CN107428255A - 无级传动装置 - Google Patents

无级传动装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107428255A
CN107428255A CN201680015420.4A CN201680015420A CN107428255A CN 107428255 A CN107428255 A CN 107428255A CN 201680015420 A CN201680015420 A CN 201680015420A CN 107428255 A CN107428255 A CN 107428255A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor
group
transmission device
variable
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680015420.4A
Other languages
English (en)
Inventor
M·J·厄奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Apex Hybrid Pte Ltd
Original Assignee
Apex Hybrid Pte Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2015900535A external-priority patent/AU2015900535A0/en
Application filed by Apex Hybrid Pte Ltd filed Critical Apex Hybrid Pte Ltd
Publication of CN107428255A publication Critical patent/CN107428255A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K51/00—Dynamo-electric gears, i.e. dynamo-electric means for transmitting mechanical power from a driving shaft to a driven shaft and comprising structurally interrelated motor and generator parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/30—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by chargeable mechanical accumulators, e.g. flywheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2009—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/30—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power stored mechanically, e.g. in fly-wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/12—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by dc motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • H02K49/102—Magnetic gearings, i.e. assembly of gears, linear or rotary, by which motion is magnetically transferred without physical contact
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/02—Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels
    • H02K7/025—Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels for power storage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/11—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with dynamo-electric clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B60K2006/262—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators the motor or generator are used as clutch, e.g. between engine and driveshaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/12—Bikes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/18—Buses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/36—Vehicles designed to transport cargo, e.g. trucks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/12—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/44—Drive Train control parameters related to combustion engines
    • B60L2240/441—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/44—Drive Train control parameters related to combustion engines
    • B60L2240/443—Torque
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • H02K7/1838—Generators mounted in a nacelle or similar structure of a horizontal axis wind turbine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

一种可变比传动装置，包括：转子，其包括第一组线圈；第二转子，其包含第一组铁段；第三转子，其包含第二组线圈和第三组线圈；第四转子，其包含第二组铁段；第五转子，其包含第四组线圈；所述第一组线圈与所述第一组铁段磁连通；所述第一组铁段与第二组线圈磁连通；所述第一转子、第二转子和第三转子形成第一组磁齿轮；在所述第三转子上的所述第三组线圈与所述第四转子上的第二组铁段磁连通；所述第二组铁段与所述第四组线圈磁连通；所述第三转子、第四转子和第五转子形成与所述第一组磁齿轮耦合的第二组磁齿轮。

Description

无级传动装置
技术领域
本发明涉及利用能量储存的无级变速动力传递装置，用于利用来自减速装置的动能，储存动能，并供给该能量以在车辆加速时以高速为车辆供以动力。
本发明主要针对汽车变速器和汽车中使用的变速箱而开发。但是，可以设想，本发明还具有其它应用，诸如摩托车、公交车、卡车、火车以及风力涡轮机和其它可再生能源系统中发电。
背景技术
