选择所述双配置时，所述电动机接受来自所述第一电源配置和所述第二电源配置二者的电力。
7、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电源逆变器是一整流器与滤波器组合。
8、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电源逆变器包括一降压控制器。
9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述降压控制器包括一电压整流器和一脉冲宽度调制器。
10、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电池组件的正常输出电压为60伏。
11、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电源逆变器接受120伏的交流输入，并输出60伏的直流输出。
12、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电池组件包括一组串联的直流电池。
13、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电池组件可从该装置中去除，并可在与该装置分离的位置进行充电。
14、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：当所述电池组件安装在所述装置上时及在所述装置的运行过程中，所述电池组件可充电。
15、根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述电源选择开关设置设在所述外壳上。
16、根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述电源选择开关设置设在所述装置的一手柄上。
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，所述第一电源配置可被构形用以电连接至一具有直流电输出的电池组件，所述第二电源配置可被构形用以电连接至一电源逆变器，该电源逆变器被构形用以接受一交流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；
其中所述电源控制模块还包括一升压节约开关，所述升压节约开关包括一节约模式和一升压模式，当所述升压节约开关设在所述节约模式时提供一第一电压给所述电动机，当所述升压节约开关设在所述升压模式时提供一第二电压给所述电动机，所述第一电压小于所述第二电压。
18、根据权利要求17所述的装置，其特征在于：所述电源控制模块被构形用以当所述升压节约开关设在所述节约模式和升压模式中至少一种时通过提供所述第一电压和所述第二电压中的至少一个来控制电动机速度。
19、根据权利要求17所述的装置，其特征在于：当提供所述第一电压时电动机速度低于14000英尺每分钟刀片速度，而当提供所述第二电压时电动机速度高于15000英尺每分钟刀片速度。
20、根据权利要求17所述的装置，其特征在于：所述升压节约开关被构形成建立与一辅助电池的电连接和停止与一辅助电池的电连接中的至少一种。
21、根据权利要求17所述的装置，其特征在于：所述升压节约开关被构形成增加所述电源逆变器的直流电输出和降低所述电源逆变器的直流电输出中的至少一种。
22、根据权利要求17所述的装置，其特征在于：所述升压节约开关被构形成建立与所述电池组件的电连接和停止与所述电池组件的电连接中的至少一种。
23、一种装置，包括：
一外壳，其具有一第一工作组件和一第二工作组件；
一第一电动机，其被构形用以驱动所述第一工作组件运动；
一第二电动机，其被构形用以驱动所述第二工作组件运动；
一电源控制模块，其被构形用以与所述第一电动机、所述第二电动机、一第一电源配置和一第二电源配置中的至少一个电连接，所述第一电源配置可被构形用以电连接至一具有直流电输出的电池组件，所述第二电源配置可被构形用以电连接至一电源逆变器，该电源逆变器被构形用以接受一交流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，
其中所述第一电动机和所述第二电动机被构形用以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。
24、根据权利要求23所述的装置，其特征在于：所述第一电动机和所述第二电动机以一并联结构电连接。
25、根据权利要求23所述的装置，其特征在于：所述第一电动机和所述第二电动机以一串联结构电连接。
26、根据权利要求23所述的装置，其特征在于：所述电源控制模块还包括一电路设置开关，所述电路设置开关包括一第一电路设置和一第二电路设置，当所述电路设置开关设在所述第一电路设置时，所述电路设置开关允许所述第一电动机和所述第二电动机以一并联结构电连接，当所述电路设置开关设在所述第二电路设置时，所述电路设置开关允许所述第一电动机和所述第二电动机以一串联结构电连接。
27、根据权利要求26所述的装置，其特征在于：所述电路设置开关是三刀双掷开关，其被构形用以与所述第一电源配置、所述第二电源配置、所述第一电动机和所述第二电动机中的至少一个电连接，所述电路设置开关还被构形用以当所述电路设置开关与所述第一电源配置连接时自动选择所述第一电路设置，所述电路设置开关还被构形用以当所述电路设置开关与所述第二电源配置连接时自动选择所述第二电路设置。
28、根据权利要求23所述的装置，其特征在于：所述电源控制模块还包括一升压节约开关，所述升压节约开关包括一节约模式和一升压模式，当所述升压节约开关设在所述节约模式时，提供一第一电压给所述第一电动机和所述第二电动机，当所述升压节约开关设在所述升压模式时，提供一第二电压给所述第一电动机和所述第二电动机，所述第一电压小于所述第二电压。
29、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，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，所述第二电源配置可被构形用以与一电源逆变器电连接，所述电源逆变器接受一交流(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；及
一开关，用于在一第一模式与一第二模式之间选择，所述第一模式用于当所述电源控制模块接受交流电时给所述电池组件充电，所述第二模式用于不给所述电池充电，
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。
30、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；
所述电动机安装在一具有第一刚度的底板上；及
一具有第二刚度的增强框架安装至所述底板。
31、根据权利要求30所述的装置，其特征在于：所述底板包括塑料和玻璃纤维中的至少一种。
32、根据权利要求31所述的装置，其特征在于：所述底板包括若干增强肋。
33、根据权利要求30所述的装置，其特征在于：所述增强框架包括钢。
34、根据权利要求33所述的装置，其特征在于：所述增强框架包括一大体管状外形。
35、根据权利要求30所述的装置，还包括：
一手柄；及
至少一个轴塔，其设置在所述底板上；
其中所述手柄与所述轴塔支持地接触。
36、根据权利要求35所述的装置，还包括：
一安装在所述底板上的控制器，其与所述电动机电连接，
其中所述电动机、所述控制器、所述轴塔和所述底板形成一箱结构。
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