能源的价格，特别是对陆地、海洋或空中的大部分车辆供给动力的诸如汽油和柴油等基于石油的燃料的价格，随时间推移不断上涨。大部分经济部门都受到运输成本上涨的影响，政府不断引入用于排放控制的更严格的环境标准。
因此，相当大的努力和投资已经投入混合动力车辆的开发。这些车辆使用内燃机作为主动力源，动力由电动机补充。其他最近的发展包括电气性能现在可与汽油和柴油车辆相比的电动汽车。然而，为车辆供给动力所使用的电能储存在电池中，电池重、昂贵且具有有限的储存容量。电动汽车的运行范围相应地受到限制，并且限制了这些车辆的主流接纳。
包括混合动力车辆和电动车在内的大多数车辆在城市环境中运行，城市环境交通量大，导致车辆经常停止和启动。使得车辆减速的传统方法是使用盘式或鼓式制动器，其使用摩擦垫使得车辆减速。大量能量在减速期间消散为热量并且被实质浪费。混合动力车辆具有这样的能力：当车辆正在减速时，使它们的电动机作为发电机来运行，而当车辆加速时，通常使用再生制动来回收通常在制动中浪费的一定比例的能量，储存该能量，然后将该能量用于推进车辆。然而，这种车辆的电储存容量受电池的瞬时容量限制，并且在低速下，发电机中的变化的磁通降至低效的水平，意味着总动能中仅一小部分可以在制动时被利用。
用于提高车辆效率的近期在驱动上的发展已经集中于车辆变速器或变速箱。传统的自动变速器在变距器中失去了一些能量，因此它们的效率下降。虽然手动变速器具有更高效的机械系统，驾驶员控制的齿轮变化通常减少任何增益。在该领域中的两个主要的最近的有竞争力的技术是双离合器变速器(DCT)和无级变速器(CVT)。DCT优选用在高性能汽车上，并且具有极快的齿轮变化，但是在低速下可能不稳定。CVT发展的领域已经从传统的机械变速箱演进到电动变速箱并且更近期演进到磁变速箱来满足不同的需求。当前的CVT通常比DCT低效并且通常限于小汽车，因此发展用于较大型应用的高效且强力的CVT面临很大的机遇。
由于电池是限制因素，所以不存在储存大量动能且按需释放这些动能的有效方法。利用集成机械储存升级而用于较高容量的CVT对于有能量意识的驾驶员和商业极具吸引力。
在风力行业中，变速箱是用于操作风场的最大问题之一。它们代表了全部风力涡轮机故障的大约15％，并且对于3MW风力涡轮机，改变变速箱通常花费3周，花费大约30万美元。克服该问题的方法之一是使用直接驱动式风力涡轮机。然而，由于较慢的速度，降低了发电机效率。发电机也复杂且维护昂贵。
正是转子的可变速度导致了风力涡轮机的复杂性。如果动力可以以固定速度供应给发电机，则可以使用同步发电机。这也可以减少对动力转换器的需要，动力转换器目前代表了风力涡轮机故障的最大比例，约为27％。使用CVT变速箱可以提供该功能并且具有减轻大多数变速箱和动力转换器故障(合计为全部风力涡轮机故障的约42％)的潜力。机械CVT在这种高负荷下无法运行，并且在没有能量储存的情况下，不存在减弱风力涡轮机的运转所固有的风力尖峰或低动力水平的负荷调平或有效技术。存在使用更高级的变速箱以及可能解决在风力行业和其它可再生行业中的一些大的且成本高的问题的切实的机会。
本发明的目的
本发明的目的是至少在一定程度上基本满足以上需求中的一个或多个。
发明内容
本文公开了一种可变比传动装置，包括：
至少一个第一转子，其具有旋转轴线且包括至少一个第一组线圈；
至少一个第二转子，其具有旋转轴线且包含至少一个第一组铁段；
至少一个第三转子，其具有旋转轴线且包含至少一个第二组线圈和至少一个第三组线圈；
至少一个第四转子，其具有旋转轴线且包含至少一个第二组铁段；
至少一个第五转子，其具有旋转轴线且包含至少一个第四组线圈；
其中所述至少一个第一组线圈被布置成与所述至少一个第一组铁段磁连通，并且所述至少一个第一组铁段被布置成与在与所述至少一个第三组线圈相同的转子上的至少一个第二组线圈磁连通；所述第一转子、至少一个第二转子和至少一个第三转子被配置成形成第一组磁齿轮；并且
其中在所述至少一个第三转子上的至少一个第三组线圈被布置成与所述至少一个第四转子上的至少一个第二组铁段磁连通，并且所述至少一个第二组铁段被布置成与所述至少一个第四组线圈磁连通；所述第三转子、第四转子和第五转子被配置成形成与所述第一组磁齿轮耦合的第二组磁齿轮。
该装置形成由第一组磁齿轮中的第一转子、第二转子和第三转子以及第二组磁齿轮中的第三转子、第四转子和第五转子构成的一组两个集成式磁齿轮，第三转子为两者共用。五个转子中的每一个与其相邻转子磁耦合，由此第一组磁齿轮包括输入轴和输出轴，并且通常用于将具有可变传动比的动力传递给输出轴，取决于变速器配置，输出轴可以具有第二或第三转子，如下文进一步详述的。
优选地，第二组磁齿轮包括用于制动期间(在车辆应用中)或有过量动力的时候(在风力涡轮机应用中)所利用的动能的机械储存的飞轮。在之后的时间，该储存的能量随后可供给回传动装置，用于输出轴的加速，或者向发电机提供额外的动力，取决于用途。
优选地，第一和第二组磁齿轮中的每一个具有至少一个选定的转子，该转子包括具有磁体或感应线圈以及用于经由相关联的变速箱控制器进行转子速度控制的绕组的集成式电动机/发电机。变速箱控制器最终控制第一和第二组磁齿轮中的每一个的传动比。电池优选地设置成与变速箱控制器电连通。对于传动装置的运行的大约50％，与电动机/发电机相关联的电池将电力馈给电动机/发电机以使转子加速，对于运行的50％，需要使转子减速。在运行的后一阶段中，电动机/发电机产生返回变速箱控制器和电池的动力以便储存且用于后来使转子加速。该布置在一定程度上降低了动力要求并且提高了传动装置的效率。
设计第一和第二组磁齿轮，使得如果第一转子上的第一组线圈(诸如永磁体)具有N1极对且第三转子上的第二组线圈(诸如永磁体)具有N2极对，则第二转子上的铁段数将具有N3段，由此：
N3＝N1+N2
如果期望在最小噪声的情况下具有最大效率，该相同的规则适用于第一组和第二组磁齿轮。这将固有的传动比(当特定磁齿轮的铁段转子静止时的传动比)设定成：
Gr＝N1/N2
当第二转子被选为包括集成式电动机/发电机且因此被进行速度控制的转子时，第二转子的速度可以被控制以根据第一转子的速度ω1、第二转子的速度ω2和第三转子的速度ω3之间的以下关系调节磁齿轮的运行传动比：
ω1+Gr.ω2-(1+Gr)ω3＝0
在等式中最后一项前面的负号表示第三转子沿与第一转子相反的方向旋转。为了控制磁齿轮的运行传动比，显示出，通过测量第一转子(指定为输入轴)的速度ω1和第三转子(指定为输出轴)的速度ω3，以及已知固有传动比Gr，则第二转子的速度能够用于利用来自第一转子的动力输入以可变传动比控制第三转子的速度。类似地，三个转子中的任一个可被选为速度控制转子，以便使用经由输入转子处的动力输入实现的可变传动比控制任何被指定为输出转子的转子的速度。
当第一组磁齿轮经由第三转子与第二组磁齿轮组合时，传动装置作为单组耦合齿轮工作，使得第一组的运行传动比由第一或第二转子中的一个的速度控制，并且第二组的传动比由第四或第五转子的速度控制。利用其中第一组磁齿轮被布置成将动力从发动机传递到车辆驱动轴且第二组被布置成将动力从驱动轴传递到飞轮动力传递装置的配置，则第一或第二转子控制运行传动比且最终控制驱动轴处的速度，同时第四或第五转子控制添加到飞轮中或从飞轮取得的、用于再生制动、车辆加速或风力涡轮机的应用中的负荷调平的动力的量。
在优选的实施例中，第一组磁齿轮用于以可变传动比将动力传递给指定的输出轴并且与第二组磁齿轮耦合，第二组磁齿轮与飞轮耦合以机械地储存在制动或动力尖峰期间利用的动能以便将该能量供给回来用于加速或用于低动力的时候。在该并行布置中，动力混合、分割和储存可以在单个装置中实现。
在另一优选的实施例中，第一组磁齿轮是用于将动力以可变传动比传递到位于第一级组磁齿轮与第二组磁齿轮之间的第二级(或第三)组磁齿轮的输入的第一级齿轮组。第二级组磁齿轮将动力以可变传动比传递到第二级组磁齿轮的输出轴。在该串行布置中，在诸如风力涡轮机所需的那些装置的单个装置中能够实现极高的可变传动比。
在优选的实施例中，第一和第二组磁齿轮的五个转子的旋转轴线优选地在同一轴线上，从而提供同心且优选地同轴配置的磁齿轮组。
在另一实施例中，第五个转子的旋转轴线垂直于另外四个转子的轴线布置。磁齿轮对于不对齐极其能容忍，并且磁通可以在多样的一系列齿轮旋转式样上传递，模仿且有时超过其机械对应部件的性能。因此，在用于柔性磁变速箱设计的串行、并行、垂直、偏移、横向、分离、混合以及处于任意角度的各种配置中，转子轴线可以与其它转子轴线对齐。
在优选的实施例中，第一组磁齿轮以在第一转子、第二转子和第三转子之间具有径向磁通的配置来布置。第二组磁齿轮以第三转子、第四转子和第五转子之间的轴向磁通配置来布置。在该实施例中，第一组磁齿轮中的动力流得到良好的平衡且以径向磁通配置来传递，而来自飞轮的轴向磁通在最小空间中与输出轴耦合，强调了传动装置内混合配置如何可以极其有益。
在另一实施例中，第二组磁齿轮包括在垂直于第三和第四转子的垂直轴线上旋转的一对第五飞轮转子。该配置有益于抵消飞轮中的任何大的进动力，这对于在赛车和其他车辆中的使用是最佳的。第五转子上的第四组线圈和第四转子上的铁段可以在几何形状上设计成伸展且歪斜的磁极形状以优化第四和第五转子上的磁通传动。
每组线圈由通过其相应的定子线圈激励的一系列永磁体或感应线圈构成。
在优选的实施例中，线圈由利用海尔贝克阵列配置安装的永磁体构成，由此所述永磁体的磁极能跨越两个、三个、四个或更多的磁体。该配置具有减少安装在转子上的极数的优势，使得能够实现较高的传动比，并且大部分磁场在气隙中是正弦的，用于降低噪声，并且施加到单侧，这提高了磁利用率。
在另一实施例中，线圈由磁极以传统北/南配置布置而安装的永磁体构成。只要总极数遵从如上所述的规则N3＝N1+N2，对于第三、第三和第五转子中的每一个的极对数可存在多种选项。
五个或更多转子中的每一个能够可旋转地安装且由至少一个轴承支撑，用于保持转子基本固定在空间中，同时允许绕其轴线的自由旋转。传动装置提供了一系列的输入轴和输出轴选项。也即，第一、第二或第三转子中的任一个可配置为输入轴，相应地，另外两个转子中的一个配置为输出轴。这有益于配置传动装置用于一系列的产品设计。
在优选的实施例中，第一转子被配置为输入轴，第二转子被配置为输出轴，并且第三转子被配置为速度控制转子。在该配置中，输入轴和输出轴沿相同的方向旋转，这有益地与当前汽车变速箱配置相兼容。
在另一实施例中，第一转子被配置为输入轴，第二转子被配置为速度控制转子，第三转子被配置为输出轴。在该配置中，传动比通常是非常高的比值，诸如对于风力涡轮机中所使用的那些变速箱所要求的。
在优选的实施例中，存在单个输入轴和单个输出轴。在另一实施例中，存在全部馈给到磁变速箱的多个输入轴。这对于增加进入单个源的动力是有用的。
在另一实施例中，存在全部从传动装置馈送的多个输出轴。这对于从单个源供给多个动力流是有用的。
在另一实施例中，存在全部馈送到和馈送自磁变速箱的多个输入轴和输出轴。这对于从多个源供给多个动力流是有用的。
在优选的实施例中，输入轴和输出轴各自具有转速传感器以及优选地与其相关联且与变速箱控制器电子连通的转矩传感器。
两个速度和/或转矩传感器用作变速箱控制器的反馈，从而基于从发动机控制单元(ECU)接受的速度要求和/或加速踏板和制动踏板上的驾驶员要求，变速箱控制器可以充分地控制第一或第二转子以及第四或第五转子的速度以实现所要求的传动比。驾驶员发动对动力和制动的要求，并且该要求由变速箱控制器使用来控制且确保再生制动和加速是平滑的。变速箱控制器发送电力且从电池接收电力。变速箱控制器通常通过三相连接与第一或第二转子和第四或第五转子上的电动机/发电机连接，并且与转速传感器连接，转速传感器可以是旋转编码器或霍尔传感器。附加的控制措施利用速度和/或转矩传感器，使得变速箱控制器能够精确地预测和设定两个控制转子的速度。在风力涡轮机的情况下，输出轴的速度被设定为常数，并且变速箱控制器设定控制转子的速度以确保实现该恒定速度。控制器还可以能够进行远程监测和控制，包括控制参数和输出要求的远程调谐。
在优选的实施例中，第三转子和第五转子的速度被控制而调节传动装置中的传动比。该配置是有益的，因为第一和第五转子上的电动机/发电机线圈或永磁体设置在磁变速箱的范围内，允许容易接近其相应的定子线圈。
在另一实施例中，第二转子和第四转子的速度被控制以调节磁变速箱中的传动比。
优选地，封壳或外壳被布置成基本上包围或封装传动装置从而将装置固定到稳定的底座上并且包含在飞轮故障的情况下包含于其中的能量，同时允许至少输入轴和输出轴从封壳突出。输入轴和输出轴可以采用密封件来将传动装置与环境隔绝。然而，在正常使用中，各个传动装置部件永不接触且是无润滑剂的，因此除非在封壳中需要全真空或部分真空，否则通常不需要密封件。
在实施例中，封壳还包括单向阀以及适于将封壳和传动装置置于全真空或部分真空下的真空泵。真空减少了在飞轮自旋时飞轮上的任何流体摩擦并且因此提高了其能量储存的效率。优选地，该设备包括布置在传动装置和封壳之外的水套。水套吸收在传动装置内产生的任何热量。可替代地，封壳可以气密密封，抽真空到低内压，并且提供诸如磁耦合件的耦合件来在封壳的内部与外部轴之间传递动力，从而消除机械密封件。
在实施例中，驱动轴是车辆的驱动轴。在另一实施例中，驱动轴适于驱动压缩机。在又一实施例中，驱动轴被连接用于驱动风力涡轮机内的发电机。
优选地，变速箱控制器是数字控制的开关无刷电动机控制器，能够根据控制器程序和具体的设计要求来控制至少两个电动机且接受诸如驾驶员要求、速度和转矩传感器输入的一系列输入。
优选地，变速箱控制器和电动机/发电机各自包括转子位置和速度传感器。更优选地，变速箱控制器包括至少一个旋转编码器和/或磁霍尔传感器。
优选地，变速箱控制器足够强力且能够以具有适当响应时间的控制方式来控制第一或第二转子以及第四或第五转子，以控制传动比且满足变速器动力和响应时间要求。
优选地，能量储存包括诸如电池或超级电容器的外部电力储存装置。
优选地，线圈是永磁体。可替代地，线圈是感应线圈、开关磁阻线圈或能够产生磁通的线圈。
优选地，第一组线圈、第二组线圈、第三组线圈和第四组线圈以径向磁通配置来布置。
可替代地，第一组线圈、第二组线圈、第三组线圈和第四组线圈以轴线、横向或混合磁通配置或其混合配置来布置。
优选地，铁段由层压电钢或软磁性复合物构成，以减少磁滞损耗并提高效率。
可替代地，铁段是实心铁棒或铁氧体棒。
优选地，外部离合器设置在输入轴和输出轴处以将磁变速箱从发动机和输出轴完全耦合。
可替代地，磁变速箱中的第一或第二转子以及第四或第五转子的速度可以控制在某速度处以执行离合操作，使得在输入轴旋转的同时输出轴可以静止。
可替代地，车辆离合器能够用于或其它常规的离合装置能够用于将磁变速箱从发动机和输出轴解耦。
可替代地，磁离合器可以安装在传动装置内以解耦所需的转子，例如将传动装置从飞轮和/或输入轴解耦。磁离合器通常可包括薄的钢或金属屏，其将任何磁通消散为钢屏中的转子之间的涡流并且将该转子从钢屏的另一侧的转子解耦。可替代地，将转子移开以使它们的气隙变得极大是另一种机械致动的磁离合器的形式。
附图说明
现在将参考附图通过举例的方式来描述本发明的优选形式，其中：
图1a是以径向和轴向磁通配置来配置的无级传动装置的第一实施例的半剖面示意性平面图；
图1b是图1a的第一组磁齿轮的示意性侧面剖视图；
图2是传动装置的第二实施例的半剖面示意性平面图，其中输出轴被配置成沿与输入轴相同的方向旋转；
图3第三实施例的半剖面示意性平面图，其中传动装置被有益地配置而使得电动机/发电机处于装置范围内；
图4是第四实施例的半剖面示意性平面图，其中传动装置设置有具有增加的磁通密度的混合磁通线圈；
图5是第五实施例的半剖面示意性平面图，其中传动装置设置有具有增加的磁通密度的混合磁通线圈和处于装置范围内的电动机/发电机；
图6是第六实施例的半剖面示意性平面图，其中传动装置设置有沿相反方向旋转的双飞轮；且
图7是第七实施例的半剖面示意性平面图，其中传动装置包括串联地布置且然后与第二组磁齿轮耦合的第一组磁齿轮和另一(第三)组磁齿轮。
具体实施方式
图1a以半剖视图示出了具有能量储存的无级传动装置(constantly variabletransmission device)100的第一实施例。传动装置100包括作为第一转子的输入轴1、作为第二转子的铁段转子2、作为第三转子的输出轴3、作为第四转子的铁段转子4以及作为第五转子的飞轮5。转子1、2、3、4和5都容纳在封壳6内，封壳6能够用于将装置固定到稳定底座上并且使得在飞轮5的故障情况下的破坏最小化。
在该第一实施例中，全部五个转子1、2、3、4、5共用相同的旋转轴线，如虚线47所示。第一转子1的剖面为大致‘Y’形，并且包括在传动装置的输入端处的输入轴和远侧的环状区段。一组线圈7安装在环状区段的周向表面上。第一转子1由一组轴承21支撑，该组轴承21适当地安装以允许输入轴1自由旋转。第二转子2由一组轴承23支撑。第二转子2也是环状的，具有略大于第一转子1的环状区段的外径的内径，使得当第一转子1和第二转子2同心地安装在相同的旋转轴线47上时，在两个转子之间存在气隙。第三转子3的剖面也是‘Y’形的，并且其环状区段的内径略大于第二转子2的外径，使得在第二转子2与第三转子3之间存在气隙。转子3的环状区段终止于端面，传动装置的输出轴3从其向远侧延伸。输出轴3由一组轴承26支撑。
第三转子3包括安装在环状区段的端面上的一组线圈11。第四转子4的剖面是环状的并且与第三转子3的端面相邻地安装在轴线47上，使得在两个转子之间存在气隙。第五转子的剖面也是环状的并且与第四转子4相邻地安装在轴线47上，使得在两个转子之间存在气隙。第四转子4由一组轴承24支撑，并且飞轮5由一组轴承25支撑。
输入轴1具有安装在其转子上的线圈7，线圈7通常是强力的稀土永磁体，优选地以海尔贝克(Hallbach)阵列布置以最大化其动力。可替代地，线圈可以是感应线圈或其混合物。第三转子/输出轴3具有安装在环状区段的外表面上的相似线圈9。根据在上文的发明内容部分所描述的设计准则N3＝N1+N2，安装在第三转子3上的线圈的数量不同于安装在输入轴1的环状区段上的线圈的数量。第二轴2具有安装在转子上的铁段8，使得如箭头10所示的磁通能够以可变传动比通过可变传动比传递磁转矩以及最终传递机械转矩。第一组磁齿轮101在图1b的侧视图中示出，四个极对在输入轴1上，七个极对(N2)在输出轴3上，并且利用关系N3＝N1+N2，十一个铁段在第二转子2上。这将固有的传动比(Gr)设定成1:1.75。
从图1b中看出，转子1、2和3的极对在第一转子1上通常分成北极32和南极33，在第三转子3上分成北极28和南极29，在第二转子2上分成铁段30和空气或非铁氧体段31，使得当第二转子2静止时，磁通以固定的固有传动比(Gr)将输入轴1与输出轴3耦合，或者根据第二转子2的速度磁通以可变操作传动比将输入轴1与输出轴3耦合。磁极在多个磁体上延伸的海尔贝克阵列可被采用以将固有传动比(Gr)调节成较高的水平。
在第一组磁齿轮101中，一组线圈7包括安装在输入轴1上的永磁体并且将磁通10传递进出安装在第二转子2上的一组铁段8。该组铁段将该磁通10传递进出安装在第三转子3上的一组永磁体9。当机械转矩施加到输入轴1上时，该机械转矩被转换成磁通10，磁通10在第一组线圈7与铁段8之间存在的气隙以及铁段8与第二组线圈9之间存在的气隙中产生磁转矩。该磁转矩在输出轴3处转换回机械转矩。第一组磁齿轮的磁通10以径向磁通配置来布置，如图1a和图1b所示。
第二组磁齿轮包括第三转子3、第四转子4和第五转子5。该组线圈11包括一组永磁体，其安装在输出轴3上且传递磁通14进出安装在第四转子4上的一组铁段12。该组铁段12传递该磁通14进出安装在飞轮5上的一组永磁体13。当机械转矩施加到输出轴3上时，该机械转矩转换成磁通14，磁通在线圈11与铁段12之间存在的气隙以及铁段12与线圈13之间存在的气隙中产生磁转矩。该磁转矩在飞轮5处被转换回机械转矩，用于：根据应用，在处于再生制动模式时或者当动力尖峰需要负荷调平时通过对飞轮加速来充蓄飞轮。在加速情况下或低动力的时候，飞轮5释放且减速以逆向传递动力且将机械转矩供给到输出轴3。第二组磁齿轮的磁通14处于轴向磁通配置，如图1a所示。组合第一组磁齿轮的径向磁通配置和第二组磁齿轮的轴向磁通配置允许空间和基础结构的更大利用率，使得变速箱更紧凑且轻重量。
转速传感器22安装成靠近输入轴1，在传动装置100的输入端处。速度传感器22与转矩传感器22a耦合，使得能够测量速度和转矩。转速传感器27安装成靠近输出轴3。该速度传感器27与转矩传感器27a耦合，使得能够测量速度和转矩。可替代地，如果没有装配转矩传感器，则速度传感器22监测第二转子2的速度，并且速度传感器27监测第四转子4的速度。传感器22，27与变速箱控制器34电连通。当安装在安装于封壳6上的两个控制电动机定子16和19内的另外的速度传感器27b，27c和安装在飞轮5附近的另一速度传感器27d也与变速箱控制器34电连通时，提供了附加且更精确的控制。因此，变速箱控制器34可以被配置为确定全部五个转子的速度，提供了传动装置100的最大控制的可能。
由永磁体构成的一组小线圈15安装在第二转子2上。电动机定子或电动发电机16包括邻近第二转子2安装在封壳6上的对应的一组定子线圈16。电动发电机16使用从变速箱控制器34供给的电力来以受控方式产生磁通17以引起第二转子2的旋转。变速箱控制器34使用来自位于定子线圈16内或附近的速度传感器27b的反馈来测量第二转子2的速度，随后变速箱控制器34采用闭环控制算法来发送适当量的动力到定子线圈16，定子线圈16进而精确地控制第二转子2的速度。第二转子2的速度将第一组磁齿轮101的操作传动比设定为输入轴1的转速与输出轴3的转速之间的比率。
包括永磁体的一组小线圈18安装在第四转子4的周边上。电动机定子或电动发电机19包括邻近第四转子4安装在封壳6上的对应的一组定子线圈。电动发电机19使用从变速箱控制器34供给的电力来以受控方式产生磁通20以引起第四转子4的旋转。变速箱控制器34使用来自位于定子线圈19内或附近的速度传感器27c的反馈来测量第四转子4的速度，随后变速箱控制器34采用闭环控制算法来发送适当的动力给定子线圈19，定子线圈19进而精确地控制第四转子4的速度。第四转子4的速度将第二组磁齿轮的操作传动比设定为输出轴3的转速与飞轮5的转速之间的比率。该操作传动比用于利用再生制动或在大的动力尖峰期间对飞轮5进行充蓄并且通过设定与所需的动力分配方向对应的适当的传动比在加速情况下或低动力的时候释放飞轮5。
变速箱控制器34与电池35连接，使得动力能够沿任一方向行进；即，从变速箱控制器34到电池35，或反之。变速箱控制器34也与发动机控制单元36连接，使得来自车辆驾驶员、发动机和其它系统的任何命令可以经由发动机控制单元35和/或直接从诸如车辆的制动踏板或加速踏板的源传送到变速箱控制器34。变速箱控制器34利用线缆37与转速传感器27连接，利用线缆38与电动发电机19的一组线圈连接，利用线缆39与电动发电机16的一组线圈连接，并且利用线缆40与转速传感器22连接。利用可从速度和转矩传感器获得的大量数据，变速箱控制器34能够处理该数据且提供正确的动力分布图以精确地控制第二转子2和第四转子4的速度，以实现从输入轴1到输出轴3的平滑的动力传送以及在输出轴3与飞轮5之间的平滑的动力传送。
图2以半剖面平面图示出了无级传动装置200的第二实施例。装置200与装置100具有许多相似之处，并且相似的组件相应地标号。传动装置200与变速箱控制器234连接，如图2中示意性地示出。在该实施例中，与图1a的实施例相比，第二转子202和第三转子203已交换位置。上面安装有铁段208的第二转子202现在被配置为输出轴并且剖面是‘Y’形，方式与图1的实施例的第三转子3相同。上面安装有永磁体209的第三转子203现在被配置为速度控制转子并且剖面仅为环状。第三转子203的速度经由来自相应的电动机/发电机216的磁通217来控制。如第一实施例中，电池235和发动机控制单元236以双向电连通与变速箱控制器234连接。图2的配置有益地改变输出轴202的旋转方向以匹配输入轴201的旋转方向，这是当前汽车变速箱的标准。
图3以半剖面平面图示出了无级传动装置300的第三优选实施例。传动装置300与仅在图中示意性示出的变速箱控制器连接。该实施例的转子配置在很多方面与图2中的相同，并且相似的数字用于如图2中所标示的相似的组件。然而，第三转子303现在容纳安装在第三转子303的外周面的中部的更大的一组永磁体315。第四转子304现在配置为其上面安装有一组铁段312的飞轮。第五转子305现在是在其外周面上安装有一组永磁体318的速度控制转子。电动发电机被布置成控制第五转子305的速度且包括一组永磁体318和定子线圈319，磁通320存在于线圈319与磁体318之间。电动机/发电机用于控制第三转子303的速度并且包括一组永磁体315和定子线圈316。磁通317存在于线圈316与磁体315之间。在该配置中，第三转子303和第五转子305分别用作第一组和第二组磁齿轮的速度控制转子。如第一实施例中，电池335和发动机控制单元336与变速箱控制器334双向连通连接。图3的配置提供了将电动机/发电机安装在传动装置范围内的显著更大的空间，这潜在地降低成本和/或提高性能。
图4以半剖面平面图示出了示意性地示出与变速箱控制器434连接的无级传动装置400的第四实施例。相似的数字用于与图1a中标示的相似的组件，但是，在该实施例中，转子和线圈配置不同于先前的实施例。该实施例包括第一转子401，其配置为输出轴且具有‘T’形剖面。在第一转子的近端处的输入轴在第一转子401的远端处扩展成短圆柱形剖面且终止于端面401a。第二转子402包括具有周向壁的环状形状的转子，内径略大于第一转子401的短圆柱形剖面的外径。第二转子402被安装以绕轴线47旋转，使得在两个转子401，402的周向壁之间存在气隙。第二转子402的周向壁延伸超过第一转子401的端面401a。第二转子402还包括在沿周向壁的近似中间处从周向壁的内面延伸的朝向内的环状凸缘402a。凸缘402a定位成邻近第一转子401的端面401a，使得在端面401a与凸缘402a之间存在气隙。
第三转子403被配置为具有‘T’形剖面的细长的输出轴。第三转子403被安装在轴线47上，使得其近端定位成邻近凸缘402a，在它们之间存在气隙，并且使得其外周壁适配在第二转子402的周壁内，在它们之间有气隙。第二转子402在沿着第三转子402的周壁的部分途中终止。第三转子403具有终止于远侧面的圆柱形剖面，输出轴从其向远侧延伸。
第四转子404具有与第二转子402相同的形状和尺寸，并且安装成在轴线47上旋转，使得适配在第三转子403的外周壁附近，在两个转子403，404之间有气隙，并且使得第四转子404的朝内的环状凸缘404a适配在第三转子403的远侧面附近，使得同样在该取向上两个转子403，404之间存在气隙。
第五转子405是环状的且与转子403的输出轴部分同心地且邻近第四转子404的环状凸缘404a安装在轴47上，使得分别在转子403与404以及转子404与405之间存在气隙。
第一转子401具有安装在两个端面401a上且在其周向面处的第一组永磁体407。第二转子402包括安装在周向壁和环状凸缘402a上的第一组铁段408。第三转子包括邻近铁段408安装在其近端处的第二组永磁体409，还包括安装在远侧面及其外周壁的远端处的第三组永磁体411。第四转子404包括沿其周向壁和环状凸缘404a安装的第二组铁段412。第五转子405包括邻近铁段412安装在其近端处且在其周边处的第四组永磁体413。全部四组永磁体407、409、411和413以混合配置来设置，由此它们能够沿径向和轴向方向将磁场供应给铁段408和412。第一组永磁体407将磁通410供应给铁段408，铁段408将磁通410供应给第二组永磁体409。第三组永磁体411将磁通414供应给铁段412，铁段412将磁通414供应给第四组永磁体413。如在第一实施例中，电池435和发动机控制单元436与变速箱控制器434双向电连通连接。该实施例的混合磁通配置能够显著地提高气隙中的磁通密度、传动装置的转矩密度和容量。
图5以半剖面平面图示出了无级传动装置500的第五实施例。传动装置500与变速箱控制器535连接。转子配置类似于图4的实施例的转子配置，并且相似的数字用于与图4中标示的相似的组件，除了第二转子502、第四转子504、一组永磁体515、一组定子线圈516、磁通517、一组永磁体518、一组定子线圈519和磁通520之外。在该实施例中，第二转子502和第四转子504各自具有分别在转子504、502的外面上安装在其上的电动机/发电机516、519。该组永磁体515安装在第二转子502上，与定子线圈516紧密靠近，产生磁通517。另一组永磁体518安装在第四转子504上，与定子线圈519紧密靠近，产生磁通520。在该配置中，电动机/发电机516、519能够利用比先前所描述的实施例中显著大的空间，允许它们较大且更强力。这对于控制通常极其强力的混合磁通变速箱非常有效。
图6以半剖面平面图示出了无级传动装置600的第六实施例。传动装置600与仅示意性示出的变速箱控制器634连接。第一转子、第二转子和第三转子的转子配置与图1a的实施例中的相似，并且相似的数字用于与图1中标示的相似的组件。然而，第三转子603现在具有安装在其上的附加的第二组永磁体611a。第四转子604安装成邻近第三转子603，用于绕轴线47旋转，轴线47是与第三转子603相同的轴线。第五转子现在分成包括第一飞轮641和第二飞轮642的一对飞轮。飞轮641、642各自定位成邻近第四转子404，但在现在安装成绕旋转轴线648旋转，旋转轴线648垂直于第三转子603和第四转子604绕其安装的轴线47。飞轮641、642各自跨越传动装置600的长度。第一飞轮641具有安装在其上的第一组永磁体645，第二飞轮642具有安装在其上的、邻近安装在第四转子604上的一组铁段612的第二组永磁体643。
一组永磁体611a邻近安装在第四转子604上的一组铁段612安装在第三转子603的周边上。相应的磁通现在分成第一磁通646和第二磁通644这两个区域，第一组永磁体645安装在转子641上，第二组永磁体643安装在转子642上。第一飞轮641和第二飞轮642绕轴线648旋转，它们相应的顶部的一组永磁体645和底部的一组永磁体643均与第二组铁段612磁连通，使得两个飞轮与单个第四转子604耦合。该组永磁体611a与一组铁段612磁耦合，该组铁段612与第一组永磁体645和第二组永磁体643耦合以产生相应的第一磁通646和第二磁通644。第一磁通646和第二磁通644通常大小相等，但是沿相反的方向运行。这些磁通使得第一飞轮641和第二飞轮642沿相反方向旋转。在正常操作中，飞轮的速度将是相似的，使得飞轮可以施加到封壳606及其底座上的任何进动力可以基本上被每个飞轮对其轴和封壳606施加基本上相等但是反向的力而抵消。这种进动力的显著减少或抵消在移动的车辆上极其有益，尤其是对于性能有益，并且对赛车有益，减少对车辆处置的任何不利影响。
图7以半剖面平面图示出了无级传动装置700的第七实施例。传动装置700与变速箱控制器734连接。相似的数字用于与图3中所标示的相似的组件。然而，第二组(第二级)磁齿轮安装在第一组磁齿轮与飞轮704之间。该第二级组磁齿轮包括作为第一转子的输入轴702、作为第二转子和输出轴的铁段转子750、作为受控转子(即，由变速箱控制器734控制的转子)的第三转子751。该第二级组磁齿轮随后与包括飞轮和作为第四转子的铁段转子704以及作为第五转子的第二组磁齿轮的受控转子705的能量储存系统集成。该实施例的全部七个转子容纳在封壳706内。
在该配置中，2级变速箱通常用于将风力涡轮机从诸如20RPM的低速齿轮增速高达至约1,500RPM。该加速需要分别从第一级和第二级变速箱中的如1：8和1：9的传动比所能实现的1：75的变速箱比率。在该配置中，有益的是将飞轮704与第二级组磁齿轮耦合，因为它比第一级组磁齿轮自旋地更快，使得第二级组齿轮与飞轮之间的传动比显著减小，这提高了效率。如果需要变速箱从诸如1,500RPM的高速显著减速至20RPM，则可以通过对当前的输出轴750增加转矩来逆向地使用变速箱，这将使得速度齿轮减速并且向当前的输入轴1供应转矩。本领域技术人员将理解到，该实施例可以扩展以包含与多个输入轴和输出轴组合的两个或更多个级的混合以实现极高的传动比、灵活性和传递的转矩，而不偏离本文所描述的实施例的基本原理。
第二级组磁齿轮和第二组磁齿轮的全部五个转子702、750、751、704、705共用如虚线747所示的相同的旋转轴线。输入轴702由一组轴承23支撑，一组轴承23适当地安装以允许输入轴702的自由旋转。类似地，第二转子和输出轴750由一组轴承760支撑，控制转子751由一组轴承59支撑，第四飞轮转子704由一组轴承24支撑，并且控制转子705由一组轴承725支撑。
在第二组磁齿轮中，输入轴702具有安装在其转子上的线圈752。根据变速箱设计，受控的转子751具有与安装在轴702上的线圈相似但与其数量不同的数量的线圈765。第二转子750也是来自变速箱的输出轴，其上安装有铁段753，使得如箭头755所示的磁通能够以可变传动比通过磁齿轮传递磁转矩，最终传递机械转矩。
在第二组磁齿轮中，一组小线圈754安装在由永磁体构成的第三转子751上。安装在封壳706的内壁上的相应的一组定子线圈757使用从变速箱控制器(未示出)供应的电力来以受控的方式产生磁通756以引起第三转子751的旋转。该受控旋转设定第二组磁齿轮和第二级的磁变速箱的可变传动比。
在第二组磁齿轮中，第二组线圈758安装在第二转子上，利用磁通714与第四转子和飞轮704相互作用，磁通714进入第四组线圈704或铁段712，第四组线圈704或铁段712将磁通和转矩传递到安装于第五控制转子705上的第五组线圈713。第五控制转子705被进行速度控制(如之前图1中所描述的)以控制可操作传动比且最终控制在飞轮704与输出轴750之间的动力传送的方向和大小。
当用于风力发电时，磁变速箱700通常使用飞轮704作为负荷调平装置，其能够在风力较弱或根本无风的时候提供额外的动力的同时平滑大的阵风和动力尖峰。如果经历风力尖峰，则飞轮传动比增加以加速飞轮704且从输入轴701汲取能量。当风减慢时，飞轮704减慢以向输出轴750提供动力。当在长时间段内风停止时，则飞轮704也会停止。当风再次开始时，则优选的是通过将飞轮加速来将飞轮704充蓄到准备吸收或供应能量的几乎全速，取决于风速和动力需求。
通过分别利用其相关联的控制转子703和759设定第一组和第二组磁齿轮的适当的传动比，精细地控制该实施例的总的可操作传动比。
当采用飞轮704时，更高效的是，使飞轮以部分真空或全真空运行以减少飞轮704上的流体摩擦，如果转子速度过高，则该流体摩擦会导致故障。一种方法是对封壳706内的空气完全抽真空。虽然会出现小的泄漏，并且可能需要额外的维护，但该方法能够有效地起作用。更有效的方法可以是分别在封壳706与输入701之间的接合处以及封壳6与输出轴750之间的接合处安装机械密封件761和762。这些机械密封件761和762以及轴1和50通常的低速将提供封壳706的充分密封。一旦密封件761和762泄漏，则空气压力传感器(未示出)将检测到该泄漏并且操作真空泵764并且经由抽吸管763使封壳706上产生部分或全真空。这将提高磁变速箱700的效率，并且由真空泵764使用的动力应当显著低于当未在部分或全真空下运行时所通常损失的动力。
在电池35、235、335、435、535、635、735的替代方案中，传动装置100、200、300、400、500、600、700可以采用超级电容器作为提供用于变速箱控制器34、234、334、434、534、634、734的外部电力储存容量的手段。
铁段由层压电钢或软磁性复合物构成。可替代地，它们是实心铁棒或铁氧体棒。
外部离合器可以设置在输入轴和输出轴处以将传动装置从发动机和输出轴解耦。可替代地，转子速度可以由变速箱控制器来控制以执行离合操作，使得在输入轴旋转的同时输出轴可以静止。
磁离合器可以安装在传动装置内以将所需的转子解耦，例如，将传动装置从飞轮和/或输入轴解耦。磁离合器通常可以包括薄的钢或金属屏，其将任何磁通消散为在钢屏中的转子之间的涡流，并且将该转子从钢屏的另一侧上的转子解耦。可替代地，将转子移开而使得它们的气隙变得极大是一种机械致动的磁离合器的方式。
虽然已经参考具体的示例描述了本发明，本领域技术人员将理解的是，本发明可以许多其它形式来实施。

Claims (38)

1.具有储存的可变比传动装置，包括：
转子，其具有旋转轴线且包括至少一个第一组线圈；
第二转子，其具有旋转轴线且包含至少一个第一组铁段；
第三转子，其具有旋转轴线且包含至少一个第二组线圈和至少一个第三组线圈；
第四转子，其具有旋转轴线且包含至少一个第二组铁段；
第五转子，其具有旋转轴线且包含至少一个第四组线圈；
其中所述至少一个第一组线圈被布置成与所述至少一个第一组铁段磁连通，并且所述至少一个第一组铁段被布置成与在与所述至少一个第三组线圈相同的转子上的至少一个第二组线圈磁连通；所述第一转子、第二转子和第三转子被配置成形成第一组磁齿轮；并且
其中在所述第三转子上的所述至少一个第三组线圈被布置成与所述第四转子上的至少一个第二组铁段磁连通，并且所述至少一个第二组铁段被布置成与所述至少一个第四组线圈磁连通；所述第三转子、第四转子和第五转子被配置成形成与所述第一组磁齿轮耦合的第二组磁齿轮。
2.如权利要求1所述的可变比传动装置，其中，所述第一组磁齿轮包括输入轴和输出轴以及速度控制转子，其中所述输出轴的转速由所述输入轴的转速和所述速度控制转子的转速确定，用于以可变传动比将动力传递到所述输出轴。
3.如权利要求1或权利要求2所述的可变比传动装置，其中，所述第二组磁齿轮的第四转子或第五转子中的一个包括用于所述传动装置的运行期间所利用的动能的机械储存的飞轮，并且其中所述第四转子和所述第五转子中的另一个适于进行速度控制，其中所述飞轮的转速能够至少部分地根据所述速度控制转子的转速来控制。
4.如权利要求2或权利要求3所述的可变比传动装置，其中，所述传动装置包括变速箱控制器，所述变速箱控制器用于控制所述传动装置的速度控制转子的速度以调节所述传动装置的输入轴与输出轴之间的传动比；
并且用于控制所述传动装置与外部动力储存装置之间的动力传送。
5.如权利要求4所述的可变比传动装置，其中，所述变速箱控制器被配置为控制所述第一组磁齿轮的第二转子和第三转子中的一个以及所述第二组磁齿轮的第四转子和第五转子中的一个的速度以调节所述传动装置中的传动比。
6.如权利要求4至7中任一项所述的可变比传动装置，其中，所述第一转子和第二转子中的一个以及所述第四转子和所述第五转子中的一个包括安装在其上的电动机/发电机，所述变速箱控制器与所述电动机/发电机电子连通以用于所述转子的速度控制。
7.如权利要求2所述的可变比传动装置，其中，所述第一转子被配置为所述输入轴，所述第二转子被配置为所述输出轴，并且所述第三转子被配置为所述速度控制转子。
8.如权利要求2所述的可变比传动装置，其中，所述第一转子被配置为所述输入轴，所述第二转子被配置为所述速度控制转子，并且所述第三转子被配置为所述输出轴。
9.如权利要求1所述的可变比传动装置，其中，所述第一转子、所述第二转子、所述第三转子、所述第四转子和所述第五转子中的每一个绕共同的旋转轴线同心地布置。
10.如权利要求9所述的可变比传动装置，其中，所述第一组磁齿轮的转子与所述第二组磁齿轮的转子同轴布置。
11.如权利要求1所述的可变比传动装置，其中，所述第五转子包括一对第五转子，每个第五转子被配置为飞轮并且被布置成绕与所述第一转子、第二转子、第三转子和第四转子的旋转轴线垂直定位的轴线旋转。
12.如权利要求1所述的可变比传动装置，其中，所述第一组磁齿轮的所述第一组线圈和所述第二组线圈被布置成产生径向磁通，并且所述第二组磁齿轮的所述第三组线圈和所述第四组线圈被布置成提供轴向磁通配置。
13.如权利要求1所述的可变比传动装置，其中，所述第一组线圈、第二组线圈、第三组线圈和第四组线圈以径向磁通配置或混合磁通配置来布置。
14.如权利要求1所述的可变比传动装置，其中，所述第一组线圈、第二组线圈、第三组线圈和第四组线圈以轴向、横向或混合磁通配置或其组合来布置。
15.如权利要求1所述的可变比传动装置，其中，所述第一组线圈、第二组线圈、第三组线圈和第四组线圈中的每一个是一系列永磁体，或适于通过对应的定子线圈、开关磁阻线圈或能够产生磁通的线圈进行激励的感应线圈。
16.如权利要求15所述的可变比传动装置，其中，所述第一组线圈、第二组线圈、第三组线圈和第四组线圈中的每一个是以海尔贝克阵列配置安装的永磁体，由此所述永磁体的磁极能跨越两个、三个、四个或更多的永磁体。
17.如权利要求15所述的可变比传动装置，其中，所述各组线圈中的每一个由永磁体构成，其中所述永磁体的磁极利用传统的北/南配置来安装。
18.如权利要求1所述的可变比传动装置，其中，所述第一转子、第三转子和第五转子的线圈的极数和所述第二转子和第四转子的铁段数是利用等式N3＝N1+N2来确定的，其中N3是第二转子和第四转子的铁段数，N1是第一转子或第三转子的线圈的极对数，N2是第三转子或第五转子的线圈的极对数。
19.如前述权利要求中任一项所述的可变比传动装置，其中，所述第一组磁齿轮的第二转子是第一级组磁齿轮，其中所述输出轴包括进入位于所述第一级组磁齿轮与所述第二组磁齿轮之间的第二级组磁齿轮的输入轴，由此所述第一级组磁齿轮被配置成以第一可变传动比将动力传递到所述第二级组磁齿轮，其中所述第二级组磁齿轮包括被配置为第二级输出轴的第六转子以及适于以第二可变传动比对向所述第二级输出轴的动力传递进行速度控制的第七转子。
20.如权利要求4或权利要求19所述的可变比传动装置，其中，所述输入轴和所述输出轴和/或第二级输出轴各自具有与其相关联且与所述变速箱控制器进行电子连通的转速传感器。
21.如权利要求20所述的可变比传动装置，其中，所述输入轴和所述输出轴和/或第二级输出轴各自具有与其相关联且与所述变速箱控制器进行电子连通的转矩传感器。
22.如权利要求20或21所述的可变比传动装置，其中，所述变速箱控制器和电动机/发电机各自包括转子位置传感器和/或速度传感器。
23.如权利要求22所述的可变比传动装置，其中，所述转子位置传感器和/或速度传感器包括至少一个旋转编码器和/或磁霍尔传感器。
24.如权利要求20至23中任一项所述的可变比传动装置，其中，所述变速箱控制器使用所述传感器读数与一个或多个要求输入相结合来控制转子的速度。
25.如权利要求24所述的可变比传动装置，其中，所述一个或多个用户要求包括从发动机控制单元接收到的速度要求、经由车辆的制动踏板或加速踏板传送的用户命令或风力涡轮机动力负荷水平要求中的一个或多个。
26.如权利要求4所述的可变比传动装置，其中，所述变速箱控制器是数字控制的开关无刷电动机控制器。
27.如权利要求4或权利要求26所述的可变比传动装置，其中，所述变速箱控制器布置成与外部电力储存装置电连通。
28.如权利要求27所述的可变比传动装置，其中，所述外部电力储存装置是电池或超级电容器。
29.如前述权利要求中任一项所述的可变比传动装置，还包括用于收容所述传动装置的各转子的封壳或外壳。
30.如权利要求29所述的可变比传动装置，其中，所述封壳包括适于将所述封壳置于全真空或部分真空下的单向阀和真空泵。
31.如权利要求30所述的可变比传动装置，还包括布置成基本上围绕所述封壳或外壳的水套。
32.如权利要求30所述的可变比传动装置，其中，所述封壳包括防止污染物进入所述传动装置的密封件。
33.如权利要求2至32中任一项所述的可变比传动装置，其中，所述传动装置适于将动力从多个输入轴传递到单个输出轴，或者从单个输入轴传递到多个输出轴，或者两者的组合。
34.如权利要求2所述的可变比传动装置，其中，所述输出轴是车辆发动机或压缩机的驱动轴，或者其中所述输出轴或第二级输出轴被连接用于驱动风力涡轮机内的发电机。
35.如前述权利要求中任一项所述的可变比传动装置，其中，所述铁段包括层压电钢或软磁性复合物。
36.如权利要求34所述的可变比传动装置，还包括布置成与所述输入和输出轴或第二级输出轴中的每一个可操作连通的外部离合器，用于将所述传动装置从驱动轴或发电机解耦。
37.如权利要求34所述的可变比传动装置，其中，所述变速箱控制器被配置成控制所述第一转子或第二转子以及第四转子或第五转子和/或第六转子或第七转子的速度为执行离合操作的一定速度，从而使得所述输出轴或第二级输出轴在所述输入轴旋转的同时处于静止。
38.如权利要求34所述的可变比传动装置，还包括安装在所述变速箱内以将所述飞轮和/或输入轴从所述传动装置解耦的磁离合器。
CN201680015420.4A 2015-02-17 2016-02-17 无级传动装置 Pending CN107428255A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2015900535 2015-02-17
AU2015900535A AU2015900535A0 (en) 2015-02-17 Constantly Variable Transmission Device With Storage
PCT/AU2016/000043 WO2016131078A1 (en) 2015-02-17 2016-02-17 Constantly variable transmission device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107428255A true CN107428255A (zh) 2017-12-01

Family

ID=56691898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680015420.4A Pending CN107428255A (zh) 2015-02-17 2016-02-17 无级传动装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180034356A1 (zh)
EP (1) EP3259151A4 (zh)
JP (1) JP2018507680A (zh)
CN (1) CN107428255A (zh)
AU (1) AU2016222256A1 (zh)
WO (1) WO2016131078A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108462365A (zh) * 2018-03-26 2018-08-28 大连交通大学 基于能量回馈式永磁调速装置
CN114256870A (zh) * 2021-11-16 2022-03-29 国家电投集团科学技术研究院有限公司 风力发电系统和风力发电系统的控制方法
CN114257031A (zh) * 2021-11-16 2022-03-29 国家电投集团科学技术研究院有限公司 具有异步调速器的飞轮储能系统
CN114257030A (zh) * 2021-11-16 2022-03-29 国家电投集团科学技术研究院有限公司 具有电磁耦合器的飞轮储能系统

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10763736B2 (en) * 2016-06-24 2020-09-01 Onesubsea Ip Uk Limited Long distance power transmission with magnetic gearing
IT201600069910A1 (it) * 2016-07-05 2018-01-05 Spinning Top Energy S R L Accumulatore cinetico a volano
US10730394B2 (en) * 2016-10-04 2020-08-04 Ford Global Technologies, Llc Electromechanical integrated machine for electrified vehicles
DE102017118010A1 (de) 2017-08-08 2019-02-14 Wobben Properties Gmbh Generator für eine Windenergieanlage und Windenergieanlage mit selbigem
DE102018105404A1 (de) * 2018-03-08 2019-09-12 Wobben Properties Gmbh Windenergieanlage mit mehrstufigem Magnetgetriebe
TWI690655B (zh) * 2018-10-12 2020-04-11 財團法人工業技術研究院 飛輪能量儲存系統
WO2020083452A1 (en) * 2018-10-22 2020-04-30 Maersk Drilling A/S Flywheel system with stationary shaft
TWI763610B (zh) * 2020-11-11 2022-05-01 財團法人工業技術研究院 飛輪能量儲存系統
DE102021100728B3 (de) 2021-01-15 2022-06-30 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug
JP2022150614A (ja) * 2021-03-26 2022-10-07 住友重機械工業株式会社 磁気変調ギヤ装置、駆動装置及びロボット
AT526081B1 (de) * 2022-04-19 2023-11-15 Iies Inspired Innovation Eng Services E U Drehantrieb für einen Roboterarm

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101506544A (zh) * 2006-07-14 2009-08-12 耐可斯特驱动有限公司 可连续变化传动比的传动系统
WO2012042278A2 (en) * 2010-10-01 2012-04-05 Ets Design Ltd. Electromechanical device
WO2013143596A1 (de) * 2012-03-29 2013-10-03 Siemens Aktiengesellschaft Magnetische getriebeanordnung
US20140183996A1 (en) * 2012-12-29 2014-07-03 Hongping He Magnetic Powertrain and Components
CN104065236A (zh) * 2013-03-22 2014-09-24 林英楠 可无级调节磁场强度的永磁调速、制动或负载装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB409501A (en) * 1933-04-05 1934-05-03 William Frederic Cleaver Electro magnetic gears
DE10354604B4 (de) * 2003-11-21 2016-10-13 Gesellschaft für Aufladetechnik und Spindelbau mbH Stufenlos schaltbares, magnetodynamisches Getriebe
DE102005046531A1 (de) * 2005-09-28 2007-03-29 Volkswagen Ag Stufenloses Getriebe
GB0813173D0 (en) * 2008-02-21 2008-08-27 Magnomatics Ltd Wind turbine power train
EP2387658A4 (en) * 2009-01-15 2017-07-26 Volvo Technology Corporation Electromagnetic, continuously variable transmission power split turbo compound and engine and vehicle comprising such a turbo compound
JP6045827B2 (ja) * 2012-07-09 2016-12-14 株式会社ニッセイ 発電装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101506544A (zh) * 2006-07-14 2009-08-12 耐可斯特驱动有限公司 可连续变化传动比的传动系统
WO2012042278A2 (en) * 2010-10-01 2012-04-05 Ets Design Ltd. Electromechanical device
WO2013143596A1 (de) * 2012-03-29 2013-10-03 Siemens Aktiengesellschaft Magnetische getriebeanordnung
US20140183996A1 (en) * 2012-12-29 2014-07-03 Hongping He Magnetic Powertrain and Components
CN104065236A (zh) * 2013-03-22 2014-09-24 林英楠 可无级调节磁场强度的永磁调速、制动或负载装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108462365A (zh) * 2018-03-26 2018-08-28 大连交通大学 基于能量回馈式永磁调速装置
CN114256870A (zh) * 2021-11-16 2022-03-29 国家电投集团科学技术研究院有限公司 风力发电系统和风力发电系统的控制方法
CN114257031A (zh) * 2021-11-16 2022-03-29 国家电投集团科学技术研究院有限公司 具有异步调速器的飞轮储能系统
CN114257030A (zh) * 2021-11-16 2022-03-29 国家电投集团科学技术研究院有限公司 具有电磁耦合器的飞轮储能系统
CN114257030B (zh) * 2021-11-16 2024-05-10 国家电投集团科学技术研究院有限公司 具有电磁耦合器的飞轮储能系统

Also Published As

Publication number Publication date
AU2016222256A1 (en) 2017-08-31
EP3259151A1 (en) 2017-12-27
JP2018507680A (ja) 2018-03-15
EP3259151A4 (en) 2018-10-24
WO2016131078A1 (en) 2016-08-25
US20180034356A1 (en) 2018-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107428255A (zh) 无级传动装置
US11888421B2 (en) Variable torque motor/generator/transmission
US8226513B2 (en) Power plant
CN101090221B (zh) 无刷双转子电机
US8167063B2 (en) Power plant
CN105024509B (zh) 四轮驱动电动汽车的双转子轮毂电机及其动力传递方法
US20170149303A1 (en) Digitally controlled motor device with storage
CN103727202B (zh) 传动系系统和混合动力车辆
CN106132744B (zh) 带有集成的电磁扭矩转换器的传动装置
US8425358B2 (en) Hybrid drive for a transportation means
US20120277059A1 (en) Moving apparatus
US7863847B2 (en) Power unit
CN108321978A (zh) 一种飞轮储能磁力耦合传动装置
US20120122629A1 (en) Power plant
CN102570753A (zh) 一种永磁谐波电机
CN203225641U (zh) 电动汽车用双转子电机行星齿轮无级变速电驱动控制系统
CN203722441U (zh) 一种用于混合动力汽车的双转子磁齿轮电机
CN103213580B (zh) 电动汽车用双转子电机的控制方法和相关行星齿轮无级变速系统的控制方法
GB2433967A (en) Electromagnetic torque converter
CN203463571U (zh) 一种机电混合动力自动变速箱
Jian et al. A novel electronic-continuously variable transmission propulsion system using coaxial magnetic gearing for hybrid electric vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20171201

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication